Trong tự nhiên, halogen

Theo nghiên cứu của Đại học Harvard vào năm 2013, trẻ em sinh sống tại những khu vực có nguồn nước bị nhiễmfluorine có chỉ số IQ trung bình sẽ thấp hơn so với những trẻ em sống tại vùng khác. Anion F⁻ (fluoride) có độc tính mạnh với hệ thần kinh. Với lượng tương đối thấp: 0,2 gam ion F⁻ trên cơ thể có trọng lượng 70 kg có thể gây tử vong. Tuy nhiên, sự có mặt của anion fluoride lại giúp men răng chắc khỏe và chống chọi các bệnh về sâu răng, vì vậy anion fluoride được thêm vào nước uống đóng chai với nồng độ 1mg ion F⁻ trên 1L nước và bổ sung một lượng nhỏ dưới dạng muối sodium fluoride (NaF) trong kem đánh răng.

(a) NaF là hợp chất cộng hóa trị phân cực và tan tốt trong nước.

(b) Trong tinh thể NaF, mỗi ion Na⁺ được bao quanh bởi 6 ion F⁻ gần nhất.

(c) Muối sodium fluoride giúp bảo vệ răng chắc khỏe và chống sâu răng.

(d) Theo hiệp hội nha khoa Hoa Kỳ, một người trưởng thành nên bổ sung 3,0 mg mỗi ngày dưới dạng muối sodium fluoride (NaF) để ngăn ngừa sâu răng. Lượng NaF không gây độc cho cơ thể khi ở mức gam/1kg cơ thể. Một mẫu kem đánh răng chứa 0,28% NaF, một người nặng 75 kg nếu vô tình nuốt phải 50 gam kem đánh răng có thể bị ngộ độc.

Các nguyên tố phổ biến thuộc nhóm halogen (VIIA) trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học gồm: F (Z = 9), Cl (Z = 17), Br (Z = 35) và I (Z = 53). Đơn chất halogen tồn tạo dạng phân tử giữa các phân tử thường có tương tác với nhau. Cho giá trị năng lượng liên kết ở bảng sau:

Liên kết	F - F	Cl - Cl	Br - Br	I - I
Năng lượng liên kết ( ) ở và 1 bar	159	243	193	151

(a) Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử X có dạng

(b) Liên kết giữa các nguyên tử trong là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

(c) Tương tác giữa các phân tử là tương tác van der Waals.

(d) Năng lượng liên kết Cl – Cl lớn nhất trong dãy trên vì Cl có bán kính nguyên tử nhỏ nhất.

Nhiệt độ sôi của các hydrogen halide được biểu diễn qua đồ thị sau:

(a) Các phân tử hydrogen fluoride hình thành liên kết hydrogen liên phân tử nên nhiệt độ sôi của hydrogen fluoride cao bất thường so với các hydrogen halide còn lại.

(b) Nhiệt độ sôi của hydrogen fluoride cao bất thường so với các hydrogen halide còn lại là do lực tương tác van der Waals của HF lớn hơn.

(c) Nhiệt độ sôi tăng dần từ HF đến HI do khối lượng phân tử tăng dẫn đến tương tác van der Waals tăng.

(d) Nhiệt độ sôi của các hydrogen halide tăng dần từ HCl đến HI là do khối lượng phân tử tăng dẫn đến liên kết hydrogen liên phân tử tăng dần.

Trong công nghiệp, xút (sodium hydroxide) được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn xốp. Bằng phương pháp này, người ta cũng thu được khí chlorine (sơ đồ minh hoạ). Chất khí này được làm khô (loại hơi nước) rồi hoá lỏng để làm nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến và sản xuất hoá chất.

Từ quá trình điện phân nêu trên, một lượng chlorine và hydrogen sinh ra được tận dụng để sản xuất hydrochloric acid đặc thương phẩm (32%, D = 1,153 g mL^-1 ở ). Một nhà máy với quy mô sản xuất 200 tấn xút mỗi ngày thì đồng thời sản xuất được bao nhiêu m³ acid thương phẩm trên. Biết rằng, tại nhà máy này, 60% khối lượng chlorine sinh ra được dùng tổng hợp hydrochloric acid và hiệu suất của toàn bộ quá trình từ chlorine đến acid thương phẩm đạt 80% về khối lượng. (Kết quả làm tròn đến hàng phần mười)

“Natri clorid 0,9%” là nước muối sinh lí chứa sodium chloride (NaCl), nồng độ 0,9% tương đương các dịch trong cơ thể người như máu, nước mắt, … thường được sử dụng để súc miệng, sát khuẩn, …

(a)Rót nước sạch vào cốc đến vạch thể tích mong muốn, cho muối vào, khuấy đều đến khi nếm thấy độ mặn vừa phải thì dừng lại, thu được nước muối sinh lí 0,9%.

(b) Natri chlorid 0,9% được lấy từ nước biển ngoài khơi xa ở độ sâu 500 m để đảm bảo độ tinh khiết.

(c) NaCl là hợp chất ion, dễ tan trong nước.

(d)Cách pha chế 500 mL nước muối sinh lí trên: cân 0,9 g tinh thể NaCl sạch, cho vào cốc có vạch chia thể tích 500 mL, thêm nước vào cốc đến đủ thể tích 500 mL, khuấy đều (biết ).

Hydrochloric acid (HCl) là một acid mạnh được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất phân bón, thuốc nhuộm, ... Nó cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp mạ điện, chiết xuất ảnh, cao su và dệt may. Cho dung dịch acid HCl tác dụng với các chất sau: Zn, Cu, FeO. Số chất phản ứng được với dung dịch HCl là bao nhiêu?

Trong công nghiệp, nước Javel được sản xuất bằng cách điện phân dung dịch muối ăn (nồng độ từ 15 – 20%) trong thùng điện phân không có màng ngăn. Loại nước Javel dùng để tẩy vết bẩn quần áo trên thị trường thường được đóng vào chai dung tích 1 lít có nồng độ NaClO và NaCl lần lượt là 6% và 5% (khối lượng riêng của dung dịch nước Javel D = 1,1 g/mL). Cần bao nhiêu kg NaCl nguyên chất để sản xuất 1000 chai nước Javel nói trên. (Kết quả làm tròn đến hàng phần mười)