Giải SBT Hoá học 10 Chân trời bài 18 Hydrogen Halide và một số phản ứng của ion Halide
Hướng dẫn giải bài 18 Hydrogen Halide và một số phản ứng của ion Halide - sách SBT hóa học 10. Đây là vở bài tập nằm trong bộ sách "Chân trời sáng tạo" được biên soạn theo chương trình đổi mới của Bộ giáo dục. Hi vọng, với cách hướng dẫn cụ thể và giải chi tiết học sinh sẽ nắm bài học tốt hơn.
Bài tập 18.1. Hydrogen halide có nhiệt độ sôi cao nhất là
A. HI. B. HCI. C. HBr. D. HF
Hướng dẫn: Đáp án: D
F là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất nên HF phân cực rất lớn, hơn nhiều so với HCl, HBr, HI (electron bị kéo về phía nguyên tử F).
Vì vậy xuất hiện liên kết hidro khá mạnh giữa nguyên tử F của phân tử HF này với nguyên tử H của phân tử HF khác. Do đó các phân tử HF tạo thành một chuỗi dài, khó phá vỡ liên kết. Phải đưa lên nhiệt độ cao hơn so với axit của halogen khác để tách được một phân tử HF ra khỏi chuỗi này và làm bay hơi nên nhiệt độ sôi của HF cao nhất.
Bài tập 18.2. Phân tử có tương tác van der Waals lớn nhất là
A. HCI. B. HI. C. HBr. D. HF
Hướng dẫn: Đáp án: B
Bài tập 18.3. Hydrohalic acid có tính acid mạnh nhất là
A. HF. B. HBr. C. HI. D. HCl
Hướng dẫn: Đáp án: C
Năng lượng liên kết càng lớn, độ dài liên kết H − X càng ngắn, liên kết càng bền, trong dung dịch, tính acid càng yếu. Từ HF đến HI, năng lượng liên kết giảm, độ dài liên kết sẽ tăng, nên trong dung dịch, tính acid cũng tăng dần.
Vậy HI có tính axit mạnh nhất.
Bài tập 18.4. Hydrohalic acid có tính ăn mòn thuỷ tinh là
A. HBr. B. HI. C. HCI. D. HF
Hướng dẫn: Đáp án: D
SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2 H2O
Bài tập 18.5. Liên kết hydrogen của phân tử nào được biểu diễn đúng?
A. ...H - I...H - I...H - I... B. ...H - CI...H - CI...H - CI...
C. ...H- Br...H- Br...H- Br... D. ...H - F... H - F... H - F...
Hướng dẫn: Đáp án: D
Bài tập 18.6. Ion halide được sắp xếp theo chiều giảm dần tính khử:
A. F-, Cl-, Br-, I-. B. I-, Br-, Cl-, F-.
C. F-, Br-, Cl-, I-. D. I-, Br-, F-, Cl-.
Hướng dẫn: Đáp án: B
Bài tập 18.7. Hydrogen halide có nhiều liên kết hydrogen nhất với nước là
A. HF. B. HCI. C. HBr. D. HI
Hướng dẫn: Đáp án: A
Bài tập 18.8. Chất hay ion nào có tính khử mạnh nhất?
A. CI2. B. Cl−. C. I2. D. I−.
Hướng dẫn: Đáp án: D
Bài tập 18.9. Dung dịch dùng để nhận biết các ion halide là
A. Quỳ tím. B. AgNO3. C. NaOH. D. HCl
Hướng dẫn: Đáp án: B
Bài tập 18.10. Rót 3 mL dung dịch HBr 1 M vào 2 mL dung dịch NaOH 1 M, cho quỳ tím vào dung dịch sau phản ứng, mẫu quỳ tím sẽ
A. hoá màu đỏ. B. hoá màu xanh.
C. mắt màu tím. D. không đổi màu.
Hướng dẫn: Đáp án: A
Bài tập 18.11. Trong phòng thí nghiệm, chlorine được điều chế bằng cách oxi hoá hợp chất
A. NaCl. B. HCI. C. KMnO4. D. KCIO3.
Hướng dẫn: Đáp án: B
16HClđặc + 2KMnO4 → 5Cl2 + 8H2O + 2KCl + 2MnCl2
Bài tập 18.12. Cách thu khí hydrogen halide trong phòng thí nghiệm phù hợp là:
Hướng dẫn: Đáp án: A
Bài tập 18.13. Chọn phát biểu không đúng.
A. Các hydrogen halide tan tốt trong nước tạo dung dịch acid.
B. Ion F- và Cl- không bị oxi hoá bởi dung dịch H2SO4 đặc.
C. Các hydrogen halide làm quỳ tím hóa đỏ.
D. Tính acid của các hydrohalic acid tăng dần từ HF đến HI.
Hướng dẫn: Đáp án: C
Các hydrogen halide không làm quỳ tím hóa đỏ. Khi hoà tan hydrogen halide vào nước tạo thành dung dịch acid làm quỳ tím hoá đỏ
Bài tập 18.14. Hydrogen chloride được điều chế bằng cách cho tinh thể sodium chloride tác dụng với sulfuric acid đặc. Tuy nhiên, không thể dùng phương pháp này để điều chế hydrogen bromide. Nêu nguyên nhân và đề nghị phương pháp hoá học điều chế hydrogen bromide.
Hướng dẫn:
Hydrogen chloride được điều chế bằng cách cho tinh thể sodium chloride tác dụng với sulfuric acid đặc, được gọi là phương pháp sulfate hoá.
Phương pháp sulfate hoá điều chế được HF và HCI, vì ion F-, Cl- có tính khử không đủ mạnh để khử dung dịch H2SO4 đặc. Ion Br-, I- có tính khử mạnh hơn F-, CI- nên khử được H2SO4 đặc, tạo ra Br2 và I2 không thu được HBr, HI. Để điều chế HBr và HI, có thể thay thế H2SO4 bằng acid H3PO4 đặc.
3NaBr + H3PO4 → Na2HPO4 + 3HBr
3NaI+ H3PO4 → NaPO4 + 3HI
Hoặc đun nóng hỗn hợp khí H2 và hơi Br2: H2(g) + Br2 (g) → 2HBr (g)
Bài tập 18.15. Dung dịch HBr và HI đậm đặc không màu, thường được đựng trong lọ thuỷ tinh sẫm màu, sau một thời gian sử dụng, dưới ảnh hưởng của không khí, dung dịch HBr có màu vàng cam, dung dịch HI có màu vàng đậm. Giải thích sự thay đổi màu sắc của 2 dung dịch acid trên.
Hướng dẫn:
HBr và HI đều là chất khử mạnh, sau một thời gian sử dụng, ảnh hưởng của không khí, oxygen trong không khí oxi hoá 2 ion Br- và I- thành halogen tương ứng là Br2 có màu vàng, I2 trong dung dịch I- có màu vàng đậm, dung dịch sẫm màu nhanh hơn.
4HBr (aq) + O2 (g) → 2H2O (l) + 2Br2 (aq)
4Hl (aq) + O2 (g) → 2H2O (l) + 2I2 (aq)
Bài tập 18.16. Cho bảng thông tin sau:
Đặc điểm | HF | HCl | HBr | HI |
Năng lượng liên kết (kJ/mol) | 565 | 427 | 363 | 295 |
Độ dài liên kết ($\overset{o}{A} $) | 0,92 | 1,27 | 1,41 | 1,61 |
Hằng số điện li acid (Ka)(*) (*) Đại lượng đo độ mạnh của một acid trong dung dịch | 7.10-4 | 1.107 | 1.109 | 1.1010 |
a) Sắp xếp theo thứ tự giảm dần tính acid của các hydrohalic acid.
b) Dựa vào bảng thông tin, giải thích thử tự tính acid của các hydrohalic acid.
Hướng dẫn:
a) Theo chiều từ HF đến HI, giá trị Ka tăng dần nên tính acid tăng dần. Vậy, tính acid giảm dần theo thứ tự: HI > HC > HBr > HF.
b) Năng lượng liên kết càng lớn, độ dài liên kết H − X càng ngắn, liên kết càng bền, trong dung dịch, tính acid càng yếu. Từ HF đến HI, năng lượng liên kết giảm, độ dài liên kết sẽ tăng, nên trong dung dịch, tính acid cũng tăng dần.
Bài tập 18.17. Đặt cốc thuỷ tinh lên cân, chỉnh cân về số 0, rót vào cốc dung dịch HCl 1 M đến khối lượng 100 g. Thêm tiếp 1 lượng bột magnesium vào cốc, khi không còn khi thoát ra, cân thể hiện giá trị 105,5 g.
a) Khối lượng magnesium thêm vào là bao nhiêu?
b) Tinh khối lượng muối và thể tích khí hydrogen (đkc) được tạo ra.
Hướng dẫn:
Phương trình hoá học của phản ứng:
Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl2(aq) + H2 (g)
Đặt x là số mol của Mg cho vào dung dịch HCl → $n_{H_{2}}$ = nMg = x mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mMg + mdung dịch HCl = mdung dịch sau phản ứng + $m_{H_{2}}$
→ 24x + 100 = 105,5 + 2x ⇒ x = 0,25 (mol)
a) mMg = 0,25.24 = 6 (g)
b) $m_{MgCl_{2}}$ = 0,25 × 95 = 23,75 (g)
$V_{H_{2}}$ = 0,25 × 24,79 = 6,2 (L)
Bài tập 18.18. Trong chế độ dinh dưỡng của trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ rất chú trọng thành phần sodium chloride (NaCl) trong thực phẩm. Theo khuyến cáo của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), lượng muối cần thiết trong 1 ngày đối với trẻ sơ sinh là 0,3 g, với trẻ dưới 1 tuổi là 1,5 g, dưới 2 tuổi là 2,3 g. Nếu trẻ ăn thừa muối sẽ ảnh hưởng đến hệ bài tiết, thận, tăng nguy cơ còi xương,... Trẻ ăn thừa muối có xu hướng ăn mặn hơn bình thường và là một trong những nguyên nhân làm tăng huyết áp, suy thận, ung thư khi trưởng thành. Ở từng nhóm tuổi trên, tính lượng ion chloride trong NaCl cho cơ thể mỗi ngày.
Hướng dẫn:
Nhóm trẻ sơ sinh, khối lượng NaCl cần thiết là 0,3 g, khối lượng Cl- tương ứng là:
m = $\frac{0,3}{58,5}$x 35,5 = 0,182 (g) = 182 (mg)
Nhóm trẻ dưới 1 tuổi, khối lượng NaCl cần thiết là 1,5 g, khối lượng Cl- tương ứng là:
m = 182 x 5 = 910 (mg)
Nhóm trẻ dưới 2 tuổi, khối lượng NaCl cần thiết là 2,3 g, khối lượng Cl- tương ứng là:
m = $\frac{2,3 × 182}{0,3 }$ = 1,395 (g) = 1395 (mg)
Bài tập 18.19. “Muối i - ốt " có thành phần chính là sodium chloride (NaCl) có bổ sung một lượng nhỏ potassium iodide (KI) nhằm bổ sung nguyên tố vi lượng iodine cho cơ thể, nhằm ngăn bệnh bứu cổ, phòng ngừa khuyết tật trí tuệ và phát triển,...
Trong 100 g muối i - ốt có chứa hàm lượng ion iodide dao động từ 2 200 µg – 2500 µg; lượng iodide cần thiết cho một thiếu niên hay người trưởng thành từ 66 µg – 110 µg / ngày. Trung bình, một thiếu niên hay trưởng thành cần bao nhiều g muối i - ốt trong một ngày?
Hướng dẫn:
– Trong 100 gram muối i - ốt có chứa hàm lượng iodide là 2 200 kg;
+ Hàm lượng iodide tối thiểu ở mức 66 µg/ngày, thì lượng muối i - ốt cần dùng là:
m = $\frac{66 × 100}{2200}$ = 3 (g)
+ Hàm lượng iodide tối đa ở mức 110 µg/ngày, thì lượng muối i - ốt cần dùng là:
m = $\frac{110 × 100}{2 200}$ = 5 (g)
+ Vậy, đối với loại muối i - ốt có hàm lượng iodide là 2 200 µg/100 gam muối, lượng muối cần dùng mỗi ngày từ 3 – 5 gam.
– Trong 100 gram muối i - ốt có chứa hàm lượng iodide là 2500 µg;
+ Hàm lượng iodide tối thiểu ở mức 66 µg/ngày, thì lượng muối i - ốt cần dùng là:
m = $\frac{66 × 100}{2500}$ = 2,64 (g)
+ Hàm lượng iodide tối đa ở mức 110 µg/ngày, thì lượng muối i - ốt cần dùng là:
m = $\frac{110 × 100}{2 500}$ = 4,4 (g)
+ Vậy, đối với loại muối i - ốt có hàm lượng iodide là 2500 µg/100 gam muối, lượng muối cần dùng mỗi ngày từ 2,64 – 4,4 gam.
Bài tập 18.20. Rong biển, còn gọi là tảo bẹ, loài sinh vật sống dưới biển, được xem là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao cho con người. Rong biển khô cung cấp đường, chất xơ, đạm, vitamin A, vitamin B2 và muối khoảng. Trong đó, thành phần được quan tâm hơn cả là nguyên tố vi lượng iodine. Trung bình, trong 100 gam tào bẹ khô có chứa khoảng 1.000 µg iodine. Để sản xuất 1 tấn iodine thì cần bao nhiêu tấn tảo bẹ khô?
Hướng dẫn:
Có khoảng 1000 kg (10-3 g) iodide trong 100 gam tảo bẹ khô
Để sản xuất 1 tấn ion iodide (I-) cần khối lượng tảo bẹ khô là:
m = $\frac{1x100}{10^{-3}}$ m = $10^{5}$ tấn = 0,1 triệu tấn
Bài tập 18.21. Ninh Thuận là tỉnh có 3 trong số 7 đồng muối lớn của cả nước là Cà Ná, Trì Hải và Đầm Vua, sản lượng muối của Ninh Thuận chiếm khoảng 50% sản lượng muối cả nước. Nghề làm muối truyền thống có quy trình: cải tạo ô ruộng muối, dẫn nước biển vào, phơi nắng để nước biển bốc hơi và thu hoạch muối. Sản lượng muối hằng năm đạt hơn 426 500 tấn (giai đoạn 2021 – 2025), tăng trưởng 650 000 tấn (đến năm 2030) đảm bảo cho yêu cầu phát triển công nghiệp, tạo việc làm cho lực lượng lao động địa phương (theo Thông tấn xã Việt Nam).
Nước biển từ biển và đại dương có độ mặn khoảng 3,5 % (độ mặn không đồng nhất trên toàn cầu, phần lớn từ 3,1 – 3,8 %), với khối lượng riêng 1,02 – 1,03 g/mL, nghĩa là mỗi lít nước biển có khoảng 36g muối. Độ mặn được tính bằng tổng lượng (đơn vị gam) hoà tan của 11 ion chính (chiếm 99,99 %) là: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, NH4+, Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-, NO2-, NO3- có trong 1 kg nước biển, trong đó ion Cl-(55,04%), Na+(30,61%), SO42-(7,68 %) và Mg2+(3,69 %).
a) Để khai thác được sản lượng 426 500 tấn/năm như hiện tại và 650 000tấn/năm (đến năm 2030) thì thể tích nước biển cần dẫn vào ruộng muối là bao nhiêu? (Tính toán nhằm cung cấp số liệu để tính diện tích ruộng muối, từ đó xây dựng quy trình sản xuất để đạt năng suất cao hơn,...)
b) Tính khối lượng ion chloride được khai thác từ nước biển hàng năm.
Hướng dẫn:
a) Mỗi lít nước biển chứa khoảng 36 g muối. Để thu được 426 500 tấn muối/năm thì thể tích nước biển cần dẫn vào ruộng muối là:
$\frac{426 500.10^{6}}{36}$ = 1,1847.$10^{6}$ (L) = 11,847 x $10^{6}$ (m³)
Để đạt được 650 000 tấn/năm vào năm 2030, thì thể tích nước biển cần là:
$\frac{650 000.10^{6}}{36}$ = 1,8056.$10^{6}$ (L) = 18,056 x $10^{6}$ (m³)
b) Hàm lượng ion CI- chiếm khoảng 55,04 %, khối lượng CI- được khai thác hàng năm là:
mCI- = 426 500 x 55,04 % = 234 745,6 (tấn)
Với khối lượng 650 000 tấn, khối lượng CI- được khai thác là:
mCI-= 650 000 × 55,04 % = 357 760 (tấn).
Các phép toán bỏ qua sai số của cân phân tích, cân kĩ thuật, có các sai số từ 1–5 số lẻ: 0,1g; 0,01 g; 0,001 g; 0,0001 g: 0,00001 g.