Bài tập Hydrogen halide và hydrohalic acid có đáp án

Tính acid của các dung dịch HX tăng theo dãy từ HF đến HI. Trong đó, hydrofluoric acid là acid yếu do chỉ phân li một phần trong nước. Còn hydrochloric acid, hydrobromic acid và hydroiodic acid được xếp vào loại acid mạnh do phân li hoàn toàn trong nước.

Ví dụ: HCl(aq) → H$^{+}$(aq) + Cl$^{-}$(aq)

Nguyên nhân chủ yếu làm tăng độ mạnh của các acid theo dãy trên là do sự giảm độ bền liên kết theo thứ tự: HF, HCl, HBr, HI (acid nào càng dễ dàng phân li ra ion H$^{+}$ trong nước thì tính acid càng mạnh)

HX là hợp chất cộng hóa trị phân cực do sự chênh lệch độ âm điện giữa nguyên tử hydrogen với các nguyên tử halogen. Mà độ âm điện giảm dần từ F đến I

⇒ Xu hướng phân cực của các phân tử HX giảm dần từ HF đến HI.

Nhiệt độ mà ở đó một chất lỏng bắt đầu sôi để chuyển sang thể khí (xảy ra cả trên bề mặt và trong lòng chất lỏng) gọi là nhiệt độ sôi.

Khi các chất ở thể khí, nhiệt độ được hạ xuống thấp dần thì hydrogen fluoride (HF) sẽ hóa lỏng trước, tiếp đến lần lượt là hydrogen iodide (HI), hydrogen bromide (HBr) và cuối cùng khí được hóa lỏng ở nhiệt độ thấp nhất là hydrogen chloride (HCl).

Phản ứng của sodium chlorine rắn với sulfuric acid đặc không phải là phản ứng oxi hóa – khử vì không có sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tố nào trước và sau phản ứng.

$\overset{+1}{Na}\overset{-1}{Cl}(s)\ +\ {\overset{+1}{H}}_{2}\overset{+6}{S}{\overset{-2}{O}}_{4}(l)\ \overset{t^{\circ}}{\rightarrow }\ \overset{+1}{Na}\overset{+1}{H}\overset{+6}{S}{\overset{-2}{O}}_{4}(s)\ +\ \overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl}(g)$

Phản ứng của sodium iodine rắn với sulfuric acid đặc là phản ứng oxi hóa – khử vì có sự thay đổi số oxi hóa của I (từ -1 lên 0) và S (từ +6 về -2)

$8\overset{+1}{Na}\overset{-1}{I}(s)\ +\ 9{\overset{+1}{H}}_{2}\overset{+6}{S}{\overset{-2}{O}}_{4}(l)\ \overset{t^{\circ}}{\rightarrow }\ 8\overset{+1}{Na}\overset{+1}{H}\overset{+6}{S}{\overset{-2}{O}}_{4}(s)\ +\ {\overset{0}{I}}_{2}(g)\ +\ {\overset{+1}{H}}_{2}\overset{-2}{S}(g)\ +\ 4{\overset{+1}{H}}_{2}\overset{-2}{O}(g)$

Không thể điều chế được hydrogen bromide (HBr(g)) từ phản ứng giữa potassium bromide (KBr) với sulfuric acid đặc, đun nóng. Vì ion Br$^{-}$ thể hiện tính khử và khử sulfur trong H$_{2}$SO$_{4}$

$2\overset{+1}{K}\overset{-1}{Br}(s)\ +\ 3{\overset{+1}{H}}_{2}\overset{+6}{S}{\overset{-2}{O}}_{4}(l)\ \overset{t^{\circ}}{\rightarrow }\ 2\overset{+1}{H}\overset{+6}{S}{\overset{-2}{O}}_{4}(s)\ +\ {\overset{0}{Br}}_{2}(g)\ +\ \overset{-4}{S}{\overset{+2}{O}}_{2}(g)\ +\ 2{\overset{+1}{H}}_{2}\overset{-2}{O}(g)$

a) Có thể sử dụng dung dịch hydrochloric acid để tẩy rửa copper(II) oxide vì xảy ra phản ứng: CuO(s) + 2HCl(aq) → CuCl$_{2}$(aq) + H$_{2}$O(l)

b) Ngoài ra có thể sử dụng một số dung dịch thường có sẵn trong gia đình để tẩy rửa copper(II) oxide như: dung dịch giấm ăn, nước chanh … vì các dung dịch này cũng có chứa axit.

Thuốc thử: Dung dịch silver nitrate (AgNO$_{3}$)

Dụng cụ: 4 ống nghiệm, nhãn, 4 mẩu giấy quỳ tím.

Cách tiến hành:

- Trích mẫu thử của từng dung dịch ra ống nghiệm và đánh số thứ tự.

- Nhỏ vài giọt từng mẫu thử vào từng mẩu giấy quỳ tím.

- Nhỏ vài giọt dung dịch silver nitrate (AgNO$_{3}$) vào từng ống nghiệm.

Kết quả:

- Nhỏ vài giọt từng mẫu thử vào từng mẩu giấy quỳ tím.

+ Mẫu thử làm quỳ tím hóa đỏ là hydrochlodric acid (HCl).

+ Không có hiện tượng gì là các dung dịch còn lại.

- Nhỏ vài giọt dung dịch silver nitrate (AgNO$_{3}$) vào từng ống nghiệm.

+ Ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu trắng thì mẫu đem thử là sodium chloride (NaCl)

NaCl(aq) + AgNO$_{3}$(aq) → NaNO$_{3}$(aq) + AgCl(s)

+ Ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt thì mẫu đem thử là sodium bromide (NaBr)

NaBr(aq) + AgNO$_{3}$(aq) → NaNO$_{3}$(aq) + AgBr(s)

+ Ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu vàng đậm thì mẫu đem thử là sodium iodide (NaI)

NaI(aq) + AgNO$_{3}$(aq) → NaNO$_{3}$(aq) + AgI(s)

- Nhỏ dung dịch silver nitrate (AgNO$_{3}$) vào ống nghiệm chứa dung dịch potassium fluoride (KF).

+ Hiện tượng: Không thấy sự thay đổi

+ Phương trình hóa học:

KF(aq) + AgNO$_{3}$(aq) Không xảy ra phản ứng.

- Nhỏ dung dịch silver nitrate (AgNO$_{3}$) vào ống nghiệm chứa dung dịch hydrochloric acid (HCl)

+ Hiện tượng: Xuất hiện chất không tan màu trắng.

+ Phương trình hóa học: HCl(aq) + AgNO$_{3}$(aq) → AgCl(s)↓ (màu trắng) + HNO$_{3}$(aq)

- Nhỏ dung dịch silver nitrate (AgNO$_{3}$) vào ống nghiệm chứa dung dịch sodium bromide (NaBr)

+ Hiện tượng: Xuất hiện chất không tan màu vàng nhạt

NaBr(aq) + AgNO$_{3}$(aq) → AgBr(s)↓ (màu vàng nhạt) + NaNO$_{3}$(aq)

Nhiệt độ sôi của hydrogen bromide (HBr) cao hơn nhiệt độ sôi của hydrogen chloride (HCl) được giải thích bằng hai nguyên nhân:

- Thứ nhất, khối lượng phân tử của HBr cao hơn khối lượng phân tử HCl nên năng lượng cần thiết cho quá trình sôi của HBr cao hơn.

- Thứ hai, kích thước và số lượng electron trong phân tử HBr lớn hơn làm tăng cường thêm khả năng xuất hiện các lưỡng cực tạm thời trong phân tử. Khi đó làm tăng tương tác van der Waals giữa các phân tử HBr.

Hydrogen chlorine ở thể khí chiếm toàn bộ thể tích quả bóng. Khi bơm nước vào xi-xanh, hydrogen chlorine tan trong nước tạo dung dịch hydrochloric acid khiến thể tích giảm

⇒ Quả bóng bị xẹp đi

a) Khí chlorine có thể bị lẫn khí HCl và hơi nước. Dẫn khí tạo thành qua bình đựng dung dịch NaCl để giữ lại HCl. Dẫn khí qua bình đựng dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ đặc để giữ hơi nước. Khí chlorine thu được cuối cùng là tinh khiết.

$4\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl}\ +\overset{+4}{Mn}{\overset{-2}{O}}_{2\ }\ \rightarrow {\overset{0}{\ Cl}}_{2\ }\ +\ \overset{+2}{Mn}{\overset{-1}{Cl}}_{2}\ +\ 2{\overset{+1}{H}}_{2}\overset{-1}{O}$

Chất khử: HCl (số oxi hóa của Cl tăng từ -1 lên 0)

Chất oxi hóa: MnO$_{2}$ (số oxi hóa của Mn giảm từ +4 xuống +2)

b) Hydroiodic acid (HI) có phản ứng được với mangan(IV) oxide (MnO$_{2}$). Vì tính khử của I$^{-}$ lớn hơn Cl$^{-}$

$4\overset{+1}{H}\overset{-1}{I}\ +\overset{+4}{Mn}{\overset{-2}{O}}_{2\ }\ \rightarrow {\overset{0}{\ I}}_{2\ }\ +\ \overset{+2}{Mn}{\overset{-1}{I}}_{2}\ +\ 2{\overset{+1}{H}}_{2}\overset{-1}{O}$

Chất khử: HI (số oxi hóa của I tăng từ -1 lên 0)

Chất oxi hóa: MnO$_{2}$ (số oxi hóa của Mn giảm từ +4 xuống +2)

a) Dự đoán sản phẩm gồm: Br$_{2}$ (màu vàng nâu) và H$_{2}$O

Phương trình hóa học của phản ứng: 4HBr + O$_{2}$ → 2Br$_{2}$ + 2H$_{2}$O

b) Thực tế, hydrobromic acid dễ bị phân hủy khi có ánh sáng nên thường được bảo quản trong các lọ tối màu.