BÁO cáo THÍ NGHIỆM hóa đại CƯƠNG bài 2 NHIỆT PHẢN ỨNG

NHÓM _ L14 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA ĐẠI CƯƠNG GVHD: Cơ Võ Nguyễn Lam Uyên Lớp: L14 Sinh viên thực STT HỌ VÀ TÊN MSSV Bành Nguyên Khang 2211419 Nguyễn Duy Khang 2211443 Nguyễn Cao Minh Huy 2211207 Năm học: 2022-2023 NHÓM _ L14 MỤC LỤC BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm III TRẢ LỜI CÂU HỎI BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG I TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 10 10 Bậc phản ứng theo Na2S2O3 10 Bậc phản ứng theo H2SO4 11 III TRẢ LỜI CÂU HỎI 11 BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 13 I TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM 13 Thí nghiệm 1: 13 Thí nghiệm 2: 14 Thí nghiệm 3: 15 Thí nghiệm 4: 15 a Chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein: 15 b Chuẩn độ CH3COOH với metyl da cam: 16 II TRẢ LỜI CÂU HỎI 16 NHÓM _ L14 BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I.TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 1: Nhiệt dung nhiệt lượng kế - Bước 1: Dùng ống đong đong 50ml nước cất (ống đong phải đặt mặt phẳng ngang, mắt ngang vạch 50ml, cho nước vào cho mặt cong chạm vạch 50ml) cho vào cốc, cắm nhiệt kế đo nhiệt độ t1 - Bước 2: Lấy ống đong đong tiếp 50ml nước nóng cho nhanh vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế đo nhiệt độ t2 Trả nhiệt kế nhiệt độ phịng cách rửa lau khơ - Bước 3: Dùng phễu đổ nhanh cốc nước nguội vào nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào Cầm bình nhiệt lượng kế lắc cho nước nóng nước nguội trao đổi nhiệt Xác định nhiệt độ t3 (làm thí nghiệm lần) Thí nghiệm 2: Nhiệt trung hòa HCl NaOH - Bước 1: Rửa tráng buret NaOH 1M HCl 1M Đóng khoá buret tay trái, dùng phễu cho hoá chất vào buret, chỉnh buret cho hết bọt khí hố chất mức - Bước 2: Mở khoá buret chứa dd NaOH lấy 25ml cho vào becher 100ml, cắm nhiệt kế đo nhiệt độ t1 Rửa trả nhiệt kế nhiệt độ phịng Mở khố buret chứa HCl, lấy 25ml cho vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế đo nhiệt độ t2 - Bước 3: Dùng phễu đổ dd NaOH becher vào bình nhiệt lượng kế, đậy nút lại, cắm nhiệt kế (sau trả nhiệt độ phòng) Lắc cho phản ứng xảy hoàn toàn đo nhiệt độ t3 (làm thí nghiệm lần) Thí nghiệm 3: Nhiệt hòa tan CuSO4 khan (lưu ý CuSO4 dễ hút ẩm) - Bước 1: Đong 50ml nước cất ống đong cho vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào đo nhiệt độ t1 - Bước 2: Cân gần 4g CuSO4 (ghi lại khối lượng xác) Mở nắp bình NHĨM _ L14 nhiệt lượng kế, cho nhanh lượng CuSO4 vừa cân vào, đóng nắp, cắm nhiệt kế Cầm bình nhiệt lượng kế lắc cho CuSO tan hết, quan sát nhiệt kế ghi nhận nhiệt độ t2 nhiệt độ cao nhất, sau nhiệt độ giảm (làm thí nghiệm lần) Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH4Cl - Bước 1: Đong 50ml nước cất ống đong cho vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào đo nhiệt độ t1 - Bước 2: Cân gần 4g NH4Cl (ghi lại khối lượng xác) Mở nắp bình nhiệt lượng kế, cho nhanh lượng NH4Cl vừa cân vào, đóng nắp, cắm nhiệt kế Cầm bình nhiệt lượng kế lắc cho NH 4Cl tan hết, quan sát nhiệt kế ghi nhận nhiệt độ t2 (làm thí nghiệm lần) NHĨM _ L14 II.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm Lần Lần Lần T1 25,5 25,5 25,5 T2 66 66 65 T3 46,5 46,5 46 m0c0 3,85 3,85 3,9 m0c0 tb 3,86 Ta có: m=50g ; c=1 cal/g.độ => mc=50 cal/độ Ta có: t1=25,5 độ; t2=66 độ t3=46,5 độ => m0c0=mc ( t −t ) −( t 2−t 3) ( 46,5−25,5 ) −(66−46,5) =50 = 3,85 cal/độ 66−46,5 ( t 2−t ) Tính tốn tương tự với lần thí nghiệm Thí nghiệm cNaCl 0,5M = cal/g.độ ρ NaCl 0,5M = 1,02 g/ml VNaOH 1M = 25ml m0c0tb = 3,86 cal/độ VHCl 1M = 25ml Nhiệt độ Lần Lần T1 26 26 T2 27 27 T3 32 32 Q (cal) 301,73 301,73 Qtb (cal) 301,73 ΔH (cal/mol) -12069,2 Lần NHĨM _ L14 Ta có phương trình phản ứng: HCl + NaOH  NaCl + H2O nHCl=0,025.1=0,025 mol nNaOH=0,025.1=0,025 mol =>nNaCL=0,025 mol Vdd = 25+25=50ml => CM dd NaCl = 0,5M mdd NaCl 0,5M = Vdd ρ = 50.1,02 = 51g Q = ( mc+ m0 c ) ∆ t = ( mc+ m0 c ) (t 3− ΔH = t +t ) = (51 + 3,86).5,5 = 301,73 cal −Q −301,73 = 0,025 = -12069,2 cal/mol n ΔH nHCl dư 0,025 mol Do ΔH tb phản ứng tính theo số mol NaOH số mol dư HCl không tham gia phản ứng nên không sinh nhiệt, khơng thể dùng để tính tốn ΔH tb Nếu thay HCl 1M HNO3 1M kết thí nghiệm có thay đổi khơng? Trả lời: Kết thí nghiệm khơng thay đổi HCl HNO3 acid mạnh, phân ly hoàn toàn H+ phản ứng NaOH với acid phản ứng trung hồ (có chất) 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 nhiệt lượng kế  Do nhiệt thiết kế  Do dụng cụ đong thể tích hóa chất  Do cân NHĨM _ L14  Do sunfat đồng bị hút ẩm  Do lấy nhiệt dung riêng dung dịch sunfat đồng cal/mol.độ Theo em sai số quan trọng nhất, giải thích? Cịn ngun nhân khác khơng? Trả lời: Theo lí thuyết định luật Hess, ta có: ∆H3 = ∆H1 + ∆H2 = -18,7+2,8 = -15,9 kcal/mol Sau thí nghiệm ta tính ∆H3 = -14,27213 kcal/mol => Có chênh lệch lớn lí thuyết thực nghiệm Theo em sai số quan trọng nhiệt nhiệt lượng kế q trình thí nghiệm, thao tác khơng xác thao tác chậm dẫn đến thất nhiệt mơi trường Một số nguyên nhân khác kể đến CuSO4 hút ẩm, cân sai cách,…vv làm cho khối lượng đồng sulfate thực tế không với khối lượng đưa vào tính tốn NHĨM _ L14 BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG I TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 - Chuẩn bị ống nghiệm chứa H2SO4 bình tam giác chứa Na2S2O3 H2O theo bảng sau: Erlen Ống nghiệm V(ml) H2SO4 0,4M V(ml) Na2S2O3 0,1 M V(ml) H2O 28 8 24 16 16 TN - Dùng pipet khắc vạch lấy H2SO4 0,4M cho vào ống nghiệm - Rửa cho nước cất vào buret, buret lại tráng cho dd Na 2S2O3 0,1M vào Chỉnh buret cho khơng cịn bọt khí buret mức - Lần lượt dùng buret cho nước cất vào bình tam giác, sau dùng buret cịn lại cho Na2S2O3 vào theo thể tích ghi bảng - Chuẩn bị đồng hồ bấm giây - Lần lượt cho phản ứng cặp ống nghiệm bình tam giác sau:  Đổ nhanh ống nghiệm chứa acid vào bình tam giác  Bấm đồng hồ  Quan sát bình tam giác vừa chuyển màu đục (lượng S sinh nhất) bấm đồng hồ, ghi nhận Δt - Thực lại lần để tính Δt tb Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 NHÓM _ L14 - Chuẩn bị ống nghiệm chứa H2SO4 bình tam giác chứa Na2S2O3 H2O theo bảng sau: - Erlen TN Ống nghiệm V(ml) H2SO4 0,4M V(ml) Na2S2O3 0,1 M V(ml) H2O 28 8 24 16 Dùng pipet khắc vạch lấy H2SO4 0,4M cho vào ống nghiệm 16 - Rửa cho nước cất vào buret, buret lại tráng cho dd Na 2S2O3 0,1M vào Chỉnh buret cho khơng cịn bọt khí buret mức - Lần lượt dùng buret cho nước cất vào bình tam giác, sau dùng buret cịn lại cho Na2S2O3 vào theo thể tích ghi bảng - Chuẩn bị đồng hồ bấm giây - Lần lượt cho phản ứng cặp ống nghiệm bình tam giác sau:  Đổ nhanh ống nghiệm chứa acid vào bình tam giác  Bấm đồng hồ  Quan sát bình tam giác vừa chuyển màu đục (lượng S sinh nhất) bấm đồng hồ, ghi nhận Δt - Thực lại lần để tính Δt tb 10 NHÓM _ L14 II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bậc phản ứng theo Na2S2O3 Nồng độ ban đầu (M) TN ∆t1 ∆t2 ∆ttb 0,08 111,3 114,2 112,75 0,02 0,08 69,3 68,25 68,775 0,03 0,08 31,7 30,2 30,95 Na2S2O3 H2SO4 0,01 Ở thí nghiệm ta có: VNa2S2O3 0,1M = ml VH2SO4 0,4M = ml Vdd = 8+4+16=40 ml 4.0,1 => CmNa2S2O3 bđ = 40 = 0,01M 0,4.8 CmH2SO4 bđ = 40 = 0,08M Ta có: m t1 ) t2 ¿ log (2) log ( Từ TN1 TN2 ta có: m1 ¿ ∆t t b1 112,75 ) log ( ) ∆t tb 68,775 ≈0,713 = log(2) log (2) log ( Từ TN2 TN3 ta có: m2 ¿ ∆ t tb 68,775 ) log ( ) ∆ t tb 30,95 ≈ 1,152 = log (2) log(2) log ( Bậc phản ứng theo Na2S2O3 ¿ 11 m1+m , 713+1,1 52 = =¿0,9325 2 ≈1 NHÓM _ L14 Bậc phản ứng theo H2SO4 Nồng độ ban đầu (M) TN ∆t1 ∆t2 ∆ttb Na2S2O3 H2SO4 0,02 0,04 70,32 68,02 69,17 0,02 0,08 69,3 68,25 68,775 0,02 0,16 44,78 47,91 46,345 Từ TN4 TN5 ta có: m1 ¿ ∆t t b4 69,17 ) log ( ) ∆ t tb 68,775 = log( 2) log(2) log( ≈ 0,0083 Từ TN5 TN6 ta có: m2 ¿ ∆ t tb 68,775 ) log ( ) ∆ t tb 46,345 ≈ 0,569 = log (2) log(2) log( Bậc phản ứng theo H2SO4 = m1+m , 0083+0,569 = = 0,28865 2 III TRẢ LỜI CÂU HỎI Trong TN trên, nồng độ Na2S2O3 H2SO4 ảnh hưởng lên vận tốc phản ứng ? Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc phản ứng Trả lời: - Nồng độ Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Nồng độ H2SO4 không ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng - Biểu thức tính vận tốc: V = k.[Na2S2O3]0,9325 [H2SO4]0,28865 -Bậc phản ứng: 0,9325 + 0,28865 = 1,22115 12 NHÓM _ L14 Cơ chế phản ứng viết sau: H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2S2O3 (1) H2S2O3 → H2SO3 + S (2) Dựa vào kết thí nghiệm kết luận phản ứng (1) hay (2) phản ứng định vận tốc phản ứng tức phản ứng xảy chậm hay không? Tại sao? Lưu ý thí nghiệm trên, lượng axit H 2SO4 ln dư so với Na2S2O3 Trả lời: - (1) phản ứng trao đổi ion nên phản ứng xảy nhanh - (2) phản ứng oxi hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy chậm => 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 thí nghiệm vận tốc tức thời vì: Vận tốc phản ứng xác định độ biến thiên nồng độ lưu huỳnh khoảng ∆c thời gian ∆t tức ∆ t , mà thí nghiệm, ∆t tính cho lượng lưu huỳnh sinh nhỏ  biến thiên nồng độ lưu huỳnh không đáng kể dc khoảng thời gian ∆t  ∆c ≈  v= dt => vận tốc tức thời 13 NHÓM _ L14 Thay đổi thứ tự cho H2SO4 Na2S2O3 bậc phản ứng có thay đổi hay khơng? Tại 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 không phụ thuộc vào thứ tự chất phản ứng 14 NHÓM _ L14 BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH I Tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ acid mạnh base mạnh dựa theo bảng: VNaOH (ml) pH 9,2 9,4 9,6 9,8 0,96 1,14 1,33 1,59 1,98 2,38 2,56 2,73 3,36 7,26 10 11 12 10,5 11,7 11,9 12,0 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: Từ đồ thị ta xác định giá trị gần đúng: 15 13 NHÓM _ L14 - Bước nhảy pH 10,2 - Điểm tương đương: pHtd ≈ Thí nghiệm 2: - Tráng buret dung dịch NaOH 0,1N, sau cho từ từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh buret cho hết bọt khí mức dung dịch ngang vạch - Dùng pipet bầu lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ vào erlen 150ml, thêm nước cất (vừa đủ) giọt phenolphtalein, lắc - 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 khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH dùng - Lặp lại thí nghiệm hai lần để tính giá trị trung bình Bảng số liệu: Lần VHCl (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) CHCl (N) Sai Số 10 9,8 0,1 0,098 0,0017 10 10,1 0,1 0,101 0,0013 10 10 0,1 0,1 0,0003 C HCl = 0,098+0,101+0,1 = 0,0997 (N) Ta tính sai số tuyệt đối lần đo theo công thức: ∆ C HCl = |C HCl -C HCl | i i Các giá trị sai số thể bảng Sai số trung bình: ∆ C HCl = 0,0017+0,0013+0,0003 = 0,0011 (N) Suy ra, nồng độ HCl cần dùng là: CHCl= 0,0997 ± 0,0011 (N) 16 NHÓM _ L14 Thí nghiệm 3: - Tiến hành tương tự thí nghiệm thay chất thị phenolphtalein metyl da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang vàng Lần VHCl (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) CHCl (N) Sai Số 10 9,5 0,1 0,095 0,0003 10 9,6 0,1 0,096 0,0007 10 9,5 0,1 0,095 0,0003 C HCl = 0,095+0,096+0,095 =0,0953 (N) Ta tính sai số tuyệt đối lần đo theo công thức: ∆ C HCl =|C HCl -C HCl | i i Các giá trị sai số thể bảng Sai số trung bình: ∆ C HCl = 0,0003+0,0007+0,0003 =0,0004 (N) Suy ra, nồng độ HCl là: 0,0953 ± 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 phenol-phtalein, lần sau dùng metyl da cam a Chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein: Lần V CH COOH (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) C CH COOH (N) Sai Số 10 10 0,1 0,1 0,002 10 9,7 0,1 0,097 0,001 10 9,7 0,1 0,097 0,001 17 NHÓM _ L14 C CH COOH = 0,1+0,097+0,097 =0,098 (N) Ta tính sai số tuyệt đối lần đo theo công thức: ∆ C CH COOH =|C CH COOH -C CH COOH | i i Các giá trị sai số thể bảng Sai số trung bình: ∆ C CH COOH = 0,002+ 0,001+0,001 =0,0013 (N) Suy ra, nồng độ CH3COOH cần dùng là: C CH COOH = 0,098 ± 0,0013 (N) b Chuẩn độ CH3COOH với metyl da cam: Lần V CH COOH (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) C CH COOH (N) 10 2,3 0,1 0,023 10 2,5 0,1 0,025 10 2,2 0,1 0,022 Ta có: C CH COOH = 3 , 023+0,025+0,022 =0,0233 (N) Kết có khác biệt với nồng độ dd CH3COOH tính dùng chất thị phenolphtalein II TRẢ LỜI CÂU HỎI Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay khơng, sao? Trả lời: Thay đổi nồng độ HCl NaOH đường cong chuẩn độ khơng thay đổi đương lượng phản ứng chất không thay đổi, điểm pH tương đương không thay đổi, có bước nhảy pH thay đổi Nếu dùng nồng độ lớn bước nhảy lớn ngược lại 18 NHÓM _ L14 Việc xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho kết xác hơn,tại sao? Trả lời: Điểm tương đương hệ (do acid mạnh tác dụng với base mạnh) nên chất có bước nhảy pH gần xác => Phenolphtalein giúp ta xác định xác bước nhảy pH phenolphtalein khoảng từ 8-10 bước nhảy metyl da cam từ 3,1-4,4 Từ kết thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit axetic thị màu xác hơn, sao? Trả lời: Phenolphtalein giúp ta xác định xác bước nhảy pH phenolphtalein khoảng từ 8-10 Bước nhảy metyl orange 3.1-4.4 mà điểm tương đương hệ >7 (do axit yếu tác dụngvới bazơ mạnh) 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 thỉ kết không thay đổi chất phản ứng khơng thay đổi, phản ứng trung hòa chất thị đổi màu điểm tương đương 19