Thí nghiệm hóa đại cương

lOMoARcPSD|12114775 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BỘ MƠN: HĨA ĐẠI CƯƠNG Giáo viên hướng dẫn: Võ Nguyễn Lam Uyên Lớp: DT04 Nhóm Trần Phi Long 1812941 Nguyễn Tiến Long 1812926 lOMoARcPSD|12114775 MỤC LỤC BÁO CÁO THÍ NGHIỆM .0 Bài 1: KỸ THUẬT PHỊNG THÍ NGHIỆM I: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ .2 II: THỰC HÀNH .2 Sử dụng Pipet .2 Sử dụng Buret Chuẩn độ oxy hoá – khử Thí nghiệm 4: Pha lỗng dung dịch Thí nghiệm 5: Kiểm tra nồng độ dung dịch axit pha loãng BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM II: TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .4 Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế Thí nghiệm 2: Hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hòa Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH4Cl III: TRẢ LỜI CÂU HỎI Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 10 I: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 10 II: TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .10 a) Bậc phản ứng theo Na2S2O3 10 b) Bậc phản ứng theo H2SO4 .11 III: TRẢ LỜI CÂU HỎI 11 BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 13 I: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 13 II: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 13 lOMoARcPSD|12114775 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bazo mạnh 13 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh – bazơ mạnh với thị phenolphtalein 13 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh – bazơ mạnh với thị metyl da cam 14 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu – bazo mạnh thị phenolphthalein metyl da cam .15 III: TRẢ LỜI CÂU HỎI 16 lOMoARcPSD|12114775 Bài 1: KỸ THUẬT PHỊNG THÍ NGHIỆM I: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ - Giới thiệu tất dụng cụ thí nghiệm II: THỰC HÀNH Sử dụng Pipet + Rửa nước thường + Tráng nước cất + Tráng hoá chất lấy + Dùng bóp cao su hút hố chất đọc thể tích cần lấy Sử dụng Buret + Tráng nước cất + Tráng hoá chất lấy + Rót hố chất vào buret, loại bỏ bọt khí, chỉnh hố chất vạch - Sử dụng Bình định mức + Rửa nước thường + Tráng nước cất + Cho hố chất cần pha vào bình + Thêm dung mơi đến vạch định mức bình + Lắc hỗn hợp bình - Sử dụng Cân kỹ thuật + Ấn nút ON/OFF để khởi động cân, đến hình số 0.00g + Để dĩa cân nhựa lên đĩa cân, nhấn nút ON/OFF, đến hình số 0.00g (đã trừ bì) + Cho hoá chất lên dĩa cân nhựa tiến hành cân, đọc khối lượng cân hình dấu * + Sau cân xong ấn ON/OFF trả 0.00g Chuẩn độ oxy hoá – khử + Cân khoảng 0,6g C2H2O4.2H2O cho vào Bình định mức 100ml, them nước cất tới vạch, lắc đều, ta thu 100ml dung dịch + Buret chuẩn bị KMnO4 0,1N lOMoARcPSD|12114775 + Dùng pipet bầu 10ml, lấy 10ml C2H2O4.2H2O xN cho vào Erlen 100ml, cho tiếp vào Erlen khoảng 2ml H2SO4 đậm đặc + Tiến hành chuẩn độ tìm nồng độ C2H2O4.2H2O xN - Tiến hành thí nghiệm: + Mở khố Buret cho từ từ KMnO4 0,1N vào Erlen (bình tam giác) chứa C2H2O4.2H2O xN + Khi dung dịch Erlen chuyển từ Khơng màu sang màu Tím nhạt + Khố Buret, đọc thể tích KMnO4 0,1N dung cho thí nghiệm Thí nghiệm 4: Pha lỗng dung dịch + Dùng pipet bầu 10ml, lấy 10ml dung dịch HCl 1M cho vào bình định mức 100ml, them nước cất tới vạch, lắc đều, ta thu 100ml dung dịch HCl 0,1M Sau đó, chứa tồn dung dịch vừa pha vào cốc thuỷ tinh 250ml Thí nghiệm 5: Kiểm tra nồng độ dung dịch axit pha loãng + Dung dịch HCl 0,1M chứa cốc thuỷ tinh 250ml (thí nghiệm 4) + Buret chuẩn bị NaOH 0,1M + Dùng pipet bầu 10ml, lấy 10ml dd HCl 0,1M cho vào Erlen 100ml, thêm tiếp vào Erlen giọt thuốc thử phenolphthalein 0,1% + Tiến hành thí nghiệm kiểm tra nồng độ dung dịch HCl 0,1M pha - Tiến hành thí nghiệm: + Mở khoá Buret chứa dd NaOH 0,1M, để giọt dd NaOH 0,1M từ từ xuống Erlen chứa dd HCl 0,1M + Khi dd Erlen chuyển từ Không màu sang màu Hồng nhạt + Khoá Buret lại, đọc thể tích dd NaOH 0,1M dung cho phản ứng Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Trong thí nghiệm đo hiệu ứng nhiệt phản ứng khác kiểm tra lại định luật Hess II: TIẾẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế - Mô tả thí nghiệm:  Lấy 50 ml nước nhiệt độ phịng cho vào becher bên ngồi đo nhiệt độ t1  Lấy 50 ml nước khoảng 600C cho vào nhiệt lượng kế Sau khoảng hai phút, đo nhiệt độ t2  Dùng phễu đổ nhanh 50 ml nước nhiệt độ phịng vào 50 ml nước nóng nhiệt lượng kế Sau khoảng hai phút, đo nhiệt độ t3 m0c0 mc - (t3  t1 )  (t2  t3 ) (t2  t3 ) Cơng thức: Trong đó: m – khối lượng 50 ml nước c – nhiệt dung riêng nước (1 cal/g.độ) Kết thu được: Nhiệt độ (0C) Lần t1 28 t2 66 t3 48,5 m0c0 (cal/độ) 8,57 Lần Lần Thí nghiệm 2: Hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hịa - Mơ tả thí nghiệm: Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775  NaCl + H2O HCl + NaOH    Dùng buret lấy 25 ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100 ml để bên Đo nhiệt độ t1  Dùng buret lấy 25 ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2  Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dung dịch NaOH HCl chứa nhiệt lượng kế Khuấy dung dịch nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t3  Xác định Q phản ứng theo công thức Q (m0c0  mc )t từ xác định H  Cho nhiệt dung riêng dung dịch muối 0,5M cal/g.độ, khối lượng riêng 1,02 g/ml - Kết thu được: Nhiệt độ (0C) t1 Lần 28 Lần 28 Lần 28 t2 28 28 28 t3 34 35 34,5 Với + = 1,02 g/ml + 1cal/ độ, + m = 50.1,02 = 51g; c = cal/độ; n = 0,025 mol m0c0 = 8,57 cal/độ + ∆t = + Q = (moco+ mc).∆t + = cal/mol H < nên phản ứng tỏa nhiệt Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hịa tan CuSO4 - Mơ tả thí nghiệm: CuSO4 khan + H2O H1 = - 18,7 kcal/mol CuSO4.5 H2O + H2O Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 H H1  H Dung dịch CuSO4  Cho vào nhiệt kế 50 ml nước Đo nhiệt độ t1  Cân xác g CuSO4 khan  Cho nhanh g CuSO4 vừa cân vào nhiệt lượng kế, khuấy cho CuSO4 tan hết Đo nhiệt độ t2 -  Xác định Q theo công thức Q (m0c0  mc)t Kết thu được: Lần 28 34 m(g) t1 t2 Lần 28 34 Lần 28 34 Ta có: m1 = 4,00g + Với c = cal/độ m0c0 = 8,57 cal/độ - Kết luận: + m = 50+ mCuSO4 + ∆t = t2 - t1 +n= Q = (moco+ mc).∆t ∆H = H < nên phản ứng tỏa nhiệt Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hịa tan NH4Cl - Mơ tả thí nghiệm: - Làm tương tự mục thay CuSO4 khan NH4Cl Cho nhiệt dung riêng dung dịch NH4Cl gần cal/mol.độ Kết thu được: Lần 28 25,5 m(g) t1 t2 - Lần 28 26 Lần 28 26 Kết luận: + Ta có: m = 4,00 g + Với c = cal/độ m0c0 = 8,57 cal/độ + m = 50 + mNH4Cl ∆t = t2 - t1 N= Q = (moco+ mc).∆t ∆H = H > nên phản ứng thu nhiệt Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 III: TRẢ LỜI CÂU HỎI phản ứng HCl + NaOH  NaCl + H2O tính theo số mol HCl hay NaOH cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25 ml dd NaOH 1M Tại sao? th 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 cịn dư, nên th phản ứng tính theo NaOH Vì lượng HCl dư khơng tham gia phản ứng nên không sinh nhiệt Nếu thay HCl 1M HNO3 1M kết thí nghiệm có thay đổi hay khơng? Kết thí nghiệm thay đổi Vì: Về chất thí nghiệm khơng thay đổi hai axit nhau, axit mạnh, phản ứng trung hòa axit bazơ Lúc muối thu NaN, có nhiệt dung riêng khác, nhiệt lượng phản ứng tỏa khác lượng liên kết HN khác HCl, NaN khác NaCl, từ làm cho ∆t thay đổi dẫn đến kết thay đổi Tính lý thuyết theo định luật Hess So sánh với kết thí nghiệm Hãy xem ngun 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 cal/mol.độ Theo em sai số quan trọng nhất, giải thích? Cịn ngun nhân khác khơng? Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 - Theo định luật Hess: ∆= ∆+∆= -18,7+2,8 = -15,94 (kcal/mol) -∆ - Trong nguyên nhân trên, theo nhóm em nguyên nhân quan trọng CuS bị hút ẩm Vì điều kiện thường độ ẩm cao, CuS sử dụng dạng khan nên tiếp xúc không khí hút ẩm tỏa nhiệt lượng đáng kể, đủ để làm lệch giá trị t2 đo lần thí nghiệm - Theo nhóm em cịn hai ngun nhân khác làm cho kết sai khác nhau: + Cân điện tử xác, nhiên lượng chất lần lấy khác gây biến đổi nhiệt đáng kể + Lượng CuS phản ứng khơng tan hết làm lượng đáng kể phải sinh trình hòa tan 10 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 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 huỷ Na2S2O3 môi trường acid thực nghiệm II: TIẾẾN HÀNH THÍ NGHIỆM a) Bậc phản ứng theo Na2S2O3 - Mơ tả thí nghiệm:  Chuẩn bị ống nghiệm chứa H2SO4 bình tam giác chứa Na2S2O3 H2O theo bảng sau: TN Ống nghiệm V (ml) H2SO4 0,4 M 8 Erlen V (ml) Na2S2O3 0,1 M 16 V (ml) H2O 28 24 16  Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm  Dùng buret cho H2O vào bình tam giác trước Sau tráng buret Na2S2O3 0,1M tiếp tục dùng buret Na2S2O3 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  Lắc nhẹ bình tam giác thấy dung dịch vừa chuyển sang đục bấm đồng hồ lần đọc  Lặp lại thí nghiệm lần để tính giá trị trung bình - Kết thu được: Thời gian Bình Bình Bình Lần 117 62 28 Lần 118 63 29 Lần 11 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 - - Kết luận: Tăng nồng độ Na2S2O3 làm giảm nhiều thời gian phản ứng b) Bậc phản ứng theo H2SO4 Mơ tả thí nghiệm:  Thao tác tương tự phần với lượng axit Na2S2O3 theo bảng sau: Ống nghiệm V (ml) H2SO4 0,4 M 4 16 - Kết thu được: TN Thời gian Bình Bình Bình - Erlen V (ml) Na2S2O3 0,1 M 8 Lần 66 62 53 Lần 67 63 54 V (ml) H2O 28 24 16 Lần Kết luận: Tăng nồng độ H2SO4 làm giảm (ít) thời gian phẩn ứng III: TRẢ LỜI CÂU HỎI Trong TN nồng độ Na2S2O3 (A) H2SO4(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 [Na 2S2O3]m[H2SO4]n ; đó: m, n số dương xác định thực nghiệm  Bậc phản ứng: m+ n Cơ chế phản ứng viết lại sau: H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2S2O3 (1) H2S2O3 → H2SO3 + S↓ (2) 12 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 Dựa vào kết TN kết luận phản ứng (1) hay (2) phản ứng định vận tốc phản ứng phản ứng xảy chậm không? Tại sao? Lưu ý thi nghiệm trên, lượng axit H2SO4 luôn dư so với Na2S2O3 - Phản ứng (1) phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy nhanh - Phản ứng (2) xảy chậm  Phản ứng (2) định tốc độ phản ứng, phản ứng xảy chậm Vì bậc phản ứng bậc Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời? Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc tức thời vận tốc phản ứng xác định 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 trình tiến hành 13 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH I: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Nhằm so sánh hiệu hai loại chất thị trường hợp cụ thể Xác định nồng độ phương pháp chuẩn độ II: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 14 12 10 pH 0 10 12 VNaOH 14 p H Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bazo mạnh Xác định: + Bước nhảy pH : từ pH 3,36 đến pH 10,56 + pH điểm tương đương Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh – bazơ mạnh với thị phenolphtalein - Mơ tả thí nghiệm:  Tráng buret dung dịch NaOH 0,1N, sau cho từ từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch 14 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775  Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ cho vào erlen 150 ml, thêm 10 ml nước cất giọt phenolphtalein  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 lần để tính giá trị trung bình - Màu dung dịch thay đổi từ không màu sang màu hồng nhạt - Kết thu được: Lần   (N) (N) 10 10,4 0,1 0,104 10 10,5 0,1 0,105 10 10,5 0,1 0,105 Nồng độ dung dịch HCl: CHCl trung bình: (0,104 + 0,105 + 0,105)/3 = 0,105N Kết luận: Vậy lượng thể tích dung dịch NaOH rơi vào khoảng 10,4ml đến 10,5ml, từ tính nồng độ HCl trung bình cho ta thấy nồng độ thực tế gần với nồng độ lý thuyết Do dung chất thị phenolphtalein mơi trường axit mạnh bazo mạnh để chuẩn độ tốt Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh – bazơ mạnh với thị metyl da cam - Mơ tả thí nghiệm:  Tiến hành thí nghiệm thay chất thị phenolphtalein metyl da cam - Màu dung dịch thay đổi từ đỏ sang vàng - Kết thu được: 15 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 Lần (ml) (ml) (N) (N) - 10 10,3 0,1 0,103 dung  CHCl 10 10,3 0,1 0,103 10 10,1 0,1 0,101 Nồng độ dịch HCl: trung bình: (0,103 + 0,103 + 0,101)/3 = 0,1023N - Kết luận:  Vậy lượng thể tích dung dịch NaOH rơi vào khoảng 10,1ml đến 10,3ml, từ tính nồng độ HCl trung bình cho ta thấy nồng độ thực tế gần với nồng độ lý thuyết Do dung chất thị metyl da cam môi trường axit mạnh bazo mạnh để chuẩn độ tốt Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu – bazo mạnh thị phenolphthalein metyl da cam - Mơ tả thí nghiệm:  Tiến hành thí nghiệm thay dung dịch HCl dung dịch axit acetic Làm thí nghiệm lần với lần đầu dùng chất thị phenolphtalein, lần sau dùng metyl da cam - Màu dung dịch:  Đối với thị phenolphthalein thay đổi từ không màu sang hồng nhạt  Đối với thị metyl da cam thay đổi từ màu đỏ sang màu vàng - Kết thu với chất thị phenolphtalein: Lần Chất thị (ml) (ml) (N) (N) Phenol phtalein 10 10,5 0,1 0,105 Phenol phtalein 10 10,6 0,1 0,106  Nồng độ dung dịch :  trung bình: (0,105 + 0,106)/2 = 0,106N 16 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 - Kết luận:  Vậy lượng thể tích dung dịch NaOH rơi vào khoảng 10,5ml đến 10,6ml, từ tính nồng độ trung bình cho ta thấy nồng độ thực tế gần với nồng độ lý thuyết Do dung chất thị phenolphtalein mơi trường axit yếu bazo mạnh để chuẩn độ tốt - Kết thu với chất thị metyl da cam: Lần Chất thị (ml) (ml) (N) (N) Metyl orange 10 3,3 0,1 0,033 Metyl orange 10 3,4 0,1 0,034  Nồng độ dung dịch :  trung bình: (0,033 + 0,034)/2 = 0,034N - Kết luận:  Vậy lượng thể tích dung dịch NaOH rơi vào khoảng 3,3ml đến 3,4ml, từ tính nồng độ trung bình cho ta thấy nồng độ thực tế khác xa so với nồng độ lý thuyết Do dung chất thị metyl da cam môi trường axit yếu bazo mạnh để chuẩn độ không tốt III: TRẢ LỜI CÂU HỎI Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay không, sao? Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH đường cong chuẩn độ thay đổi thay đổi nồng độ thể tích thay đổi Đồ thị mở rộng thu hẹp lại Tuy nhiên, điểm tương đương hệ không thay đổi Việc xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho kết xác hơn, sao? Phenol phtalein giúp ta xác định xác bước nhảy pH phenol phtalein khoảng từ - 10 Bước nhảy metyl orange 3.1 - 4.4 mà điểm tương đương hệ (do axit mạnh tác dụng với bazơ mạnh) nên thí nghiệm (Phenol phtalein) cho kết xác Từ kết thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic thị màu 17 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com) lOMoARcPSD|12114775 xác hơn, sao? Phenol phtalein giúp ta xác định xác bước nhảy pH phenol phtalein khoảng từ - 10 Bước nhảy metyl orange 3.1 - 4.4 mà điểm tương đương hệ > (do axit yếu tác dụng với bazơ mạnh) Trong phép phân tích thể tích đổi vị trí NaOH axit kết có thay đổi khơng, sao? Trong phép phân tích thể tích đổi vị trí NaOH axit thỉ kết khơng thay đổi chất phản ứng không thay đổi, phản ứng trung hòa 18 Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)