Phương pháp giải:

- Dựa vào lực tương tác van der Waals

Lời giải:

Nhiệt độ sôi của các hydrogen halide tăng dần từ HCl đến HI. Nguyên nhân là do khối lượng phân tử tăng, làm tăng năng lượng cần thiết cho quá trình sôi; đồng thời, sự tăng kích thước và số electron trong phân tử, dẫn đến tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng

Giải hóa học 10 trang 115 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 2 trang 115 Hóa học 10: Quan sát Hình 18.2, giải thích nhiệt độ sôi cao bất thường của hydrogen fluorine so với các hydrogen halide còn lại.

Phương pháp giải:

HF có liên kết hydrogen liên phân tử

Lời giải:

Các phân tử hydrogen fluoride hình thành liên kết hydrogen liên phân tử, loại liên kết này bền hơn tương tác van der Waals, nên nhiệt độ sôi của hydrogen fluoride cao bất thường so với các hydrogen halide còn lại

Phương pháp giải:

- HX (X là halogen) đều có liên kết hydrogen liên phân tử với H₂O

- Ở 0^oC: HCl, HBr, HI đều là chất khí, chỉ có HF là chất lỏng

Lời giải:

Phương pháp giải:

- Năng lượng liên kết giảm dần

- Độ dài liên kết tăng dần

- Tính acid là khả năng tách hydrogen

Lời giải:

- Đi từ HF đến HI: năng lượng liên kết giảm dần

=> Sự liên kết giữa H và X giảm dần

=> Độ dài liên kết tăng dần

=> Khả năng tách hydrogen tăng dần

=> Tính acid tăng dần

(1) NaOH + HCl →

(2) Zn + HCl →

(3) CaO + HBr →

(4) K₂CO₃ + HI →

Lời giải:

(1) NaOH + HCl → NaCl + H₂O

(2) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

(3) CaO + 2HBr → CaBr₂ + H₂O

(4) K₂CO₃ + 2HI → 2KI + CO₂ + H₂O

Giải hóa học 10 trang 116 Chân trời sáng tạo

Phương pháp giải:

HF có tính ăn mòn thủy tinh

Lời giải:

HF có tính acid yếu nhưng có tính ăn mòn thủy tinh:

SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O

=> Trong phòng thí nghiệm người ta dùng bình bằng nhựa

3. Tính khử của các ion halide

Lời giải:

- Đối với Cl, chỉ xảy ra phản ứng trao đổi nên số oxi hóa giữ nguyên sau phản ứng.

- Số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố Br và I tăng từ -1 lên 0 trong phản ứng của muối halide với dung dịch H₂SO₄ đặc.

Lời giải:

Quá trình các ion halide bị oxi hóa thành đơn chất tương ứng:

$2\stackrel{-1}{Br}\to {\stackrel{0}{Br}}_2+2e$

$2\stackrel{-1}{I}\to {\stackrel{0}{I}}_2+2e$

Luyện tập trang 116 Hóa học 10: Phản ứng nào dưới đây chứng minh tính khử của các ion halide:

(1) BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

(2) 2NaCl $\stackrel{dpnc}{\to }$ 2Na + Cl₂↑

(3) 2HBr + H₂SO₄ → Br₂ + SO₂↑ + 2H₂O

(4) HI + NaOH → NaI + H₂O

Phương pháp giải:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các halogen

Bước 2: Xác định halogen nào có sự tăng số oxi hóa

=> Tính khử

Lời giải:

(1): Không có sự thay đổi số oxi hóa

(2): Cl từ -1 lên 0 => Thể hiện tính khử

(3): Br từ -1 lên 0 => Thể hiện tính khử

(4) Không có sự thay đổi số oxi hóa

=> Phản ứng (2) và (3) chứng minh tính khử của các ion halide

Giải hóa học 10 trang 117 Chân trời sáng tạo

4. Nhận biết ion halide trong dung dịch

Phương pháp giải:

Sử dụng muối Ag⁺

Lời giải:

Hiện tượng và phương trình hóa học:

   + Dung dịch NaF: không có hiện tượng gì, không xảy ra phản ứng hóa học

   + Dung dịch NaCl: xuất hiện kết tủa trắng AgCl

AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

   + Dung dịch NaBr: xuất hiện kết tủa vàng nhạt AgBr

AgNO₃ + NaBr → AgBr↓ + NaNO₃

   + Dung dịch NaI: xuất hiện kết tủa vàng AgI

AgNO₃ + NaI → AgI↓ + NaNO₃

Cách nhận biết dung dịch muối halide

- Cho dung dịch AgNO₃ vào 4 ống nghiệm chứa 4 dung dịch muối halide (từ F đến I)

   + Ống không có hiện tượng gì thì đó là muối F^-

   + Ống có kết tủa trắng thì đó là muối Cl^-

   + Ống có kết tủa vàng nhạt thì đó là muối Br^-

   + Ống có kết tủa vàng thì đó là muối I^-

Luyện tập trang 117 Hóa học 10: Nêu cách nhận biết 2 dung dịch CaCl₂ và NaNO₃, viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra

Phương pháp giải:

Sử dụng muối AgNO₃

Lời giải:

- 2 dung dịch CaCl₂ và NaNO₃ cho vào 2 ống nghiệm:

   + Mỗi ống nghiệm cho khoảng 2 mL AgNO₃. Ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa trắng thì đó là dung dịch CaCl₂, ống nghiệm nào không có hiện tượng gì thì đó là dung dịch NaNO₃

CaCl₂ + 2AgNO₃ → 2AgCl↓ + Ca(NO₃)₂

Giải hóa học 10 trang 118 Chân trời sáng tạo

5. Ứng dụng của các hydrogen halide

Lời giải:

- Hydrogen fluoride (HF)

+ Một lượng đáng kể hydrogen fluoride được dùng trong sản xuất cryolite (thành phần chính là Na₃AlF₆), đóng vai trò chất chảy trong quá trình sản xuất aluminium từ aluminium oxide.

+ Dung dịch nước của hydrogen fluoride là hydrofluoric acid có khả năng hòa tan silicon doixide nên được sử dụng để khắc các chi tiết lên thủy tinh theo phản ứng.

SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O

+ Được sử dụng trong quá trình sản xuất teflon.

- Hydrogen chloride:

+ Trong sản xuất nước đóng chai, hydrochloric acid tinh khiết được sử dụng để tái sinh các nhựa trao đổi ion nhằm thay thế các ion Na⁺ và Ca²⁺ bằng ion H⁺.

Phương pháp giải:

HCl + NaHCO₃ → NaCl + CO₂ + H₂O

Lời giải:

- Trong dạ dày có chứa dung dịch HCl. Người bị đau dạ dày là người có nồng độ dung dịch HCl cao làm dạ dày bị bào mòn. NaHCO₃ dùng để chế thuốc đau dạ dày vì nó làm giảm hàm lượng dung dịch HCl có trong dạ dày nhờ phản ứng:

HCl + NaHCO₃ → NaCl + CO₂ + H₂O

- Không nên dùng Na₂CO₃ vì dùng NaHCO₃ trung hòa dịch vị 1 cách từ từ

Giải hóa học 10 trang 119 Chân trời sáng tạo

Bài tập (trang 119)

a) Kim loại Mg phản ứng với dung dịch HBr

b) Dung dịch KOH phản ứng với dung dịch HCl

c) Muối CaCO₃ phản ứng với dung dịch HCl

d) Dung dịch AgNO₃ phản ứng với dung dịch CaI₂

Lời giải:

a) Mg + 2HBr → MgBr₂ + H₂

b) KOH + HCl → KCl + H₂O

c) CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

d) AgNO₃ + CaI₂ → AgI↓ + Ca(NO₃)₂

NaX_(khan) + H₂SO_4(đặc) $\stackrel{t^o}{\to }$ HX↑ + NaHSO₄ (hoặc Na₂SO₄)

a) Cho biết HX là chất nào trong các chất sau: HCl, HBr, HI. Giải thích.

b) Có thể dụng dung dịch NaX và H₂SO₄ loãng để điều chế HX theo phản ứng trên được không. Giải thích

Phương pháp giải:

Lời giải:

a) Khi phản ứng với H₂SO₄ đặc, NaI và NaBr đều bị oxi hóa thành I₂ và Br₂. Chỉ có NaCl tác dụng với H₂SO_4(đặc) tạo ra HCl

=> X là Cl

b) Không thể dùng H₂SO₄ loãng vì HX đều là những acid mạnh

Phương pháp giải:

d_nước = 1 g/mL

$0,9\mathrm{\%}=\frac{m_{ct}}{m_{\text{dd}}}.100\mathrm{\%}=\frac{m_{NaCl}}{m_{NaCl}+m_{H_{2}O}}.100\mathrm{\%}$

Lời giải:

Coi khối lượng muối cho vào rất ít, không ảnh hưởng đến thể tích dung dịch

=> V_nước = 500 mL

Mà d_nước = 1 g/mL

=> m_H2O = 500 gam

Ta có:

$0,9\mathrm{\%}=\frac{m_{ct}}{m_{\text{dd}}}.100\mathrm{\%}=\frac{m_{NaCl}}{m_{NaCl}+m_{H_{2}O}}.100\mathrm{\%}=\frac{m_{NaCl}}{m_{NaCl}+500}.100\mathrm{\%}$

=> m_NaCl = 4,54 gam

- Cách pha chế:

   + Cho khoảng 100 mL nước vào bình định mức 500 mL

   + Cân 4,54 gam NaCl và cho vào bình định mức

   + Lắc đều cho đến khi muối tan hết

   + Tiếp tục cho nước đến  vạch định mức 500 mL

Lý thuyết Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide

I. Tính chất vật lí của hydrogen halide

- Hydrogen halide là hợp chất của hydrogen với halogen, công thức tổng quát là HX, với X là halogen. Hậu tố “ide” trong hydrogen halide được thay thế từ hậu tố “ine” của tên halogen.

+ Nhiệt độ sôi của các hydrogen halide tăng dần từ HCl đến HI.

Giải thích: Khối lượng phân tử tăng làm tăng năng lượng cần thiết cho quá trình sôi; đồng thời, sự tăng kích thước và số electron trong phân tử dẫn đến tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.

+ Các phân tử hydrogen fluoride hình thành liên kết hydrogen liên phân tử, loại liên kết này bền hơn tương tác van der Waals, nên nhiệt độ sôi của hydrogen flouride cao bất thường so với các hydrogen halide còn lại.

+ Nhờ liên kết hydrogen giữa các phân tử nên hydrogen fluoride khó bay hơi hơn các hydrogen halide còn lại.

II. Hydrohalic acid

- Các hydrogen halide tan trong nước, tạo thành hydrohalic acid tương ứng.

- Tính acid của các hydrohalic acid tăng dần từ hydrofluoric acid đến hydroiodic acid.

- Hydrofluoric acid (HF) là acid rất yếu, nhưng có tính chất đặc biệt là ăn mòn thủy tinh, phương trình hóa học của phản ứng:

SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O

- Các dung dịch HCl, HBr, HI là những acid mạnh, có đầy đủ tính chất hóa học chung của acid như: làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ, tác dụng với kim loại đứng trước hydrogen trong dãy hoạt động hóa học, tác dụng với basic oxide, base và một số muối.

Ví dụ:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

CaO + 2HBr → CaBr₂ + H₂O

K₂CO₃ + 2HI → 2KI + H₂O + CO₂

III. Tính khử của các ion halide

- Trong ion halide, các halogen có số oxi hóa thấp nhất là -1, do đó ion halide chỉ thể hiện tính khử trong phản ứng oxi hóa – khử.

- Tính khử của các ion halide tăng theo chiều: F^- < Cl^- < Br^- < I^-

Ví dụ: Khi đun nóng các muối khan halide với H₂SO₄ đặc:

+ Ion chloride không khử được H₂SO₄ nên chỉ xảy ra phản ứng trao đổi.

KCl + H₂SO_{4 (đặc)} → KHSO₄ + HCl↑

+ Ion bromide khử H₂SO₄ đặc thành SO₂ và Br^- bị oxi hóa thành Br₂, sản phẩm có màu vàng đậm.

2KBr + 2H₂SO_4 (đặc)  → Br₂ + SO₂↑ + K₂SO₄ + 2H₂O

 + Ion iodide có thể khử H₂SO₄ đặc thành H₂S, S, SO₂ tùy vào điều kiện phản ứng và I^- bị oxi hóa thành I₂ có màu đen tím.

2KI + 2H₂SO_4 (đặc)  → I₂↓ + SO₂↑ + K₂SO₄ + 2H₂O

6KI + 4H₂SO_4 (đặc)  → 3I₂↓ + S↓ + 3K₂SO₄ + 4H₂O

8KI + 5H₂SO_4 (đặc)  → 4I₂ + H₂S↑ + 4K₂SO₄ + 4H₂O

IV. Nhận biết ion halide trong dung dịch

- Phân biệt các ion F^-, Cl^-, Br^- và I^- bằng cách cho dung dịch silver nitrate (AgNO₃) vào dung dịch muối của chúng.

- Phương trình hóa học minh họa:

NaF + AgNO₃ → không phản ứng

NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃

NaBr + AgNO₃ → AgBr↓ + NaNO₃

NaI + AgNO₃ → AgI↓ + NaNO₃

V. Ứng dụng của các hydrogen halide

- Hydrogen fluoride: Dùng để tẩy cặn trong các thiết bị trao đổi nhiệt; chất xúc tác trong các nhà máy lọc dầu, công nghệ làm giàu uranium, sản xuất dược phẩm, …

- Hydrogen chloride: Dùng để loại bỏ gỉ thép, sản xuất chất tẩy rửa nhà vệ sinh, các hợp chất vô cơ và hữu cơ phục vụ đời sống và sản xuất,…

- Hydrogen bromide: Làm chất xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, tổng hợp chất chống cháy chứa nguyên tố bromine như tetrabromobisphenol A, điều chế nhựa epoxy, sản xuất các vi mạch điện tử.

- Hydrogen iodide: Dùng làm chất khử phổ biến trong các phản ứng hóa học; sản xuất iodine và ankyl iodide...

Bài giảng Hóa học 10 Bài 18: Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide - Chân trời sáng tạo

Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

Bài 16: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Bài 17: Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA