Xét các phản ứng thế trong dãy halogen ở điều kiện chuẩn

Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Bài 15.10 trang 47 SBT Hóa học 10: Xét các phản ứng thế trong dãy halogen ở điều kiện chuẩn:

(1) $\frac{1}{2}{\mathrm{F}}_2\left(\mathrm{g}\right)+\mathrm{NaCl}\left(\mathrm{s}\right)\to \mathrm{NaF}\left(\mathrm{s}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)$

(2) $\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)+\mathrm{NaBr}\left(\mathrm{s}\right)\to \mathrm{NaCl}\left(\mathrm{s}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)$

(3) $\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)+\mathrm{NaI}\left(\mathrm{s}\right)\to \mathrm{NaBr}\left(\mathrm{s}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_2\left(\mathrm{s}\right)$

(4) $\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)+\mathrm{NaBr}\left(\mathrm{aq}\right)\to \mathrm{NaCl}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)$

Hay còn viết: $\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{Br}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{Cl}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)$

(5) $\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)+\mathrm{NaI}\left(\mathrm{aq}\right)\to \mathrm{NaBr}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_2\left(\mathrm{s}\right)$

Hay còn viết: $\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)+{\mathrm{I}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{Br}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_2\left(\mathrm{s}\right)$

a) Từ các giá trị của enthapyl hình thành chuẩn, hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của các phản ứng thế trên.

(Các giá trị khác được cho trong Phụ lục 3, SGK Hóa học 10, Cánh Diều).

b) Nhận xét sự thuận lợi về phương diện nhiệt của các phản ứng thế trong dãy halogen. Kết quả này có phù hợp với quy luật biến đổi tính phi kim của dãy halogen trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học không?

Lời giải:

(1) $\frac{1}{2}{\mathrm{F}}_2\left(\mathrm{g}\right)+\mathrm{NaCl}\left(\mathrm{s}\right)\to \mathrm{NaF}\left(\mathrm{s}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)$

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{NaF}\right(\mathrm{s}\left)\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Cl}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)-{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{NaCl}\right(\mathrm{s}\left)\right)-\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{F}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)\\ =-574+\frac{1}{2}\times 0-(-411,2)-\frac{1}{2}\times 0=-162,8\left(\mathrm{kJ}\right).\end{array}$

(2) $\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)+\mathrm{NaBr}\left(\mathrm{s}\right)\to \mathrm{NaCl}\left(\mathrm{s}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)$

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{NaCl}\right(\mathrm{s}\left)\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Br}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)-{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{NaBr}\right(\mathrm{s}\left)\right)-\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Cl}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)\\ =-411,2+\frac{1}{2}\times 0-(-361,1)-\frac{1}{2}\times 0=-50,1\left(\mathrm{kJ}\right).\end{array}$

(3) $\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)+\mathrm{NaI}\left(\mathrm{s}\right)\to \mathrm{NaBr}\left(\mathrm{s}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_2\left(\mathrm{s}\right)$

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{NaBr}\right(\mathrm{s}\left)\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{I}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)-{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{NaI}\right(\mathrm{s}\left)\right)-\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Br}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)\\ =-361,1+\frac{1}{2}\times 0-(-287,8)-\frac{1}{2}\times 0=-73,3\left(\mathrm{kJ}\right).\end{array}$

(4) $\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)+\mathrm{NaBr}\left(\mathrm{aq}\right)\to \mathrm{NaCl}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)$

Hay còn viết: $\frac{1}{2}{\mathrm{Cl}}_2\left(\mathrm{g}\right)+{\mathrm{Br}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{Cl}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)$

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Cl}}^{-}\right(\mathrm{aq}\left)\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Br}}_2\right(\mathrm{l}\left)\right)-{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Br}}^{-}\right(\mathrm{aq}\left)\right)-\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Cl}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)\\ =-167,2+\frac{1}{2}\times 0-(-121,6)-\frac{1}{2}\times 0=-45,6\left(\mathrm{kJ}\right).\end{array}$

(5) $\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)+\mathrm{NaI}\left(\mathrm{aq}\right)\to \mathrm{NaBr}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_2\left(\mathrm{s}\right)$

Hay còn viết: $\frac{1}{2}{\mathrm{Br}}_2\left(\mathrm{l}\right)+{\mathrm{I}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{Br}}^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{I}}_2\left(\mathrm{s}\right)$

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Br}}^{-}\right(\mathrm{aq}\left)\right)+\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{I}}_2\right(\mathrm{s}\left)\right)-{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{I}}^{-}\right(\mathrm{aq}\left)\right)-\frac{1}{2}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Br}}_2\right(\mathrm{l}\left)\right)\\ =-121,6+\frac{1}{2}\times 0-(-55,2)-\frac{1}{2}\times 0=-66,4\left(\mathrm{kJ}\right).\end{array}$

b) Kết quả này có phù hợp với quy luật biến đổi tính phi kim của dãy halogen trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Cụ thể, các giá trị biến thiên enthalpy chuẩn đều âm thể hiện quá trình diễn ra thuận lợi về phương diện nhiệt; quy luật tính chất oxi hóa của X: halogen có tính oxi hóa mạnh đẩy được halogen có tính oxi hóa yếu hơn ra khỏi muối của nó.

Xem thêm các bài giải sách bài tập Hóa học 10 bộ Cánh diều hay, chi tiết khác: 

Bài 15.1 trang 44 SBT Hóa học 10: Nối mỗi nội dung ở cột A với nội dung ở cột B sao cho phù hợp...

Bài 15.2 trang 44 SBT Hóa học 10: Đường sucrose (C₁₂H₂₂O₁₁) là một đường đôi. Trong môi trường acid ở dạ dày và nhiệt độ cơ thể...

Bài 15.3* trang 45 SBT Hóa học 10: Biến thiên enthalpy chuẩn của quá trình “H₂O(s) → H₂O(l)” là 6,020 kJ...

Bài 15.4 trang 45 SBT Hóa học 10: Phản ứng của 1 mol enthanol lỏng với oxygen xảy ra theo phương trình...

Bài 15.5 trang 46 SBT Hóa học 10: Sulfur dioxide là một chất có nhiều ứng dụng trong công nghiệp (dùng để sản xuất sulfuric acid, tẩy trắng bột giấy...

Bài 15.6 trang 46 SBT Hóa học 10: Phản ứng luyện gang trong lò cao có phương trình như sau...

Bài 15.7 trang 46 SBT Hóa học 10: Ở điều kiện chuẩn, 2 mol nhôm tác dụng vừa đủ với khí chlorine tạo ra muối aluminium chloride...

Bài 15.8 trang 47 SBT Hóa học 10: Trong ngành công nghệ lọc hóa dầu, các ankan thường được loại bỏ hydrogen...

Bài 15.9 trang 47 SBT Hóa học 10: Bằng cách tính biến thiên enthalpy chuẩn của quá trình sau dựa vào năng lượng liên kết...

Bài 15.10 trang 47 SBT Hóa học 10: Xét các phản ứng thế trong dãy halogen ở điều kiện chuẩn...

Bài 15.11 trang 48 SBT Hóa học 10: Phân tử hemoglobin (Hb) trong máu nhận O₂ ở phổi để chuyển thành HbO₂. Chất này theo máu tới...

Xem thêm lời giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Cánh diều với cuộc sống hay, chi tiết khác: 

Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học

Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen

Bài 18: Hydrogen halide và hydrohalic acid

Bài 13: Phản ứng oxi hóa – khử

Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy