Phần

Phản ứng thế halogen mạnh đẩy yếu và nhận biết ion halide

Em sẽ làm được gì?

Mục tiêu bài học: dự đoán và cân bằng phản ứng thế halogen mạnh đẩy halogen yếu khỏi dung dịch muối halide, đồng thời dùng dung dịch $AgNO_3$ để nhận biết từng ion halide qua màu kết tủa — kể cả trường hợp đặc biệt của $F^-$ .

**Mục tiêu bài học:** dự đoán và cân bằng phản ứng thế halogen mạnh đẩy halogen yếu khỏi dung dịch muối halide, đồng thời dùng dung dịch $AgNO_3$ để nhận biết từng ion halide qua màu kết tủa — kể cả trường hợp đặc biệt của $F^-$.

Cần nhớ trước

Kiến thức cần có: thứ tự tính oxi hóa $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ và lý do của nó (bài trước). Bài này là bước tiếp theo trong cùng chương: từ chỗ biết thứ tự, ta dùng nó để dự đoán phản ứng thật.

**Kiến thức cần có:** thứ tự tính oxi hóa $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ và lý do của nó (bài trước). Bài này là bước tiếp theo trong cùng chương: từ chỗ biết thứ tự, ta dùng nó để dự đoán phản ứng thật.

Nếu $Cl_2$ oxi hóa mạnh hơn $Br_2$ , thì khi cho khí $Cl_2$ vào dung dịch chứa ion $Br^-$ , $Cl_2$ sẽ "cướp" electron của $Br^-$ , biến $Br^-$ thành $Br_2$ , còn bản thân $Cl_2$ bị khử thành $Cl^-$ . Đây gọi là phản ứng thế: halogen mạnh hơn (ở dạng đơn chất) đẩy halogen yếu hơn ra khỏi muối của nó.

Nếu $Cl_2$ oxi hóa mạnh hơn $Br_2$, thì khi cho khí $Cl_2$ vào dung dịch chứa ion $Br^-$, $Cl_2$ sẽ "cướp" electron của $Br^-$, biến $Br^-$ thành $Br_2$, còn bản thân $Cl_2$ bị khử thành $Cl^-$. Đây gọi là phản ứng thế: halogen mạnh hơn (ở dạng đơn chất) đẩy halogen yếu hơn ra khỏi muối của nó.

Quy tắc và phản ứng thế halogen

Quy tắc: halogen đứng trước (tính oxi hóa mạnh hơn) đẩy được halogen đứng sau (yếu hơn) ra khỏi dung dịch muối halide của nó, nhưng chiều ngược lại không xảy ra. Vì vậy $Cl_2$ đẩy được cả $Br^-$ lẫn $I^-$ , còn $I_2$ thì không đẩy được ion halide nào trong nhóm này.

Quy tắc: halogen đứng trước (tính oxi hóa mạnh hơn) đẩy được halogen đứng sau (yếu hơn) ra khỏi dung dịch muối halide của nó, nhưng **chiều ngược lại không xảy ra**. Vì vậy $Cl_2$ đẩy được cả $Br^-$ lẫn $I^-$, còn $I_2$ thì không đẩy được ion halide nào trong nhóm này.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Cl₂ đẩy Br⁻ ra khỏi dung dịch NaBr

1
Viết và cân bằng phương trình khi sục khí $Cl_2$ vào dung dịch $NaBr$ . Xác định chất oxi hóa, chất khử.
Viết và cân bằng phương trình khi sục khí $Cl_2$ vào dung dịch $NaBr$. Xác định chất oxi hóa, chất khử.
2
Cl trong $Cl_2$ : $0$ . Br trong $NaBr$ : $-1$ . Sau phản ứng: Cl xuống $-1$ (trong $NaCl$ ), Br lên $0$ (trong $Br_2$ ).
Cl trong $Cl_2$: $0$. Br trong $NaBr$: $-1$. Sau phản ứng: Cl xuống $-1$ (trong $NaCl$), Br lên $0$ (trong $Br_2$).
3
$Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$
$$Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$$
4
Vậy $Cl_2$ là chất oxi hóa (nhận electron, số oxi hóa giảm), $NaBr$ là chất khử. Phản ứng xảy ra được vì $Cl_2$ có tính oxi hóa mạnh hơn $Br_2$ — dung dịch xuất hiện màu vàng cam nhạt do $Br_2$ tạo thành hòa tan một phần trong nước.
Vậy $Cl_2$ là chất oxi hóa (nhận electron, số oxi hóa giảm), $NaBr$ là chất khử. Phản ứng xảy ra được vì $Cl_2$ có tính oxi hóa mạnh hơn $Br_2$ — dung dịch xuất hiện màu vàng cam nhạt do $Br_2$ tạo thành hòa tan một phần trong nước.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Dự đoán phản ứng nào xảy ra, phản ứng nào không

1
Trong ba thí nghiệm sau, thí nghiệm nào xảy ra phản ứng: (1) sục $Br_2$ vào dung dịch $NaCl$ ; (2) sục $Br_2$ vào dung dịch $KI$ ; (3) sục $I_2$ vào dung dịch $NaCl$ ?
Trong ba thí nghiệm sau, thí nghiệm nào xảy ra phản ứng: (1) sục $Br_2$ vào dung dịch $NaCl$; (2) sục $Br_2$ vào dung dịch $KI$; (3) sục $I_2$ vào dung dịch $NaCl$?
2
Thứ tự tính oxi hóa: $Cl_2 > Br_2 > I_2$ . Thí nghiệm (1): $Br_2$ (yếu hơn) không thể đẩy $Cl^-$ (đã ở dạng khử của chất mạnh hơn) — không xảy ra. Thí nghiệm (2): $Br_2$ mạnh hơn $I_2$ , đẩy được $I^-$ — xảy ra. Thí nghiệm (3): $I_2$ là chất oxi hóa yếu nhất nhóm, không đẩy được $Cl^-$ — không xảy ra.
Thứ tự tính oxi hóa: $Cl_2 > Br_2 > I_2$. Thí nghiệm (1): $Br_2$ (yếu hơn) không thể đẩy $Cl^-$ (đã ở dạng khử của chất mạnh hơn) — **không xảy ra**. Thí nghiệm (2): $Br_2$ mạnh hơn $I_2$, đẩy được $I^-$ — **xảy ra**. Thí nghiệm (3): $I_2$ là chất oxi hóa yếu nhất nhóm, không đẩy được $Cl^-$ — **không xảy ra**.
3
$Br_2 + 2KI \rightarrow 2KBr + I_2$
$$Br_2 + 2KI \rightarrow 2KBr + I_2$$
4
Vậy chỉ thí nghiệm (2) xảy ra phản ứng. Quy tắc nhớ nhanh: nhìn vào vị trí trong dãy $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ , halogen đứng trước trong dãy này mới đẩy được halogen đứng sau ra khỏi muối, không bao giờ ngược lại.
Vậy chỉ thí nghiệm (2) xảy ra phản ứng. Quy tắc nhớ nhanh: nhìn vào vị trí trong dãy $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$, halogen đứng **trước** trong dãy này mới đẩy được halogen đứng **sau** ra khỏi muối, không bao giờ ngược lại.

Nhận biết ion halide bằng dung dịch AgNO₃

Mỗi ion halide tạo với $Ag^+$ một kết tủa có màu đặc trưng, trừ $F^-$ — đây là chi tiết học sinh hay quên. $AgF$ là muối tan trong nước, nên khi nhỏ $AgNO_3$ vào dung dịch chứa $F^-$ , không có kết tủa xuất hiện. Đây là điểm khác biệt lớn nhất giữa $F^-$ và ba ion halide còn lại.

Mỗi ion halide tạo với $Ag^+$ một kết tủa có màu đặc trưng, trừ $F^-$ — đây là chi tiết học sinh hay quên. $AgF$ là muối **tan** trong nước, nên khi nhỏ $AgNO_3$ vào dung dịch chứa $F^-$, **không có kết tủa xuất hiện**. Đây là điểm khác biệt lớn nhất giữa $F^-$ và ba ion halide còn lại.

Ba kết tủa AgCl, AgBr, AgI đậm màu dần theo chiều Cl → Br → I. Riêng AgF tan trong nước — đây là bẫy đề thi hay gặp nhất của bài này.

Sai lầm thường gặp

Bẫy thường gặp: một đề bài cho hỗn hợp bốn muối NaF, NaCl, NaBr, NaI rồi hỏi "cho $AgNO_3$ dư vào, tính khối lượng kết tủa" — nhiều học sinh cộng cả khối lượng mol của $F^-$ vào kết tủa vì quên $AgF$ tan. Luôn kiểm tra $F^-$ trước khi tính khối lượng kết tủa từ hỗn hợp muối halide.

**Bẫy thường gặp:** một đề bài cho hỗn hợp bốn muối NaF, NaCl, NaBr, NaI rồi hỏi "cho $AgNO_3$ dư vào, tính khối lượng kết tủa" — nhiều học sinh cộng cả khối lượng mol của $F^-$ vào kết tủa vì quên $AgF$ tan. Luôn kiểm tra $F^-$ trước khi tính khối lượng kết tủa từ hỗn hợp muối halide.

Luyện phản xạ

Ghi nhớ

Tóm tắt: halogen đứng trước trong dãy $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ đẩy được halogen đứng sau ra khỏi muối halide, không bao giờ ngược lại. Nhận biết ion halide bằng $AgNO_3$ dựa vào màu kết tủa: $AgCl$ trắng, $AgBr$ vàng nhạt, $AgI$ vàng đậm — riêng $AgF$ tan, không kết tủa.

**Tóm tắt:** halogen đứng trước trong dãy $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ đẩy được halogen đứng sau ra khỏi muối halide, không bao giờ ngược lại. Nhận biết ion halide bằng $AgNO_3$ dựa vào màu kết tủa: $AgCl$ trắng, $AgBr$ vàng nhạt, $AgI$ vàng đậm — riêng $AgF$ tan, không kết tủa.

Bắc cầu sang bài sau: phản ứng thế cho ta biết thứ tự mạnh yếu, còn $AgNO_3$ cho ta biết ion nào có mặt. Nhưng đề HSG thường không dừng ở việc nhận biết — nó hỏi thêm về tính chất của từng hydrogen halide, đặc biệt là vì sao tính acid của chúng lại tăng dần từ HF đến HI dù F có độ âm điện cao nhất. Bài tiếp theo giải thích điều tưởng như nghịch lý này.

**Bắc cầu sang bài sau:** phản ứng thế cho ta biết thứ tự mạnh yếu, còn $AgNO_3$ cho ta biết ion nào có mặt. Nhưng đề HSG thường không dừng ở việc nhận biết — nó hỏi thêm về **tính chất** của từng hydrogen halide, đặc biệt là vì sao tính acid của chúng lại tăng dần từ HF đến HI dù F có độ âm điện cao nhất. Bài tiếp theo giải thích điều tưởng như nghịch lý này.