Báo cáo thí nghiệm hóa đại cương bài 2 nhiệt phản ứng bài 4 xác định bậc phản ứng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG LỚP L44, NHÓM 05 GVHD Đỗ Thị Minh Hiếu STT Họ và tên sinh viên MSSV 1 Đặng Đức Huy 221160 2 Đinh Hoà[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA ĐẠI CƯƠNG LỚP: L44, NHÓM: 05 GVHD: Đỗ Thị Minh Hiếu STT Họ tên sinh viên Đặng Đức Huy Đinh Hoàng Hưng Đào Kim Hoàng Tp HCM, 05/2023 MSSV 221160 2211357 2211068 Mục lục Bài 2: Nhiệt phản ứng I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: .3 II.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế Thí nghiệm 2: Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng HCl NaOH Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan, kiểm tra Hess Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH 4Cl III TRẢ LỜI CÂU HỎI: .7 Bài 4: Xác định bậc phản ứng I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: .8 II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Thí nghiệm 1: Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 Thí nghiệm 2: Xác định bậc phản ứng theo H 2SO4 10 III TRẢ LỜI CÂU HỎI 12 Bài 8: Phân tích thể tích .13 I.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM .13 II.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 14 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh .14 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh-bazơ mạnh thị phenolphtalein .14 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh-bazơ mạnh thị metyl da cam 16 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu -bazơ mạnh thị phenolphtalein + metyl da cam 17 III TRẢ LỜI CÂU HỎI : 19 Bài 2: Nhiệt phản ứng I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Trong thí nghiệm này, đo hiệu ứng nhiệt phản ứng khác kiểm tra lại định luật Hess II.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế a Tiến trình thí nghiệm: - Dùng ống đong lấy 50ml nước cho vào becher, cắm nhiệt kế vào, ta đo t1 - Dùng ống đong lấy 50ml nước nóng (khoảng 60°C) cho vào nhiệt lượng kế để đo t2 - Rửa nhiệt kế để trả nhiệt độ phịng, lau khơ Dùng phễu đổ nhanh 50ml nước nhiệt độ phịng vào nước nóng nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế xoay tròn nhiệt lượng kế, ta đo t3 b Công thức: m c =mc ( t 3−t )−(t 2−t 3) t 2−t c Kết thí nghiệm: Nhiệt độ (℃) t1 t2 t3 m0c0 (cal/℃) Kết 32 49 41 6,25 Thí nghiệm 2: Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng HCl NaOH a Tiến trình thí nghiệm: PTHH: NaOH + HCl → NaCl + HCl - Rửa pipet, tráng HCl đổ bỏ, dùng pipet hút 10ml HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế, đo nhiệt độ t1 - Rửa buret, thấm khơ, tráng NaOH đổ bỏ, khóa buret tay trái, cho NaOH đầy buret, chỉnh hết bọt khí, chỉnh 0, thả từ vạch đến vạch 10 vào becher khóa lại, ta 10ml NaOH 1M - Dùng phễu đỗ nhanh becher chứa dd NaOH vào nhiệt lượng kế, ta đo t3 - Thả lượng NaOH lại buret vào becher, ta đo nhiệt độ t b Tính tốn: c NaCl0,5 M =1 cal / g độ D NaCl0,5 M =1,02 g / ml n NaCl =0,02.0,5=0,01mol V NaOH =10 ml V HCl=10 ml *Tính Q: m=( V NaOH +V HCl ) ×1,02=( 10+10 ) × 1,02=20,4 ( g ) ( Q=( m0 c +mc ) t 3− t +t 2 ( ¿ ( 6,25+20,4 ) 36− ) 32+31 =119,925(cal) ) *Tính ΔHH : ΔHH = −Q −119,925 = =−11992,500 ( cal /mol ) n 0,01 ΔH < nên phản ứng tỏa nhiệt *Kết thí nghiệm: Nhiệt độ (℃ ¿ t1 t2 t3 Q (cal) ∆ H (cal/mol) Kết 32 31 36 119,925 -11992,500 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan, kiểm tra Hess a Tiến hành thí nghiệm: - Dùng ống đong lấy 50ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế, đo nhiệt độ t1 - Cân nhanh ≈4g CuSO4 khan - Mở nắp nhiệt lượng kế, trút nhanh CuSO4 vào, đóng nắp nhiệt lượng kế, lắp nhiệt kế, lắc đều, ta đo t2 b Tính tốn: C CuS O = (cal/g.độ); mCuS O =4,02 g;nCuSO = 4 4,01 mol ; mnước = 50 g 160 *Tính Q: Ta có : Q = mc∆ t = (m c 0+ mnướccnước + mCuS O c CuSO )(t2 – t1) 4 = (6,25+ 50 + 4,01)(36 – 33) = 180,780 (cal ) *Tính ΔHH : ∆H = −Q −180,780 = = -7213,167 (cal/mol) n 4,01 /160 ΔH < nên phản ứng tỏa nhiệt *Kết thí nghiệm: Nhiệt độ (℃ ¿ Kết t1 33 t2 36 m cân (g) 4,01 Q (cal) 180,780 ∆ H (cal/mol) -7213,167 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH4Cl a Tiến hành thí nghiệm: Tương tự thí nghiệm 3, thay CuSO4 khan NH4Cl b Tính toán: CN H Cl n NH Cl = = (cal/g.độ) 3,99 mol 53,5 m NH Cl=3,99g mnước = 50g *Tính Q: Q ¿ mcΔHt=¿ (m c + mnướccnước +m N H Cl c N H Cl )(t2 – t1) 4 = (6,25 + 50 + 3,99)(30-33) = -180,720 (cal) *Tính ΔHH : ∆H = −Q −180,720 = −¿ = -2423,188 (cal/mol) n 3,99/53,5 ΔH > nên phản ứng thu nhiệt *Kết thí nghiệm: Nhiệt độ (℃ ¿ Kết t1 33 t2 30 m cân (g) 3,99 Q (cal) -180,720 ∆ H (cal/mol) -2423,188 III TRẢ LỜI CÂU HỎI: ∆Hth phản ứng HCl + NaOH → NaCl + H2O tính theo số mol HCl hay NaOH cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25ml dd NaOH 1M Tại sao? HCl + NaOH → NaCl + H2O Ban đầu: 0,05 0,025 (mol) Phản ứng: 0,025 0,025 (mol) Còn lại: 0,025 (mol) + Ta thấy NaOH hết HCl dư, nên ∆H th phản ứng tính theo NaOH Vì 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? + Kết khơng thay đổi, ∆H đại lượng đặc trưng cho phản ứng, mà sau thay đổi HCl HNO phản ứng trung hòa: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O + Sau thay công thức Q = mc∆t m, c, ∆t có thay đổi, đại lượng m, c, ∆t biến đổi cho Q không đổi suy ∆H không đổi 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 kế -Do dụng cụ đo thể tích hóa chất -Do cân -Do sunphat đồng bị hút ẩm -Do lấy nhiệt dung riêng dung dịch sunphat đồng 1cal/mol.độ Theo em sai số quan trọng nhất, giải thích? Cịn ngun nhân khác không? - Theo định luật Hess: ∆ H = ∆ H + ∆ H = -15900 cal/mol - Theo thực nghiệm: ∆ H = -11848,756 cal/mol=> Chênh lệch lớn Theo em nguyên nhân gây sai số là: - Mất nhiệt nhiệt lượng kế q trình thí nghiệm thao tác khơng xác, nhanh chóng dẫn đến nhiệt mơi trường bên ngồi - Sunphat đồng bị hút ẩm lúc cân đưa vào thí nghiệm thao tác khơng nhanh chóng Bài 4: Xác định bậc phản ứng I 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 II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: Thí nghiệm 1: Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 1.1 Trình tự thí nghiệm: * Mỗi thí nghiệm nhỏ làm đồng thời hai bình giống TN1: a Lấy hóa chất: - Lấy H2SO4: + Rửa pipet, thấm khô, tráng H2SO4 qua pipet + Đặt mắt ngang vạch số 8, dùng bóp cao su hút H 2SO4 vào pipet vượt qua vạch 0, thả cho mặt cong chạm vạch +Thả H2SO4 từ vạch đến vạch vào ống nghiệm, ta 8ml H2SO4 - Lấy Na2S2O3 nước vào bình tam giác: + Rửa buret, khóa buret tay trái + Cho H2O đầy buret, chỉnh hết bọt khí, chỉnh 0, thả từ vạch đến vạch 25 vào bình tam giác khóa lại Lấy H 2O đầy buret lần nữa, chỉnh trên, tiếp tục thả từ vạch đến vạch vào bình tam giác ta 28ml H2O + Rửa buret, thấm khô, tráng Na2S2O3 đổ bỏ, khóa buret tay trái + Cho Na2S2O3 đầy buret, chỉnh hết bọt khí, chỉnh 0, thả từ vạch đến vạch vào bình tam giác khóa lại, ta 4ml Na2S2O3 b Tiến hành: - Đổ nhanh H2SO4 ống nghiệm vào bình tam giác bấm giờ, lắc nhẹ bình tam giác - Đến dung dịch bắt đầu chuyển sang đục bấm đồng hồ lần thu ∆t1’ - Lập lại thí nghiệm thu ∆t1” - Lấy trung bình ∆t1 hai lần thực TN2: Tương tự TN1, dung dịch gồm 8ml H2SO4, 24ml H2O 8ml Na2S2O3, thu ∆t2 TN3: Tương tự TN1, dung dịch gồm 8ml H2SO4, 16ml H2O 16ml Na2S2O3, thu ∆t3 1.2 Kết thí nghiệm: Nồng độ ban đầu TN (M) 0,01 0,02 0,04 0,08 0,08 0,08 ∆t’ ∆t” ∆ttb 102 60 31 103 55 28 102,5 57,5 29,5 Từ ∆ttb TN1 TN2 xác định m : t1 102,5 log t2 57,5 m 1= = =0,8340 log log log Từ ∆ttb TN2 TN3 xác định m : 10 t2 57,5 log t3 29,5 m 2= = =0,9628 log log log Bậc phản ứng theo Na2S2O3 m= m 1+ m2 0,8340+0,9628 = =0,8984 2 Thí nghiệm 2: Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 2.1 Trình tự thí nghiệm: * Mỗi thí nghiệm nhỏ làm đồng thời hai bình giống TN1: a Lấy hóa chất: - Lấy H2SO4: + Rửa pipet, thấm khô, tráng H2SO4 qua pipet + Đặt mắt ngang vạch số 4, dùng bóp cao su hút H 2SO4 vào pipet vượt qua vạch 0, thả cho mặt cong chạm vạch + Thả H2SO4 từ vạch đến vạch vào ống nghiệm, ta 4ml H2SO4 - Lấy Na2S2O3 nước vào bình tam giác: + Rửa buret, khóa buret tay trái + Cho H2O đầy buret, chỉnh hết bọt khí, chỉnh 0, thả từ vạch đến vạch 25 vào bình tam giác khóa lại Lấy H 2O đầy buret lần nữa, chỉnh trên, tiếp tục thả từ vạch đến vạch vào bình tam giác ta 28ml H2O + Rửa buret, thấm khơ, tráng Na2S2O3 đổ bỏ, khóa buret tay trái + Cho Na2S2O3 đầy buret, chỉnh hết bọt khí, chỉnh 0, thả từ vạch đến vạch vào bình tam giác khóa lại, ta 8ml Na2S2O3 11 b Tiến hành: - Đổ nhanh H2SO4 ống nghiệm vào bình tam giác bấm giờ, lắc nhẹ bình tam giác - Đến dung dịch bắt đầu chuyển sang đục bấm đồng hồ lần thu ∆t4’ - Lập lại thí nghiệm thu ∆t4” - Lấy trung bình ∆t4 hai lần thực TN2: Tương tự TN1, dung dịch gồm 8ml Na2S2O3, 8ml H2SO4, 24ml H2O, thu ∆t5 TN3: Tương tự TN1, dung dịch gồm 8ml Na2S2O3, 16ml H2SO4, 16ml H2O, thu ∆t6 2.2 Kết thí nghiệm: Nồng độ ban đầu TN (M) 0,02 0,02 0,02 0,04 0,08 0,16 ∆t’ ∆t” ∆ttb 61 50 43 59 53 38 60 51,5 40,5 Từ ∆ttb TN1 TN2 xác định n1: t4 60 log t5 51,5 n1= = =0,2204 log log log Từ ∆ttb TN2 TN3 xác định n2: t5 51,5 log t6 40,5 n2 = = =0,3467 log log log 12 Bậc phản ứng tính theo H2SO4 n= n1+ n2 0,2204 +0,3467 = =0,2836 2 III TRẢ LỜI CÂU HỎI Trong TN nồng độ Na2S2O3 (A) H2S04 (B) ảnh hưởng lên vận tốc phản ứng.Viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng Xác định bậc phản ứng  Nồng độ Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng  Nồng độ H2SO4 không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Biểu thức tính tốc độ phản ứng: v = k[Na2S2O3]m[H2SO4]n, đó: m, n số dương xác định thực nghiệm → v = k[Na2S2O3]0,8984 [H2SO4]0,2836  Bậc phản ứng: m + n = 0,8984 + 0,2836 = 1,182 Cơ chế phản ứng viết lại 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 không? Tại sao? Lưu ý thí nghiệm trên, lượng axit H2SO4 ln ln dư so với Na2S2O3  Phản ứng (1) phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy nhanh  Phản ứng (2) xảy chậm 13 → Phản ứng (2) 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 vận tốc tức thời?  Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc tức thời vận tốc phản ứng xem tỉ số △C/△T Vì △C≈ (do lưu huỳnh thay đổi không đáng kể) nên △C= dC Thay đổi thứ tự cho H2SO4 Na2S2O3 bậc phản ứng có thay đổi khơng? Tại sao? • Bậc phản ứng khơng thay đổi bậc phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ chất phản ứng mà không phụ thuộc vào q trình tiến hành Bài 8: Phân tích thể tích I.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Dựa việc thiết lập đường cong chuẩn độ axit mạnh (HCl) bazơ mạnh (NaOH) lựa chọn chất thị màu thích hợp cho phản ứng chuẩn độ axit HCl dung dịch NaOH chuẩn Áp dụng chuẩn độ để xác định nồng độ axit mạnh (HCl) axit yếu (CH3COOH) 14 II.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh a Vẽ đường cong chuẩn độ giấy ô ly 15 b Xác định tiếp tuyến, bước nhảy pH, pH tương đương Xác định: + pH điểm tương đương + Bước nhảy pH : từ pH 3,35 đến pH 10,56 16 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh-bazơ mạnh thị phenolphtalein a Mơ tả thí nghiệm - Tráng buret dung dịch NaOH 0,1M, sau cho từ từ dung dịch NaOH 0,1M vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch - Dùng buret 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa rõ nồng độ vào erlen 150 ml, thêm 10 ml nước cất giọt phenolphthalein - Mở khóa buret nhở 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 hai lần để tính giá trị trung bình b Màu thị thay đổi - Màu dung dịch chuyển từ Trắng sang Hồng Nhạt (dư giọt NaOH) sang Hồng đậm, Tím (nếu tăng dần lượng NaOH) c Kết thu được: số liệu Lần VHCl(ml) 10 10 10,3 0,1 0.103 10 10,3 0,1 0.103 VN𝑎O𝐻(ml) CNaOH(N) 10,2 0,1 CHCl(N) 0,102 Sai Số 0,00066 0,00003 33 0,00003 33 d Tính nồng độ dung dịch HCl Ta có: CHCl × VHCl = CNaOH × VNaOH ⇒ CHCl (1) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 /VHCl = 0,1 × 10,2 /10= 0,102 (N) ⇒ CHCl (2) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 /V𝐻𝐶𝑙 = 0,1 × 10,3 /10= 0.103 (N) ⇒ CHCl (3) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻/VHCl = 0,1 × 10,3 /10= 0,103 (N) 17 ⇒ Ctb= 0,102+ 0,103+ 0,103 ≈ 0,1 2667 Sai số lần 1: |0,102- 0,102667 | = 0,000667 (N) Sai số lần 2: |0,103 – 0,102667 | = 0,0000333 (N) Sai số lần 3: |0,103 – 0,102667 | = 0,0000333 (N) ⇒ Ctb  0, 000667  0, 0000333  0, 0000333 0, 00024 ⇒ CHCl = 0,10267 ± 0,00024 (N) Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh-bazơ mạnh thị metyl da cam a Mơ tả thí nghiệm Tiến hành tương tự TN2, thay phenolphtalein metyl da cam Cho buret nhỏ đến dư giọt NaOH dd erlen chuyển sang màu vàng khóa buret b Màu thị thay đổi Màu dung dịch chuyển từ Đỏ sang Cam sang Vàng tăng dần lượng NaOH c Kết thu được: số liệu Lần VHCl(ml) VN𝑎𝑜𝐻(ml ) CNaOH(N) 10 10,2 0,1 10 10,2 0,1 10 10,2 0,1 d Tính nồng độ dung dịch HCl CHCl(N) Sai Số 0,102 0,102 0,102 0 Ta có: CHCl × VHCl = CNaOH × VNaOH 18 ⇒ CHCl (1) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 /VHCl = 0,1 × 10,2 /10= 0,102 (N) ⇒ CHCl (2) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 /VHCl = 0,1 × 10,2 /10= 0,102 (N) ⇒ CHCl (3) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 /VHCl = 0,1 × 10,2 /10= 0,102 (N) ⇒Ctb= 0,102+ 0,102+ 0,102 =0,102 Sai số lần 1: |0,102-0,102| = 0,000 (N) Sai số lần 2: |0,102-0,102| = 0,000 (N) Sai số lần 3: |0,102-0,102| = 0,000 (N) ⇒ CHCl = 0,102 (N) Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu -bazơ mạnh thị phenolphtalein + metyl da cam a Mơ tả thí nghiệm Tiến hành tương tự thí nghiệm thay chất dung dịch HCl CH3COOH Làm thí nghiệm lần với lần đầu dung chất thị phenolphtalein, lần sau dùng metyl da cam b Màu thị thay đổi Màu dung dịch chuyển từ Trắng sang Hồng Nhạt (dư giọt NaOH) sang Hồng đậm, Tím (nếu tăng dần lương NaOH) Phenolphtalein Màu dung dịch chuyển từ Đỏ sang Cam sang Vàng tăng dần lượng NaOH metyl da cam 19 c Kết thu được: số liệu cho thị Lần VCH3COOH(ml) 10 VN𝑎O𝐻(ml) 10,5 CNaOH(N) 0,1 10,5 0,1 Lần VCH3COOH 10(ml) 10 VN𝑎O𝐻 (ml) 10,6 1,9 CNaOH (N) 0,1 0,1 CCH3COOH (N) 0,106 0,019 10 2,0 0,1 0,02 10 2,2 0,1 0,022 10 CCH3COOH(N) 0,105 0,105 Sai Số 0,0003 0,0003 Sai Số 0,0006 0,0013 33 0,0003 33 0,0016 67 d Tính nồng độ dung dịch CH3COOH Phenolphtalein Ta có: CCH3COOH × VCH3COOH = CNaOH × VNaOH ⇒ CCH3COOH(1) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 / VCH3COOH = 0,1 × 10,5/10 = 0,105 (N) ⇒ CCH3COOH(2) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 / VCH3COOH = 0,1 × 10,5/10 = 0,105 (N) ⇒ CCH3COOH(3) = C𝑁𝑎𝑂𝐻 × V𝑁𝑎𝑂𝐻 / VCH3COOH = 0,1 × 10,6/10 = 0,106 (N) 0,105  0,105  0,106 0,10533 ⇒ CTB = Sai số lần 1: |0,105 - 0,10533 | = 0,00033 (N) Sai số lần 2: |0,105 - 0,10533 | = 0,00033 (N) Sai số lần 3: |0,106 - 0,10533 | = 0,00067 (N) ⇒ ⇒ CCH3COOH = 0,10533 ± 0,00044 (N) 20