Giải SGK Hóa học 10 Bài 18 (Chân trời sáng tạo): Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 18: Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide

Giải hóa học 10 trang 114 Chân trời sáng tạo

Mở đầu trang 114 Hóa học 10: 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:      

– 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

1. Tính chất vật lí của hydrogen halide

Câu hỏi 1 trang 114 Hóa học 10: Dựa vào Bảng 18.1 và Hình 18.1, cho biết nhiệt độ sôi của các hydrogen halide từ HCl đến HI biến đổi như thế nào? Giải thích 

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

Luyện tập 1 trang 115 Hóa học 10: Thông tin trong Bảng 18.1 cho biết độ tan của hydrogen fluoride trong nước ở 0^oC 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

Lời giải:

Fluorine là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất ⇒ Liên kết H-F phân cực mạnh nhất ⇒ Tạo liên kết hydrogen bền với các phân tử H₂O ⇒ hydrogen fluoride (HF) tan vô hạn trong nước.
 
2. Hydrohalic acid
Câu hỏi 3 trang 115 Hóa học 10: Dựa vào Bảng 17.2 và Bảng 18.1, nhận xét mối liên hệ giữa sự biến đổi năng lượng liên kết và độ dài liên kết H-X với sự biến đổi tính acid của các hydrohalic acid

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

Luyện tập 2 trang 115 Hóa học 10: Hoàn thành phương trình hóa học của các phản ứng sau:

(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

Vận dụng trang 116 Hóa học 10: Em hãy đề xuất cách bảo quản hydrofluoric aicd trong phòng thí nghiệm

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

Câu hỏi 4 trang 116 Hóa học 10: Nhận xét sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố halogen trong phản ứng của muối halide với dung dịch H₂SO₄ đặc

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.

Câu hỏi 5 trang 116 Hóa học 10: Viết quá trình các ion halide bị oxi hóa thành đơn chất tương ứng

 

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

Câu hỏi 6 trang 117 Hóa học 10: Tiến hành thí nghiệm và quan sát hiện tượng. Dựa vào phương trình hóa học của các phản ứng, nêu cách nhận biết các 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

Câu hỏi 7 trang 118 Hóa học 10: Tìm những ứng dụng khác của hydrogen halide trong đời sống, sản xuất

 

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⁺.

Vận dụng trang 118 Hóa học 10: Bệnh đau dạ dày sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, nguyên nhân chính là do căng thẳng kéo dài và các thói quen chưa hợp lí. Trong dịch vị dạ dày, khi HCl có nồng độ nhỏ hơn 10^-4 M gây ra bệnh khó tiêu hóa, khi nồng độ lớn hơn 10^-3 M, gây ra bệnh ợ chua. Thông thường, bên cạnh lời khuyên nghỉ ngơi và thay đổi các thói quen chưa hợp lí, bác sĩ chỉ định bệnh nhân mắc bệnh ợ chua sử dụng một số thuốc chứa NaHCO₃ để điều trị. Giải thích tác dụng của thuốc chứa NaHCO₃

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)

Bài 1 trang 119 Hóa học 10: Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong các trường hợp:

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

Bài 2 trang 119 Hóa học 10: Trong phòng thí nghiệm, một khí hydrogen halide (HX) được điều chế theo phản ứng sau:

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

Bài 3 trang 119 Hóa học 10: “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,… Em hãy trình bày cách pha chế 500 mL nước muối sinh lí

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

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