Lý thuyết Hóa 10 Bài 25: Flo – brom – iot

Lý thuyết Hóa 10 Bài 25: Flo – brom – iot

I. Flo

1. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

- Ở điều kiện thường, flo là chất khí, màu lục nhạt, rất độc.

Hình 1: Khí flo

- Trong tự nhiên flo chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất, chủ yếu trong các chất khoáng ở dạng muối florua như CaF₂ hoặc criolit (Na₃AlF₆).

- Flo có cũng có trong hợp chất tạo lên men răng của người và động vật, trong lá của một số loài cây.

2. Tính chất hóa học

Nguyên tố flo có độ âm điện lớn nhất nên là phi kim có tính oxi hóa mạnh nhất. Cụ thể:

- Khí flo oxi hóa được tất cả các kim loại tạo thành muối florua. Ví dụ:

Ca + F₂   →  CaF₂

2Ag + F₂  → 2AgF

3F₂ + 2Au → 2AuF₃

- Khí flo oxi hóa được hầu hết các phi kim. Ví dụ:

3F₂ + S → SF₆

Với hiđro phản ứng nổ mạnh, xảy ra ở ngay trong bóng tối và nhiệt độ rất thấp, tạo ra hiđroflorua:

H₂ + F₂ $\stackrel{-{252}^{0}C}{\to }$ 2HF

Khí HF tan vào nước tạo dung dịch HF. Dung dịch HF là axit yếu nhưng có tính chất đặc biệt là ăn mòn các đồ vật bằng thủy tinh.

4HF + SiO₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2H₂O + SiF₄  

- Khí flo oxi hóa nước ngay nhiệt độ thường, hơi nước nóng bốc cháy khi tiếp xúc với khí flo.

2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂

Phản ứng này giải thích vì sao F₂ không đẩy Cl₂ , Br₂ , I₂ ra khỏi dung dịch muối hoặc axit trong khi flo có tính oxi hóa mạnh hơn.

3. Ứng dụng

- Dùng để điều chế một số dẫn xuất halogen chứa flo - là những sản phẩm trung gian để sản xuất chất dẻo.

- Dùng trong công nghiệp hạt nhân để làm giàu ²³⁵U.

- Dung dịch NaF loãng được dùng làm thuốc chống sâu răng.

4. Điều chế

Vì flo có tính oxi hóa mạnh nhất nên phương pháp duy nhất để điều chế flo là dùng dòng điện để oxi hóa ion  F^-  trong florua nóng chảy (phương pháp điện phân).

Trong công nghiệp, để sản xuất flo điện phân hỗn hợp  KF và HF với cực dương bằng than chì và cực âm bằng thép đặc biệt hoặc đồng.

II. Brom

1. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

- Ở điều kiện thường, brom là chất lỏng, màu đỏ nâu, dễ bay hơi, hơi brom độc. Brom rơi vào da sẽ gây bỏng nặng.

Hình 2: Brom

- Brom tan trong nước, nhưng tan nhiều hơn trong các dung môi hữu cơ như etanol, xăng …

- Trong tự nhiên brom tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất, nhưng ít hơn nhiều so với hợp chất của clo và flo. Trong nước biển có chứa một lượng nhỏ muối NaBr.

2. Tính chất hóa học

Brom có tính oxi hóa kèm flo, clo tuy vậy brom vẫn là chất oxi hóa mạnh. Cụ thể:

- Brom oxi hóa được nhiều kim loại:

2Na + Br₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2NaBr               

2Al  + 3Br₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2AlBr₃   

Hình 3: Nhôm tác dụng với brom

- Brom chỉ oxi hóa được H₂ ở nhiệt độ cao tạo ra khí hiđro bromua:        

H₂ + Br₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2HBr

Khí HBr tan vào nước tạo dung dich axit bromhiđric, đây là axit mạnh, mạnh hơn axit HCl.

- Brom tác dụng chậm với nước tạo ra hai axit: HBr (axit bromhiđric) và HBrO (axit hipobromơ):

Br₂ + H₂O $\rightleftarrows$ HBr + HBrO

3. Ứng dụng

- Brom dùng để sản xuất một số dẫn xuất của hiđrocacbon dùng trong công nghiệp dược phẩm.

- Một lượng lớn brom dùng chế tạo AgBr chất dùng để tráng lên phim ảnh.

- Hợp chất của brom dùng nhiều trong công nghiệp dầu mỏ, hóa chất cho nông nghiệp, phẩm nhuộm và các hóa chất trung gian.

4. Sản xuất brom trong công nghiệp

- Brom được sản xuất từ nước biển. Sau khi tách NaCl ra khỏi nước biển, dung dịch còn lại có hòa tan NaBr. Dùng khí clo để oxi hóa NaBr:

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

III. Iot

I. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

- Ở điều kiện thường, iot là chất rắn, dạng tinh thể màu đen tím.

Hình 4: Iot

- Khi đun nóng, iot biến thành hơi, không qua trạng thái lỏng. Hiện tượng này gọi là sự thăng hoa của iot.

- Iot tan rất ít trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như xăng, benzen, etanol …

- Trong tự nhiên iot chủ yếu tồn tại dưới dạng hợp chất là muối iotua.

2. Tính chất hóa học

Iot có tính oxi  hóa yếu hơn so với flo, clo, brom do iot có bán kính lớn hơn và độ âm điện nhỏ hơn flo, clo, brom. Cụ thể:

- Iot oxi hóa được nhiều kim loại, nhưng phản ứng chỉ xảy ra khi đun nóng hoặc có chất xúc tác. Ví dụ:

2Al  + 3I₂ $\stackrel{xt:H_{2}O}{\to }$ 2AlI₃

Hình 5: Nhôm tác dụng với iot

- Iot chỉ oxi hóa được H₂ ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác để tạo ra khí hiđro iotua (phản ứng thuận nghịch).

H₂ + I₂ $\stackrel{t^o,xt}{\rightleftarrows }$ 2HI

Hiđro iotua dễ tan trong nước tạo thành dd axit iothidric, là một axit mạnh, mạnh hơn cả axit clohiđric, axit bromhiđric.

- Iot hầu như không tác dụng với H₂O.

- Iot có tính oxi hóa kèm clo và brom nên clo và brom có thể oxi hóa I^- thành I₂.

Cl₂ +  2NaI  → 2NaCl + I₂

Br₂ + 2NaI →  2NaBr + I₂

- Iot có tính chất đặc trưng là tác dụng với hồ tinh bột tạo thành hợp chất có màu xanh.

Hình 6: Iot làm xanh hồ tinh bột

3. Ứng dụng

- Dùng nhiều dưới dạng cồn iot (dd iot 5% trong ancol etylic) làm chất sát trùng.

- Dùng trộn thêm vào chất tẩy rửa thiết bị trong nhà máy chế biến bơ, sữa.

- Muối iot dùng để phòng bệnh bướu cổ do thiếu iot.

4. Sản xuất trong công nghiệp

Trong công nghiệp người ta sản xuất iot từ rong biển.

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa học lớp 10 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 26: Luyện tập nhóm halogen

Lý thuyết Bài 29: Oxi – ozon

Lý thuyết Bài 30: Lưu huỳnh

Lý thuyết Bài 32: Hiđro sunfua – lưu huỳnh đioxit – lưu huỳnh trioxit

Lý thuyết Bài 33: Axit sunfuric và muối sunfat