Ion halide: nhận biết bằng AgNO₃, tính khử với H₂SO₄ đặc và hỗn hợp muối halide

Ion $\mathrm{Ag^+}$ tạo kết tủa với $\mathrm{Cl^-}$, $\mathrm{Br^-}$, $\mathrm{I^-}$ nhưng không với $\mathrm{F^-}$ ($\mathrm{AgF}$ tan):

Phương trình phân tử, ví dụ: $\mathrm{NaCl} + \mathrm{AgNO_3} \rightarrow \mathrm{AgCl\downarrow} + \mathrm{NaNO_3}$. Màu vàng nhạt của $\mathrm{AgBr}$ và vàng của $\mathrm{AgI}$ gần nhau: khi phân vân, nhờ thêm các thử nghiệm phụ:

• Thêm dung dịch ammonia: $\mathrm{AgCl}$ tan ($\mathrm{AgCl} + \mathrm{2NH_3} \rightarrow \mathrm{Ag(NH_3)_2^+} + \mathrm{Cl^-}$), $\mathrm{AgBr}$ tan rất ít, $\mathrm{AgI}$ không tan.
• Ánh sáng làm $\mathrm{AgCl}$, $\mathrm{AgBr}$ bị phân huỷ thành bạc, kết tủa sẫm dần ($\mathrm{2AgBr} \rightarrow \mathrm{2Ag} + \mathrm{Br_2}$): đó là nguyên lí của phim ảnh. Nên cất $\mathrm{AgNO_3}$ trong lọ tối.

Để nhận biết bốn dung dịch $\mathrm{NaF}$, $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{NaBr}$, $\mathrm{NaI}$: lấy mẫu thử, nhỏ $\mathrm{AgNO_3}$; mẫu không có kết tủa là $\mathrm{NaF}$, mẫu trắng là $\mathrm{NaCl}$, vàng nhạt là $\mathrm{NaBr}$, vàng là $\mathrm{NaI}$.

Sulfuric acid đặc là chất oxi hoá mạnh. Nó chỉ lấy electron của ion halide đủ mạnh để khử:

Tính khử của ion halide: $\mathrm{I^-} > \mathrm{Br^-} > \mathrm{Cl^-} > \mathrm{F^-}$. $\mathrm{Cl^-}$ và $\mathrm{F^-}$ không bị $\mathrm{H_2SO_4}$ đặc oxi hoá, nên phản ứng với muối rắn dùng để điều chế $\mathrm{HF}$ và $\mathrm{HCl}$. Không điều chế $\mathrm{HBr}$ và $\mathrm{HI}$ bằng cách này vì chúng bị oxi hoá tiếp thành $\mathrm{Br_2}$, $\mathrm{I_2}$.

Cân bằng cho $\mathrm{NaBr}$: $\mathrm{2Br^-} \rightarrow \mathrm{Br_2} + \mathrm{2e}$; $\mathrm{S^{+6}} + \mathrm{2e} \rightarrow \mathrm{S^{+4}}$; số electron bằng nhau, hệ số $\mathrm{2NaBr : 1SO_2}$. Với $\mathrm{NaI}$: $\mathrm{2I^-} \rightarrow \mathrm{I_2} + \mathrm{2e}$ (nhường $2e$ mỗi $\mathrm{I_2}$) và $\mathrm{S^{+6}} + \mathrm{8e} \rightarrow \mathrm{S^{-2}}$; bội chung của $2$ và $8$ là $8$: $4\ \mathrm{I_2}$ ứng với $1\ \mathrm{H_2S}$.

Hai đại lượng giúp lập hệ phương trình khi biến hỗn hợp muối thành một muối duy nhất:

• Bảo toàn nguyên tố: số mol $\mathrm{Na^+}$ (hoặc kim loại) không đổi. Nếu hỗn hợp $\mathrm{NaBr}$, $\mathrm{NaI}$ chuyển hết thành $\mathrm{NaCl}$ thì $n(\mathrm{NaCl}) = n(\mathrm{NaBr}) + n(\mathrm{NaI})$.
• Tăng giảm khối lượng: mỗi mol $\mathrm{NaBr}$ thành $\mathrm{NaCl}$ khối lượng giảm $103 - 58{,}5 = 44{,}5$ g; mỗi mol $\mathrm{NaI}$ giảm $150 - 58{,}5 = 91{,}5$ g. Với $\mathrm{AgNO_3}$, mỗi mol $\mathrm{NaX}$ thành $\mathrm{AgX}$ khối lượng tăng $108 - 23 = 85$ g.

Thứ tự phản ứng với $\mathrm{Cl_2}$ thiếu: $\mathrm{I^-}$ trước, $\mathrm{Br^-}$ sau (bài 2). Với $\mathrm{AgNO_3}$ dư thì cả $\mathrm{Cl^-}$, $\mathrm{Br^-}$, $\mathrm{I^-}$ đều kết tủa, còn $\mathrm{F^-}$ không.