7 dạng bài tập Halogen trong đề thi Đại học có lời giải

Dạng 1: Bài toán về halogen tác dụng với kim loại

Phương pháp giải

   M + nX₂ → 2Mn

( Với F, Cl, Br đưa kim loại lên số oxi hóa cao, I đưa kim loại lên số oxi hóa thấp hơn)

Với bài toán này chúng ta nên sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng và bảo toàn e:

   m_M + m_X2 = m_Muối

   n_{e cho} = n_{e nhận}

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 7,84 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm Cl₂ và O₂ phản ứng vừa đủ với 11,1 gam hỗn hợp Y gồm Mg và Al, thu được 30,1 gam hỗn hợp Z. Phần trăm khối lượng của Al trong Y là

A. 75,68%.     B. 24,32%.

C. 51,35%.     D. 48,65%.

Hướng dẫn giải:

Gọi n_Cl2 = x mol; n_O2 = y mol

⇒ x + y = 7,84 : 22,4 = 0,35 mol (1)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_O2 + m_Cl2 = m_Z – m_Y = 30,1 – 11,1 = 19gam

⇒ 71x + 32y = 19g (2)

Từ (1) & (2) ⇒ x = 0,2; y = 0,15

Qúa trình cho e:

Mg → Mg²⁺ + 2e     Al → Al³⁺ + 3e

a  →   2a (mol)        b  →   3b (mol)

Qúa trình nhận e:

Cl₂ + 2e → 2Cl^-     O₂ + 4e → 2O^2-

0,2 → 0,4 (mol)     0,15 → 0,6 (mol)

Bảo toàn e ta có: 2a + 3b = 0,4 + 0,6 = 1 mol (*)

m_Mg + m_Al = 24a + 27b = 11,1 (**)

Từ (*) & (**) ⇒ a = 0,35; b = 0,1

%m Al = 

⇒ Đáp án B

Ví dụ 2: Đốt cháy 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al trong khí Cl₂ dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 40,3 gam hỗn hợp muối. Thể tích khí Cl₂ (đktc) đã phản ứng là

A. 8,96 lít.     B. 6,72 lít.

C. 17,92 lít.     D. 11,2 lít.

Hướng dẫn giải:

Bảo toàn khối lượng:

m_Cl2 = m_muối – m_{kim loại} = 40,3 – 11,9 = 28,4g

⇒ V_Cl2 =  lít

⇒ Đáp án 

Dạng 2: Bài toán halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi muối

Phương pháp giải

+ Các bài toán sẽ được xây dựng dựa trên 3 phương trình hóa học:

   Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

   Cl₂ + 2NaI → 2NaCl + I₂

   Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

+ Sau phản ứng, một ion halogen này bị thay thế bởi một ion halogen khác. Nên ta có thể sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng để giải quyết bài toán.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Sục khí clo dư vào dung dịch chứa muối NaBr và KBr thu được muối NaCl và KCl, đồng thời thấy khối lượng muối giảm 4,45 gam. Thể tích khí clo đã tham gia phản ứng với 2 muối trên (đo ở đktc) là:

A. 4,48 lít.     B. 3,36 lít.

C. 2,24 lít.     D. 1,12 lít.

Hướng dẫn giải:

Ta thấy 1 mol muối  → 1 mol muối  giảm 80 – 35,5 = 44,5g

Theo đề bài khối lượng muối giảm 4,45g ⇒ n_muối = 4,45 : 44,5 = 0,1 mol

n_Cl2 = 1/2n_muối = 0,05 mol

⇒ V_Cl2 = 0,05.22,4 = 1,12 lít

⇒ Đáp án D

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm NaBr và NaI. Cho hỗn hợp X tan trong nước thu được dung dịch A. Nếu cho brom dư vào dung dịch A, sau phản ứng hoàn toàn, cô cạn thấy khối lượng muối khan thu được giảm 7,05 gam. Nếu sục khí clo dư vào dung dịch A, phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thấy khối lượng muối khan giảm 22,625 gam. Thành phần % khối lượng của một chất trong hỗn hợp X là:

A. 64,3%.     B. 39,1%.

C. 47,8%.     D. 35,9%.

Hướng dẫn giải:

Thí nghiệm 1:

Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

Ta thấy: Cứ 1 mol muối NaI → 1 mol NaBr giảm 127 – 80 = 47g

Theo đề bài khối lượng muối giảm 7,05g ⇒ n_NaI = 7,05 : 47 = 0,15 mol

Thí nghiệm 2:

Ta thấy 1 mol NaBr → 1 mol NaCl giảm 44,5g

   1 mol NaI → 1 mol NaCl giảm 91,5g

Theo giả thiết khối lượng muối giảm 22,625g

⇒ n_NaBr x 44,5 + n_NaI x 91,5 = 22,625g

Mà n_NaI = 0,15 mol ⇒ n_NaBr = 0,2 mol

⇒ %m_NaBr = 

⇒ Đáp án C

Dạng 3: Bài toán về phản ứng oxi hóa khử của axit HCl

Phương pháp giải

+ HCl thể hiện tính oxi hóa: Khi tác dụng với kim loại

     2M + 2nHCl → 2MCl_n+ H₂

(M là kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học; n là hóa trị thấp nhất của kim loại)

Khi giải bài toán này thường sử dụng định luật bảo toàn e, định luật bảo toàn khối lượng để giải:

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl^-

n_Cl^- = n_HCl = 2n_H2

+ HCl thể hiện tính khử: Khi tác dụng với các chất oxi hóa mạnh (KMnO₄; KClO₃; MnO₂; ...)

Khi giải bài toán này thường sử dụng đinh luật bảo toàn e: n_{e cho} = n_{e nhận}

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 9,95 gam hỗn hợp X gồm Na, K và Ba vào 100 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y và 2,24 lít khí H₂ (đo ở đktc). Cô cạn dung dịch Y thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là

A.15,2.     B. 13,5.

C. 17,05.          D. 11,65.

Hướng dẫn giải:

+ Kim loại kiềm, kiềm thổ ngoài phản ứng với HCl, chúng còn có phản ứng với H₂O trong dung dịch.

+ Phương trình phản ứng tổng quát:

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂ ↑

2M + 2nH₂O → 2M(OH)_n + nH₂ ↑

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 52,2 gam MnO₂ trong dung dịch HCl đặc, nóng, dư thì sau phản ứng thu được bao nhiêu lít khí Cl₂ ở đktc?

A. 11,2.     B. 13,44.

C. 8,96.          D. 6,72.

Hướng dẫn giải:

⇒ Đáp án B

Ví dụ 3: Cho 23,7 gam KMnO₄ phản ứng hết với dung dịch HCl đặc (dư), thu được V lít khí Cl₂ (đktc). Giá trị của V là

A. 6,72.     B. 8,4.

C. 3,36.          D. 5,6.

Hướng dẫn giải:

nKMnO₄ = 23,7 : 158 = 0,15 mol

Qúa trình nhận e:

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺²

0,15 → 0,75 (mol)

Qúa trình cho e:

2Cl^- → Cl₂ + 2e

Bảo toàn e ta có: n_Cl2 = 1/2 n_{e nhận} = 0,375 mol

⇒ V_Cl2 = 0,375.22,4 = 8,4 lít

⇒ Đáp án B

Ví dụ 4: Cho 12 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe vào 100ml dung dịch HCl 2M đến phản ứng hoàn toàn thu được khí H₂ và 7,0 gam chất rắn chưa tan. Thể tích dung dịch HCl 2M tối thiểu cần dung để hòa tan hết 12 gam hỗn hợp X là:

A. 0,225 lít.     B. 0,275 lít.

C. 0,240 lít.     D. 0,200 lít.

Hướng dẫn giải:

+ Gọi nAl, nFe phản ứng lần lượt là x, y.

+ Phương trình phản ứng:

Ta có: 27x + 56y = 12 – 7 = 5g (1)

n_HCl = 3x + 2y = 0,2 mol (2)

⇒ 

⇒ 7g không tan là Fe dư; n_{Fe dư} = 0,125 mol

n_{HCl cần dùng} = 3n_Al + 2 n_Fe

      =  = 0,45 mol

⇒ V_HCl = 0,45 : 2 = 0,225 lít

⇒ Đáp án A

Dạng 4: Bài toán về tính axit của HCl

Phương pháp giải

Dung dịch HCl là một axit mạnh nên có khả năng tác dụng với: oxit bazơ; bazơ; muối. Bản chất là các phản ứng trao đổi nên có thể giải bài toán theo phương pháp tăng giảm khối lượng; phương pháp bảo toàn điện tích.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 37,6 gam hỗn hợp gồm CaO, CuO và Fe₂O₃ tác dụng vừa đủ với 0,6 lít dung dịch HCl 2M, rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng thì số gam muối khan thu được là

A. 80,2.     B. 70,6.

C. 49,3.          D. 61,0.

Hướng dẫn giải:

Bảo toàn điện tích ta có:

nCl^- = 2nO^2- ( Cùng bằng điện tích cation)

Mà nCl^- = nHCl ⇒ nO = 1/2 nHCl = 0,6 mol

m_{kim loại} = m_oxit – m_O = 37,6 – 0,6.16 = 28g

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl^- = 28 + 1,2.35,5 = 70,6g

⇒ Đáp án B

Ví dụ 2: Để trung hoà 200 ml dung dịch NaOH 1,5M thì thể tích dung dịch HCl 0,5M cần dùng là bao nhiêu?

A. 0,5 lít.     B. 0,4 lít.

C. 0,3 lít.          D. 0,6 lít.

Hướng dẫn giải:

nNaOH = 0,2.1,5 = 0,3 mol

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

0,3  →  0,3 (mol)

⇒ V_HCl = 0,3 : 0,5 = 0,6 lít

⇒ Đáp án D

Ví dụ 3: Hoà tan 10 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của kim loại hoá trị hai và hoá trị ba bằng dung dịch HCl, ta thu được dung dịch A và 0,672 lít khí bay ra ở đktc. Khi cô cạn dung dịch A thì khối lượng muối khan thu được là :

A. 10,33 gam.     B. 9,33 gam.

C. 11,33 gam.          D. 12,33 gam.

Hướng dẫn giải:

Bảo toàn điện tích ta có:

2n_CO3^2- = n_Cl^- (cùng = điện tích cation) = 0,06 mol

m_{kim loại} = m_{muối cacbonat} – m_CO3^2- = 10 – 0,03.60 = 8,2g

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl^- = 8,2 + 0,06.35,5 = 10,33

⇒ Đáp án A

Dạng 5: Bài tập muối halogen tác dụng với AgNO₃

Phương pháp giải

+ Các muối halogenua tạo kết tủa với AgNO₃ màu kết tủa đậm dần tử Cl^- đến I^- ( AgCl: trắng; AgBr: vàng nhạt; AgI: vàng đậm)

+ Riêng F^- không tạo kết tủa với Ag⁺ (do AgF tan)

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho lượng dư dung dịch AgNO₃ vào dung dịch hỗn hợp gồm 0,1 mol NaF và 0,1 mol NaCl. Khối lượng kết tủa tạo thành là

A. 14,35 gam.     B. 10,8 gam.

C. 21,6 gam.          D. 27,05 gam.

Hướng dẫn giải:

Chỉ có NaCl tạo kết tủa với AgNO₃

m↓ = m_AgCl = 0,1.143,5 = 14,35g

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 24,4 gam hỗn hợp gồm FeCl₂ và NaCl (có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 2) vào một lượng nước (dư), thu được dung dịch X. Cho dung dịch AgNO₃ (dư) vào dung dịch X, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn sinh ra m gam chất rắn. Giá trị của m là:

A. 68,2 gam.     B. 28,7 gam.

C. 10,8 gam.          D. 57,4 gam.

Hướng dẫn giải:

 ⇒ nFeCl₂ = 0,1 mol; nNaCl = 0,2 mol

Bảo toàn nguyên tố Cl: n_AgCl = 2n_FeCl2 + n_NaCl = 0,4 mol

m = m_AgCl + m_Ag = 0,4.143,5 + 0,1.108 = 68,2g

⇒ Đáp án A

Dạng 6: Bài toán xác định nguyên tố kim loại, phi kim

Phương pháp giải

+ Đối với các bài toán tìm kim loại đã biết hóa trị, ta chỉ cần tìm khối lượng nguyên tử (M) kim loại đó, rồi suy ra tên kim loại.

+ Đối với các bài toán tìm kim loại chưa biết hóa trị, ta tìm mối liên hệ giữa khối lượng nguyên tử (M) và hóa trị (n) của nguyên tố đó, sau đó lập bảng tìm M, với n = 1; 2; 3, từ đó suy ra tên kim loại.

+ Đối với bài toán xác định 2 nguyên tố cùng nhóm và thuộc 2 chu kì liên tiếp, ta tìm giá trị nguyên tử khối trung bình , từ đó suy ra hai nguyên tố cần xác định.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 10,8 gam kim loại M tác dụng hoàn toàn với khí Cl₂ dư thu được 53,4 gam muối clorua. Kim loại M là

A. Mg.     B. Al.

C. Fe.          D. Zn.

Hướng dẫn giải:

 2M + nCl₂ → 2MCl_n

Pt:         2M  →   2(M + 35,5n) (g)

Đề bài: 10,8  →   53,4 (g)

⇒ 

⇒ n = 3; M = 27 (Al)

⇒ Đáp án B

Ví dụ 2: Cho 7,5 gam hỗn hợp X gồm kim loại M (hóa trị không đổi) và Mg (tỉ lệ mol tương ứng 2 : 3) tác dụng với 3,36 lít Cl₂, thu được hỗn hợp rắn Y. Hòa tan hết toàn bộ Y trong lượng dư dung dịch HCl, thu được 1,12 lít H₂. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đều đo ở đktc. Kim loại M là

A. Al.     B. Na.

C. Ca.          D. K.

Hướng dẫn giải:

Bài toán xảy ra 1 chuỗi phản ứng oxi hóa – khử, ta chỉ quan tâm số oxi hóa trạng thái đầu và trạng thái cuối của các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa.

Gọi nM = 2x ; nMg = 3x mol

Qúa trình cho – nhận e:

M → Mⁿ⁺ + ne          Cl₂ + 2e → 2Cl^-

2x  →   2nx (mol)      0,15 → 0,3

Mg → Mg²⁺ + 2e        2H⁺ + 2e → H₂

3x  →   6x (mol)        0,1 ← 0,05 (mol)

Ta có: mX = 2x.M + 24.3x = 7,5g (1)

Bảo toàn e: 2nx + 6x = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol (2)

Chia phương trình (1) cho (2)

Ta có bảng:

⇒ M là K

⇒ Đáp án D

Ví dụ 3: Cho dung dịch chứa 6,03 gam hỗn hợp gồm hai muối NaX và NaY (X, Y là hai nguyên tố có trong tự nhiên, ở hai chu kì liên tiếp thuộc nhóm VIIA, số hiệu nguyên tử ZX < ZY) vào dung dịch AgNO₃ (dư), thu được 8,61 gam kết tủa. Thành phần phần trăm khối lượng của NaX trong hỗn hợp ban đầu là

A. 47,2%.     B. 52,8%.

C. 58,2%.          D. 41,8%.

Hướng dẫn giải:

Giả sử Y không phải Flo

Gọi CTTB của X và Y là 

Na → Ag

23 +  → 108 +  (g)

6,03   →   8,61 (g)

⇒ 8,61.(23 + ) = 6,03. (108 + )

⇒  = 175,3 (Loại)

⇒ X là Clo, Y là Flo

Kết tủa chỉ gồm AgCl; nAgCl = nNaCl = 8,61 : 143,5 = 0,06 mol

% mNaCl = 0,06.58,5 : 6,03 . 100% = 58,2% ⇒ % mNaF = 41,2%

⇒ Đáp án D

Dạng 7: Hiệu suất phản ứng

Phương pháp giải

Tính hiệu suất theo chất tham gia:

Tính hiệu suất theo sản phẩm:

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 3 lít Cl₂ phản ứng với 2 lít H₂; hiệu suất phản ứng đạt 80%. Phần trăm thể tích Cl2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là: (các thể tích khí được đo ở cùng điều kiện t⁰, p)

A. 28%.     B. 64%.

C. 60%.          D. 8%.

Hướng dẫn giải:

Cl₂ + H₂ → 2HCl

V_H2 < V_Cl2 ⇒ Hiệu suất tính theo H₂

V_Cl2 pư = V_H2 pư = V_H2. H = 2. 80% = 1,6 lít

V_Cl2 dư = 3 – 1,6 = 1,4 lít

V_{sau phản ứng} = V_HCl + V_H2 dư + V_Cl2 dư = 2.1,6 + 0,4 + 1,4 = 5 lít

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: Khối lượng natri và thể tích khí clo ở điều kiện tiêu chuẩn cần để điều chế 9,36 gam muối NaCl là (biết H = 80%)

A. 3,68 gam và 2,24 lít.     B. 3,68 gam và 1,792 lít.

C. 4,6 gam và 1,792 lít.          D. 4,6 gam và 2,24 lít.

Hướng dẫn giải:

⇒ m_Na thực tế = 0,16.23 : 80% = 4,6g

V_Cl2 thực tế = (0,08.22,4) : 80% = 2,24 lít

⇒ Đáp án D