Giải Hóa 10 Bài 22 (Kết nối tri thức): Hydrogen halide. Muối halide

Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 22: Hydrogen halide. Muối halide

Mở đầu trang 112 Hóa học 10: Hydrochloric acid được sử dụng rộng rãi trong sản xuất, điển hình là dùng để đánh sạch bề mặt kim loại trước khi gia công, sơn, hàn, mạ điện,... Trong công đoạn này, thép được đưa qua các bể chứa dung dịch HCl (được gọi là bể Picking) để tẩy bỏ lớp rỉ sét, sau đó rửa sạch bằng nước trước khi qua các công đoạn tiếp theo. Vậy các ứng dụng trên dựa vào tính chất quan trọng nào của hydrochloric acid?

Lời giải:

Ứng dụng trên dựa vào tính acid của hydrochloric acid.

Hydrochloric acid có thể tác dụng được với oxide kim loại (gỉ sét), hydroxide, muối carbonate.

I. Hydrogen halide

Câu hỏi 1 trang 113 Hóa học 10: Nêu xu hướng biến đổi độ dài liên kết trong dãy HX.

Lời giải:

Từ F đến I bán kính nguyên tử tăng dần, độ âm điện giảm dần ⇒ Độ dài liên kết tăng dần theo dãy: HF < HCl < HBr < HI

Câu hỏi 2 trang 113 Hóa học 10: Từ Bảng 22.2, hãy nhận xét xu hướng biến đổi nhiệt độ sôi của các hydrogen halide. Giải thích.

Lời giải:

HF lỏng có nhiệt độ sôi cao bất thường là do phân tử HF phân cực mạnh, có khả năng tạo liên kết hydrogen:

Từ HCl đến HI, nhiệt độ sôi tăng do:

- Lực tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.

- Khối lượng phân tử tăng.

II. Hydrohalic acid

Câu hỏi 3 trang 113 Hóa học 10: Ở một nhà máy sản xuất vàng từ quặng, sau khi cho dung dịch chứa hợp chất tan của vàng chảy qua cột chứa kẽm hạt, thu được chất rắn gồm vàng và kẽm. Đề xuất phương pháp thu được vàng tinh khiết.

Lời giải:

Để tách được vàng tinh khiết ra khỏi chất rắn gồm vàng và kẽm, ta dùng dung dịch hydrohalic acid (HCl) vì chỉ kẽm phản ứng được với HCl, vàng không phản ứng với HCl.

Sau khi phản ứng hoàn toàn, lọc thu lấy phần chất rắn đem rửa sạch và sấy khô ta thu được vàng tinh khiết.

Phương trình hóa học của phản ứng: Zn + 2HCl ⟶ ZnCl₂ + H₂↑

Hoạt động 1 trang 113 Hóa học 10: Dung dịch HCl tác dụng với kim loại

Chuẩn bị: 2 ống nghiệm, dung dịch HCl loãng, Zn dạng hạt, Cu dạng lá.

Tiến hành:

- Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống khoảng 2 mL dung dịch HCl loãng.

- Cho vài hạt Zn vào ống (1), vài lá Cu vào ống (2).

Quan sát hiện tượng và viết phương trình hoá học.

Lời giải:

Hiện tượng:

- Ống (1): hạt Zn tan dần và có bọt khí thoát ra.

- Ống (2): không hiện tượng gì.

Phương trình hóa học:

Zn + 2HCl ⟶ ZnCl₂ + H₂↑

Hoạt động 2 trang 114 Hóa học 10: Dung dịch HCl tác dụng với muối NaHCO₃ rắn

Chuẩn bị: dung dịch HCl loãng, muối NaHCO₃ rắn, ống nghiệm.

Tiến hành:

Cho 1 thìa nhỏ NaHCO₃ vào ống nghiệm, thêm tiếp dung dịch HCl loãng.

Quan sát hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hoá học của phản ứng.

2. So sánh tính acid của HCl và H₂CO₃.

Lời giải:

Hiện tượng: NaHCO₃ rắn tan dần, có bọt khí không màu thoát ra khỏi ống nghiệm.

1. Phương trình hóa học của phản ứng: HCl + NaHCO₃ → NaCl + H₂O + CO₂

2. Phản ứng acid với muối tạo muối mới và acid mới có tính acid yếu hơn acid ban đầu

⇒ Tính acid của HCl mạnh hơn H₂CO₃

Acid H₂CO₃ không bền lập tức phân hủy thành CO₂ và H₂O

Câu hỏi 4 trang 114 Hóa học 10: Viết phương trình hoá học khi cho dung dịch hydrochloric acid lần lượt tác dụng với: Fe, MgO, Cu(OH)₂, AgNO₃.

Lời giải:

Phương trình hóa học:

2HCl + Fe ⟶ FeCl₂ + H₂

2HCl + MgO ⟶ MgCl₂ + H₂O

2HCl + Cu(OH)₂ ⟶ CuCl₂ + 2H₂O

HCl + AgNO₃ ⟶ AgCl↓ + HNO₃

Câu hỏi 5 trang 114 Hóa học 10: Hydrochloric acid thường được dùng để đánh sạch lớp oxide, hydroxide, muối carbonate bám trên bề mặt kim loại trước khi sơn, hàn, mạ điện.

Ứng dụng này dựa trên tính chất hoá học nào của hydrochloric acid?

Lời giải:

Ứng dụng trên dựa trên tính acid mạnh của hydrochloric acid. Hydrochloric acid hòa tan được lớp oxide, hydroxide, muối carbonate.

III. Muối halide

Hoạt động trang 115 Hóa học 10: Nhận biết ion halide

Chuẩn bị: 4 ống nghiệm; các dung dịch: AgNO₃, NaF, NaCl, NaBr, NaI.

Tiến hành:

- Cho 2 mL mỗi dung dịch NaF, NaCl, NaBr, NaI vào từng ống nghiệm.

- Nhỏ vài giọt dung dịch AgNO₃ vào mỗi ống nghiệm.

Quan sát hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra.

2. Nêu cách nhận biết dung dịch muối halide bằng dung dịch AgNO₃.

Lời giải:

1. Phương trình hóa học:

AgNO₃ + NaCl ⟶ AgCl↓ _trắng + NaNO₃

AgNO₃ + NaBr ⟶ AgBr↓ _{vàng nhạt} + NaNO₃

AgNO₃ + NaI ⟶ AgI↓_{vàng đậm} + NaNO₃

2. Cách nhận biết

- Ống nghiệm xuất hiện kết tủa trắng ⇒ Ống nghiệm đó chứa NaCl.

- Ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt ⇒ Ống nghiệm đó chứa NaBr.

- Ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu vàng đậm ⇒ Ống nghiệm đó chứa NaI.

- Ống nghiệm không hiện tượng ⇒ Ống nghiệm đó chứa NaF.

Câu hỏi 6 trang 116 Hóa học 10: Cho biết vai trò của NaBr và NaI khi tham gia phản ứng với sulfuric acid đặc.

Lời giải:

Trong phản ứng với sulfuric acid đặc, NaBr và NaI đóng vai trò là chất khử.

Phương trình hóa học:

$2Na\stackrel{-1}{Br}+3H_2\stackrel{+6}{S}{O}_4 \to 2NaHS{O}_4+{\stackrel{0}{Br}}_2+\stackrel{+4}{S}{O}_2+2H_{2}O$

$8Na\stackrel{-1}{I}+9H_2\stackrel{+6}{S}{O}_4\to 8NaHS{O}_4+4{\stackrel{0}{I}}_2+H_2\stackrel{-2}{S}+4H_{2}O$

Câu hỏi 7 trang 116 Hóa học 10: Vì sao không dùng trực tiếp nước biển làm nước uống, nước tưới cây?

Lời giải:

Không dùng trực tiếp nước biển làm nước uống vì:

- Đa phần nước biển trên thế giới có nồng độ dao động từ 3,1 - 3,5%.

- Mặt khác, thận người chỉ có thể điều tiết lượng muối trong cơ thể ở mức 0,9%, nếu bổ sung thêm nước biển, nó sẽ khiến thận phải làm việc nhiều hơn gấp bội, vượt quá giới hạn tối đa công suất làm việc của thận. Bên cạnh đó chúng ta mất nhiều nước hơn để thải chính lượng muối đó ra ngoài.

- Thực tế, trong nước biển ngoài NaCl thì còn chứa 1 số tạp chất khác.

Không dùng trực tiếp nước biển làm nước tưới cây vì:

- Bản thân các loại cây trồng rất khó có thể thải hết lượng muối lớn trong cây ra bên ngoài. Vì vậy mới có hiện tượng hàm lượng muối trong dung dịch của các loại cây trồng cao hơn hàm lượng muối bên ngoài, dẫn đến lượng nước trong các loại cây trồng liên tục thẩm thấu ra ngoài, làm mất các chất dinh dưỡng, gây vàng lá, khô thân, cuối cùng là các cây trồng bị chết do thiếu nước.

Câu hỏi 8 trang 116 Hóa học 10: Nước muối sinh lí thường chia làm hai loại: loại dùng để tiêm truyền tĩnh mạch và loại dùng để nhỏ mắt, nhỏ mũi, súc miệng, rửa vết thương.

a) Loại nào cần vô trùng tuyệt đối và phải dùng theo chỉ định của bác sĩ?

b) Để pha 1 lít nước muối sinh lí NaCl 0,9% dùng làm nước súc miệng thì cần bao nhiêu gam muối ăn?

Lời giải:

a) - Loại nước muối sinh lí dùng để tiêm vào tĩnh mạch cần vô trùng tuyệt đối và phải dùng theo chỉ dẫn của bác sĩ vì khi tiêm vào tĩnh mạch thì nước muối trực tiếp đi vào máu và đi khắp cơ thể, nếu không vô trùng tuyệt đối sẽ làm cơ thể bị nhiễm khuẩn, nhiễm virus, rất nguy hiểm.

- Còn nước muối để nhỏ mắt, nhỏ mũi, súc miệng, rửa vết thương thường để loại bỏ chất bẩn trên bề mặt nên không cần vô trùng tuyệt đối.

b) Nước muối (natri clorid) được pha chế với tỷ lệ 0,9%

1 lít nước cất tương đương với 1 kg nước cất

$C\%=\frac{m{}_{chat\tan }}{m{}_{\text{dung dich}}}.100\%$

$\iff 0,9\%=\frac{m_{muoian}}{1}.100\%$

⇔ m muối ăn = 0,009 kg = 9 gam

Vậy để pha 1 lít nước muối sinh lí NaCl 0,9% dùng làm nước súc miệng thì cần khoảng 9 gam muối ăn.

Lý thuyết Hydrogen halide. Muối halide

I. Hydrogen halide

1. Cấu tạo phân tử

Phân tử hydrogen halide (HX) gồm một liên kết cộng hóa trị. Các phân tử HX là phân tử phân cực.

Mô hình liên kết:

2. Tính chất vật lí

Ở điều kiện thường, hydrogen halide tồn tại ở thể khí, tan tốt trong nước, tạo thành dung dịch hydrohalic aicd tương ứng.

Nhận xét:

HF lỏng có nhiệt độ sôi cao bất thường là do phân tử HF phân cực mạnh, có khả năng tạo liên kết hydrogen:

$H-F\cdot \cdot \cdot H-F\cdot \cdot \cdot H-F\cdot \cdot \cdot$

Từ HCl đến HI, nhiệt độ sôi tăng do:

- Lực tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.

- Khối lượng phân tử tăng.

II. Hydrohalic acid

1. Tính chất hóa học

a) Tính acid

Trong dãy hydrohalic acid, tính acid tăng từ hydrofluoric acid (yếu) đến hydroiodic acid (rất mạnh).

b) Tính khử

Ngoài tính acid, hydrohalic acid còn có tính khử.

Ví dụ:

$2K\stackrel{+7}{Mn}{O}_4+16H\stackrel{-1}{Cl}\to 2KCl+2\stackrel{+2}{Mn}C{l}_2+5\stackrel{0}{C{l}_2}+8H_{2}O$

2. Ứng dụng

a) Hydrogen fluoride

Hydrogen fluoride được sử dụng trong quá trình sản xuất teflon (dùng làm chất chống dính ở nồi, chảo) theo sơ đồ:

Hydrofluoric acid còn có khả năng đặc biệt là ăn mòn thủy tinh vô cơ (có thành phần gần đúng là Na₂O.CaO.6SiO₂) do xảy ra phản ứng:

SiO₂ + 4HF $\stackrel{}{\to }$ SiF₄ + 2H₂O

Trong công nghiệp, hỗn hợp có thành phần KF.3HF được dùng để điện phân nóng chảy sản xuất fluorine.

b) Hydrogen chloride

Trong sản xuất tôn, thép, hydrochloric acid được sử dụng phổ biến để loại bỏ gỉ sét trên sắt thép trước khi chuyển sang các công đoạn sản xuất tiếp theo.

Trong công nghiệp, hydrochloric acid được dùng để sản xuất các hợp chất vô cơ và hữu cơ: aluminium chloride dùng làm chất phụ gia chống nhòe cho giấy, PAC dùng để xử lí nước, nickel chloride dùng trong mạ điện, …

Trong sản xuất nước uống 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⁺ (đã bị hấp phụ trên nhựa trong quá trình khử khoáng nước nguyên liệu) bằng ion H⁺.

III. Muối halide

1. Tính tan

Hầu hết các muối halide đều dễ tan trong nước, trừ một số muối không tan silver chloride, silver bromide, silver iodide và một số muối ít tan như lead chloride, lead bromide.

2. Tính chất hóa học

a) Phản ứng trao đổi

NaF + AgNO₃ $\to$ Không xảy ra

NaCl + AgNO₃ $\to$ NaNO₃ + AgCl (kết tủa trắng)

NaBr + AgNO₃ $\to$ NaNO₃ + AgBr (kết tủa vàng nhạt)

NaI + AgNO₃ $\to$ NaNO₃ + AgI (kết tủa màu vàng)

Như vậy, có thể dùng dung dịch silver nitrate (AgNO₃) để phân biệt các ion halide.

b) Tính khử của ion halide

Sodium bromide khử được sulfuric acid đặc thành sulfur dioxide, còn sodium iodide có thể khử được sulfuric acid đặc thành hydrogen sulfide.

2NaBr + 3H₂SO₄ $\stackrel{}{\to }$ 2NaHSO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O

8NaI + 9H₂SO₄ $\stackrel{}{\to }$ 8NaHSO₄ + 4I₂ + H₂S + 4H₂O

Trong điều kiện như trên, NaCl chỉ xảy ra phản ứng trao đổi, tạo thành hydrogen chloride.

Nhận xét: Tính khử của các ion halide tăng dần theo thứ tự Cl^- < Br^- < I^-.

3. Muối ăn

a) Vai trò của muối ăn

Trong cơ thể sống, muối ăn có vai trò quan trọng trong việc cân bằng điện giải, truyền dẫn xung điện thần kinh, trao đổi chất, …

Trong đời sống, muối ăn được dùng sản xuất nước muối sinh lí, nước nhỏ mắt, dịch tiêm truyền tĩnh mạch, …

Trong công nghiệp, muối ăn là nguyên liệu để sản xuất xút, chlorine, nước Javel, …

b) Tinh chế muối ăn

Muối ăn thường được sản xuất từ nước biển bằng phương pháp kết tinh nhờ quá trình làm bay hơi nước biển dưới sức nóng của Mặt Trời.

Chú ý: Để đạt được độ tinh khiết làm thức ăn cho con người, muối ăn thô cần được kết tinh lại. Trong y học, muối ăn được sử dụng có độ tinh khiết rất cao, do đó cần kết tinh lại nhiều lần.

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 23: Ôn tập chương 7

Mở đầu

Bài 1: Thành phần của nguyên tử

Bài 2: Nguyên tố hóa học

Bài 3: Cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 22: Hydrogen halide. Muối halide

Trắc nghiệm Bài 22: Hydrogen halide. Muối halide