Lớp 10 Hóa 10 - Cánh diều

Hydrogen halide và hydrohalic acid

Bài học: Hydrogen halide và hydrohalic acid đã giới thiệu đến các em lý thuyết về hydrogen halide và hydrohalic acid, tính khử một số ion halide và ứng dụng hydrogen halide acid. Bên cạnh là các ví dụ và bài tập có lời giải chi tiết, xây dựng dựa trên kiến thức trọng tâm chương trình hóa 10 Cánh diều.

I. Hydrogen halide và hydrohalic acid

1. Hydrogen halide

  • Hợp chất gồm nguyên tố halogen và nguyên tố hydrogen, có dạng HX, được gọi chung là hydrogen halide.

Ví dụ: HF, HBr.

  • HX là các hợp chất cộng hóa trị phân cực do sự chênh lệch độ âm điện giữa nguyên tử hydrogen với các nguyên tử halogen. Sự phân cực được biểu diễn như sau: \mathrm H^{\mathrm\delta^+}; \mathrm H^{\mathrm\delta^-}.
  • Xu hướng phân cực giảm dần từ HF đến HI.

Nhiệt độ sôi từ HF đến HI được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1: Nhiệt độ sôi của các hydrogen halide
Hydrogen halide Nhiệt độ sôi (oC)
HF 19,5
HCl -84,9
HBr - 66,7
HI -35,8

Nhận xét:

Giá trị nhiệt độ sôi của các hydrogen halide cho thấy ở điều kiện thường, chúng là chất khí.

Nhiệt độ sôi tăng dần từ HCl đến HI. Xu hướng tăng nhiệt độ này được giải thích bởi hai nguyên nhân:

  • Thứ nhất, sự tăng khối lượng phân tử từ HCl đến HI làm tăng năng lượng cần thiết cho quá trình sôi của chất.
  • Thứ hai, sự tăng kích thước và số lượng electron trong các phân tử từ HCl đến HI 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.

Hydrogen fluoride có nhiệt độ sôi cao bất thường so với các chất còn lại trong dãy. Điều này được giải thích chủ yếu là do giữa các phân tử hydrogen fluoride còn tạo liên kết hydrogen với nhau:

⋅⋅⋅F−H⋅⋅⋅F−H⋅⋅⋅ \rightarrow (HF)n

Với giá trị trung bình của n từ 5 đến 6.

2. Hydrohalic acid

Các hydrogen halide dễ tan trong nước vì phân tử phân cực.

Trong dung dịch, hydrogen halide đều phân li ra ion H+ nên được gọi là hydrohalic acid (hay các acid HX).

Ví dụ: sự phân li của hydrogen bromide trong nước như sau:

HBr(aq) → H+(aq) + Br-(aq)

Tính acid của các dung dịch HX tăng từ HF đến HI. Trong đó:

  • Hydrofluoric acid là acid yếu do chỉ phân li một phần trong nước.
  • Hydrochloric acid, hydrobromic acid và hydroiodic acid được xếp vào loại acid mạnh do phân li hoàn toàn trong nước.

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.

II. Tính khử của một số ion halide X-

Các hợp chất chứa ion Cl-, Br-, I- phản ứng được với sulfuric acid đặc. Tuy nhiên, các sản phẩm là không giống nhau:

Bảng 2: Phản ứng của một số sodium halide với sulfuric acid đặc
Phương trình hóa học Một số dấu hiệu
NaCl(s) + H2SO4(l) \overset{t^{\circ} }{\rightarrow} NaHSO4(s) + HCl(g) Tạo ra HCl có mùi hắc.
2NaBr(s) + 3H2SO4(l) \rightarrow 2NaHSO4(s) + Br2(g) + SO2(g)+ H2O(g) Tạo ra khí SO2 có mùi hắc, hơi Br2 màu nâu đỏ.

8NaI(s) + 9H2SO4(l) \rightarrow 8NaHSO4(s) + 4I2(g) + H2S(g) + 4H2O(g) 

Lưu ý: Ở phản ứng  này, khi thay đổi tỉ lệ số mol chất phản ứng, H2SO4 có thể bị khử tạo ra SO2 hoặc S.

 Tạo ra hơi I2, màu tím, khí H2S có mùi trứng thối.

Nhận xét: khi phản ứng với sulfuric acid đặc thì:

  • Ion Cl- không thể hiện tính khử.
  • Ion Br- thể hiện tính khử và khử sulfur trong H2SO4 từ số oxi hóa  +6 về số oxi hóa +4 trong SO2.
  • Ion I- thể hiện tính khử và khử sulfur trong H2SO4 từ số oxi hóa +6 về số oxi hóa -2 trong H2S.

Kết luận: Khi phản ứng với sulfuric acid dặc, Br- có tính khử yếu hơn I-.

Thực tế, khi tiếp xúc với các chất oxi hóa khác nhau thì tính khử của ion của ion X- thường tăng từ Cl- đến I-.

III. Ứng dụng của một số hydrogen halide

1. Ứng dụng của hydrogen fluoride

  • Trước đây, ứng dụng phổ biến của hydrogen fluoride là sản xuất các hợp chất chlorofluorocarbon hay còn gọi là các hợp chất CFC được sử dụng cho các hệ thống làm lạnh (ví dụ: điều hòa, tủ lạnh, ...). Tuy nhiên, các hợp chất này phá hủy tầng ozone nên đầu thế kỉ XXI, các hợp chất CFC đã bị cấm sản xuất, thay vào đó là các hợp chất HCFC. 

  • 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 nhôm (aluminium) từ aluminium oxide.
  • Hydrogen fluoride còn được sử dụng trong quá trình chế biến dầu mỏ, trong công nghiệp hạt nhân, trong sản xuất fluoride, ...
  • Dung dịch nước của hydrogen fluoride là hydrofluoric acid có khả năng hòa tan silicon dioxide nên được sử dụng để khắc các chi tiết lên thủy tinh theo phản ứng:

 SiO2(s) + 4HF(aq) \rightarrow SiF4(g) + 2H2O(l)

2. Ứng dụng của hydrogen chloride

  • Lượng lớn hydrogen chloride và hydrochloric acid được sử dụng để sản xuất vinyl chloride cung cấp cho ngành nhựa, ammonium chloride để cung cấp cho ngành sản xuất phân bón, các chloride kim loại để cung cấp cho ngành hóa chất; các hợp chất hữu cơ chứa chlorine để phục vụ sản xuất dược phẩm, thuốc nhuộm.
  • Dung dịch nước của hydrogen chloride là hydrochloric acid được dùng để trung hòa môi trường base, hoặc thủy phân các chất trong quá trình sản xuất, tẩy rửa gỉ sét (thành phần chính là các iron oxide) bám trên bề mặt của các loại thép. Dưới đây là một phản ứng minh họa:

 Fe3O4(s) + 8HCl(aq) \rightarrow  FeCl2(aq) + 2FeCl3(aq) + 4H2O(l)

IV. Phân biệt các ion halide X-

- Thuốc thử: Dung dịch silver nitrate (AgNO3)

Hiện tượng và phương trình hóa học khi cho silver nitrate vào dung dịch mỗi muối sodium halide:

  •  NaF(aq):

 NaF(aq) + AgNO3(aq) \rightarrow không xảy ra phản ứng 

\Rightarrow Không có sự thay đổi.

  • NaCl(aq):

NaCl(aq) + AgNO3(aq) \rightarrow  AgCl(s) + NaNO3(aq) 

\Rightarrow Xuất hiện chất không tan, màu trắng.

  •  NaBr(aq):

NaBr(aq) + AgNO3(aq) \rightarrow AgBr(s) + NaNO3(aq) 

\Rightarrow Xuất hiện chất không tan, màu vàng nhạt.

  • NaI(aq):

 NaI(aq) + AgNO3(aq) \rightarrow  AgI(s) + NaNO3(aq) 

\Rightarrow Xuất hiện chất không tan, màu vàng.

Câu trắc nghiệm mã số: 22183,21641,22184
  • 3 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Hóa 10 CD