Hydrogen halide và hydrohalic acid

Sắp xếp nhiệt độ sôi tăng dần của $\mathrm{HF}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HBr}$, $\mathrm{HI}$.

Giải. Ba chất không có liên kết hydrogen: sôi tăng theo khối lượng, $\mathrm{HCl} (-85) < \mathrm{HBr} (-67) < \mathrm{HI} (-35)$. $\mathrm{HF}$ có liên kết hydrogen nên sôi cao nhất ($20\,{}^\circ\mathrm{C}$). Thứ tự: $\mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI} < \mathrm{HF}$.

Sắp xếp tính acid tăng dần của các hydrohalic acid và giải thích vì sao $\mathrm{HF}$ yếu nhất.

Giải. $\mathrm{HF} < \mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI}$. Từ $\mathrm{Cl}$ đến $\mathrm{I}$, liên kết $\mathrm{H-X}$ dài ra ($127 < 141 < 161$ pm) và yếu đi ($431 > 366 > 299$ kJ/mol) nên $\mathrm{H^+}$ dễ tách hơn. $\mathrm{HF}$ có liên kết $\mathrm{H-F}$ ngắn nhất, bền nhất ($565$ kJ/mol) nên phân li ít: acid yếu.

Tính $\Delta\chi$ của các liên kết $\mathrm{H-F}$, $\mathrm{H-Cl}$, $\mathrm{H-Br}$, $\mathrm{H-I}$ biết $\chi$: $\mathrm{H}$ $2{,}20$; $\mathrm{F}$ $3{,}98$; $\mathrm{Cl}$ $3{,}16$; $\mathrm{Br}$ $2{,}96$; $\mathrm{I}$ $2{,}66$.

Giải. $\Delta\chi$ lần lượt $3{,}98 - 2{,}20 = 1{,}78$; $3{,}16 - 2{,}20 = 0{,}96$; $2{,}96 - 2{,}20 = 0{,}76$; $2{,}66 - 2{,}20 = 0{,}46$. Độ phân cực giảm dần từ $\mathrm{HF}$ đến $\mathrm{HI}$. Chú ý $1{,}78$ sát ngưỡng $1{,}7$ của quy ước; thực nghiệm cho thấy $\mathrm{HF}$ vẫn là phân tử cộng hoá trị phân cực.

Tính $\Delta_rH$ của phản ứng $\mathrm{2HX} \rightarrow \mathrm{H_2} + \mathrm{X_2}$ (khí) với $\mathrm{X} = \mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I}$. Cho $E(\mathrm{H-H}) = 436$; $E(\mathrm{X-X})$: $159$, $243$, $193$, $151$ kJ/mol.

Giải. $\Delta_rH = 2E(\mathrm{H-X}) - 436 - E(\mathrm{X-X})$.

• $\mathrm{HF}$: $2 \times 565 - 436 - 159 = +535$ kJ.
• $\mathrm{HCl}$: $2 \times 431 - 436 - 243 = +183$ kJ.
• $\mathrm{HBr}$: $2 \times 366 - 436 - 193 = +103$ kJ.
• $\mathrm{HI}$: $2 \times 299 - 436 - 151 = +11$ kJ.

Cần tốn nhiệt giảm mạnh từ $\mathrm{HF}$ đến $\mathrm{HI}$: $\mathrm{HI}$ kém bền nhất, $\mathrm{HF}$ bền nhất.

Đun $11{,}7$ g $\mathrm{NaCl}$ rắn với $\mathrm{H_2SO_4}$ đặc ($\mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{NaHSO_4} + \mathrm{HCl}$). Tính thể tích khí $\mathrm{HCl}$ (đkc). Nếu hoà tan hết khí vào nước được $400$ mL dung dịch thì nồng độ bao nhiêu?

Giải. $n(\mathrm{NaCl}) = 11{,}7 / 58{,}5 = 0{,}2$ mol, nên $n(\mathrm{HCl}) = 0{,}2$ mol, $V = 0{,}2 \times 24{,}79 = 4{,}958$ L. $C_M = 0{,}2 / 0{,}4 = 0{,}5$ M; khối lượng $\mathrm{HCl}$ $0{,}2 \times 36{,}5 = 7{,}3$ g.

Dung dịch $\mathrm{HCl}$ đặc nồng độ $36{,}5\%$, khối lượng riêng $1{,}18$ g/mL. Tính nồng độ mol/L.

Giải. $C_M = \dfrac{10 \cdot C\% \cdot d}{M} = \dfrac{10 \times 36{,}5 \times 1{,}18}{36{,}5} = 11{,}8$ M (xem công thức đổi nồng độ ở phần Mở đầu).

Cần bao nhiêu gam $\mathrm{HF}$ để phản ứng hết với $6$ g $\mathrm{SiO_2}$ ($M = 60$ g/mol)?

Giải. $\mathrm{SiO_2} + \mathrm{4HF} \rightarrow \mathrm{SiF_4} + \mathrm{2H_2O}$; $n(\mathrm{SiO_2}) = 0{,}1$ mol nên $n(\mathrm{HF}) = 0{,}4$ mol; $M(\mathrm{HF}) = 20$ g/mol; $m = 8$ g.