Câu 15.10 trang 47 SBT Hóa 10 - Cánh diều: Nhận xét sự thuận lợi về phương diện nhiệt của các phản ứng thế trong dãy halogen...

Xét các phản ứng thế trong dãy halogen ở điều kiện chuẩn:

(1) F₂(g) + NaCl(s) → NaF(s) + Cl₂(g)

(2) Cl₂(g) + NaBr(s) → NaCl(s) + Br₂(l)

(3) Br₂(l) + NaI(s) → NaBr(s) + I₂(s)

(4) Cl₂(g) + NaBr(aq) → NaCl(aq) + Br₂(l)

Hay còn viết: Cl₂(g) + Br⁻(aq) → Cl⁻(aq) + Br₂(l)

(5) Br₂(l) + NaI(aq) → NaBr(aq) + I₂(s)

Hay còn viết: Br₂(l) + I⁻(aq) → Br⁻(aq) + I₂(s)

a) Từ các giá trị của enthalpy 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?

Phương pháp giải :

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _r}H_{298}^0(sp)} - \sum {{\Delta _r}H_{298}^0(cd)} \)

Trong đó: \(\sum {{\Delta _r}H_{298}^0(sp)} \) và \(\sum {{\Delta _r}H_{298}^0(cd)} \) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng

Lời giải chi tiết:

a) (1) \(\frac{1}{2}\)F₂(g) + NaCl(s) → NaF(s) + \(\frac{1}{2}\)Cl₂(g)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(NaF) - {\Delta _f}H_{298}^0(NaCl)\)(\({\Delta _r}H_{298}^0\) của đơn chất = 0)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 574\; - \;\left( { - 411,2} \right)\; = - 162,8(kJ)\)

(2) \(\frac{1}{2}\)Cl₂(g) + NaBr(s) → NaCl(s) + \(\frac{1}{2}\)Br₂(l)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(NaCl) - {\Delta _f}H_{298}^0(NaBr)\)(\({\Delta _r}H_{298}^0\) của đơn chất = 0)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 411,2 - ( - 361,1)\; = - 50,1(kJ)\)

(3) \(\frac{1}{2}\)Br₂(l) + NaI(s) → NaBr(s) + \(\frac{1}{2}\)I₂(s)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(NaBr) - {\Delta _f}H_{298}^0(NaI)\)(\({\Delta _r}H_{298}^0\) của đơn chất = 0)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 361,1 - ( - 287,8)\; = - 73,3(kJ)\)

(4) \(\frac{1}{2}\)Cl₂(g) + NaBr(aq) → NaCl(aq) + \(\frac{1}{2}\)Br₂(l)

Hay còn viết: \(\frac{1}{2}\)Cl₂(g) + Br⁻(aq) → Cl⁻(aq) + \(\frac{1}{2}\)Br₂(l)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(C{l^ - }) - {\Delta _f}H_{298}^0(B{r^ - })\)(\({\Delta _r}H_{298}^0\) của đơn chất = 0)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 167,2 - ( - 121,6)\; = - 45,6\;(kJ)\)

(5) \(\frac{1}{2}\)Br₂(l) + NaI(aq) → NaBr(aq) + \(\frac{1}{2}\)I₂(s)

Hay còn viết: \(\frac{1}{2}\)Br₂(l) + I⁻(aq) → Br⁻(aq) + \(\frac{1}{2}\)I₂(s)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(B{r^ - }) - {\Delta _f}H_{298}^0({I^ - })\)(\({\Delta _r}H_{298}^0\) của đơn chất = 0)

→ \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 121,6 - ( - 55,2)\; = - 66,4(kJ)\)

b) - Các giá trị biến thiên enthalpy chuẩn đều âm → 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 halogen có tính oxi hóa yếu hơn ra khỏi muối của nó

→ Kết quả thu được phù hợp với quy luật biến đổi tính phi kim của dãy halogen