(TIỂU LUẬN) hóa đại CƯƠNG (CH1004) báo cáo thực hành thí nghiệm hóa đại cương

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT MÁY TÍNH HĨA ĐẠI CƯƠNG (CH1004) Báo Cáo Thực Hành Thí Nghiệm Hóa Đại Cương THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 2022 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Mục lục Nhiệt phản ứng 1.1 Kết thí nghiệm 1.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định 1.1.2 Thí nghiệm 2: Xác định 1.1.3 Thí nghiệm 3: Xác định 1.1.4 Thí nghiệm 4: Xác định 1.2 Trả lời câu hỏi Xác định bậc phản ứng 2.1 Kết thí nghiệm 2.1.1 Bậc phản ứng theo Na 2.1.2 Bậc phản ứng theo H2 2.2 Trả lời câu hỏi Phân tích thể tích 3.1 Kết thí nghiệm 3.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định 3.1.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn đ 3.1.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn đ 3.1.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn đ 3.1.5 Thí nghiệm 5: Chuẩn đ 3.2 Trả lời câu hỏi Kết báo cáo Hóa Đại Cương - CH1003 Page 1/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Nhiệt phản ứng Mục đích thí nghiệm: Đo hiệu ứng nhiệt phản ứng khác kiểm tra lại định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt q trình hóa học đẳng áp đẳng tích phụ thuộc vào chất trạng thái chất đầu sản phẩm không phụ thuộc vào đường trình 1.1 1.1.1 Kết thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế Mô tả thí nghiệm: • Lấy 50ml nước cất nhiệt độ phịng cho vào becher bên ngồi đo nhiệt • Lấy 50ml nước nóng cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2 • Dùng phễu đổ nhanh 50 ml nước nhiệt độ phịng vào 50ml nước nóng nhiệt lượng kế Quan sát nhiệt nhiệt độ khơng đổi Đo nhiệt độ t3 • Cơng thức tính m0c0: m0c0 = mc (t − t ) − (t − t )1 t2 − t3 • Trong đó: – m - khối lượng 50 ml nước – c - nhiệt dung riêng nước (1 cal/g.độ) • Kết thu – Ta có: m = 50 (g); c = (calo/g.độ) -> mc = 50 (calo/độ) – Xét thí nghiệm lần 1, ta có kết sau: ◦ – Vậy kết nhiệt dung nhiệt lượng kế m0c0 = 3.84(cal/ C) Hóa Đại Cương - CH1003 Page 2/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh 1.1.2 Thí nghiệm 2: Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hòa HCl NaOH Mơ tả thí nghiệm: HCl + NaOH −−→ NaCl + H2O • Dùng buret lấy 25 ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100ml để bên Đo nhiệt độ t • Dùng buret lấy 25 ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t • Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dung dịch NaOH vào HCl chứa nhiệt lượng kế Khuấy dung dịch nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t3 Cơng thức tính Q, ∆H: Q = (m0c0 + mc)∆t Trong đó: • m0c0 - nhiệt dung nhiệt lượng kế (cal/độ) • mc - nhiệt dung dung dịch nhiệt lượng kế Q (4) ∆H = − n (5) Kết thu được: m dung dịch muối = ρ NaCl 0.5M ∗ (V NaOH + V HCl ) = 1.02 (25 + 25) = 51(g) ∗ nNaCl = CM.V = 0.5 ∗ 0.05 = 0.025(mol) Xét thí nghiệm lần 1: Q1 = (m0c0 + mc)(t3 − = (3.84 + 51 ∗ 1) ∗ (34 − (6) 29 + 28 )2 = 301.62(cal) (7) (8) (9) (10) (11) ∆H=− Kết luận: Do ∆H mang dấu trừ nên q trình tỏa nhiệt Hóa Đại Cương - CH1003 Page 3/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh 1.1.3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan - kiểm tra định luật Hess Mơ tả thí nghiệm: • Cho vào nhiệt lượng kế 50ml nước Đo nhiệt độ t1 • Cân xấp xỉ g CuSO4 khan • Cho nhanh lượng CuSO4 vừa cân vào nhiệt lượng kế, khuấy dều cho CuSO4 tan hết Đo nhiệt độ t2 Cơng thức tính Q, ∆H: Q = (m0c0 + mc)∆t Trong đó: • m - khối lượng dung dịch CuSO4 • c - nhiệt dung riêng dung dịch CuSO4 (lấy gần cal/g.độ) ∆H = Q − n (12) (13) Kết thu được: cCuSO4 = 1(cal/g.độ) mnc = 50g Xét thí nghiệm lần 1: Q = (m c + m 0 = = ddCuSO4 c ddCuSO4 )(t − t) (14) (3.84 + 54 ∗ 1)(31 − 29) (15) 115.68(cal) (16) (17) ∆H Ta có kết trung bình là: ∆Htb = ∆H1 = −4324.48(cal/mol) Kết luận: Do ∆H mang dấu trừ nên trình tỏa nhiệt Hóa Đại Cương - CH1003 Page 4/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh 1.1.4 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH4Cl Mơ tả thí nghiệm: Làm tương tự mục thay CuSO NH4Cl Cho nhiệt dung riêng dung dịch NH4Cl gần cal/mol.độ Công thức tính Q, ∆H: Q = (m0c0 + mc)∆t Trong đó: • m - khối lượng dung dịch NH4Cl • c - nhiệt dung riêng dung dịch NH4Cl (lấy gần cal/g.độ) ∆H = Q − n (19) (20) Kết thu được: cNH4Cl = 1(cal/g.độ) mnc = 50g Xét thí nghiệm lần 1: Q = (m c + m 0 = = c ddNH4Cl ddNH4Cl )(t − t) (21) (3.84 + 54 ∗ 1)(24 − 29) (22) −289.2(cal) (23) (24) ∆H1 Ta có kết trung bình là: ∆Htb = ∆H1 = 3868.05(cal/mol) (25) Kết luận: ∆H dương nên trình thu nhiệt 1.2 Trả lời câu hỏi ∆Hth phản ứng HCl + NaOH −−−→ NaCl + H2O tính theo số mol HCl hay NaOH cho 25 ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH 1M? Tại sao? Hóa Đại Cương - CH1003 Page 5/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Trả lời: n NaOH n HCl Ta tính số mol HCl 0,05 số mol NaOH 0,025 theo phương trình suy HCl dư cịn dư 0,025 mol Vì NaOH hết HCl cịn dư nên ∆H th phản ứng tính theo NaOH lượng HCl dư không tham gia phản ứng nên không sinh nhiệt Nếu thay HCl 1M HNO3 1M kết thí nghiệm có thay đổi hay khơng? Trả lời: Nếu thay HCl 1M HNO3 1M kết thí nghiệm hồn tồn khơng thay đổi acid acid mạnh, phân ly hoàn toàn HNO3 tác dụng với NaOH phản ưng trung hịa Tính ∆H3 lý thuyết theo định luật Hess So sánh với kết thí nghiệm Hãy xem nguyên nhân gây sai số thí nghiệm này: + Mất nhiệt độ nhiệt lượng kế + + + + + Do nhiệt kế Do dụng cụ đong thể tích hóa chất Do cân Do sunphat đồng bị hút ẩm Do lấy nhiệt dung riêng sunphat đồng cal/mol.độ Theo em sai số quan trọng nhất, giải thích? Cịn ngun nhân khác không? Trả lời: Mất nhiệt nhiệt lượng kế quan trọng trình làm thí nghiệm, ta thao tác khơng xác, nhanh chóng dẫn đến thất nhiệt mơi trường bên ngồi CuSO4 dễ bị hút ẩm, trình cân làm thí nghiệm khơng nhanh khiến CuSO4 bị hút ẩm dẫn đến làm ảnh hưởng đến kết thí nghiệm Hóa Đại Cương - CH1003 Page 6/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Xác định bậc phản ứng Mục đích thí nghiệm: • Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đến vận tốc phản ứng • Xác định bậc phản ứng phân hủy Na2S2O3 môi trường axit thực nghiệm 2.1 2.1.1 Kết thí nghiệm Bậc phản ứng theo Na2S2O3 Mơ tả thí nghiệm: Phản ứng phân hủy Na2S2O3 mơi trường axit diễn sau: H2SO4 + Na2S2O3 −−→ Na2SO4 + H2SO3 + S ∆ C Để đo vận tốc phản ứng, ta phải xác định tỷ số ∆ t , ∆C biến thiên nồng độ sản phẩm (lưu huỳnh) khoảng thời gian ∆t Thường thực nghiệm, người ta cố định ∆C đo ∆t Giá trị ∆C phải nhỏ để coi nồng độ chất chưa thay đổi đáng kể vận tốc xác định vận tốc tức thời Tuy nhiên q nhỏ ∆t nhỏ, khó đo Trong thí nghiệm này, ta cố định ∆C cách ghi nhận thời gian từ lúc bắt đầu phản ứng đến dung dịch bắt đầu chuyển sang đục Như vậy, vận tốc phản ứng tăng có ∆t giảm nồng độ lưu huỳnh sinh khoảng thời gian ∆t lúc (độ đục nhau) Để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3, ta cố định nồng độ H2SO4, tăng dần nồng độ Na2S2O3 Ví dụ thí nghiệm 1, nồng độ Na2S2O3 x, nồng độ H2SO4 y, thời gian ∆t t 1, thí nghiệm 2, nồng độ Na2S2O3 2x, nồng độ H2SO4 y, thời gian t2, ta có: v1 v2 Lấy v2/v1, suy ra: t1 = m t2 t lg t2 = m ∗ lg m = Kết thu được: TN Hóa Đại Cương - CH1003 Page 7/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Từ ∆tT B TN1 TN2 xác định m1: m1 = = = 1.269 Từ ∆tT B TN2 TN3 xác định m2: m2 = = = 0.763 Bậc phản ứng theo Na2S2O3: = 2.1.2 m +m 2 = 1.269+0.763 = 1.016 Bậc phản ứng theo H2SO4 Mơ tả thí nghiệm: • Tương tự xác định bậc phản ứng Na2S2O3 • Để xác định bậc phản ứng theo H2SO4, ta cố định nồng độ Na2S2O3 tăng dần nồng độ axit H2SO4 Kết tính n thực tương tự tính m Kết thu được: TN Từ ∆tT B TN1 TN2 xác định n1: n1 = = = 0.149 Từ ∆tT B TN2 TN3 xác định n2: n2 = = = 0.081 Hóa Đại Cương - CH1003 Page 8/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Bậc phản ứng theo H2SO4: n +n = 2 0.149+0.081 = 0.115 Từ kết thí nghiệm trên, ta có bậc phản ứng tổng quát: m + n = 1.016+ 0.115 = 1.131 2.2 Trả lời câu hỏi Trong TN trên, nồng độ Na2S2O3 H2SO4 ảnh hưởng lên vận tốc phản ứng? Viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng Xác định bậc phản ứng Trả lời: • Nồng độ Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Nồng độ Na2S2O3 lớn tốc độ phản ứng nhanh • Nồng độ H2SO4 khơng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng • Biểu thức tính vận tốc: 1.016 V=k∗C Na2S2O3 • Bậc phản ứng tổng quát: m + n = 1.016+ 0.115 = 1.131 Cơ chế phản ứng viết lại sau: H2SO4 + Na2S2O3 −−−→ Na2SO4 + H2S2O3 (1) H2S2O3 −−−→ H2SO3 + S (2) Dựa vào kết TN kết luận phản ứng (1) hay (2) phản ứng định vận tốc phản ứng tức phản ứng xảy chậm không? Tại sao? Lưu ý TN trên, lượng axit H 2SO4 luôn dư so với Na2S2O3 Trả lời: • Phản ứng (1) phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy nhanh • Phản ứng (2) phản ứng tự oxy hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy chậm -> Phản ứng (2) phản ứng định tốc độ phản ứng phản ứng xảy chậm bậc phản ứng bậc phản ứng (2) Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời? Trả lời: Vận tốc xác định ∆ C ∆ t ∆C ≈ (biến thiên nồng độ lưu huỳnh không đáng kể khoảng thời gian ∆t nên ∆C ≈ dC) nên vận tốc thí nghiệm xem vận tốc tức thời Thay đổi thứ tự cho H2SO4 Na2S2O3 bậc phản ứng có thay đổi khơng, sao? Trả lời: Thay đổi thứ tự cho H2SO4 Na2S2O3 bậc phản ứng khơng thay đổi Ở nhiệt độ xác định, bậc phản ứng phụ thuộc vào chất hệ (nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt, áp suất) mà khơng phụ thuộc vào trình tiến hành (thứ tự chất phản ứng) Hóa Đại Cương - CH1003 Page 9/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Phân tích thể tích Mục đích thí nghiệm: • Dựa việc thiết lập đường cong chuẩn độ axit mạnh bazo mạnh lựa chọn chất thị màu thích hợp cho phản ứng chuẩn độ axit HCl dung dịch NaOH chuẩn • Áp dụng chuẩn độ xác định nồng độ axit yếu 3.1 3.1.1 Kết thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xác định đường cong chuẩn độ HCl NaOH Dựa theo bảng cho: V 0.96 NaOH pH Ta có đồ thị sau: Xác định: - Theo đường cong hình ta xác định pH tương đương nằm vào khoảng độ pH Hóa Đại Cương - CH1003 Page 10/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh - Dựa vào bảng khoảng đổi màu chất thị màu ta thấy phenolphtalein có pH chuyển màu gần với bước nhảy chất thị (từ 8,0 đến 10) =⇒ Ở thí nghiệm này, chất thị thích hợp dụng phenolphtalein 3.1.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazơ với thuốc thử phenolphtalein Mơ tả thí nghiệm: • Tráng buret dung dịch NaOH 0,1N, sau cho từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch • Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ vào erlen 150ml, thêm 10 ml nước cất giọt phenolphthalein • Mở khóa buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, vừa nhỏ vừa lắc nhẹ đến dung dịch erlen chuyển sang màu hồng nhạt bền khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH dùng • Lặp lại thí nghiệm lần để tính giá trị trung bình Lần C Tương tự ta tính CHCl cịn lại 1HCl C1+C2+C3 = 0.096 CHClT B = ∆1 = |CHClT B − C1| = |0.096 − 0.096| = Tương tự ta tính sai số cịn lại Sai số trung bình: ∆tb = ∆1 + ∆2 + ∆3 = Vậy nồng độ dung dịch HCl là: CHCl = 0.096 ± 0.000 3.1.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ HCl với Metyl da cam Tiến hành thí nghiệm thay chất thị phenolphthalein metyl da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang cam Lần = Hóa Đại Cương - CH1003 Page 11/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Tương tự thí nghiệm ta tính giá trị sau: C1+C2+C3 = 0.09 CHClT B = Sai số trung bình: ∆1+∆2+∆3 ∆tb = = 0.000 Vậy nồng độ dung dịch HCl là: CHCl = 0.09 ± 0.000 3.1.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein Tiến hành thí nghiệm thay dung dịch HCl axit acetic Vậy nồng độ dung dịch HCl là: Lần CCH3COOH = 0.091 ± 0.000 3.1.5 Thí nghiệm 5: Chuẩn độ CH3COOH với metyl da cam Tiến hành thí nghiệm thay dung dịch HCl axit acetic Vậy nồng độ dung dịch HCl là: Lần CCH3COOH = 0.001 ± 0.000 3.2 Trả lời câu hỏi Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ thay đổi hay không, sao? Trả lời: + Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH đường cong chuẩn độ khơng có thay đổi Vì đường cong biểu diễn thay đổi pH môi trường, mà pH mơi trường thay đổi theo lượng hố chất thêm vào Vì chất axit mạnh bazo mạnh nên độ chênh lệch môi trường cao, ta dễ quan sát thời điểm bước nhảy pH dùng chất thị phù hợp Việc xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho kết xác hơn, sao? Trả lời: + Ở thí nghiệm cho kết xác Ở thí nghiệm phản ứng axit mạnh với bazo mạnh bước nhảy pH dài Cịn thí nghiệm phản ứng axit yếu với bazo mạnh bước nhảy ngắn có điểm tương đương S nằm lệnh mơi trường kiềm Hóa Đại Cương - CH1003 Page 12/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Từ kết thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic thị màu xác hơn, sao? Trả lời: + Từ kết thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic (CH3COOH) phenolphtalein cho kết xác Vì metyl da cảm có pH chuyển màu khoảng 3,1 – 4,4, phenolphtalein vào khoảng 8,0 - 10,0 Vì điểm tương đương nằm vào khoảng chuyển màu phenolphtalein nên chất thị đổi màu lúc mơi trường thay đổi tính chất, cịn metyl da cam Một điểm chuyển từ không màu sang hồng dễ nhận từ màu đỏ sang màu vàng cam Trong phép phân tích thể tích đổi vị trí NaOH axit kết có thay đổi khơng, sao? Trả lời: + Trong phép phân tích thể tích, đổi vị trí NaOH axit kết không thay đổi Tuy nhiên đồ thị biến đổi thay đổi, pH từ cao xuống thấp lúc đầu erlen dd NaOH mang tính bazo có độ pH cao giảm dần có tác dụng axit Hóa Đại Cương - CH1003 Page 13/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Kết báo cáo Hóa Đại Cương - CH1003 Page 14/14 ... 3.1 Kết thí nghiệm 3.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định 3.1.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn đ 3.1.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn đ 3.1.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn đ 3.1.5 Thí nghiệm 5:... tính bazo có độ pH cao giảm dần có tác dụng axit Hóa Đại Cương - CH1003 Page 13/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Kết báo cáo Hóa Đại Cương - CH1003 Page 14/14 ... Kết báo cáo Hóa Đại Cương - CH1003 Page 1/14 Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Nhiệt phản ứng Mục đích thí nghiệm: Đo hiệu ứng nhiệt phản ứng khác