BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA VÔ CƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC 2021 – 2022  BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA VƠ CƠ Nhóm: Lớp: L12 TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2022 Bài 2: Kim loại kiềm thổ (Phân nhóm IIA) I Mục đích thí nghiệm  Nắm vững vị trí kim loại kiềm thổ bảng tuần hoàn, hiểu tính chất chúng qua phản ứng đặc trưng  Hiểu thêm tính chất nước cứng, tính chất đặc trưng, cách làm mềm nước cứng, thang đo độ cứng II Kết thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Quan sát màu lửa kim loại kiềm thổ cháy  Cách tiến hành: − Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch CaCl bão hoà hơ lửa đèn cồn − Tiến hành tương tự với dung dịch SrCl2 bảo hòa dung dịch BaCl2  Hiện tượng:  Thấy lửa CaCl2 có màu đỏ da cam  Thấy lửa SrCl2 có màu đỏ tươi  Thấy lửa BaCl2 có màu vàng lục  Phương trình phản ứng, giải thích nhận xét: Hiện tượng giải thích ion kim loại muối hấp thụ lượng từ lửa, electron lớp ngồi bị kích thích lên mức lượng cao nên trở trạng thái phát xạ có bước sóng vùng khả kiến đặc trưng cho ion kim loại có màu sắc khác Thí nghiệm 2: Phản ứng kim loại kim thổ với nước  Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm cho vào ống ml nước, bột Mg giọt phenolphtalein − Ống 1: Để nhiệt độ thường, sau đun nóng − Ống 2: Cho từ từ dung dịch NH4Cl  Hiện tượng:  Ống 1:  Khi để nguội phản ứng xảy chậm Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất màu hồng nhạt đồng thời có bọt khí lên Đó khí hydro  Khi đun nóng bọt khí xuất nhiều màu hồng đậm lan toàn dung dịch  Ống 2: Phản ứng xảy mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến màu, đồng thời khí nhiều Sau màu hồng xuất trở lại  Phương trình phản ứng, giải thích nhận xét:  Ống 1:  Phản ứng xảy chậm Mg(OH)2 tạo thành che phủ bề mặt Mg: Mg + H2O → Mg(OH)2 ↓ + H2↑ (1)  Do TMg(OH)2 = 10-9,22 nên có phần Mg(OH) tan tạo ion OHkhiến phenolptalein hóa hồng bề mặt phân chia Mg nước  Ở nhiệt độ cao Mg(OH)2 tan nhiều nước nên tạo nhiều OH- khiến màu hồng dung dịch đậm Đồng thời che phủ Mg(OH)2 giảm nên phản ứng (1) xảy nhanh dẫn tới bọt khí nhiều 2+ Mg(OH)2 → ´ Mg + 2OH (2)  Ống 2:  Khi cho NH4Cl vào Mg(OH)2 bị hịa tan, giải phóng bề mặt Mg làm phản ứng (1) mãnh liệt khí thoát nhiều Mg(OH)2 + 2NH4Cl → ´ MgCl2 + 2NH3 ↑+ 2H2O  Do Mg(OH)2 bị hòa tan nên cân (2) bị dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm OH- dẫn đến màu phenolptalein  Màu hồng xuất trở lại hai nguyên nhân: NH sinh phản ứng OH- phản ứng (2) sinh  Kết luận: Kim loại kiềm thổ tác dụng yếu với nước nhiệt độ thường phản ứng mạnh đun nóng có xúc tác thích hợp Thí nghiệm 3: a) Điều chế tính chất Mg(OH)2:  Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm cho vào ống dung dịch NaOH ta thấy xuất kết tủa trắng không tan nước Ly tâm bỏ phần dung dịch phía cho phần kết tủa vào ống nghiệm  Ống 1: Cho tác dụng với HCl  Ống 2: Cho tác dụng với NH4Cl  Ống 3: Cho NaOH vào  Hiện tượng: − Ống 1: Kết tủa tan dung dịch trở nên suốt − Ống 2: Kết tủa tan tạo dung dịch suốt có mùi khai  Ống 3: Khơng có tượng xảy  Phương trình phản ứng, giải thích nhận xét: − Ống 1: phản ứng hịa tan hydroxyt Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2+ H2O − Ống 2: cho vào dung dịch NH 4Cl có NH4+ điện li yếu sinh H + làm hòa tan hydroxyt Mg(OH)2 + 2NH4Cl → ´ MgCl2 + 2NH3 ↑+ 2H2O -Ống 3: NaOH Mg(OH)2 có tính bazơ nên khơng phản ứng b) Điều chế tính chất hydroxit kim loại kiềm thổ:  Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm, ống chứa ml dung dịch muối Mg2+, Ca2+ , Ba2+ Sr2+ 0.5M; thêm vào ống 0,5ml giọt dung dịch NaOH 1M, ta thấy ống nghiệm xuất kết tủa Ly tâm  Hiện tượng: Lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự Ba 2+ , Sr2+ , Ca2+ vào Mg2+ Như độ tan hydroxyt tương ứng giảm dần  Phương trình phản ứng, giải thích nhận xét: Mg2++ 2OH- → ´ Mg(OH)2↓ 2+ Ca + 2OH → ´ Ca(OH)2↓ 2+ Sr + 2OH → ´ Sr(OH)2↓ Ba2+ + 2OH- → ´ Ba(OH)2 Do từ Mg đến Ba bán kính ngun tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron ngồi giảm oxi có độ âm điện lớn nên rút electron phía làm cho phân tử hydroxyt phân cực mạnh nên tạo dung môi phân cực c) Kết luận: Có thể điều chế hydroxyt kim loại kiềm thổ cách cho muối tan chúng tác dụng với kim loại kiềm, Hydroxyt kim loại kiềm thổ có tính bazơ Thí nghiệm 4: Khảo sát hòa tan muối sunfat kim loại kiềm thổ:  Cách tiến hành:  Lấy ống nghiệm cho vào ống ml dung dịch MgCl , CaCl2 , BaCl2 SrCl2, sau nhỏ từ từ dung dịch 10 giọt H 2SO4 2N vào ống theo thứ tự 1,2,3,4  Ly tâm lấy kết tủa, cho H2SO4 đến dư kết tủa không tan  Hiện tượng:  Ống 1: Chứa MgCl2 khơng có tượng  Ống 2: Chứa CaCl2 bị đục tạo chất tan  Ống 3: Chứa SrCl2 có màu trắng đục  Ống 4: Chứa BaCl2 bị đục nhiều  Phương trình phản ứng, giải thích nhận xét: Ca2+ + SO42- → ´ CaSO4↓ 2+ 2→ Sr + SO4 ´ CrSO4↓ Ba2+ + SO42- → ´ BaSO4↓  Điều hồn tồn phù hợp với tích số tan chúng T CaSO4 =105,04 ,TSrSO4 = 10-6,49, TBaSO4 = 10-9,97  Do nồng độ SO42- tăng lên nên cân chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa tăng lượng kết tủa Kết luận: Độ tan hydroxyt vào muối sunfat từ Mg đến Ba ngược muối sunfat lượng hoạt hóa cation lớn lượng mạng tinh thể từ Mg đến Ba bán kính X 2+ tăng dần nên khả phân cực nước giảm lượng hydrat giảm dần nên độ tan giảm từ Mg đến Ba Thí nghiệm 5: Xác định độ cứng nước: a) Xác định độ cứng có thêm nước  Cách tiến hành:  Hút 10ml nước cứng cho vào erlen 250ml, thêm nước cất 100ml, thêm 5ml dung dịch đệm pH 10 khoảng giọt thị Erio T đen  Lắc chuẩn độ dung dịch ETDA 0.02N thị chuyển từ đỏ tím sang xanh dương hẳn Tiến hành chuẩn độ lần  Tính tốn:  Các số liệu thu được: V1=7.5ml, Vmẫu= 10ml, CN EDTA=0.02N  Áp dụng công thức: +V EDTA =V1 =7.5 ml + Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+: X1 = V EDTA x C N EDTA x 1000 7.5× 0.02× 1000 = =15 (mN) 10 V Mẫu b) Xác định độ cứng không thêm nước  Cách tiến hành:  Hút 10ml nước cứng cho vào erlen 250ml, sau thêm nước vào bình đến 50ml cho vào 5ml dung dịch đệm pH 10 khoảng giọt thị Erio T đen  Lắc chuẩn độ dung dịch ETDA 0.02N thị chuyển từ đỏ tím sang xanh dương hẳn Tiến hành chuẩn độ lần  Tính tốn:  Các số liệu thu được: V1=5.2ml, Vmẫu= 10ml, CN EDTA=0.02N  Áp dụng công thức: +V EDTA= V1=5.2 ml + Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+: X2 = V EDTA x C N EDTA x 1000 5.2× 0.02× 1000 = =10.4 (mN) 10 V Mẫu Thí nghiệm 6: Làm mềm nước: a) Làm mềm nước (có thêm nước xác định độ cứng)  Cách tiến hành: Lấy 50 ml nước cứng cho vào becher 250ml, thêm 5ml dung dịch Na2CO3 0.1M Đun sôi hỗn hợp phút, lọc bỏ kết tủa Lấy 10ml mẫu tiến hành chuẩn độ phần nước thí nghiệm 5a  Tính tốn:  Các số liệu thu được: V1=3.4 ml, Vmẫu=10ml +V EDTA = V1=3.4 ml + Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+: X ’= V EDTA x C N EDTA x 1000 3.4 ×0.02 ×1000 = =6.8 (mN) 10 V Mẫu b) Làm mềm nước (có thêm nước xác định độ cứng)  Cách tiến hành: Lấy 50 ml nước cứng cho vào becher 250ml, thêm 5ml dung dịch Na2CO3 0.1M Đun sôi hỗn hợp phút, lọc bỏ kết tủa Lấy 10ml dung dịch làm mẫu tiến hành chuẩn độ phần nước thí nghiệm 5b  Tính toán:  Các số liệu thu được: V1=0.6ml, Vmẫu=10ml +V EDTA=V1 =0.6 ml + Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+: X ’= V EDTA x C N EDTA x 1000 0.6 ×0.02 ×1000 = =1.2 (mN) 10 V Mẫu Kết luận:  X2’