Giải bài tập Hóa 10 Bài 25: Flo - Brom - Iot
§25. FLO - BROM - IOT A. LÍ THUYẾT FLO Tính chát vật lí và trạng thái tự nhiên ơ điều kiện thường, ílo là chất khí màu lục nhạt, rất độc, có mùi đặc trưng khó chịu. Trong tự nhiên, flo chi có ở dạng hợp chát, chủ yếu tập trung trong các chát khoáng ó' dạng muối ílorua như CaFọ hoặc Na.jAlFfj (criolit). Flo cùng có trong hợp châ’t tạo nên men ràng của người và động vật, trong lá của một sô’ loại cày. Flo hóa long ở -188,T'C và hóa rắn ở -219,6"c. Tính châ’t hóa học Nguyên tô’ ílo có độ âm điện lớn nhất nên là phi kim có tính oxi hóa mạnh nhất. Tính oxi hóa mãnh liệt của flo thể hiện ỏ' các phán ứng sau đây: Khí fto oxi hóa tá’t cá các kim loại tạo ra muối ílorua. Khí flo oxi hóa dược hầu hết các phi kim. Với khí hiđro, phản ứng nổ mạnh ngay cả trong bóng tối và nhiệt độ thấp, tạo ra hiđro ílorua: 0 ơ _ọkqO p ‘1-1 H, + F, —2HF Hiđro florua (HF) tan nhiều trong nước, tạo thành dung dịch axit ílohiđric. Axit ílohidric là axit yếu nhưng có tính chíít đặc biệt là ăn mòn các đồ vật bằng thủy tinh. SiO2 + 4HF -> SiF^ + 2H2O Silic tctraflorua Vì vậy, axit HF được dùngg đế khắc chữ -lên thúy tinh. Khí flo oxi hóa nước dễ dàng ở ngay nhiệt độ thường, hơi nước nóng bốc cháy khi tiếp xúc với khí ílo. 2F, + 2H2Ổ -> 4HF + 0, ứng dụng Flo được dùng làm chát oxi hóa cho nhiên liệu lỏng dùng trong tên lưa. Úng dụng lớn nhát của flo là điều chế một sô' chất dẻo chứa flo chịu được tác dụng của axit, kiềm và các hóa chất khác. Freon chù yê'u là (CFC13 và CF2C12) dược dùng trong các máy lạnh và tú lạnh. Khi được thải ra khí quyến, freon phá huy tầng 07.0)1 gây hại cho môi trường. Vì vậy chúng đang thay thế dần bằng các chất khác. Ngoài ra, flo còn được dùng trong công nghiệp hạt nhân đè làm giàu 23r>u. Dung dịch NaF loãng được dùng làm thuốc chông sáu răng. Sản xuất flo trong công nghiệp Flo có tính oxi hóa mạnh nhất liên phương pháp duy nhát dể diều chê flo là dùng dòng điện để oxi hóa ion F trong fiorua nóng cháy (phương pháp điện phân). Trong công nghiệp, người ta diện phân hỗn hợp (KF + 2HF) ở thế lóng. Bình diện phân có cực âm bang thép dặc biệt hoặc bằng đồng và cực dương bằng than chì, cực ùm có khí II2 và cực dương có khí Fỵ thoát ra. II. BROM Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên Ớ nhiệt độ thường, brom là chất lỏng màu dỏ nâu, dễ bay hơi, hơi brom ' độc, sôi ở 59,2"c và hóa rán ở -7,3°c. Brom tan trong nước, nhưng tan nhiều hơn trong các dung môi hữu cơ như ancol ctylic. benzen. xăng,... Dung dịch của brom trong nước gọi là nước brom. Trong tự nhiên, brom chú yếu tồn tại ở dạng hợp chát, nhưng ít hơn nhiều so với hợp châ't cùa flo và clo. Trong nước biển có chứa một lượng rất nhỏ muôi natri bromua. Tính chất hóa học Brom có tính chất oxi hóa kém ílo và clo, tuy vậy brom vẫn hà chát o.xi hóa mạnh. Brom oxi hóa dược nhiều kim loại, ví dụ: Bra + 2 Ấl -> 2 ẤÌbỆ, Brom chỉ oxi hóa được hiđro ở nhiệt độ cao, tạo ra khi hiđro bromua: Èk J H, 2HBr Khí hiđro bromua tan trong nước tạo thành dung dịch axit bromhidric. Đây là axit mạnh, mạnh hơn axit HC1. Brom tác dụng với nước rất chậm tạo ra axit bromhiđric (HBr) và axit hipobromơ (HBrO): Be, + H20 , HBr + HBrO Cùng giống như clo, trong phàn ứng với nước, brom vừa thể hiện tính oxi hóa, vừa thê hiện tính khư. ứng dụng Brom được dùng đẻ san xuất một sô dược phầm. phẩm nhuộm. Một lượng lớn brom dùng đế sán xuất AgBr (hạc bromita) là chíít nhạy cảm ánh sáng dùng để tráng lẻn phim. Hợp chât cùa brom đuực dùng nhiêu trong cóng nghiệp (lẩu mỏ. Sán xuất brom trong cong nghiệp Trong công nghiệp, brom được san xuât từ nước biến. Sau khi tách NaCl ra khoi nước biến, dung dịch còn lại có hòa tan NaBr. Dùng khí clo oxi hóa NaBr dế sán xuíít Bin: cì, + 2NaBr -> 2NaCl + Br, IOT Tính chât vật lí và trạng thái tự nhiên ơ điều kiện thường, iot là chát rail, dạng linh thè màu đen tím. Khi đun nóng, iot rán biên thành hơi. khùng' qua trạng thái long. Hiện tượng này gọi là sự thăng 1ịoa cua iot. lot tan rất ít trong nước nhưng tan nhiều trong các dung mõi hữu cơ như ancol etylic, benzen, xăng,... Trong tự nhiên, iot chu yếu tồn tại dưới (king hợp chất là muối iot.ua. Muôi iotua hiếm hơn muối bromua, trong nước biên chi có một lượng rất nhò muôi iotua. Tính chát hóa học lot là chất oxi hóa mạnh nhung yếu hơn ílo. clo. brom. lot oxi hóa được nhiều kim loại nhưng phỉin ứng chí xay ra khi dim nóng hoặc có clìất xúc tác, ví dụ: 31., +2 AI __.h_-D.A_..> 2 All, lot chỉ oxi hóa được hicìro ớ nhiệt độ Cíio vù có mạt chát, xúc tác tạo ra , khí hiđro iotua. phàn líng thuận nghịch: II 350-!í00"C i 1 I, + H, 2111 XÚC rác Pi Khí hiđro iotua tan nhiều trong nước tạo ra dung dịch axit iothidric. Axit iothiđric là axit mạnh hơn và dề bị oxi hóa hơn axit bromhiđric và axit clohiđric. lot hầu như không tác dụng với nước. lot có tính oxi hóa kém clo và brom nên clo và brơm có thể oxi hóa muôi iotua thành iot. ci, + 2Naĩ -> 2NaCl + ì’ B°r2 + 2Naì -> 2NaBr + L, lot có tính chất đặc trung là tác- dung với hồ tinh hột tạo thành họ'p chất có màu xanh. Vì vậy người ta thường dùng iot dế nhận biêt tinh bột và ngược lại. ứng dụng Phần lớn iot được dùng dè sản xuất các dược phẩm khác nhau. Dung dịch 5% iot trong ancol etylic (cồn iot) dùng để làm thuốc sát trùng vết thương. Trộn iot với chât tẩy rứa có tác dụng tây sạch các thiết bị trong nhà máy chế biến bơ, sữa. Muôi iot dùng đê phòng bệnh bướu do thiếu iot. Sản xuất iot trong cóng nghiệp Trong công nghiệp, người ta san xuàt jot từ rong biên. BÀI TẬP Dung (lịch axit nào sau đày không the chứa trong lùnh th.iiy tinh: A. HCI B. IKSO., c. D. Ill- Giải Dung dịch axit HF không thể chứa trong binh thúy tinh vì binh thủy tinh sẽ bị phá húy theo phàn ứng: 4HF + SiO-2 -> SiF| + 2IFO Dáp án D Đõ dung dịch chứa lg IỈIir cao dung dịch chứa lg NaOIĨ. Khung giày quỳ tim 10(1 dung (lịch thu được thi giày quỳ tim chuyên sang mau Iiiioì A. Máu dó li. Màu xanh c. Không dõi màu D. Không xác (lịnh được Giải Ta có: ìiiiHr = —- Ưiol và n,\a()ii = -77 moi 81 40 Phản ứng: HBr + NaOH —> NaBr + H2O (1) Vì n\ia()ii > nnBr nên sau phản ửng (1), NaOH còn dư sẽ làm quị' tím hóa xanh. Đáp án B So sánh tính chát oxi hóa ciia các dơn chát I-':. CK. lỉr-Ị, 1Dần ra những phương trình hóa học dê minh họa. Giải Tính oxi hóa cùa các dơn chát giam dan từ 1?2 đến 1-2- F2 > Cl-2 > Br2 > Ẹ. Phàn ứng minh họa: 1?2 + 2NaCl -> 2NaF + CP Cl, + 2KBr -> 2KC1 + Br2 Br-Ị + 2KI —> 2KBr + ụ. Phán ứng cùa các đan chát halogen với nước xáy ra như thê nào? Viết phương trinh hóa học cửa phản ứng, nếu có. Giải Phản ứng của các đơn chất halogen với nước giảm dằn theo thứ tự: F2 > Cl2 > Br2 > I2. Hơi nước sẽ bóc cháy khi tiếp xúc với F2. 2F2 + 2H2O -> 4HF + O, Cl2 và Bi-2 tác dụng với nước tương tự nhau nhưng Br2 xay ra rất chậm. Cl2 + H2O ẽ=2 HC1 + HC10 Br2 + H,0 HBr + HBrO I2 khó tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung dịch KI. KI + I 2 -> KI;., Muối NaCl có lần tạp chất là chát Nal. Làm thê não dể chứng minh rang trong muối NaCl nói ti ên có lần tạp chũi .\'ul? Làm thê nào dế có NaCI tinh khiết? Giải Cho hồ tinh bột vào hỗn hợp NaCI và Nai rồi sục khí Cl2 vào, màu xanh xuất hiện chung tỏ có Nai. Cl2 + 2NaI -> 2NaCl + l2 Sục dư khí Cl2 vào hỗn hợp đẻ tác'dụng hết Xal. Đun nóng, l2 thăng hoa, còn lại NaCl tinh khiết. Sẽ quan sát dược hiện tượng gì khi ta thém dần dán nước do vào dung dịch kali iotua có chứa sẩn một ít há tinh bột? Dẫn ra phương trinh hóa học ciia phán ưng IIIÙ em biết. Giải Khí Cl2 oxi hóa KI thành I2. Cl2 và I2 tan một phán trong nước, do dó xuất hiện dung dịch màu vàng nâu: Cl, + 2KI -> 2KC1 + I2 (1) Sau đó dung dịch vàng nâu chuyến sang màu xanh do iot tác dụng với hồ tinh bột. Màu xanh (tạo bởi hồ tinh bột và iot) cùng dần dần bị biến mất màu do một phần khí Cl2 tác dụng với HọO tạo ra HC10 là chát có tính oxi hóa rất mạnh. Axit này làm mất màu xanh cùa hợp chất tạo bởi hồ tinh bột và iot. Cl2 + H2O HC1 + HC10 0 diều kiện tiêu chưấn, 1 lit nước hòa tan 350 lít khi llỉìr. Tinh nồng dậ phần trcĩm cùa dung dịch axit bronihiđric thu dược. Giải Ta có: nHBr mHBr = 350 22,4 350 22,4. mol X 81 28350 22,4 (gain) Vậy c% HBr = 28350 22,4x2265,625 X 100 = 55,86%. 1 lít nước - lkg = 1000 gam Khối lượng dung dịch thu được: 22,4 1000 + 2-3-5-0- = 2265,625 g Cho 1,03 gain muối natri halogenua (A) tác dụng với dung dịch AgNOa dư thi thu được một kết tủa, kết tủa này sau khi phản hủy hoàn loàn cho l,os gam bạc. Xác định tên muối Á. Giải Phản ứng xảy ra: NaX + AgNO3 -> AgXị + NaNO.-i 2AgX -> 2Ag + x2 1,08 (1) (2) Theo (2): nAgx = nAg = —— = 0,01 (moi) 108 Theo (1): nNaX = nAgx = 0,01 (moi) MNaX = = 103 (đvC) 0,01 o X = 103 - 23 = 80 (đvC) => Nguyên tô" đó là Br. ' Vậy A là natri bromua: NaBr. Tính khối lượng CaFv cần dùng để diều chế 2,5 kg dung dịch axit flohidric nồng dộ 40%. Biết hiệu suất phản ứng là 80%. Giải Phản ứng: CaF2 + H2SO4(đặc) —- > CaSO4 + 2HF (1) Khối lượng HF cần có: 25^Q4Q = 1000 (g) • Số mol HF cần có: = 50 (mol) 20 Từ (1) suy ra sô" mol CaF2 cần có: Khối lượng CaF2 cần dùng là: 50 = 25 (mol) 78.25.100 80 = 2437,5 (g) « 2,4kg Làm tliế nào đế'phân biệt dung dịch NaF và dung dịch NaCl? Giải Trích mỗi dung dịch một ít làm mẫu thử. Cho dung dịch AgNO3 lần lượt vào hai mẫu thử trên: mẫu thử không có hiện tượng gì là NaF, mẫu thử tạo kết tủa trắng là NaCl. Phản ứng: NaF + AgNO3 -> không tác dụng NaCl + AgNO3 -> AgClị + NaNO;) (màu trắng) lot bị lẫn tạp chất là Nal. Làm thê nào dế loại bỏ tạp elicit CÌÓ. Giải Đun nóng hỗn hợp iot và Nai thì có iot thăng hoa, ngưng tụ hơi iot ta được iot rắn tinh khiết.