Báo cáo thí nghiệm hóa đại cương nhiệt phản ứng, xác định bậc phản ứng

BÁO CÁO THÍ NGHIỆMBÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNGThí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế: Cách tiến hành: Đặt ống đong trên mặt phẳng cố định rồi cho nước cất vào đặt mắt phải ngang v

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC – BỘ MÔN KĨ THUẬT HÓA VÔ CƠ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn: Trần Thị Thanh Thúy

Nhóm 3

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

MỤC LỤC

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG 3

I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3

II TRẢ LỜI CÂU HỎI 8

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 10

I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 10

II TRẢ LỜI CÂU HỎI 13

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 15

I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 15

II TRẢ LỜI CÂU HỎI 19

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế:

Cách tiến hành: Đặt ống đong trên mặt phẳng cố định rồi cho nước cất vào (đặt mắt phải ngang với vạch 50ml và mặt cong nhất phải chạm vạch 50) → cho vào cốc cắm nhiệt kế và đo nhiệt độ t1 → lấy ống đông lấy tiếp 50ml nước nóng (đúng thể tích) và cho vào bình nhiệt lượng kế cắm nhiệt kế và đo nhiệt độ t2 → rửa và lau khô nhiệt kế để trả về nhiệt độ phòng (không được thiếu bước này) → mở nút ra lắp phễu rót phần nước nguội trong cốc vào trong bình nhiệt lượng kế rồi lấy phễu ra lắp nhiệt

kế lên → lắc đều cho nước nóng và nước thường trao đổi nhiệt và xác định nhiệt độ t3.

, với m=50 (g); c=1 (

Ta lấy giá trị: 0

=50.1 7,14 (cal/độ)

Thí nghiệm 2 : Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa HCl và NaOH Cách tiến hành: Đầu tiên rửa cây buret, cây buret nào chứa hóa chất nào thì tráng bằng hóa chất đó → đóng khóa buret bằng tay trái đổ hóa chất lên đầy cây buret và chỉnh cây buret (phải làm hết bọt khí và chỉnh buret về 0) → mở khóa buret chứa dung dịch NaOH (lấy 25ml, chú ý không xả hết cây buret) → cắm nhiệt

kế vào cốc chứa NaOH xác định nhiệt độ t1 → lấy bình nhiệt lượng kế ra cho dưới cây HCl, lấy 25ml dung dịch HCl cho vào bình nhiệt lượng kế → rửa và lau khô, trả

Nhiệt độ Lần 1

31 61 47

nhiệt kế về nhiệt độ phòng rồi mới cắm vào bình nhiệt lượng kế đo nhiệt độ t2 → lắp phễu lên rót phần NaOH từ trong cốc vào trong bình nhiệt lượng kế, lấy phễu ra

và đóng nút lại, lắc đều lên đo nhiệt độ t (thí nghiệm 3 làm hai lần)

- Do thì tính bằng hiệu số giữa và

Q = (+mc)

Q = (+mc) ( )

Trong đó:

+ giá trị ta tính từ thí nghiệm 1

+ Nhiệt dung riêng của NaCl 0,5M là 1 cal/g.độ, khối lượng riêng là 1,02g/ml

- Cách xử lý số liệu:

+ Do thể tích của HCl và NaOH bằng 25ml và cùng nồng độ mol là 1M suy ra

ta có số mol 2 chất là: n = V = 0,025.1 = 0,025 (mol)

=> Ta có phương trình:

NaOH + HCl NaCl + O (NaOH và HCl phản ứng với tỉ lệ mol 1:1) Ban đầu: 0,025 0,025

Phản ứng: 0,025 0,025 0,025 0,025

Sau phản ứng: 0 0 0,025 0,025

=> số mol NaCl = 0,025 mol

=> Thể tích của phản ứng trên là: = 50 ml

=> Ta có được khối lượng dung dịch NaCl:

=.V = 50.1,02 = 51 (g)

Lần 1: = ( + mc).( ) = (7,14 + 51).( 276,165(cal)

Lần 2: = ( + mc).( ) = (7,14 + 51).(33 = 261,63(cal)

268,8975 (cal)

= -10755,9 (cal/mol) < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt

NaOH + HCl NaCl +O, = -10755,9 (cal/mol)

- Tính mẫu 1 giá trị Q:

Q = (mc + ) ( ) = (51 + 7,14).(276,165 (cal)

Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuS khan – kiểm tra định luật Hess Cách tiến hành: Dùng ống đong lấy 50ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng

kế, cắm nhiệt kế vào đo nhiệt độ t1 → cân nhanh gần bằng 4g CuSO4 khan, ghi lại khối lượng đó → mở hẳn nắp bình nhiệt lượng kế, trút phần chất rắn vào → đậy nắp lại, lắp nhiệt kế và lắc đều (nhiệt tỏa ra là nhiệt hòa tan của CuSO vào nước), xem 4 nhiệt độ lên cao nhất (cực đại) rồi sau đó giảm lấy nhiệt độ cao nhất (cực đại) là t2 (thí nghiệm làm hai lần)

- Lầần 1:

= (+).(

= (7,14 + 50.1 + 4.1).(39 – 31) = 489,12 (cal)

= =-19564,8 (cal/mol)

- Lầần 2:

= (+ ).(

= (7,14 + 50.1 + 4.1).(40 – 31) = 550,26 (cal)

= =-22010,4 (cal/mol)

-20787,6 (cal/mol)

=> Phản ứng tỏa nhiệt

- Tính mẫu 1 giá trị Q và :

Q = (+).(

= (7,14 + 50.1 + 4.1).(39 – 31) = 489,12 (cal)

==-19564,8 (cal/mol)

Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hòa tan của N

Cách tiến hành: Làm tương tự như thí nghiệm 3 ta thay CuS khan thành N

Ta có: 1 (cal/g.độ)

50g, = 4g

0,075(mol)

Q = (+).(

giá trị ta tính từ thí nghiệm 1

- Lầần 1:

= ( +).(

= (7,14 + 50.1 + 4.1).(28 – 31) = -183,42 (cal)

== – = 2445,6 (cal/mol)

- Lầần 2:

= ( +).(

= (7,14+ 50.1 + 4.1).(27 – 31) = -244,56 (cal)

== – = 3260,8 (cal/mol)

= 2853,2 (cal/mol)

> 0 => Phản ứng thu nhiệt

- Tính mẫu 1 giá trị Q và

= ( +).(

= (7,14+ 50.1 + 4.1).(28 – 31) = -183,42 (cal)

== – = 2445,6 (cal/mol)

1 của phản ứng HCl+NaOHNaCl+ sẽ được tính theo số mol HCl hay NaOH khi cho 25ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25ml dung dịch NaOH 1M? Tại sao ?

- Ta có số mol của NaOH : =0,025mol

Số mol của HCl: =0,05mol

HCl + NaOHNaCl +

Ban đầu: 0,05 0,025

Phản ứng: 0,025 0,025 0,025 0,025

Sau phản ứng:0,025 0,025 0,025

- Ta thấy NaOH phản ứng hết và HCl còn dư, nên của phản ứng tính theo NaOH.

Vì lượng dư HCl dư không tham gia phản ứng nên không sinh ra nhiệt

2 Nếu thay HCl 1M bằng HN 1M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đổi hay không?

- Nếu thay HCl 1M bằng HN 1M thì kết quả thí nghiệm 2 vẫn không thay đổi vì

HN cũng là một axit mạnh phân li hoàn toàn

+ ; +

- Đồng thời thí nghiệm 2 cũng là một phản ứng trung hòa

+

- Sau khi thay công thức có m,c đều có thay đổi, nhưng ở đại lượng m, c,sẽ biến

đổi đều cho Q không đổi suy ra cũng không đổi

3 Tính ∆ bằng lý thuyết theo định luật Hess So sánh với kết quả thí nghiệm Hãy xem 6 nguyên nhân có thể gây ra sai số trong thí nghiệm này:

- Mất nhiệt độ do nhiệt lượng kế

- Do nhiệt kế

- Do dụng cụ đong thể tích hóa chất

- Do cân

- Do sunphat đồng bị hút ẩm

- Do lấy nhiệt dung riêng sunphat đồng bằng 1 cal/mol.độ

4 Theo em sai số nào là quan trọng nhất, giải thích? Còn nguyên nhân nào khác không?

- Theo định luật Hess: ∆=+= -18,7+2,8=-15,9(kcal/mol)

- Theo thực nghiệm thực tế: ∆= -20787,6 (cal/mol)

- Trong 6 nguyên nhân trên, nguyên nhân quan trọng nhất là do Đồng Sunphat

(CuS) bị hút ẩm Vì ở điều kiện thường sẽ có lẫn hơi nước nên sẽ có độ ẩm, CuS khan nên sau khi tiếp xúc với không khí, CuS khan sẽ hút ẩm ngay lập tức

và tỏa ra một nhiệt lượng đáng kể, khiến ta sai lệch đi giá trị chúng ta đo ở mỗi lần thí nghiệm

- Theo em còn 2 nguyên nhân khác làm cho kết quả sai số:

+ Cân điện tử cân hóa chất chính xác, tuy nhiên lượng chất chúng ta lấy là khác nhau cũng gây ra sự biến đổi nhiệt đáng kể

+ Lượng CuS trong phản ứng có thể không tan hết làm mất đi một lượng đáng

kể phải được sinh ra trong quá trình hòa tan

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

Thí nghiệm 1: Bậc của phản ứng theo Na 2 S O 2 3

- Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa và 3 bình tam giác chứa Na2S2O3 và theo bảng sau:

Thí nghiệm Ống nghiệm V(ml) 0,4M Erlen

V (ml) Na2S2O3 0,1M

V(ml)

Cách tiến hành:

- Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm

- Dùng buret cho nước vào 3 erlen

- Sau đó tráng buret bằng Na2S2O3 0,1M rồi tiếp tục dùng buret cho Na2S2O3 vào

3 erlen

- Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và erlen như sau:

+ Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào erlen

+ Bấm đồng hồ ( khi 2 dung dịch tiếp xúc nhau)

+ Lắc nhẹ sau đó để yên quan sát, khi thấy dung dịch chuyển sang đục thì dừng bấm đồng hồ ta thu được kết quả và đọc

- Lặp lại mỗi thí nghiệm 1 lần nữa để tính giá trị trung bình

Thí nghiệm Nồng độ ban đầu (M) Δt 1 (s) Δt 2 (s) Δt TB (s)

Na2S2O 3 H2SO4

- Từ của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 xác định ( tính mẫu) :

= 1,389

- Từ của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 xác định :

= = 1,015

- Bậc phản ứng theo Na 2 S 2 O 3 = ==1,202

Thí nghiệm 2: Xác định bặc phản ứng theo

- Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa và 3 bình tam giác chứa chứa Na2S2O3 và theo bảng sau:

Thí nghiệm Ống nghiệm V(ml) 0,4M Erlen

V (ml) Na2S2O3 0,1M

V(ml)

Cách tiến hành:

- Tiến hành như thí nghiệm số 1

Thí nghiệm Nồng độ ban đầu (M) Δt 1 (s) Δt 2 (s) Δt TB (s)

Na2S2O 3 H2SO4

- Từ của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 xác định

=== 0,181

- Từ của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 xác định

- = = = 0,43

- Bậc phản ứng theo = = = 0,3055

II TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Trong thí nghiệm trên, nồng độ của và của đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phàn ứng? Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc của phản ứng

- Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Nồng độ của H2SO4 hầu như không ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng

- Biểu thức tính vận tốc:

; trong đó m,n là hằng số dương được xác định bằng thực nghiệm

- Bậc của phản ứng: m+n

2 Cơ chế của phản ứng trên có thể được viết như sau:

Dựa vào kết quả của TN có thể kết luận phản ứng (1) hay (2) là phản ứng quyết định vận tốc phản ứng tức là phản ứng xảy ra chậm nhất không? Tại sao? Lưu ý trong các TN trên, lượng axit H 2 SO 4 luôn luôn dư so với

- (1) là phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy ra rất nhanh

- (2) là phản ứng tự oxi hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn

Phản ứng (2) quyết định tốc độ phản ứng, là phản ứng xảy ra chậm nhất do bậc của phản ứng (2) là bậc của cả phản ứng

3 Dựa trên cơ sở của phương pháp TN thì vận tốc xác định được trong các TN trên được xem là vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời?

- Vận tốc xác định bằng thương của biến thiên nồng độ với biến thiên thời gian () Do (lưu huỳnh có biến thiên nồng độ không đáng kể trong khoảng thời gian ) nên vận tốc trong các TN trên được xem là vận tốc tức thời

4 Thay đổi thứ tự cho H 2 SO 4 và Na 2 S 2 O 3 thì bậc phản ứng có thay đổi hay không, tại sao?

- Bậc phản ứng không đổi khi thay đổi thức tự cho H2SO4 và Na2S2O3 vì ở cùng nhiệt độ xác định, bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của hệ (nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt tiếp xúc, áp suất) mà không phụ thuộc vào thứ tự phản ứng

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm 1: Xác định đường cong chuẩn độ HCl bằng NaOH

pH

Xác định:

- pH điểm tương đương: 7,26

- Bước nhảy pH: từ pH = 3,36 đến pH = 10,56

- Chất chỉ thị thích hợp: Phenolphthalein

Thí nghiệm 2: Chuẩn độ HCl với Phenolphthalein

Cách tiến hành: Tráng buret bằng dung dịch NaOH 0,1N, sau đó cho từ từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch 0 Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ vào erlen 150ml, thêm

10 ml nước cất và 2 giọt phenolphtalein Mở khóa buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, vừa nhỏ vừa lắc nhẹ đến khi dung dịch trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt bền thì khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH đã dùng Lặp lại thí nghiệm hai lần nữa để tính giá trị trung bình

- Xử lý số liệu

Sai số lần 1: ,0005 Sai số lần 2:

C = 0,0985 ± 0,0005 (N)HCl

16 | P a g e

Lần VHCl (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) C (N)HCl Sai số

Thí nghiệm 3: Chuẩn độ HCl với Metyl da cam

Cách tiến hành: Làm tương tự TN2, thay phenolphthalein bằng metyl

da cam ( Đỏ sang vàng )

Sai số lần 1: ,0005 Sai số lần 2: ,0005

C = 0,0985 ± 0,0005 (N)HCl

Lần VHCl (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) C (N)HCl Sai số

Thí nghiệm 4: Chuẩn độ với phenolphtalein

Chuẩn độ với Metyl da cam

Cách tiến hành:

- Làm tương tự TN2, thay HCl bằng C

Chất chỉ thị Lần VCH3COOH (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) CCH3COOH (N) Phenolphtalei

n

Phenolphtalein:

Sai số lần 1:

Sai số lần 2:

= ± (N)

Metyl da cam:

II TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ thay đổi hay không, tại sao?

- Thay đổi nồng độ HCl và NaOH thì đường cong chuẩn độ không thay đổi vì đương lượng phản ứng của các chất vẫn không thay đổi, chỉ có bước nhảy là thay đổi

- Nếu dùng nồng độ nhỏ thì bước nhảy nhỏ và ngược lại.

2 Việc xác định nồng độ axit HCl trong các thí nghiệm 2 và 3 cho kết quả nào chính xác hơn, tại sao?

- Bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8-10 của metyl orange là 3.1 - 4.4

- Điểm tương đương của hệ là 7 (do axit mạnh tác dụng với bazơ mạnh) Thí nghiệm 2 (Phenolphtalein) sẽ cho kết quả chính xác hơn

3 Từ kết quả thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic bằng chỉ thị màu nào chính xác hơn, tại sao?

- Bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8-10 của metyl orange là 3.1 - 4.4

- Điểm tương đương của hệ là >7 (do axit yếu tác dụng với bazơ mạnh) Phenolphtalein giúp ta xác định chính xác hơn

4 Trong phép phân tích thể tích nếu đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả

có thay đổi không, tại sao?

- Trong phép phân tích thể tích nếu đổi vị trí NaOH và axit thì kết quả vẫn không thay đổi vì bản chất phản ứng không đổi, là phản ứng trung hòa