Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 18: Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide - Chân trời sáng tạo

Bài 18.1 trang 79 SBT Hóa học 10. Hydrogen halide có nhiệt độ sôi cao nhất là

A. HI

B. HCl

C. HBr

D. HF

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

HF 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.

Bài 18.2 trang 79 SBT Hóa học 10. Phân tử có tương tác van der Waals lớn nhất là

A. HCl

B. HI

C. HBr

D. HF

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

Sự tăng kích thước và số lượng electron trong phân tử từ HF đến HI làm tăng tương tác van der Waals giữa các phân tử.

Phân tử HI có tương tác van der Waals lớn nhất.

Bài 18.3 trang 79 SBT Hóa học 10. Hydrohalic acid có tính acid mạnh nhất là

A. HF

B. HBr

C. HI

D. HCl

Lời giải:

Đáp án đúng là: C.

HI có tính axit mạnh nhất.

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 HCl; HBr; HI 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.

Bài 18.4 trang 79 SBT Hóa học 10. Hydrohalic acid có tính ăn mòn thủy tinh là

A. HBr

B. HI

C. HCl

D. HF

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

HF có khả năng ăn mòn thủy tinh.

4HF + SiO₂ → SiF₄ + 2H₂O

SiO₂ là thành phần chính của thủy tinh.

Bài 18.5 trang 79 SBT Hóa học 10. Liên kết hydrogen của phân tử nào được biểu diễn đúng?

A. … H – I … H – I … H – I …

B. … H – Cl … H – Cl … H – Cl …

C. … H – Br … H – Br … H – Br …

D. … H – F … H – F … H – F …

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

Giữa các phân tử HF tồn tại liên kết hydrogen với nhau.

Bài 18.6 trang 79 SBT Hóa học 10. Ion halide được sắp xếp theo chiều giảm dần tính khử:

A. $F^{-},C{l}^{-},B{r}^{-},I^{-}$

B. $I^{-},B{r}^{-},C{l}^{-},F^{-}$

C. $F^{-},B{r}^{-},C{l}^{-},I^{-}$

D. $I^{-},B{r}^{-},F^{-},C{l}^{-}$

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

Tính khử của các ion halide giảm dần theo thứ tự: I^-; Br^-; Cl^-; F^‑.

Bài 18.7 trang 79 SBT Hóa học 10. Hydrogen halide có nhiều liên kết hydrogen nhất với nước là:

A. HF

B. HCl

C. HBr

D. HI

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

HF có thể tạo ra liên kết hydrogen với nước.

Bài 18.8 trang 79 SBT Hóa học 10. Chất hay ion nào có tính khử mạnh nhất?

A. Cl₂

B. Cl^-

C. I₂

D. I^-

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

I^- có tính khử mạnh nhất.

Bài 18.9 trang 79 SBT Hóa học 10. Dung dịch dùng để nhận biết các ion halide là:

A. Quỳ tím

B. AgNO₃

C. NaOH

D. HCl

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

Dung dịch dùng để nhận biết các ion halide là: AgNO₃.

Nếu ion là F^-: không có phản ứng xảy ra.

Nếu ion là Cl^-: xuất hiện kết tủa trắng.

Nếu ion là Br^-: xuất hiện kết tủa vàng nhạt.

Nếu ion là I^-: xuất hiện kết tủa vàng đậm.

Bài 18.10 trang 80 SBT Hóa học 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, mẩu quỳ tím sẽ:

A. hóa màu đỏ

B. hóa màu xanh

C. mất màu tím

D. không đổi màu

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

HBr + NaOH → NaBr + H₂O

Do n_HBr > n_NaOH nên dung dịch sau phản ứng làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

Bài 18.11 trang 80 SBT Hóa học 10. Trong phòng thí nghiệm, chlorine được điều chế bằng cách oxi hóa hợp chất

A. NaCl

B. HCl

C. KMnO₄

D. KClO₃

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

Trong phòng thí nghiệm, chlorine được điều chế bằng cách oxi hóa HCl thành Cl₂.

Bài 18.12 trang 80 SBT Hóa học 10. Cách thu khí hydrogen halide trong phòng thí nghiệm phù hợp là:

A. Hình 1

B. Hình 2

C. Hình 3

D. Hình 1 và 2

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

Cl₂ nặng hơn không khí nên thu khí Cl₂ bằng cách đẩy không khí và đặt ngửa bình.

Không thu Cl₂ bằng phương pháp đẩy nước vì một phần khí Cl₂ có thể tan trong nước và một phần khí Cl₂ có thể tác dụng với nước.

Bài 18.13 trang 80 SBT Hóa học 10. 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 hóa 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.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C.

Các hydrogen halide không làm quỳ tím hóa đỏ.

Bài 18.14 trang 80 SBT Hóa học 10. 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 hóa học điều chế hydrogen bromide.

Lời giải:

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 HCl, 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^-, Cl^- 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:

$2NaBr\left(s\right)+H_{3}P{O}_4\left(l\right) \to N{a}_{2}HP{O}_4\left(s\right)+2HBr\left(g\right)$

$2NaI\left(s\right)+H_{3}P{O}_4\left(l\right)\to N{a}_{2}HP{O}_4\left(s\right)+2HI\left(g\right)$

Hoặc đun nóng hỗn hợp khí H₂ và hơi Br₂: $H_2\left(g\right)+B{r}_2\left(g\right)\to 2HBr\left(g\right)$

Bài 18.15 trang 80 SBT Hóa học 10. Dung dịch HBr và HI đậm đặc không màu, thường được đựng trong lọ thủy 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.

Lời giải:

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.

$4HBr\left(aq\right)\text{ +\hspace{0.17em}}{O}_2\left(g\right)\to 2H_{2}O\left(l\right)+2B{r}_2\left(aq\right)$

$4HI\left(aq\right)+O_2\left(g\right)\to 2H_{2}O\left(l\right)+2I_2\left(aq\right)$

Bài 18.16 trang 81 SBT Hóa học 10. Cho bảng thông tin sau:

a. Sắp xếp theo thứ tự giảm dần tính acid của các hydrohalic acid.

b. Dựa vào bảng thông tin, giải thích thứ tự tính acid của các hydrohalic acid.

Lời giải:

a) Theo chiều từ HF đến HI, giá trị K_a tăng dần nên tính acid tăng dần. Vậy tính acid giảm dần theo thứ tự: HI > HCl > 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 18.17 trang 81 SBT Hóa học 10. Đặt cốc thủy 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 khí thoát ra, cân thể hiện giá trị 105,5 g.

a. Khối lượng magnesium thêm vào là bao nhiêu?

b. Tính khối lượng muối và thể tích khí hydrogen (đkc) được tạo ra.

Lời giải:

Phương trình hoá học của phản ứng:

$Mg\left(s\right)+2HCl\left(aq\right)\to MgC{l}_2\left(aq\right)+H_2\left(g\right)$

Đặt x là số mol của Mg cho vào dung dịch HCl $\Rightarrow n_{H_2}=x$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_Mg + m_{dung dịch HCl} = m_{dung dịch sau phản ứng} + m_Hydrogen

⇒ 24x + 100 = 105,5 + 2x - x = 0,25 (mol)

a) m_Mg = 0,25 × 24 = 6 (g)

b) Khối lượng MgCl₂ = 0,25 × 95 = 23,75 (g)

Thể tích H₂ = 0,25 × 24,79 = 6,2(L)

Bài 18.18 trang 81 SBT Hóa học 10. 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.

Lời giải:

Nhóm trẻ sơ sinh, khối lượng NaCl cần thiết là 0,3 g, khối lượng Cl^-  tương ứng là:

$m=\frac{0,3}{58,5}\times 35,5=0,182\left(g\right)=182\left(mg\right)$

Nhóm trẻ dưới 1 tuổi, khối lượng NaCl cần thiết là 1,5 g, khối lượng Cl^-  tương ứng là:

m = 182 × 5 = 910 (mg)

Nhóm trẻ dưới 2 tuổi, khối lượng NaCl cần thiết là 2,3 g, khối lượng Cl^-  tương ứng là:

$m=\frac{2,3\times 182}{0,3}=1395\left(mg\right)$

Bài 18.19 trang 81 SBT Hóa học 10. “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 bướu 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 $2200\mu g-2500\mu g$; lượng iodide cần thiết cho một thiếu niên hay người trưởng thành từ $66\mu g-110\mu g$/ ngày. Trung bình, một thiếu niên hay trưởng thành cần bao nhiêu g muối i-ốt trong một ngày?

Lời giải:

- Trong 100 gram muối i-ốt có chứa hàm lượng iodide là 2 200 $\mu g$;

+ Hàm lượng iodide tối thiểu ở mức 66 $\mu g$ /ngày, thì lượng muối i-ốt cần dùng là:

$m=\frac{66\times 100}{2200}=3\left(g\right)$

+ Hàm lượng iodide tối đa ở mức 110 $\mu g$ /ngày, thì lượng muối i-ốt cần dùng là:

$m=\frac{110\times 100}{2200}=5\left(g\right)$

+ Vậy, đối với loại muối i-ốt có hàm lượng iodide là 2 200 $\mu g$/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 $\mu g$;

+ Hàm lượng iodide tối thiểu ở mức 66 $\mu g$ /ngày, thì lượng muối i-ốt cần dùng là:

$m=\frac{66\times 100}{2500}=2,64\left(g\right)$

+ Hàm lượng iodide tối đa ở mức 110 $\mu g$ /ngày, thì lượng muối i-ốt cần dùng là:

$m=\frac{110\times 100}{2500}=4,4\left(g\right)$

+ Vậy, đối với loại muối i-ốt có hàm lượng iodide là 2500 $\mu g$/100 gam muối, lượng muối cần dùng mỗi ngày từ 2,64 – 4,4 gam.

Bài 18.20 trang 82 SBT Hóa học 10. 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 khoáng. Trong đó, thành phần được quan tâm hơn cả là nguyên tố vi lượng iodine. Trung bình, trong 100 gam tảo bẹ khô có chứa khoảng 1 000 µg iodine. Để sản xuất 1 tấn iodine thì cần bao nhiêu tấn tảo bẹ khô?

Lời giải:

Có khoảng 1000 $\mu g$ (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:

$m=\frac{1\times 100}{{10}^{-3}}={10}^5$ tấn = 0,1 triệu tấn

Bài 18.21 trang 82 SBT Hóa học 10. Ninh Thuận là tỉnh có 3 trong số 7 đồng muối lớn của cả nước là Cà Ná, Tri 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 36 g muối. Độ mặn được tính bằng tổng lượng (đơn vị gam) hòa tan của 11 ion chính (chiếm 99,99%) là:

$N{a}^{+},C{a}^{2+},M{g}^{2+},F{e}^{3+},N{H}_4^{+},C{l}^{-},S{O}_4^{2-},HC{O}_3^{-},C{O}_3^{2-},N{O}_2^{-},N{O}_3^{-}$ có trong 1 kg nước biển, trong đó ion Cl^- (55,04%), Na⁺ (30,61%), SO₄^2- (7,68%) và Mg²⁺ (3,69%).

a. Để khai thác được sản lượng 426 500 tấn/năm như hiện tại và 650 000/ 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.

Lời giải:

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:

$\frac{426500\times {10}^6}{36}=1,1847\times {10}^{10}\left(L\right)=11,847\times {10}^6\left(m^3\right)$

Để đạt được 650 000 tấn/ năm vào năm 2030, thì thể tích nước biển cần là:

$\frac{650000\times {10}^6}{36}=1,8056\times {10}^{10}\left(L\right)=18,056\times {10}^6\left(m^3\right)$

b) Hàm lượng ion Cl^- chiếm khoảng 55,04%, khối lượng Cl^- được khai thác hàng năm là: m_Cl^- = 426 500 × 55,04% = 234 745,6 (tấn)

Với khối lượng 650 000 tấn, khối lượng Cl^- được khai thác là:

m_Cl^-= 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; 0,01g; 0,001g; 0,0001g; 0,00001g.