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.