báo cáo thí nghiệm hóa đại cương bài 1 kỹ thuật phòng thí nghiệm

Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị phenolphtalein.... Mục đích thí nghiệm- Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đến vận tốc phản ứng.- Xác định bậc của phản ứng phân hủy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆMHÓA ĐẠI CƯƠNG

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: CÔ VÕ NGUYỄN LAM UYÊN

3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ oxy hóa - khử 7

4 Thí nghiệm 4: Pha loãng dung dịch 7

5 Thí nghiệm 5: Kiểm tra nồng độ dung dịch axit đã pha loãng 7

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG 8

I Mục đích thí nghiệm 8

II Tiến hành thí nghiệm 8

1 Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế 8

2 Thí nghiệm 2: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa 8

3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan của CuSO4 khan 10

4 Thí nghiệm 4: Xác đinh nhiệt hòa tan của NH4Cl 11

III Trả lời câu hỏi 13

II Tiến hành thí nghiệm 18 1 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ

2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị

phenolphtalein 19 3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị metyl da

cam 20 4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu - bazơ mạnh bằng chỉ thị

phenolphtalein + metyl da cam 21 III Trả lời câu hỏi 23

LỜI NÓI ĐẦU

Thí nghiệm Hóa Đại Cương là môn học có tầm quan trọng và ảnh hướng lớn đối với sinh viên ĐH Bách Khoa TPHCM nói chung và sinh viên ngành Kỹ Thuật Hóa Học nói riêng Do đó, việc dành cho môn học này một khoảng thời gian nhất định và thực hành thí nghiệm là điều kiện tất yếu để chúng em được trang bị những kiến thức cơ bản, kỹ năng và thao tác thực hành trong phòng thí nghiệm Đồng thời chúng em cũng hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa lý thuyết và thực hành trong hóa học, cụ thể là môn hóa đại cương Mặc dù chỉ mới tiếp xúc với bộ môn và thực hành thí nghiệm vỏn vẹn trong khoảng 4 tuần nhưng chúng em đã được học tập và tiến hành những thí nghiệm cơ bản Từ đó có thêm những trải nghiệm và bài học thực tiễn tại chính PTN của trường ĐH Bách Khoa TPHCM cơ sở 2

Do đó, ở bài báo cáo lần này, mặc dù nhóm chúng em đã dành thời gian dày công để thực hiện nhưng chắc chắn vẫn còn vài sai sót trong bài báo cáo Vì thế nhóm chúng em mong nhận được sự góp ý từ thầy cô để có thể hoàn thiện hơn, chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sau đây là nội dung báo cáo thí nghiệm của nhóm em!

Hình 2.1 Buret Hình 2.2 Pipet bầu

Hình 2.3 Pipet vạch Hình 2.4 Bình định mức Hình 2.5 Ống đong

Hình 2.6 Phếu nhựa Hình 2.7 Pipet nhựa

II Tiến hành thí nghiệm

- Dùng becher 50ml cho nước vào buret

- Chờ cho đến khi không còn sủi bọt khí sót lại trong buret

- Dùng tay trái mở nhanh khóa buret sao cho dung dịch lấp đầy phần cuối buret - Chỉnh buret đến mức 0

- Dùng tay trái điều chỉnh khóa buret để 10ml nước từ buret vào becher

3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ oxy hóa – khử

- Cân 0,9 gam axit oxalic, hòa tan bằng nước cất thành 100ml dung dịch axit oxalic (dùng fiol 100ml) Đổ dung dịch mới pha vào becher

- Dùng pipet 10ml lấy 10ml dung dịch axit oxalic trên cho vào erlen Thêm 2ml dung dịch H2SO4 1N

- Dùng buret chứa dung dịch KMnO4 0,1N

- Nhỏ từ từ dung dịch KMnO4 vào erlen trên, lắc đều cho đến khi dung dịch trong erlen có màu tím nhạt Đọc thể tích KMnO4 đã sử dụng

4 Thí nghiệm 4: Pha loãng dung dịch

- Dùng pipet bầu lấy 10ml dung dịch HCl 1M cho vào bình định mức 100ml - Thêm nước vào gần đến vạch trên cổ bình định mức bằng ống đong

- Dùng bình tia cho từng giọt nước đến vạch

- Đậy nút bình và lắc đều Ta thu được 100ml dung dịch HCl 0,1M

5 Thí nghiệm 5: Kiểm tra nồng độ dung dịch axit đã pha loãng

- Tráng sạch buret bằng nước cất, sau đó tráng lại bằng NaOH 0,1M - Cho dung dịch NaOH 0,1M vào buret, sau đó chuẩn đến vạch 0

- Dùng pipet 10ml cho vào erlen 10ml dung dịch HCl 0,1M vừa pha xong - Thêm 1 giọt chỉ thị Phenolphtalein, lắc nhẹ

- Cho từ từ NaOH từ buret vào erlen, vừa cho vừa lắc đều cho đến khi dung dịch chuyển sang hồng nhạt bền thì dừng lại

- Đọc thể tích NaOH đã dùng trên buret

- Tính lại nồng độ dung dịch axit vừa pha loãng - Lặp lại 2 lần để tính giá trị trung bình

I Mục đích thí nghiệm

Trong thí nghiệm này, chúng ta sẽ đo hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khác nhau và kiểm tra lại định luật Hess

II Tiến hành thí nghiệm

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

 Mô tả thí nghiệm:

- Lấy 50ml nước ở nhiệt độ phòng cho vào becher đo nhiệt độ t1

- Lấy 50ml nước khoảng 60°C cho vào nhiệt lượng kế Sau khoảng 2 phút, đo nhiệt độ t2

- Dùng phễu đổ nhanh 50ml nước ở nhiệt độ phòng vào 50ml nước nóng trong nhiệt lượng kế Sau khoảng 2 phút, đo nhiệt độ t3 trong đó: m – khối lượng 50 ml nước

c – nhiệt dung riêng của nước (1 cal/g.độ)

- Dùng buret lấy 25ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100ml để bên ngoài Đo nhiệt độ t1

- Dùng buret lấy 25ml dung dịch HCL 1M cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2 - Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dung dịch NaOH vào HCl chứa trong nhiệt

lượng kế Khuấy đều dung dịch trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t3  Công thức tính toán: Qm c0 0 mct (cal)

trong đó: m0c0 – nhiệt dung của lượng kế

m – khối lượng của dung dịch NaCl

c – nhiệt dung riêng của NaCl 0,5M là 1 cal/g.độ

- Do thể tích của HCl và NaOH đều là 25 ml, nồng độ mol là 1M nên phản ứng vừa đủ Do đó số mol của NaCl là:

nnn V C0, 025 1 0, 025 (mol)

- Thể tích của dung dịch NaCl là: VNaCl VHCl VNaOH 25 2550 (ml)

- Khối lượng dung dịch NaCl là: mddNaCl DNaCl VddNaCl 50 1, 0251 (g)

- Nồng độ mol dung dịch NaCl là: M( NaCl) n0, 025

- Do H < 0  phản ứng này tỏa nhiệt

3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan của CuSO4

 Mô tả thí nghiệm:

- Cho 50ml nước vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t1 - Cân chính xác 4g CuSO4 khan

- Cho nhanh 4g CuSO4 vào nhiệt lượng kế, khuấy đều cho CuSO4 tan hết Đo nhiệt độ t2

 Công thức tính toán: Qm c0 0 mct cal

 0 0  2 1  

Qm cmc (tt ) cal

trong đó: m0c0 – nhiệt dung của lượng kế

m – khối lượng của dung dịch CuSO4

c – nhiệt dung riêng của dung dịch CuSO4 (lấy gần đúng bằng 1

- Do H < 0  phản ứng này tỏa nhiệt

4 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hòa tan của NH4Cl

 Mô tả thí nghiệm:

- Làm tương tự như thí nghiệm 3 ta thay CuSO4 khan thành NH4Cl  Công thức tính toán: Qm c0 0 mct (cal)

 0 0  21  

Qm cmc (tt ) cal

m – khối lượng của dung dịch NH4Cl

c – nhiệt dung riêng của dung dịch NH4Cl (lấy gần đúng bằng 1

III Trả lời câu hỏi

Câu 1 ∆Htb của phản ứng HCl + NaOH → NaCl + H2O 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: nHCl = 0,05 mol, nNaOH = 0,025 mol

Mà tỉ lệ phản ứng của phương trình là 1:1 suy ra NaOH sẽ phản ứng hết và dư HCl => ta lấy ∆Htb tính theo số mol NaOH

Câu 2 Nếu thay HCl 1M bằng HNO3 1M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đổi hay không?

Không đổi vì HNO3 cũng là 1 axit mạnh giống HCl và tỉ lệ đương lượng khi thay đổi axit vẫn là như nhau

Câu 3 Tính ∆H3 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 Theo em sai số nào là quan trọng nhất, giải thích? Còn nguyên nhân nào khác không? • Theo định luật Hess: ∆H3 = ∆H1 + ∆H2 = -18,7 + 2,8 = -15,9 (kcal/mol) • Theo thực nghiệm: ∆H3 = -9,64 (kcal/mol)

 Theo em nguyên nhân quan trọng nhất gây ra sai số là do sunfat đồng hút ẩm CuSO4 (khan) + 5H2O → CuSO4.5H2O tiếp tục tạo ∆H1, hoặc do ở dạng ngậm nước nên tạo ra lượng nhiệt ít hơn so với lí thuyết Mặt khác, CuSO4 hút ẩm thì số mol sẽ khác so với tính toán trên lí thuyết (CuSO4 khan)

 Nguyên nhân gây ra sai số khác có thể là do trong quá trình thí nghiệm, thao tác

I Mục đích thí nghiệm

- Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đến vận tốc phản ứng.

- Xác định bậc của phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường axit bằng thực

- Dùng pipet khắc vạch lấy axit H2SO4 0,4M 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

 Lắc nhẹ cho đến khi thấy dung dịch vừa chuyển sang đục thì dừng đồng hồ ta thu được kết quả ∆t

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

 Kết quả thu được:

 Mô tả thí nghiệm:

- Tiến hành tương tự thí nghiệm số 1  Kết quả thu được:

III Trả lời câu hỏi

Câu 1 Trong TN trên, nồng độ của Na2S2O3 và của H2SO4 đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng? Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc của phản ứng.

Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với vận tốc phản ứng

Nồng độ của H2SO4 tăng có xu hướng làm tăng vận tốc phản ứng, nhưng hầu như rất nhỏ không đáng kể

Biểu thức tính vận tốc phản ứng: V = k × [ Na2S2O3]m × [H2SO4]n

Bậc của phản ứng: 0,935 + 0,375 = 1,31

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

H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2S2O3 (1) H2S2O3 → H2SO3 + S↓ (2)

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 H2SO4 luôn luôn dư so với Na2SO3

Phản ứng quyết định vận tốc phản ứng, tức là phản ứng xảy ra chậm nhất, là phản ứng (2) vì đây là phản ứng tự oxy hoá - khử nên xảy ra rất chậm Phản ứng (1) là phản ứng trao đổi ion nên xảy ra rất nhanh so với phản ứng (2)

Câu 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?

Biểu thức tính vận tốc phản ứng trung bình là V = ± 𝑑𝐶𝑑𝑡, mà trong thí nghiệm này ta cố định C bằng cách ghi nhận thời gian t từ lúc bắt đầu phản ứng đến lúc dung dịch bắt đầu chuyển sang đục nên vận tốc phản ứng trong thí nghiệm này là vận tốc tức thời

Câu 4 Thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 thì bậc phản ứng có thay đổi hay không, tại sao?

Biểu thức tính vận tốc phản ứng V dC dti  k CAmCBn nên hệ phụ thuộc vào hằng số tốc độ phản ứng k , nồng độ, áp suất và diện tích tiếp xúc, trong đó k phụ thuộc vào nhiệt độ, chất xúc tác và bản chất phản ứng Do đó, thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 không làm thay đổi hệ, và không làm thay đổi bậc phản ứng

I Mục đích thí nghiệm

- Dựa trên việc thiết lập đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ mạnh lựa chọn chất chỉ thị màu thích hợp cho phản ứng chuẩn độ axit HCl bằng dung dịch NaOH chuẩn

- Áp dụng chuẩn độ xác định nồng độ một axit yếu

II Tiến hành thí nghiệm

1 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh

Hình 8.1 Đường cong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh

Vậy:

- Bước nhảy pH: từ 3,36 đến 10,56 - Điểm pH tương đương: 6,96

- Chất chỉ thị thích hợp: phenolphtalein, metyl da cam

2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị phenolphtalein

 Mô tả thí nghiệm:

- 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 10ml lấy 10ml dung dịch HCl (chưa biết nồng độ) cho vào erlen 150ml, thêm 10ml 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 (dư 1 giọt NaOH) thì khóa buret Đọc thể tích NaOH đã dùng và lặp lại thí nghiệm trên để tính giá trị trung bình

 Sự thay đổi màu chỉ thị:

- Màu dung dịch sẽ chuyển từ trắng sang hồng nhạt (dư 1 giọt NaOH), nếu tăng dần nồng độ NaOH thì cường độ màu hồng càng tăng

 Kết quả thu được:

Lần VHCl (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) CHCl (N) Sai số

Vậy chỉ thị phenolphtalein phù hợp với chuẩn độ axit mạnh và bazơ mạnh

3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị metyl da cam

 Mô tả thí nghiệm:

- Tiến hành thí nghiệm tương tự TN2, thay chất chỉ thị phenolphtalein bằng metyl da cam

 Sự thay đổi màu chỉ thị:

- Màu dung dịch sẽ chuyển từ đỏ sang vàng cam (dư 1 giọt NaOH)  Kết quả thu được:

Lần VHCl (ml) VNaOH (ml) CNaOH (N) CHCl (N) Sai số

Vậy chỉ thị metyl da cam phù hợp với chuẩn độ axit mạnh và bazơ mạnh

4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu - bazơ mạnh bằng chỉ thị phenolphtalein + metyl da cam

 Mô tả thí nghiệm:

- Làm tương tự TN2 và TN3, thay axit HCl bằng axit yếu CH3COOH  Sự thay đổi màu chỉ thị:

- Đối với chất chỉ thị là phenolphtalein, màu dung dịch sẽ chuyển từ trắng sang hồng nhạt (dư 1 giọt NaOH), nếu tăng dần nồng độ NaOH thì cường độ màu hồng càng tăng

- Đối với chất chỉ thị là metyl da cam, màu dung dịch sẽ chuyển từ đỏ sang vàng cam (dư 1 giọt NaOH)

 Kết quả thu được:  Đối với chất chỉ thị phenolphtalein:

- Công thức: CCH3COOH × VCH3COOH = CNaOH × VNaOH

 Kết luận:

Vậy đối với chuẩn độ axit yếu và bazơ mạnh, sử dụng chất chỉ thị là

phenolphtalein có độ chính xác cao hơn so với metyl da cam III Trả lời câu hỏi

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

Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH thì đường cong chuẩn độ không thay đổi vì đương lượng phản ứng của các chất 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?

Việc xác định nồng độ axit HCl trong các thí nghiệm 2 và 3 thì thí nghiệm 2 cho ta kết quả chính xác hơn Vì phenolphtalein có bước nhảy pH trong khoảng 8 - 10 còn metyl da cam là 3.1 - 4.4 mà điểm tương đương của hệ là 7, do đó phenolphtalein sẽ giúp ta xác định màu tốt hơn, rõ ràng hơn

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

Từ kết quả thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic bằng

phenolphtalein chính xác hơn, Vì trong môi trường axit, phenolphtalein không có màu và chuyển sang màu hồng trong môi trường bazơ, nên ta có thể phân biệt được dễ dàng và chính xác hơn Còn metyl da cam chuyển từ màu đỏ trong môi trường axit, sang màu vàng cam trong môi trường bazơ vì thế ta sẽ khó phân biệt được chính xác Ngoài ra còn vì phenolphtalein có bước nhảy pH trong khoảng 8 - 10 còn metyl da cam là 3.1 - 4.4 mà điểm tương đương của hệ >7

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 thay đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả vẫn không thay đổi vì bản chất của phản ứng vẫn là phản ứng trung hòa và chất chỉ thị