2. Bài 18. Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide

Thủy tinh vốn cứng, trơn và khá trơ về mặt hóa học nên việc chạm khắc là điều không đơn giản. Trước đây, muốn khắc các hoa văn, cần phủ lên bề mặt thủy tinh một lớp paraffin, thực hiện chạm khắc các hoa văn lên lớp paraffin, để phần thủy tinh cần khắc lộ ra. Nhỏ dung dịch hydrofluoric acid hoặc hỗn hợp CaF2 và H2SO4 đặc lên lớp paraffin đó, phần thủy tinh cần chạm khắc sẽ bị ăn mòn, tạo nên những hoa văn trên vật dụng cần trang trí. Quá trình ăn mòn thủy tinh xảy ra thế nào? Các ion halide có tính chất gì?

Lời giải chi tiết:

- Quá trình ăn mòn thủy tinh:

CaF₂ + 2H₂SO₄ → CaSO₄ + 2HF↑

   + Thủy tinh có thành phần chính là SiO₂

SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O

- Các ion halide có tính khử

Phương pháp giải:

- Dựa vào lực tương tác van der Waals

Lời giải chi tiết:

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

2. 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 chi tiết:

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

Thông tin trong Bảng 18.1 cho biết độ tan của hydrogen fluoride trong nước ở 0oC là vô hạn. Giải thích nguyên nhân dẫn đến tính chất này.

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

Phương pháp giải:

- Năng lượng liên kết giảm dần

- Độ dài liên kết tăng dần

- Tính acid là khả năng tách hydrogen

Lời giải chi tiết:

- 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

Lời giải chi tiết:

(1) NaOH + HCl → NaCl + H₂O

(2) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

(3) CaO + 2HBr → CaBr₂ + H₂O

(4) K₂CO₃ + 2HI → 2KI + CO₂ + H₂O

Phương pháp giải:

HF có tính ăn mòn thủy tinh

Lời giải chi tiết:

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

Lời giải chi tiết:

- F^- không tham gia phản ứng với H₂SO₄ đặc

- Cl^- chỉ tham gia phản ứng trao đổi với H₂SO₄ đặc

- Br^- tham gia phản ứng với H₂SO₄ đặc sẽ lên Br⁰ (Br₂)

- I^- tham gia phản ứng với H₂SO₄ đặc sẽ lên I⁰ (I₂)

Lời giải chi tiết:

2F^- → F₂⁰ + 2e

2Cl^- → Cl₂⁰ + 2e

2Br^- → Br₂⁰ + 2e

2I^- → I₂⁰ + 2e

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 chi tiết:

(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

Phương pháp giải:

Sử dụng muối Ag⁺

Lời giải chi tiết:

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^-

Phương pháp giải:

Sử dụng muối AgNO₃

Lời giải chi tiết:

- 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

Phương pháp giải:

HCl + NaHCO₃ → NaCl + CO₂ + H₂O

Lời giải chi tiết:

- 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

Lời giải chi tiết:

a) Mg + 2HBr → MgBr₂ + H₂

b) KOH + HCl → KCl + H₂O

c) CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

d) AgNO₃ + CaI₂ → AgI↓ + Ca(NO₃)₂

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

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

\(0,9\%  = \frac{{{m_{ct}}}}{{{m_{{\text{dd}}}}}}.100\%  = \frac{{{m_{NaCl}}}}{{{m_{NaCl}} + {m_{{H_2}O}}}}.100\% \)

Lời giải chi tiết:

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:

\(0,9\%  = \frac{{{m_{ct}}}}{{{m_{{\text{dd}}}}}}.100\%  = \frac{{{m_{NaCl}}}}{{{m_{NaCl}} + {m_{{H_2}O}}}}.100\%  = \frac{{{m_{NaCl}}}}{{{m_{NaCl}} + 500}}.100\% \)

=> 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

>> Xem chi tiết: Lý thuyết bài 18: Hydrogen halide và một số phản ứng của ion Halide