Halogen với kim loại, hydrogen và phản ứng đẩy halogen

Cân bằng $\mathrm{Fe} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{FeCl_3}$ bằng thăng bằng electron.

Giải. $\mathrm{Fe^0} \rightarrow \mathrm{Fe^{+3}} + \mathrm{3e}$; $\mathrm{Cl_2^0} + \mathrm{2e} \rightarrow \mathrm{2Cl^-}$. Bội chung nhỏ nhất của $3$ và $2$ là $6$: nhân quá trình đầu với $2$, quá trình sau với $3$. Phương trình: $\mathrm{2Fe} + \mathrm{3Cl_2} \rightarrow \mathrm{2FeCl_3}$.

Viết phản ứng của $\mathrm{Cu}$ với $\mathrm{Br_2}$, của $\mathrm{Fe}$ với $\mathrm{I_2}$, của $\mathrm{Al}$ với $\mathrm{Br_2}$.

Giải. $\mathrm{Cu} + \mathrm{Br_2} \rightarrow \mathrm{CuBr_2}$ ($\mathrm{Cu}$ lên $+2$). $\mathrm{Fe} + \mathrm{I_2} \rightarrow \mathrm{FeI_2}$ ($\mathrm{I_2}$ yếu nên chỉ đến $+2$). $\mathrm{2Al} + \mathrm{3Br_2} \rightarrow \mathrm{2AlBr_3}$ ($\mathrm{Al}$ chỉ có $+3$).

Xếp theo mức độ phản ứng với $\mathrm{H_2}$ giảm dần: $\mathrm{Br_2}$, $\mathrm{F_2}$, $\mathrm{I_2}$, $\mathrm{Cl_2}$.

Giải. $\mathrm{F_2}$ (nổ ngay trong bóng tối) $>$ $\mathrm{Cl_2}$ (cần ánh sáng) $>$ $\mathrm{Br_2}$ (đun nóng) $>$ $\mathrm{I_2}$ (nung, xúc tác, thuận nghịch).

Trong các thí nghiệm: (a) $\mathrm{Br_2}$ với dung dịch $\mathrm{NaCl}$; (b) $\mathrm{Cl_2}$ với dung dịch $\mathrm{NaI}$; (c) $\mathrm{I_2}$ với dung dịch $\mathrm{NaBr}$; (d) $\mathrm{Br_2}$ với dung dịch $\mathrm{NaI}$. Thí nghiệm nào có phản ứng?

Giải. Phản ứng khi halogen đứng trên halogen của muối. (a) $\mathrm{Br}$ dưới $\mathrm{Cl}$: không. (b) $\mathrm{Cl}$ trên $\mathrm{I}$: có, $\mathrm{Cl_2} + \mathrm{2NaI} \rightarrow \mathrm{2NaCl} + \mathrm{I_2}$. (c) $\mathrm{I}$ dưới $\mathrm{Br}$: không. (d) $\mathrm{Br}$ trên $\mathrm{I}$: có, $\mathrm{Br_2} + \mathrm{2NaI} \rightarrow \mathrm{2NaBr} + \mathrm{I_2}$.

Sục $\mathrm{Cl_2}$ dư vào dung dịch chứa $0{,}1$ mol $\mathrm{NaBr}$. Tính khối lượng $\mathrm{Br_2}$ sinh ra và thể tích $\mathrm{Cl_2}$ (đkc) đã phản ứng.

Giải. $\mathrm{Cl_2} + \mathrm{2NaBr} \rightarrow \mathrm{2NaCl} + \mathrm{Br_2}$: $n(\mathrm{Br_2}) = 0{,}1 / 2 = 0{,}05$ mol, $m(\mathrm{Br_2}) = 0{,}05 \times 160 = 8$ g. $n(\mathrm{Cl_2}) = 0{,}05$ mol, $V = 0{,}05 \times 24{,}79 = 1{,}2395\ \text{L} \approx 1{,}24$ L.

Dung dịch chứa $0{,}1$ mol $\mathrm{NaBr}$ và $0{,}1$ mol $\mathrm{NaI}$ (tổng $25{,}3$ g). Sục vào đó $0{,}06$ mol $\mathrm{Cl_2}$. Tìm các chất sau phản ứng.

Giải. $\mathrm{I^-}$ phản ứng trước: $0{,}1$ mol $\mathrm{NaI}$ cần $0{,}05$ mol $\mathrm{Cl_2}$, tạo $0{,}05$ mol $\mathrm{I_2}$ ($12{,}7$ g). $\mathrm{Cl_2}$ còn $0{,}06 - 0{,}05 = 0{,}01$ mol, oxi hoá $0{,}02$ mol $\mathrm{NaBr}$, tạo $0{,}01$ mol $\mathrm{Br_2}$ ($1{,}6$ g). Dung dịch còn $0{,}12$ mol $\mathrm{NaCl}$ và $0{,}08$ mol $\mathrm{NaBr}$ dư; khối lượng muối $0{,}12 \times 58{,}5 + 0{,}08 \times 103 = 15{,}26$ g.

Cho $2{,}7$ g $\mathrm{Al}$ tác dụng hết với $\mathrm{Br_2}$. Tính khối lượng $\mathrm{Br_2}$ cần dùng và khối lượng muối.

Giải. $n(\mathrm{Al}) = 0{,}1$ mol; $\mathrm{2Al} + \mathrm{3Br_2} \rightarrow \mathrm{2AlBr_3}$ nên $n(\mathrm{Br_2}) = 0{,}15$ mol, $m = 0{,}15 \times 160 = 24$ g. $m(\mathrm{AlBr_3}) = 0{,}1 \times (27 + 240) = 26{,}7$ g (bảo toàn khối lượng: $2{,}7 + 24 = 26{,}7$ g).