Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG Giảng viên Nguyễn Phước Thiên Lớp L29 Tổ 10 Thành viên Trương Đình Siêu 2212926 Nguyễn Trường Thịnh 221[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG Giảng viên: Nguyễn Phước Thiên Lớp: L29 Tổ: 10 Thành viên: Trương Đình Siêu Nguyễn Trường Thịnh Nguyễn Tấn Tài 2212926 2213298 2212991 MỤC LỤC Mục lục Bài 2: Nhiệt phản ứng Thí nghiệm 4,5 Thí nghiệm Thí nghiệm 5,6 Thí nghiệm 6,7 Trả lời câu hỏi 7,8 Bài 4: Xác định bậc phản ứng Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 9,10 Trả lời câu hỏi .10,11 Bài 8: Phân tích thể tích Thí nghiệm 12 Thí nghiệm 13 Thí nghiệm 13 Trả lời câu hỏi 14 BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I Mục đích thí nghiệm: - Mục đích thí nghiệm đo hiệu ứng nhiệt nhiều phản ứng khác nhau, đồng thời kiểm tra lại định luật Hess - 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 trình ∆ H ∆ H 45 ∆ H 12 ∆ H 34 ∆ H 23 ∆ H =∆ H 12+ ∆ H 23+ ∆ H 34 + ∆ H 45 II Tiến hành thí nghiêm: Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế Công thức cần dùng: Q=( m0 c + mc ) ∆ t ( J ) Trong đó: m0c0 – nhiệt dung lượng kế (cal/độ) mc – nhiệt dung dung dịch nhiệt lượng kế (cal/độ) Chú ý: m – cân/đo thể tích c – tra sổ tay m0c0 – xác định thực nghiệm Cách xác định m0c0: - Lấy 50ml nước nhiệt độ phòng cho vào becher đo t1 - Lấy 50ml nước khoảng 60 C cho vào nhiệt lượng kế đo t2 - Dùng phễu đổ nhanh 50ml nước nhiệt độ phòng vào 50ml nước nhiệt lượng kế, lắc đo t3 Khi đó, nhiệt nước nóng becher tỏa nhiệt nước lạnh hấp thu: ( t 3 −t 1 ) −( t 2−t 3 ) ( t 2−t 3 ) m c 0= mc Trong đó: m c t1 t2 – khối lượng 50ml nước – nhiệt dung riêng nước (1 cal/g.độ) Lần 31 61 Lần 31 70 Lần 3 t3 m0c0 47 7,14 51 2,63 ( 47 −31)−(61 −47 ) =7,14 ( cal / độ ) 61− 47 ( 51−31 )−( 70 −51) m0 c 0( 2)=50 × =2,63 ( cal / độ ) 70 −51 7,14 + 2,63 m c 0= = 4,885 ( cal / độ ) m0 c 0( 1)=50 × 2 Thí nghiệm 2: Hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hòa HCl + NaOH NaCl + H2O - Dùng buret lấy 25ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100ml để bên đo t1 - Dùng buret lấy 25ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế đo t2 - Dùng phễu đổ nhanh becher chứa NaOH vào HCl nhiệt lượng kế, khuấy đo t3 - Dùng công thức: Q=( m0 c + mc ) ∆ t Xác định H Cho nhiệt dung riêng dung dịch muối 0,5M = cal/g.độ, khối lượng riêng = 1,02 g/ml Lần 30 31 35,5 279,425 t1 t2 t3 Q Qtb H Htb Lần 30 31 36 307,368 293,397 -11177 -12294,72 -11735,84 Lần 1: ( Q(1) =( m0 c 0+ mc ) × t 3 − ¿ ( 4,885 +50 × 1,02 ) × ∆ H ( 1)= ) t 1 + t 2 ( 35,5 − )= 30 + 31 279,425 ( cal ) −Q(1) −279,425 = =−11177 ( cal /mol ) n 0,025 Lần 2: ( Q(2 )=( m0 c 0+ mc ) × t 3− ) t 1 + t 2 ( ¿ ( 4,885 +50 × 1,02 ) × 36 − )= 30 + 31 307,368 ( cal) ∆ H ( 2)= −Q(2 ) −307,368 = =−12294,72 ( cal / mol ) n 0,025 *Nhận xét: ∆ H tb Lần 2: Q(2 )=( m0 c 0+ mc ) × ( t 2−t 1 ) ¿ [ 4,885 + (50 + 3,98 ) × ] × ( 29−31 )=− 117,73 ( cal ) ∆ H ( 2)= −Q(2 ) −Q(2 ) −−1 17,73 = = =1582,55 ( cal / mol ) n m M NH Cl Quá 3,98 53,5 trình thu nhiệt H(2) > III Trả lời câu hỏi: 1) Hth của phản ứng HCl + NaOH NaCl + H 2O tính theo số mol HCl hay NaOH cho 25ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25ml dung dịch NaOH 1M? Tại sao? Trả lời: HCl + NaOH NaCl + H2O T 0,05 0,025 P 0,025 0,025 0,025 S 0,025 0,025 Vì NaOH hết trước nên Hth tính theo số mol NaOH Và HCl khơng tham gia phản ứng sinh hoạt 2) Nếu thay HCl 1M HNO3 1M kết thí nghiệm có thay đổi không? Trả lời: Nếu thay HCl 1M HNO 1M kết thí nghiệm khơng thay đổi Vì HCl HNO3 axit mạnh có phân ly mạnh, phản ứng trung hịa 3) Tính H(3) 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 kế - Do công cụ đong thể tích hóa chất - Do cân - Do sunfat đồng hút ẩm - Do lấy nhiệt dung riêng dung dịch sunphat đồng cal/mol.độ Theo em sai số quan trọng nhất? Còn nguyên nhân khác không? Trả lời: - Theo định luật Hess: H(3) = H(1) + H(2) = -18,7 + 2,8 = -15,9 (kcal/mol) = -15900 (cal/mol) - Theo thực nghiệm: -13032,05 (cal/mol) Chênh lệch lớn - Do sunfat đồng khan hút ẩm gây sai số nghiêm trọng Do CuSO chất hút ẩm mạnh, mà mơi trường nơi có độ ẩm cao Nên q trình lấy cân khơng nhanh cẩn thận khiến CuSO hút ẩm nhanh ảnh hưởng đến hiệu ứng nhiệt thí nghiệm - Ngồi cịn có ngun nhân nhiệt nhiệt lượng kế, trình thao tác khơng cẩn thận khiến nhiệt bị thất bên BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG I Mục đích thí nghiệm: Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng Xác định bậc phản ứng phân hủy Na 2S2O3 trong môi trường axit thực nghiệm II Tiến hành thí nghiệm: Xác định bậc phản ứng theo Na 2S2O3: Chuẩn bị ống nghiệm chứa H 2SO4 bình tam giác chứa Na 2S2O3 H2O theo bảng sau: TN Ống nghiệm Erlen V (ml) H2SO4 0,4M V (ml) Na2S2O3 0,1 M V (ml) H2O 28 8 24 16 16 Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm Dùng buret cho H 2O vào bình tam giác Sau tráng buret Na 2S2O3 0,1M tiếp tục dùng buret Na 2S2O3 vào bình cầu Chuẩn bị đồng hồ bấm giây Lần lượt cho phản ứng cặp ống nghiệm bình tam giác sau: Đổ nhanh axit ống nghiệm vào bình tam giác Bấm đồng hồ (ngay dung dịch tiếp xúc nhau) Lắc nhẹ bình, để yên quan sát, vừa thấy dung dịch vừa chuyển sang đục bấm đồng hồ đọc t Lặp lại thí nghiệm lần để tính giá trị trung bình - - Thời gian(s) Bình Bình Bình Bình −3 n Na S O =0,1 × × 10 2 Lần Lần 104,79 52,55 24,9 100,75 48,94 23,65 =4 × 10−4 ( mol ) −3 V dd =8 + + 28 =40 ( ml )=40 × 10 ( l ) −4 n Na × 10 C dd( banđầu )= = −3 = 0,01 ( M ) V dd 40 × 10 2S2 O3 Từ bình bình xác định m 1: Từ bình bình xác định m 2: log m1= m2= ( ) ( ) t 1 t 2 log2 t 2 log t 3 log = 104,79 52,55 log2 ( ) ( ) log2 log = 52,55 24,9 log2 =0,996 =1,08 Bậc phản ứng theo Na 2S2O3: m= m 1+ m2 =1,038 2 Xác định bậc phản ứng theo H2SO4: - Tương tự thí nghiệm với lượng axit Na 2S2O3 bảng sau: TN Ống nghiệm V (ml) H2SO4 0,4M 16 Erlen V (ml) Na2S2O3 0,1 M 8 Thời gian (s) Bình Bình Bình Lần 54,4 52,5 41,3 −3 n Na S O =0,1 × × 10 2 V (ml) H2O 28 24 16 Lần 65,49 48,32 45,37 =4 × 10−4 ( mol ) −3 V dd =8 + + 28 =40 ( ml )=40 × 10 ( l ) −4 n Na = × 10 −3 = 0,01( M ) C dd( banđầu)= V dd 40 × 10 2S2 O3 Từ bình bình xác định m 1: Từ bình bình xác định m 2: Bậc phản ứng theo H 2SO4: n = log n1 = n2 = ( ) ( ) t 1 t 2 log2 t 2 log t 3 54,4 52,5 log2 log = ( ) ( ) log2 52,5 41,3 log2 = 0,05 log = =¿ 0,35 n1 + n2 =0,2 III Trả lời câu hỏi: 1) Trong TN trên, nồng độ Na 2S2O3 và H2SO4 ảnh hưởng lên vận tốc phản ứng? Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc phản ứng - Nồng độ Na 2S2O3 tỉ lệ thuân với tốc độ phản ứng Nồng độ H2SO4 không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng - Biểu thức tính vận tốc phản ứng: [ V = k Na2 S O3 ] 1,038 [ ] H 2 SO4 0,2 - Bậc phản ứng: 1,038 + 0,2 = 1,238 2) Cơ chế phản ứng viết 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 Na 2S2O3 (1) Là phương trình trao đổi ion nên xảy nhanh (2) Là phương trình oxy hóa khử nên xảy chậm Phương trình (2) phản ứng định vận tốc phản ứng 3) Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời? ∆ C với ∆ C 0 (biến thiên nồng độ lưu huỳnh không ∆ t gian ∆ t ) nên vận tốc thí nghiệm xem vận - Vận tốc xác định đáng kể khoảng thời tốc tức thời 4) Thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 thì bậc phản ứng có thay đổi hay không, sao? - Nếu thay đổi thứ tự phản ứng H 2SO4 Na2S2O3 bậc phản ứng khơng thay đổi Vì 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 10 BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH I 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 độ chuẩn xác định nồng độ axit yếu II Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ V NaOH pH 0,9 1,1 4 1,3 1,5 1,9 2,3 9,2 2,5 9,4 2,7 9,6 3,3 9,8 7,2 10 10,5 11 11,7 12 11,9 13 12,0 pH 12 10 Khoảng chuyển màu Phenol phtalein Bước nhảy pH 76 pH tương đương 0 10 12 14 VNaOH 11 - Điểm pH tương đương - Bước nhảy pH từ 3,36 đến 10,56 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazo với thuốc thử phenolphthalein - Tráng buret NaOH 0,1N, cho NaOH 0,1N vào buret - Dùng pipet 10ml lấy 10ml dd HCl cho vào erlen 150ml, thêm 10ml nước cất + giọt phenol phtalein - Tiến hành chuẩn độ Kết quả: Lần VHCl VNaOH 10 11,1 10 10,8 10 10,6 Dung dịch dần chuyển sang màu hồng nhạt CNaOH 0,1 0,1 0,1 CHCl 0,111 0,108 0,106 Sai số 0,003 0,002 C 1 + C 2+ C 3 0,111 + 0,108 + 0,106 = =0,108 3 0,003+ + 0,002 ∆ tb = =0,001 C HCl =0,108 ± 0,001 ( N ) C = Thí nghiệm 3: - Tương tự thí nghiệm 2, thay phenolphthalein methyl da cam (đỏ Kết quả: Lần VHCl VMetyl 10 10,4 10 10,35 10 10,9 Dung dịch dần chuyển sang màu vàng CMetyl 0,1 0,1 0,1 CHCl 0,104 0,104 0,109 vàng) Sai số 0,002 0,002 0,003 C 1 + C 2+ C 3 0,104 + 0,104 + 0,109 = =0,106 3 0,002+ 0,002 + 0,003 =0,002 ∆ tb = C HCl =0,106 ± 0,002 ( N ) C = Thí nghiệm 4: - Tương tự thí nghiệm 2, thay HCl axit axetic: - Làm thí nghiệm lần, lần đầu: phenolphthalein, lần sau: methyl da cam Kết quả: Lần Chất thị Phenolphthalein Phenolphtahlein Phenolphthalein Methyl da cam Methyl da cam VCH3COOH 10 10 10 10 10 VNaOH 10,9 11 11 1,3 1,45 CNaOH 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 CCH3COOH 0,109 0,11 0,11 0,013 0,0145 12 Methyl da cam 10 0,1 0,01 III Trả lời câu hỏi: Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay không? Tại sao? - Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ không thay đổi phương pháp chuẩn độ HCl NaOH xác định dựa phương trình: HCl + NaOH→ NaCl + H2O CHCl.VHCl = C NaOH.V NaOH - Với VHCl và C NaOH cố định nên C HCl tăng hay giảm V NaOH cũng tăng hay giảm theo Từ ta suy ra, dù mở rộng hay thu hẹp lại đường cong chuẩn độ khơng đổi - Tương tự trường hợp thay đổi nồng độ NaOH Việc xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho kết xác hơn? Tại sao? - Xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho kết xác Vì phenolphthalein giúp ta xác định màu xác hơn, rõ ràng hơn, chuyển từ không màu sang hồng nhạt, dễ nhận thấy từ màu đỏ sang da cam Từ kết thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit axetic thị màu xác hơn? Tại sao? - Phenolphtalein xác metyl orange axit axetic axit yếu nên điểm định mức lớn nên dùng phenol phtalein xác metyl orange (bước nhảy 3,0 – 4,4 cách xa) Trong phép phân tích thể tích, đổi vị trí NaOH axit kết có thay đổi khơng? Tại sao? Trong phép phân tích thể tích đổi vị trí NaOH axit kết khơng thay đổi, phản ứng trung hịa Tuy nhiên, thay đổi vị trí khó xác định màu lúc phenolphthalein chuyển từ màu tím đậm sang hồng tới suốt 13 PHỤ LỤC 14