Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Group 17 · ⁨Nhóm 17⁩

A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · Topic 11 · ⁨Chủ đề 11⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
7:28

Nhóm 17

Đây là ba dung dịch không màu. Chúng trông y hệt nhau. Một là clorua, một là bromua, một là iodua — nhưng bạn không thể phân biệt đâu là chất nào bằng…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

11.1

Physical properties of the halogens · ⁨Tính chất vật lý của halogen⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
  1. describe the colours and the trend in volatility of chlorine, bromine and iodine
  2. describe and explain the trend in the bond strength of the halogen molecules
  3. interpret the volatility of the elements in terms of instantaneous dipole–induced dipole forces
Tiếng Việt
  1. mô tả màu sắc và xu hướng tính bay hơi của clo, brom và iốt
  2. mô tả và giải thích xu hướng về độ bền liên kết của các phân tử halogen
  3. giải thích tính bay hơi của các đơn chất dựa trên lực dipol tức thời – dipol cảm ứng

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

The halogens 卤素 are the Group 族 17 elements. They exist as diatomic molecules ($\text{Cl}_2$, $\text{Br}_2$, $\text{I}_2$). Going down the group:

Element Colour and state at room temperature
chlorine pale green gas
bromine red-brown liquid
iodine grey-black solid (purple vapour)

The volatility 挥发性 (how easily a substance turns to vapour) decreases down the group: chlorine is a gas, but iodine is a solid. This is because the molecules get larger and have more electrons, so the instantaneous dipole 瞬时偶极 and induced dipole 诱导偶极 forces between them get stronger. Stronger forces are harder to break, so the boiling point rises and volatility falls.

The bond energy 键能 (bond strength) of the $\text{X}\text{–}\text{X}$ molecules generally falls from $\text{Cl}_2$ to $\text{I}_2$, because the shared electrons are further from the nuclei in the larger atoms.

Tiếng Việt
Bromine: chất lỏng tối sinh khí màu cam trong ampul kín
Bromine là một halogen thuộc Nhóm 17 — chất lỏng tối sinh khí màu cam.

Các halogen là các nguyên tố thuộc Nhóm 17. Chúng tồn tại dưới dạng phân tử hai nguyên tử ($\text{Cl}_2$, $\text{Br}_2$, $\text{I}_2$). Khi đi xuống nhóm:

Nguyên tố Màu sắc và trạng thái ở nhiệt độ phòng
clo khí màu xanh nhạt
brom chất lỏng đỏ nâu
iốt chất rắn xám đen (khí màu tím)

Độ thể bay hơi (khả năng chuyển sang thể khí của một chất) giảm xuống nhóm: clo là khí, nhưng iốt là chất rắn. Điều này là do các phân tử lớn hơn và có nhiều electron hơn, nên lực dipole tức thời và dipole cảm ứng giữa chúng trở nên mạnh hơn. Lực tương tác mạnh hơn khó bị phá vỡ hơn, nên điểm sôi tăng và độ thể bay hơi giảm.

Ba lọ khí: clo là khí màu xanh nhạt, brom là chất lỏng đỏ nâu, iốt là chất rắn xám đen
Xuống Nhóm 17, các halogen thay đổi từ khí màu xanh nhạt thành chất lỏng đỏ nâu rồi thành chất rắn xám đen khi độ thể bay hơi giảm

Năng lượng liên kết (độ bền liên kết) của các phân tử $\text{X}\text{–}\text{X}$ nói chung giảm từ $\text{Cl}_2$ đến $\text{I}_2$, vì các electron dùng chung nằm xa hạt nhân hơn trong các nguyên tử lớn hơn.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Halogen physical trend lab · ⁨Thí nghiệm tính chất vật lý halogen⁩

Follow halogens down the group and link state, colour and volatility. · ⁨Theo dõi halogen xuống nhóm và liên hệ trạng thái, màu sắc và độ bay hơi.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
halogen/ˈhælədʒn/ halogen
group/ɡruːp/ nhóm
volatility/ˌvɒləˈtɪlɪti/ tính bay hơi
instantaneous dipole/ˌɪnstənˈteɪnɪəs ˈdaɪpəʊl/ lưỡng cực tức thời
induced dipole/ɪnˈdjuːst ˈdaɪpəʊl/ lưỡng cực cảm ứng
bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ năng lượng liên kết
oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ chất oxi hóa
11.2

Chemical properties of the halogens and hydrogen halides · ⁨Tính chất hóa học của halogen và hiđro halogen⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
  1. describe the relative reactivity of the elements as oxidising agents
  2. describe the reactions of the elements with hydrogen and explain their relative reactivity in these reactions
  3. describe the relative thermal stabilities of the hydrogen halides and explain these in terms of bond strengths
Tiếng Việt
  1. mô tả độ hoạt động tương đối của các đơn chất như các chất oxy hóa
  2. mô tả các phản ứng của các đơn chất với hiđro và giải thích độ hoạt động tương đối của chúng trong các phản ứng này
  3. mô tả độ bền nhiệt tương đối của các hiđrohalogen và giải thích điều này dựa trên độ bền liên kết

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Halogens as oxidising agents

Each halogen reacts by gaining one electron to form a $1-$ ion, so it acts as an oxidising agent 氧化剂. This power decreases down the group, because the larger atoms attract an extra electron less strongly. A more reactive halogen can push out a less reactive one from its salt:

$$\text{Cl}_2 + 2\text{KBr} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{Br}_2$$

Reactions with hydrogen

Each halogen reacts with hydrogen to form a hydrogen halide 卤化氢:

$$\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$$

The reaction gets less vigorous down the group: chlorine reacts explosively in light, bromine needs heat, and iodine reacts slowly and only partly.

Thermal stability of the hydrogen halides

The thermal stability 热稳定性 of the hydrogen halides decreases down the group. The H–X bond gets weaker as the halogen atom gets larger, so HI breaks apart on gentle heating while HCl is very stable.

Tiếng Việt

Halogen như chất oxi hóa

Mỗi halogen phản ứng bằng cách nhận một electron để tạo thành ion $1-$, do đó nó đóng vai trò là chất oxi hóa. Khả năng này giảm xuống nhóm, vì các nguyên tử lớn hơn hút thêm một electron yếu hơn. Một halogen phản ứng mạnh hơn có thể đẩy ra một halogen phản ứng kém hơn khỏi muối của nó:

Clor được thêm vào kali bromide không màu làm dung dịch chuyển sang màu cam khi brom bị đẩy ra
Clo đẩy brom: dung dịch chuyển sang màu cam
$$\text{Cl}_2 + 2\text{KBr} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{Br}_2$$

Phản ứng với hiđro

Mỗi halogen phản ứng với hiđro để tạo thành hiđro halogen:

$$\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$$

Phản ứng trở nên kém mãnh liệt hơn xuống nhóm: clo phản ứng nổ trong ánh sáng, brom cần nhiệt, và iốt phản ứng chậm và chỉ một phần.

Độ bền nhiệt của hiđro halogen

Độ bền nhiệt của hiđro halogen giảm xuống nhóm. Liên kết H–X yếu đi khi nguyên tử halogen lớn lên, do đó HI bị phân rã khi gia nhiệt nhẹ trong khi HCl rất bền.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Halogen and hydrogen halide lab · ⁨Thí nghiệm halogen và hiđro halogenua⁩

Classify halogen chemistry by oxidising and reducing strength. · ⁨Phân loại hóa học halogen theo khả năng oxi hóa và khử.⁩

11.3

Reactions of the halide ions · ⁨Phản ứng của ion halogen⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
  1. describe the relative reactivity of halide ions as reducing agents
  2. describe and explain the reactions of halide ions with: (a) aqueous silver ions followed by aqueous ammonia (the formation and formula of the $[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+$ complex is not required) (b) concentrated sulfuric acid, to include balanced chemical equations
Tiếng Việt
  1. mô tả độ hoạt động tương đối của các ion halogenide như các chất khử
  2. mô tả và giải thích các phản ứng của ion halogenide với: (a) ion bạc trong dung dịch, sau đó thêm amoniac trong dung dịch (sự hình thành và công thức của phức chất $[\text{Ag}(\text{NH}_3)_2]^+$ không yêu cầu) (b) axit sunfuric đặc, bao gồm cả phương trình hóa học cân bằng

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Halide ions as reducing agents

A halide ion 卤离子 (such as $\text{Cl}^-$) can give away an electron, acting as a reducing agent 还原剂. This power increases down the group, because a larger ion holds its outer electron less tightly.

Reaction with aqueous silver ions

Add aqueous silver nitrate, then aqueous ammonia 氨, to identify the halide from the colour of the silver halide precipitate 沉淀:

Halide Precipitate with $\text{Ag}^+$ Solubility in ammonia
$\text{Cl}^-$ white dissolves in dilute ammonia
$\text{Br}^-$ cream dissolves only in concentrated ammonia
$\text{I}^-$ yellow insoluble in ammonia

Reaction with concentrated sulfuric acid

All the halides first give the hydrogen halide. The lower halides are then oxidised by the acid, because they are stronger reducing agents:

$$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{HCl}$$
  • chloride gives only $\text{HCl}$ (no redox).
  • bromide also gives some brown $\text{Br}_2$ and $\text{SO}_2$.
  • iodide gives $\text{I}_2$ and the smelly gases $\text{H}_2\text{S}$ and $\text{SO}_2$, because $\text{I}^-$ is the strongest reducing agent.
Tiếng Việt

Ion halogen như chất khử

Một ion halogen (như $\text{Cl}^-$) có thể nhường một electron, đóng vai trò là chất khử. Khả năng này tăng xuống nhóm, vì ion lớn hơn giữ electron lớp ngoài kém chặt chẽ hơn.

Hai cột dọc theo nhóm: các halogen với mũi tên xuống biểu thị khả năng oxi hóa giảm, các ion halogen với mũi tên lên biểu thị khả năng khử tăng
Hai xu hướng ngược chiều: khả năng oxi hóa của halogen giảm xuống nhóm, trong khi khả năng khử của ion halogen tăng

Phản ứng với ion bạc trong dung dịch

Thêm dung dịch bạc nitrat, sau đó dung dịch amoniak, để xác định halogen dựa vào màu của kết tủa silver halide:

Ion halogen Kết tủa với $\text{Ag}^+$ Độ tan trong amoniak
$\text{Cl}^-$ trắng tan trong amoniak loãng
$\text{Br}^-$ kem tan chỉ trong amoniak đặc
$\text{I}^-$ vàng không tan trong amoniak
Ba ống nghiệm chứa kết tủa silver halide: clorua bạc màu trắng, bromua bạc màu kem và iodua bạc màu vàng
Kết tủa silver halide: AgCl màu trắng, AgBr màu kem và AgI màu vàng — và độ tan của chúng trong amoniak xác định xem halogen nào đang có mặt
Ba ống nghiệm thật trong giá gỗ, được ghi nhãn AgCl, AgBr và AgI, chứa kết tủa màu trắng, màu kem nhạt và màu vàng nhạt từ trái sang phải
Thử nghiệm bạc halide: AgCl màu trắng, AgBr màu kem và AgI màu vàng

Phản ứng với axit sunfuric đặc

Tất cả các halogenu trước tiên tạo ra hiđro halogen. Các halogenu thấp hơn sau đó bị oxi hóa bởi axit, vì chúng là chất khử mạnh hơn:

$$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{HCl}$$
  • clorua chỉ tạo ra $\text{HCl}$ (không có phản ứng oxi hóa - khử).
  • bromua cũng tạo ra một số khí $\text{Br}_2$ màu nâu và $\text{SO}_2$.
  • iodua tạo ra $\text{I}_2$ và các khí có mùi $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{SO}_2$, vì $\text{I}^-$ là chất khử mạnh nhất.
Ba hàng: clorua chỉ tạo HCl, bromua cũng tạo brom và lưu huỳnh dioxide, iodua tạo iốt, hydro sunfua và lưu huỳnh dioxide, với mũi tên cho thấy khả năng khử tăng dần xuống nhóm
Với axit sunfuric đặc, clorua chỉ tạo HCl, nhưng bromua và iodua (chất khử mạnh hơn) cũng bị oxi hóa thành halogen
Explore · ⁨Khám phá⁩

Halide ion test lab · ⁨Thí nghiệm kiểm tra ion halide⁩

Match halide ion evidence to the ion present. · ⁨Nối bằng chứng của ion halide với ion có mặt.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ kết tủa
oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ số oxi hóa
disproportionation/ˌdɪsprəˈpɔːʃəneɪʃn/ phản ứng tự oxi hóa - khử
water purification/ˈwɔːtə ˌpjʊərɪfɪˈkeɪʃn/ tinh chế nước
bacteria/bækˈtɪərɪə/ vi khuẩn
11.4

Reactions of chlorine · ⁨Phản ứng của clo⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
  1. describe and interpret, in terms of changes in oxidation number, the reaction of chlorine with cold and with hot aqueous sodium hydroxide and recognise these as disproportionation reactions
  2. explain, including by use of an equation, the use of chlorine in water purification to include the production of the active species $\text{HOCl}$ and $\text{ClO}^-$ which kill bacteria
Tiếng Việt
  1. mô tả và giải thích, dựa trên sự thay đổi số oxy hóa, phản ứng của clo với dung dịch natri hiđroxit lạnh và nóng, và nhận diện đây là các phản ứng disproportionation
  2. giải thích, bao gồm cả việc sử dụng phương trình, việc sử dụng clo trong xử lý nước để bao gồm sự tạo thành các loài hoạt động $\text{HOCl}$ và $\text{ClO}^-$ tiêu diệt vi khuẩn

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

With sodium hydroxide

With cold, dilute sodium hydroxide, chlorine reacts to form chloride and chlorate(I):

$$\text{Cl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{NaClO} + \text{H}_2\text{O}$$

With hot, concentrated sodium hydroxide, it forms chloride and chlorate(V):

$$3\text{Cl}_2 + 6\text{NaOH} \rightarrow 5\text{NaCl} + \text{NaClO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$

In both, the oxidation number 氧化数 of chlorine goes both up and down (from $0$), so both are disproportionation 歧化 reactions.

Chlorine in water purification

A little chlorine is added to water for water purification 水净化. It reacts with water:

$$\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HOCl} + \text{HCl}$$

The active species $\text{HOCl}$ and $\text{ClO}^-$ kill bacteria 细菌, making the water safe to drink.

Worked example. Solid $\text{NaCl}$, $\text{NaBr}$ and $\text{NaI}$ are each warmed with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$. Predict the products. Reducing power increases down the group, so how far each halide reduces the sulfuric acid differs. $\text{Cl}^{-}$ is too weak to reduce it at all, so you get only steamy $\text{HCl}$ - an acid-base reaction. $\text{Br}^{-}$ reduces it a little: $\text{HBr}$ plus brown $\text{Br}_2$ and $\text{SO}_2$. $\text{I}^{-}$ is the strongest reducing agent: $\text{HI}$ plus $\text{I}_2$, and it drives the sulfur all the way down to $\text{H}_2\text{S}$, with its bad-egg smell. Every halide gives the hydrogen halide first; the extra products appear only where the halide is a strong enough reducing agent to attack the sulfur.

Tiếng Việt
Các thùng chứa nước clo hồ bơi dạng lỏng
Clo được thêm vào nước hồ bơi để tiêu diệt vi sinh vật.

Với natri hiđroxit

Với dung dịch natri hiđroxit lạnh, loãng, clo phản ứng tạo ra clorua và clorat(I):

$$\text{Cl}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{NaClO} + \text{H}_2\text{O}$$

Với dung dịch natri hiđroxit nóng, đặc, nó tạo ra clorua và clorat(V):

$$3\text{Cl}_2 + 6\text{NaOH} \rightarrow 5\text{NaCl} + \text{NaClO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$$

Trong cả hai trường hợp, số oxi hóa của clo vừa tăng vừa giảm (từ $0$), nên cả hai đều là phản ứng phân ly.

Clo trong xử lý nước

Một lượng nhỏ clo được thêm vào nước để xử lý nước. Nó phản ứng với nước:

$$\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HOCl} + \text{HCl}$$

Các loài hoạt động $\text{HOCl}$ và $\text{ClO}^-$ tiêu diệt vi khuẩn, làm cho nước an toàn để uống.

Ví dụ minh họa. Các chất rắn $\text{NaCl}$, $\text{NaBr}$ và $\text{NaI}$ được làm ấm riêng biệt với dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc. Dự đoán sản phẩm. Khả năng khử tăng dần từ trên xuống dưới, do đó mức độ khử lưu huỳnh trioxit của mỗi halogenide khác nhau. $\text{Cl}^{-}$ quá yếu để khử nó, nên bạn chỉ thu được hơi $\text{HCl}$ - một phản ứng axit-bazơ. $\text{Br}^{-}$ khử nó một chút: tạo ra $\text{HBr}$ cùng với $\text{Br}_2$ màu nâu và $\text{SO}_2$. $\text{I}^{-}$ là chất khử mạnh nhất: tạo ra $\text{HI}$ và $\text{I}_2$, và nó đẩy lưu huỳnh đi sâu xuống đến $\text{H}_2\text{S}$, với mùi trứng thối đặc trưng. Mọi halogenide đều tạo ra hydrogen halide trước; các sản phẩm phụ xuất hiện chỉ nơi halogenide đủ mạnh để đóng vai trò là chất khử tấn công nguyên tử lưu huỳnh.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Chlorine reaction route · ⁨Lộ trình phản ứng của clo⁩

Follow chlorine from water treatment to redox reactions. · ⁨Theo dõi clo từ xử lý nước đến phản ứng oxi hóa - khử.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
hydrogen halide/ˈhaɪdrədʒn ˈhælaɪd/ hydro halogenide
thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/ độ bền nhiệt
halide ion/ˈhælaɪd ˈaɪɒn/ ion halogenide
reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ chất khử
ammonia/æˈməʊnɪə/ amoniac
11.4

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Halogens get less reactive down the group (harder to gain an electron); oxidising power decreases.
  • Displacement: a more reactive halogen displaces a less reactive halide — state the colour change.
  • Test halide ions with $\text{AgNO}_3$: white ($\text{Cl}^-$), cream ($\text{Br}^-$), yellow ($\text{I}^-$), then confirm with dilute/concentrated ammonia.
  • Chlorine with water and with cold $\text{NaOH}$ are disproportionation — show the oxidation-number changes.
Tiếng Việt
  • Halogen trở nên ít phản ứng hơn khi đi xuống nhóm (khó nhận electron hơn); khả năng oxi hóa giảm.
  • Thay thế: một halogen phản ứng hơn sẽ thay thế halogenide ít phản ứng hơn — hãy nêu sự đổi màu.
  • Kiểm tra ion halogenide bằng cách thêm dung dịch $\text{AgNO}_3$: kết tủa trắng ($\text{Cl}^-$), kem ($\text{Br}^-$), vàng ($\text{I}^-$), sau đó xác nhận bằng amoniac loãng/dặc.
  • Clo với nước và với dung dịch $\text{NaOH}$ lạnh là phản ứng phân ly — hãy chỉ ra sự thay đổi số oxi hóa.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP