Báo cáo thí nghiệm hóa đại cương bài 2 nhiệt phản ứng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA ĐẠI CƯƠNG GVHD: Võ Nguyễn Lam Uyên Lớp L10 Sinh viên thực STT HỌ VÀ TÊN MSSV Nguyễn Hồ Yến Nhi 2212436 Phan Hồng Bảo Nhi 2212444 Trần Lâm Tuyết Nhi 2212447 Năm học: 2022-2023 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG GVHD: Võ Nguyễn Lam Uyên Lớp: L10 Sinh viên thực STT HỌ VÀ TÊN MSSV Nguyễn Hồ Yến Nhi 2212436 Phan Hồng Bảo Nhi 2212444 Trần Lâm Tuyết Nhi 2212447 Hoàn thành NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM MỤC LỤC Thành viên tham gia Lời nói đầu BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 13 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM LỜI NÓI ĐẦU Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đưa mơn Thí nghiệm Hóa đại cương vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn cô Võ Nguyễn Lam Uyên giảng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu ngày qua Trong suốt thời gian tham gia lớp học cô, chúng em tự thấy thân tư hơn, học tập thêm nghiêm túc hiệu Đây chắn tri thức quý báu, hành trang cần thiết cho chúng em sau Được phân công giảng viên mơn, với kiến thức tích lũy trình học tập, chúng em xin trình bày thí nghiệm số 1,2,4 Qua việc thực báo cáo này, nhóm chúng em biết thêm nhiều kiến thức lạ bổ ích Do vốn kiến thức chúng em hạn chế nên cố gắng chắn khó tránh khỏi thiếu sót Kính mong xem xét, góp ý để báo cáo chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I Tiến trình thí nghiệm Thí nghiệm 1: Nhiệt dung nhiệt lượng kế Đặt ống đong mặt phẳng cố định cho nước cất vào (đặt mắt phải ngang với vạch 50ml mặt cong phải chạm vạch 50) → cho vào cốc cắm nhiệt kế đo nhiệt độ t1 → lấy ống đơng lấy tiếp 50ml nước nóng (đúng thể tích) cho vào bình nhiệt lượng kế cắm nhiệt kế đo nhiệt độ t2 → rửa lau khơ nhiệt kế để trả nhiệt độ phịng (khơng thiếu bước này) → mở nút lắp phễu rót phần nước nguội cốc vào bình nhiệt lượng kế lấy phễu lắp nhiệt kế lên → lắc cho nước nóng nước thường trao đổi nhiệt xác định nhiệt độ t3 (thí nghiệm làm lần) Thí nghiệm 2: Nhiệt trung hịa HCl NaOH Đầu tiên rửa buret, buret chứa hóa chất tráng hóa chất → đóng khóa buret tay trái đổ hóa chất lên đầy buret chỉnh buret (phải làm hết bọt khí chỉnh buret 0) → mở khóa buret chứa dung dịch NaOH (lấy 25ml, ý không xả hết buret) → cắm nhiệt kế vào cốc chứa NaOH xác định nhiệt độ t1 → lấy bình nhiệt lượng kế cho HCl, lấy 25ml dung dịch HCl cho vào bình nhiệt lượng kế → rửa lau khô, trả nhiệt kế nhiệt độ phịng cắm vào bình nhiệt lượng kế đo nhiệt độ t2 → lắp phễu lên rót phần NaOH từ cốc vào bình nhiệt lượng kế, lấy phễu đóng nút lại, lắc lên đo nhiệt độ t3 (thí nghiệm làm hai lần) Thí nghiệm 3: Nhiệt hịa tan CuSO4 khan (lưu ý CuSO4 dễ hút ẩm) Dùng ống đong lấy 50ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào đo nhiệt độ t1 → cân nhanh gần 4g CuSO4 khan, ghi lại khối lượng → mở hẳn nắp bình nhiệt lượng kế, trút phần chất rắn vào → đậy nắp lại, lắp nhiệt kế lắc (nhiệt tỏa nhiệt hòa tan CuSO4 vào nước), xem nhiệt độ lên cao (cực đại) sau giảm lấy nhiệt độ cao (cực đại) t2 (thí nghiệm làm hai lần) Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH4Cl Dùng ống đong lấy 50ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng kế cắm nhiệt kế vào đo nhiệt độ t1 → cân nhanh gần 4g NH4Cl ghi lại khối lượng → mở hẳn nắp bình nhiệt lượng kế trút phần chất rắn vào → đậy nắp lại, lắp nhiệt kế lên lắc (nhiệt tỏa nhiệt hòa tan NH4Cl vào nước), xem nhiệt độ lên cao (cực đại) sau giảm lấy nhiệt t2 (thí nghiệm làm hai lần) NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM II Kết thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế - Ta có: { 𝑚 = 50(𝑔) 𝑐 = 1( 𝑐𝑎𝑙 ) 𝑔.độ 𝑐𝑎𝑙 →mc = 50.1 = 50 ( ) độ - Ta lại có: { 𝑡1 = 30,50𝐶 𝑡2 = 680𝐶 𝑡3 =49,750𝐶 - Ta có công thức: m0c0 = mc (𝑡3−𝑡1)−(𝑡2−𝑡3) (𝑡2−𝑡3) = 50 (49.75−30.5)−(68−49.75) (68−49.75) 𝑐𝑎𝑙 =2,74 ( ) độ Thí nghiệm 2: Xác định phản ứng nhiệt phản ứng trung hòa HCl NaOH CNaCl0.5M =1(cal/g.độ) 𝜌NaCl0.5M = 1.02 (g/ml) nNaCl0.5M = 0.05 x 0.5 = 0.025 (mol) m0c0 tb = 2,74 (cal/độ) VNaOH = 25ml, VHCl = 25ml Nhiệt độ ℃ t1 t2 t3 Q(cal) Qtrung bình (cal) 𝛥𝐻 (cal/mol) - Lần Lần 30 32 37 322.44 -12897.6 30 31 36 295.57 309 -11822.8 Lần 30 31.5 36.5 309.005 -12360.2 Tính giá trị + m = (VNaOH +VHCl) x 1.02 = (25 + 25) x 1.02 = 51 (g) 𝑡1+𝑡2 +Q=(m0c0+mc)x (t3) + 𝛥𝐻 = −𝑄 𝑛  𝛥𝐻 < nên phản ứng tỏa nhiệt Tính tốn tương tự với lần thí nghiệm thứ hai lần thứ ba NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM 3.Thí nghiệm 3: Nhiệt hòa tan CuSO4 khan – kiểm tra định luật Hess CCuSO4 =1(cal/g.độ); mCuSO4 =3.99g ; nCuSO4 = mCuSO4 /160 mnước = 50g ;m0c0 tb= 2.74(cal/độ) Nhiệt độ ℃ t1 t2 𝛥𝑡 𝛥𝐻 (cal/mol) 𝛥𝐻𝑡𝑏(cal/mol) Lần Lần 31 37 −13615.2 Lần 30 35 −11346 30.5 36 5.5 −12480.6 -12480 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM Với m = 50+3.99 = 53.99g; n = mCuSO4/160=3.99/160=0.025mol Q = (m0c0 +mc) × (t2-t1) =(2.74 + 53.99) × (36-30.5) =312,015(cal) 𝛥𝐻= −𝑄 𝑛  𝛥𝐻 < nên phản ứng tỏa nhiệt Tính tốn tương tự với lần thí nghiệm thứ hai lần thứ ba 4.Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hòa tan NH4Cl CNH4Cl = 1(cal/g.độ) nNH4Cl = mNH4Cl /53.5 = 3.99/53.5 =0.075 (mol) Nhiệt độ ℃ Lần t1 t2 𝛥𝑡 Q(cal) 𝛥𝐻 (cal/mol) 𝛥𝐻𝑡𝑏(cal/mol) Với m = 50 +3.99 = 53.99g Lần 31 28.5 2.5 −141.83 1891.1 Lần 31 27.5 3.5 −198.56 2647.5 2269 31 28 −170.19 2269.2 Q = (m0c0 +mc) × (t2-t1)=(2.74+53.99)(28-31)=-170.19(cal) 𝛥𝐻= −𝑄 −(−170.19) 𝑛 = 0.075 =2269.2 30  𝛥𝐻 > nên phản ứng tỏa nhiệt Tính tốn tương tự với lần thí nghiệm thứ hai lần thứ ba III Trả lời câu hỏi 𝜟𝑯𝒕𝒃 phản ứng HCl + NaOH → NaCl +H20 tính theo số mol HCl hay NaOH cho 25ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25ml dung dịch NaOH 1M ? Tại ? Trả lời: nNaOH = 1×0,025 = 0,025 mol nHCl = 2×0,025 = 0,05 mol NaOH + HCl → NaCl + H2 O NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG I/ Thực hành Xác định bậc phản ứng theo 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑 Chuẩn bị ống nghiệm chứa 𝐻2𝑆𝑂4 bình tam giác chứa Na2S2O3 𝐻2𝑂 theo bảng sau: TN Ống nghiệm V(ml) 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 0,4M Erlen V(ml) 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑 0,1M 8 24 16 16 V(ml) 𝑯𝟐𝑶 28 - Dùng Pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm - Dùng Buret cho nước vào erlen - Tráng Buret Na2S2O3 0,1M tiếp tục dùng Buret cho Na2S2O3 vào Erlen - Lần lượt cho phản ứng cặp ống nghiệm Erlen sau: ✓ Đổ nhanh axit ống nghiệm vào erlen ✓ Bấm đồng hồ ( dung dịch tiếp xúc nhau) ✓ Lắc nhẹ, sau để yên quan sát, thấy dung dịch chuyển sang đục bấm đồng hồ Lặp lại thí nghiệm lấy giá trị trung bình Xác định bậc phản ứng theo 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 Thao tác tương tự phần với lượng axit Na2S2O3 theo bảng sau: TN Ống nghiệm V(ml) 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 0,4M Erlen V(ml) 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑 0,1M 8 24 8 16 V(ml) 𝑯𝟐𝑶 28 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM II Kết thí nghiệm Bậc phản ứng theo 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑 Nồng độ ban đầu (M) TN ∆𝒕𝟏 ∆𝒕𝟐 ∆𝒕𝒕𝒃 0.4 106 108 107 0.1 0.4 44 45 44.5 0.1 0.4 22 21 21.5 ∆𝒕𝟏 ∆𝒕𝟐 ∆𝒕𝒕𝒃 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 0.1 Ta có : m= t1 log( t ) log(2) Từ TN1 TN2 ta có: log( ∆ttb1 log( ∆ttb2 ) ∆ttb2 = log(2) 𝑚 = 125 ) 62 1.266 log(2) log( Từ TN2 TN3 ta có: ∆ttb3 log(2) 𝑚 = Bậc phản ứng theo Na S O 2 = 𝑚1+𝑚2 = ) 1.049 1.012+0.888 1.2 = 0.95 ≈ 2 Bậc phản ứng theo 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 TN Nồng độ ban đầu (M) 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 0.1 0.4 47 48 47.5 0.1 0.4 44 45 44.5 0.1 0.4 37 38 37.5 10 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM - (1) phản ứng trao đổi ion nên phản ứng xảy nhanh - (2) phản ứng oxi hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy chậm 0.09 0.25 0.34 1.049 0.34 1.049+0.34=1.389 11 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM khoảng thời gian ∆𝑡) nên vận tốc thí nghiệm xem vận tốc tức thời => Phản ứng phản ứng định tốc độ phản ứng Dựa sở phương pháp thí nghiệm vận tốc xác định thí nghiệm xem vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời? Trả lời: - Vận tốc xác định ∆𝐶 ∆ ≈ ( biến thiên nồng độ lưu huỳnh khơng đáng kể 𝑐 ∆𝑡 12 NHĨM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 1, Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh dựa theo bảng: Dựa đường cong chuẩn độ, xác định bước nhảy pH, điểm tương đương chất thị thích hợp Từ bảng số liệu Ta vẽ đường cong chuẩn độ sau: 13 14 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM Từ đồ thị ta xác định giá trị gần đúng: • Bước nhảy pH • Điểm tương đương: 𝑝𝐻𝑡𝑑 ≈ 10,2 Thí nghiệm 2: Tráng buret dung dịch NaOH 0,1N, sau cho từ từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch khơng 15 NHĨM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ ∆̅̅̅̅̅̅𝐶̅̅̅̅̅̅ = ∑3 ∆𝐶 𝐻𝐶𝑙 𝐻𝐶𝑙_𝑖 Suy ra, nồng độ HCl cần dùng là: 𝐶𝐻𝐶𝑙 = 0.1067 ± 0.0004 (𝑁) Thí nghiệm 4: Tiến hành tương tự thí nghiệm thay chất dung dịch HCl dung dịch axit axetic Làm thí nghiệm lần với lần đầu dùng chất thị phenolphtalein, lần sau dùng metyl da cam 4a: Chuẩn độ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 với phenolphtalein: Lần 𝑉𝐶𝐻 𝐶𝑂𝑂𝐻 (𝑚𝑙) 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑚𝑙) 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑁) 𝐶𝐶𝐻 𝐶𝑂𝑂𝐻 (𝑁) Sai số 10 10 10 10.2 10.1 10.2 0.1 0.1 0.1 0.102 0.101 0.102 0.0007 0.0003 0.0003 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ 𝐶̅̅̅̅̅̅ = ∑3 𝐶 = (0.109+0.108+0.108) = 0.1083 (N) 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 _𝑖 3 (0.102+0.101+0.102)=0.1017 Ta tính sai số tuyệt đối lần đo theo công thức: ∆𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻_𝑖 = |𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻_𝑖 𝐻̅3̅ ̅𝐶𝑂𝑂𝐻̅|̅ −𝐶 Các giá trị sai số thể bảng Sai số trung bình: ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅∆̅̅̅̅̅̅𝐶̅̅̅̅̅̅ = ∑3 ∆𝐶 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = (0.0007+0.0003+0.0003) = 0.0004 (N) 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 _𝑖 Suy ra, nồng độ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 cần dùng là: 𝐶𝐻𝐶𝑙 = 0.1083 ± 0.0004 (𝑁) 4b: Chuẩn độ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 với metyl da cam: Lần 𝑉𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 (𝑚𝑙) 10 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑚𝑙) 2.65 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑁) 𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 (𝑁) 0.1 0.0265 16 NHÓM 05 – LỚP L10_HK221 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM II TRẢ LỜI CÂU HỎI: Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay khơng, sao? Thay đổi nồng độ HCl NaOH đường cong chuẩn độ khơng thay đổi đương lượng phản ứng chất không thay đổi, có bước nhảy thay đổi điểm pH tương đương không thay đổi Nếu dùng nồng độ nhỏ bước nhảy nhỏ ngược lại Việc xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho kết xác hơn, sao? 17