báo cáo thí nghiệm bộ môn hóa đại cương bài 2 nhiệt phản ứng

Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế:Vì công thức tính nhiệt lượng là Q=mc∆t, trong đó m là khối lượng của cả hệtrao đổi nhiệt, do đó công thức trong trường hợp thí nghiệm này là; Q= m

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BỘ MÔN HÓA ĐẠI CƯƠNG

Lớp: L23

Nguyên Đặng Lưu Việt Bảo

GVHD: Nguyễn Phước Thiên

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

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 định luật Hess

II Tiến hành thí nghiệm:

1 Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế:

Vì công thức tính nhiệt lượng là Q=mc∆t, trong đó m là khối lượng của cả hệ trao đổi nhiệt, do đó công thức trong trường hợp thí nghiệm này là;

Q= (m + mc) ∆t (2.1)0c0

Trong đó: m (cal/độ): nhiệt dung của nhiệt lượng kế, mc (cal/độ): nhiệt0c0

dung của dung dịch trong nhiệt lượng kế

Chú ý: xác định m bằng cách cân hoặc đo thể tích, xác định c bằng cách tra

sổ tay, m0c0 phải xác định bằng thực nghiệm

Cách xác định m0c0

- Lấy 50 ml nước cho vào becher => đo t1

- Lấy 50 ml nước khoảng 60 C cho vào nhiệt lượng kế Sau khoảng 2 phút, đo0

t2

- Dùng phễu đổ nhanh 50 ml nước ở nhiệt độ phòng vào 50 ml nước nóng trong nhiệt lượng kế Sau khoảng 2 phút, đo t 3

Khi đó, Q = Q nên ta có (m + mc)(t - t ) = mc(t - t )tỏa thu 0c0 2 3 3 1

Ta có: m = 50 (g) ; c = 1 (cal/g.độ) => m.c = 50 (cal/độ)

 moco = = -7,69 cal/độ =

Nhiệt độ Lần 1 Lần 2

(cal/độ) -7,69 10,71

=

2 Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa HCl và NaOH

HCl + NaOH NaCl + H O 2

- Dùng buret lấy 25 ml dung dịch NaOH cho vào becher 100 ml để bên ngoài

=> đo t1

- Dùng buret lấy 25 ml dung dịch HCl cho vào nhiệt lượng kế => đo t2

- Dùng phễu đổ NaOH vào HCl Khuấy đều và đo nhiệt độ t3

- Xác định Q => ∆H

Ta có: cNaCl 0,5M = 1 (cal/g.độ); ρNaCl 0,5M = 1,02 (g/ml)

nNaCl = 0,05.0,5 = 0,025 (mol) ; VNaOH = 25 (ml) ; V = 25 (ml)HCl

m = (VNaOH + V ) x ρHCl NaCl 0,5M = ( 25 + 25 ) x 1,02 = 51 (g)

Lần 1: = (moco + mc)(t3 –) = (1,36+51x1)(40 – ) = 340,34 (cal)

 ∆H = = = -12566,4 (cal/mol) < 0 nên phản ứng tỏa nhiệt

Nhiệt độ°C Lần 1 Lần 2

Q(cal) 340,34 287,98

(cal) 314,16

(cal/mol) -12566,4

3 Xác định nhiệt hòa tan của CuSO khan-kiểm tra định luật Hess 4

CuSO khan + 5 H O CuSO4 2 4.5H O2

∆H 1 = -18,7kcal/mol

+ H O 2

∆H 3 = ∆H + ∆H 1 2

Dung dịch CuSO4

- Cho vào nhiệt lượng kế 50 ml nước => đo t1

- Cân khoảng 4 g CuSO khan4

- Cho CuSO vào nhiệt lượng kế và khuấy cho tan hết => đo t4 2

- Xác định Q

Ta có: cCuSO4 = 1 (cal/g.độ) ; mCuSO4 = 4 (g) ; mnước = 50 (g); nCuSO4 = = 0,025 (mol)

Q = (moc +mo nước nướcc +mCuSO4 CuSO4c )(t2 - t )=(1,36+50+4)(40-33) = 387,52 (cal)1

∆H = = = -15500,8 (cal/mol) => Phản ứng tỏa nhiệt

Nhiệt độ°C Lần 1 Lần 2

Q(cal) 387,52 332,16

-14393,6

4 Xác định nhiệt hòa tan của NH 4 Cl

Làm tương tự thí nghiệm 3 nhưng thay CuSO bằng NH4 4Cl

Ta có: cNH4Cl=1(cal/g.độ) ; mNH4Cl = 4(g) ; mnước=50(g) ; nNH4Cl = = 0,0748(mol)

Q = (moc +moTB nướcước+mNH4Cl NH4Clc )(t2 - t ) =(1,36+50+4)(31-33) = -110,72(cal)1

∆H = = = 1480,21 (cal/mol)

Nhiệt độ°C Lần 1 Lần 2

Q(cal) -110,72 -166,08

1850,27

III Trả lời câu hỏi

1 ∆H của phản ứng HCl+NaOH NaCl+H O sẽ được tính theo số mol HCl tb  2

hay NaOH khi cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25 ml dd NaOH 1M Tại sao?

Ta có: ≤

Do tính ra ta được số mol của HCl là 0.05 và số mol của NaOH là 0.025 mà theo phương trình suy ra HCl còn dư là 0.025 mol mà ∆H phản ứng được tính dựa trên số mol chất phản ứng nên sẽ được tính theo số mol NaOH

2 Nếu thay HCl 1M bằng HNO 1M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đổi hay 3

không?

Nếu thay HCl 1M bằng HNO 1M thì kết quả thí nghiệm 2 vẫn không thay3

đổi vì HNO cũng là một axit mạnh phân li hoàn toàn và tác dụng với NaOH cũng3

là một phản ứng trung hòa

3 Tính ∆H bằng lý thuyết theo định luật Hess So sánh với kết quả thí 3

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: ∆H = ∆H + ∆H = -18,7+2,8 = -15,94 (kcal/mol) =3 1 2

-15940 (cal/mol)

Theo thực nghiệm: ∆H = -8876,9 (cal/mol)3

Theo em nguyên nhân gây ra sai số có thể là:

- Mất nhiệt độ do nhiệt lượng kế do trong quá trình thí nghiệm thao tác không chính xác, nhanh chóng dẫn đến thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài

- Sunphat đồng khan hút ẩm mạnh, lấy và cân không cẩn thận và nhanh chóng làm cho CuSO4 khan hút ẩm ảnh hưởng đến hiệu ứng nhiệt CuSO4.5H2O

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm:

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

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

II Tiến hành thí nghiệm;

1 Xác định bậc phản ứng theo Na 2 S 2 O 3

- 3 ống nghiệm chứa 8 ml H2SO4 0,4 M

- 3 erlen chứa lần lượt 4, 8, 16 ml Na2S2O3 0,1 M và 28, 24, 16 ml nước

- 3 bình tam giác: nước + dung dịch Na2S2O3

- Chuẩn bị đồng hồ bấm giây

- Lần lượt cho từng cặp ống nghiệm và bình tam giác như sau: đổ nhanh axit vào bình tam giác bấm đồng hồ lắc nhẹ cho đến khi dung dịch vừa chuyển  sang đục thì bấm dừng đồng hồ => ∆t

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

TN Nồng độ ban đầu(M)

m1 = = = 0,99 m = = = 12

Vậy: Bậc phản ứng theo Na2S2O3 = = 0,995

2 Xác định bậc phản ứng theo H 2 SO 4

- 3 ống nghiệm chứa lần lượt 4, 8, 16 ml H2SO4 0,4 M

- 3 erlen chứa 8 ml Na2S2O3 0,1 M và lần lượt 28, 24, 16 ml nước

- Thực hiện các bước tương tự như thí nghiệm 1

TN

n1 = = = 0,302 n = = = 0,492

Vậy: Bậc phản ứng theo Na2S2O3 = = 0,396

III Trả lời câu hỏi

1 Trong TN trên nồng độ của Na 2 S 2 O 3 và của H 2 SO 4 đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng.Viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng.Xác định bậc của phản ứng.

- Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng còn nồng độ của

H SO2 4 hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

- Tốc độ phản ứng được tính bằng công thức v = k [Na2S2O [H SO3]m với

2 4]n

m, n là hằng số dương xác định bằng thực nghiệm => m + n là bậc phản ứng

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

H SO2 4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2S2O3 (1)

H2S2O3 → H2SO3 + S↓ (2)

Dựa vào kết quả TN có thể kết luận phản ứng (1) hay (2) là phản ứng quyết định vận tốc phản ứng là phản ứng xảy ra chậm nhất không? Tại sao? Lưu ý trong các thi nghiệm trên, lượng axit H 2 SO 4 luôn luôn dư so với Na 2 S 2 O 3

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

- Phản ứng (2) xảy ra chậm hơn

=> Phản ứng (2) quyết định tốc độ phản ứng và là phản ứng xảy ra chậm nhất vì bậc của phản ứng là bậc của phản ứng (2)

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?

Dựa trên cơ sở của phương pháp TN thì vận tốc xác định được trong các TN trên được xem là vận tốctức thời vì vận tốc phản ứng được xác định bằng tỉ số

∆C/∆t Vì ∆C ≈ 0 (do lưu huỳnh thay đổi không đáng kể nên ∆C ≈ dC)

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

Bậc phản ứng không thay đổi vì bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của phản ứng mà không phụ thuộc thứ tự khi đổ hóa chất trong lúc thí nghiệm

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

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 Xây dựng đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ mạnh dựa theo bảng

- pH điểm tương đương là 6,8

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

- Chất chỉ thị thích hợp: Phenolphtalein

2 Chuẩn độ axit – bazơ với thuốc thử phenolphtalein

- Cho từ từ dung dịch NaOH 1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch 0

- Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ cho vào erlen

150 ml + 10 ml nước cất + 2 giọt phenolphtalein

- Mở khóa cho buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, vừa nhỏ vừa lắc nhẹ cho đến khi dung dịch chuyển màu hồng nhạt bền thì khóa buret => VNaOH

- Lặp lại thí nghiệm để lấy sai số

Kết quả thí nghiệm:

=0,1005 = 0,0005

Vậy: C = 0,1005 0,0005 NHCl

3 Chuẩn độ axit – bazo với thuốc thử metyl da cam

Làm như thí nghiệm 2 nhưng thay phenolphtalein bằng metyl da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang cam

Kết quả thí nghiệm:

=0,0985 =0,0005

Vậy: C = 0,0985 0,0005NHCl

4 Chuẩn độ axit axetic:

Làm như thí nghiệm 2

a, Dùng phenolphtalein:

Lần Chất chỉ thị ��������

(ml)

V NaOH

(ml)

C NaOH

(N)

��������

(N)

b, Dùng metyl da cam:

Lần Chất chỉ thị ��������

(ml)

V NaOH

(ml)

C NaOH

(N)

��������

(N)

III Trả lời câu hỏi

1 Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ có 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?

Phenolphtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8-10 Bước nhảy của metyl da cam là 3.1-4.4 mà điểm tương đương của hệ là 7 (do axit mạnh tác dụng với bazơ mạnh) nên 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?

Phenolphtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8-10 Bước nhảy của metyl orange là 3.1-4.4 mà điểm tương đương của hệ là lớn hơn 7 (do axit yếu tác dụng với bazơ mạnh)

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 thỉ kết quả vẫn không thay đổi vì bản chất phản ứng không thay đổi, vẫn là phản ứng trung hòa