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

Đồng thời, việc CuSO4 bị hút ẩm sẽ dẫn đến sai khác trongviệc tính toán số mol so với trên lí thuyết CuSO4 khan.Ngoài ra, theo nhóm em nhận thấy còn nguyên nhân khác làm cho kết quả saik

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Bộ môn: HÓA ĐẠI CƯƠNG

GVHD: ĐỖ THỊ MINH HIẾU LỚP L35_TỔ 01_HK 212

Danh sách thành viên:

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

MỤC LỤC

Bài 2: NHIỆT PHẢN ỨNG 3

I QUY TRÌNH THỰC HIỆN 3

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 5

III TRẢ LỜI CÂU HỎI 8

Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 10

I QUY TRÌNH THỰC HIỆN 10

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 11

III TRẢ LỜI CÂU HỎI 13

Bài 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 15

I QUY TRÌNH THỰC HIỆN 15

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 16

III TRẢ LỜI CÂU HỎI 18

Bài 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

I QUY TRÌNH THỰC HIỆN

1 Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế

- Lấy 50 ml nước ở nhiệt độ phòng cho vào becher bên ngoài 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 ở nhiệt độ phòng vào 50 ml nước nóng trong nhiệt lượng kế Sau khoảng hai phút, đo nhiệt độ t3

Công thức:

3 1 2 3

0 0

2 3

( ) ( ) ( )

  





Trong đó: m – khối lượng 50 ml nước.

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

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

HCl + NaOH   NaCl + H2O

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

- Dùng buret lấy 25 ml dung dịch HCl 1M cho vào trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2

- Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dung dịch NaOH và HCl chứa trong nhiệt lượng kế Khuấy đều dung dịch trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t3

- Xác định Q phản ứng theo công thức Q(m c0 0mc t) từ đó xác định H

- Cho nhiệt dung riêng của dung dịch muối 0,5M là 1 cal/g.độ, khối lượng riêng

là 1,02 g/ml

3 Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan kiểm tra định luật Hess

CuSO4.5 H2O

1

H

 = - 18,7 kcal/mol CuSO4 khan + 5 H2O

+ H2O

3 1 2

   

Dung d ch CuSOịch CuSO 4

- Cho vào nhiệt kế 50 ml nước Đo nhiệt độ t1.

- Cân chính xác 4 g CuSO4 khan

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

- Xác định Q theo công thức Q(m c0 0mc t)

4 Xác định nhiệt hòa tan NH4Cl

Làm tương tự mục 3 nhưng thay CuSO4 khan bằng NH4Cl

Cho nhiệt dung riêng của dung dịch NH4Cl gần đúng là 1 cal/mol.độ

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

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

 Lần 1: m o c o=mc(t3−t1)−(t2−t3)

t2−t3 =50× 1×

(40−29 )−(50−40) 50−40 =5(cal/độ)

 Lần 2: m o c o=mc(t3−t1)−(t2−t3)

t2−t3 =50× 1×

(40.5−30 )−(50−40.5)

50−40.5 =5.3(cal/độ)

 Lần 3: m o c o=mc(t3−t1)−(t2−t3)

t2−t3 =50× 1×

(41−30)−(51−41) 51−41 =5(cal/độ)

→ ´ m o c o=5+ 5.3+5

3 =5.1(cal/độ)

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

Với m = 51 g; c = 1 cal/g.độ ; n = 0,025 mol và moco = 5.1 cal/độ:

 Lần 1:

 ∆ t=t3−t1+t2

2 =33.7−

28+28.5

2 =5.45 (℃)

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+51× 1)× 5.45 ≈305.75 (cal)

 Lần 2:

 ∆ t=t3−t1+t2

2 =34−

29+ 28.5

2 =5.25(℃)

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+51× 1)× 5.25 ≈ 294.53(cal)

 Lần 3:

 ∆ t=t3−t1+t2

2 =34.5−

29+29

2 =5.5(℃)

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+51× 1)× 5.5=308.55 (cal)

⇒ ∆ H =− ´Q

−302.94 0.025 =−12117.6 (cal/mol)

Với: m=m H2O+m CuS O4=54 (g );

160=0.025( mol) ;

c ≈ 1cal /g độ ;m o c o=5.1 cal/độ

 Lần 1:

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+54 ×1 )×5.5=325.05(cal)

−325.05 0.025 =−13002(cal/mol)

 Lần 2:

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+54 ×1 )×6=354.6 (cal)

 ∆ H =−Q

−354.6 0.025 =−14184(cal /mol)

 Lần 3:

 ∆ t=t2−t1=35−29=6 (℃)

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+54 ×1 )×6=354.6 (cal)

−354.6 0.025 =−14184(cal /mol)

→ ´ ∆ H=(−13002)+(−14184 )+ (−14184)

3 =−13790 (cal/mol )

Với: m=m H2O+m N H4Cl=54 (g ) ;

53.5≈ 0.075 (mol) ;

c ≈ 1cal /g độ ;m o c o=5.1 cal/độ

 Lần 1:

−−230.49 0.075 ≈ 3073.2(cal/mol)

 Lần 2:

 Q=(m o c o+mc)∆ t=(5.1+54 ×1 )× (−5)=−295.5(cal)

−−295.5 0.075 =3940 (cal/mol)

 Lần 3:

−−265.95 0.075 =3546 (cal/mol)

→ ´ ∆ H=3073.2+3940+3546

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 ∆Hth của phản ứng HCl + NaOH → NaCl + H2O sẽ được tính theo số mol HCl hay NaOH khi cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25 ml dd NaOH 1M Tại sao?

HCl + NaOH → NaCl + H2O

⇒ Ta thấy NaOH hết và HCl còn dư, nên ∆Hth của phản ứng được tính theo số mol của NaOH Vì lượng HCl dư không tham gia phản ứng nên không sinh nhiệt

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

Nếu thay HCl thành HNO3 thì kết quả ở thí nghiệm 2 vẫn không thay đổi vì HCl

và HNO3 là hai axit mạnh phân ly hoàn toàn và sau khi thay thì thí nghiệm 2 vẫn là phản ứng trung hòa: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

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 do nhiệt lượng kế.

- Do nhiệt kế.

- Do dụng cụ đo thể tích hóa chất.

- Do cân.

- Do sunfat đồng bị hút ẩm.

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

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

Theo lý thuyết: ∆H3 = ∆H1 + ∆H2 = −18.7 + 2.8 = −15.9 kcal/mol = −15900 cal/mol

Theo thực nghiệm: ∆H3 = −14184 cal/mol

⇒ Kết quả thí nghiệm có ∆H3 lớn hơn trên lý thuyết

Theo em, sai số quan trọng nhất là do sunfat đồng bị hút ẩm Lượng sunfat đồng đem hòa tan có một phần CuSO4.5H2O nên tạo thêm một phần ∆H2 làm kết quả thực nghiệm có ∆H3 lớn hơn Đồng thời, việc CuSO4 bị hút ẩm sẽ dẫn đến sai khác trong việc tính toán số mol so với trên lí thuyết (CuSO4 khan)

Ngoài ra, theo nhóm em nhận thấy còn nguyên nhân khác làm cho kết quả sai khác nhau:

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

+ Lượng CuSO4 trong phản ứng có thể không tan hết làm mất đi một lượng đáng kể phải được sinh ra trong quá trình hòa tan

+ Trong quá trình thao tác chưa nhanh chóng dẫn đến mất nhiệt lượng ra ngoài qua nhiệt lượng kế cũng ảnh hưởng đến số liệu của thí nghiệm

Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

I QUY TRÌNH THỰC HIỆN

1 Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3

Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa H2SO4 và 3 bình tam giác chứa Na2S2O3 và H2O theo bảng sau:

V (ml) H2SO4 0,4 M

Erlen

V (ml) Na 2 S 2 O 3 0,1 M V (ml) H 2 O

- Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm

- Dùng buret cho H2O vào 3 bình tam giác trước Sau đó tráng buret bằng

Na2S2O3 0,1M rồitiếp tục dùng buret để cho Na2S2O3 vào các bình cầu

- Chuẩn bị đồng hồ bấm giây

- Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và bình tam giác như sau:

+ Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình tam giác

+ Bấm đồng hồ

+ Lắc nhẹ bình tam giác cho đến khi thấy dung dịch vừa chuyển sang đục thì bấm đồng hồ lần nữa và đọc ∆ t

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

2 Xác định bậc phản ứng theo H2SO4.

Thao tác tương tự phần 1 với lượng axit và Na2S2O3 theo bảng sau:

V (ml) H2SO4 0,4 M

Erlen

V (ml) Na 2 S 2 O 3 0,1 M V (ml) H 2 O

4 4 8 28

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

(s)

Δtt 2 (s)

Δtt TB (s)

Na 2 S 2 O 3 H 2 SO 4

Với [Na2S2O3] = x; [H2SO4] = y:

 v1=∆ C

t1 =k (0.01)

m

(0.08)n(1)

 v2=∆ C

t2 =k (0.02)

m

(0.08)n(2)

 v3=∆ C

t3 =k (0.04)

m

(0.08)n(3)

Từ ΔttTB của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 xác định m1:

Lấy (2)/(1), ta có: t t1

2

=2m →lg t1

t2=mlg 2

lg ∆ t TB1

∆ t TB2

lg103

55

Từ ΔttTB của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 xác định m2:

Lấy (3)/(2), ta có: t t2

3

=2m →lg t2

t3=mlg 2

lg ∆ t TB2

∆ t TB3

lg55

26

Bậc phản ứng theo Na2S2O3:m=´ m1+m2

2 =

0.9051+1.0809

2 =0.993

TN

1 (s)

Δtt 2 (s)

Δtt TB (s)

Na 2 S 2 O 3 H 2 SO 4

Với [Na2S2O3] = x; [H2SO4] = y:

 v1=∆ C

t1 =k (0.02)

m

(0.04)n(1)

 v2=∆ C

t2 =k (0.02)

m

(0.08)n(2)

 v3=∆ C

t3 =k (0.02)

m

(0.16)n(3)

Từ ΔttTB của thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2 xác định n1:

Lấy (2)/(1), ta có: t t1

2

=2n →lg t1

t2=n lg2

⇒n1=

lg ∆ t TB 1

∆ t TB 2

lg54

49

lg 2 ≈ 0.1402

Từ ΔttTB của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 xác định n2:

Lấy (3)/(2), ta có: t t2

3

=2n →lg t2

t3=n lg2

lg ∆ t TB 2

∆ t TB 3

43.5

Bậc phản ứng theo H2SO4:n=´ n1+n2

2 =

0.1402+0.1718

2 =0.156

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Trong thí nghiệm 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 Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng

Nồng độ H2SO4 hầu như không ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng

Biểu thức tính vận tốc:

v=k [Na2S2O3]0.993.[H2SO4]0.156

Bậc của phản ứng : 0.993+0.156=1.149

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

Dựa vào kết quả 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 Na2S2O3.

Phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn do [Na2S2O3] làm tăng tốc độ phản ứng và đây là phản ứng trao đổi ion

Phản ứng (2) là phản ứng tự oxi hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn (trong quá trình thí nghiệm thời gian để nhận thấy kết tủa rất lâu)

⇒ Phản ứng (2) quyết định tốc độ phản ứng và là phản ứng xảy ra chậm nhất vì bậc của phản ứng H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2SO3 + S↓ là bậc của phản ứng (2)

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

Dựa trên cơ sở của phương pháp thí nghiệm thì vận tốc xác định được trong các thí nghiệm trên được xem là vận tốc tức 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 H2SO4 và Na2S2O3 thì bậc phản ứng có thay đổi không, tại sao?

Thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 thì bậc phản ứng không thay đổi Ở nhiệt độ xác định bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của hệ (nồng độ, nhiệt độ, diện tích

bề mặt, áp suất) mà không phụ thuộc vào thứ tự chất phản ứng

Bài 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

I QUY TRÌNH THỰC HIỆN

V NaOH

(ml)

0 2 4 6 8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10 11 12 13

pH 0.96 1.14 1.33 1.59 1.98 2.38 2.56 2.73 3.36 7.26 10.56 11.7 11.97 12.01

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

mạnh dựa theo bảng:

2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazơ với thuốc thử phenolphtalein

- 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 cho vào erlen

150 ml, 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 thì khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH đã dùng

- Lặp lại thí nghiệm trên một lần nữa để tính giá trị trung bình

3 Thí nghiệm 3:

Tiến hành như thí nghiệm 2 nhưng thay chất chỉ thị phenolphtalein bằng metyl

da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang cam

4 Thí nghiệm 4:

Tiến hành như thí nghiệm 2 nhưng thay dung dịch HCl bằng dung dịch axit acetic Làm thí nghiệm 2 lần với lần đầu dùng chất chỉ thị là phenolphtalein, lần sau dùng metyl da cam

Bước nhảy pH

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Xử lý kết quả thí nghiệm

V NaOH

(ml)

0 2 4 6 8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10 11 12 13

pH 0.96 1.14 1.33 1.59 1.98 2.38 2.56 2.73 3.36 7.26 10.56 11.7 11.97 12.01

Xác đ nh ịnh : + pH đi m tểm tương đương là 7 ương đương là 7ng đương đương là 7ng là 7

+ Bước nhảy pH : từ pH 3,36 đến pH 10,56 tương ứng với thể tíchc nh y pH : t pH 3,36 đ n pH 10,56 tảy pH : từ pH 3,36 đến pH 10,56 tương ứng với thể tích ừ pH 3,36 đến pH 10,56 tương ứng với thể tích ến pH 10,56 tương ứng với thể tích ương đương là 7ng ng v i th tíchứng với thể tích ớc nhảy pH : từ pH 3,36 đến pH 10,56 tương ứng với thể tích ểm tương đương là 7 NaOH l n lần lượt là 9,6 ml và 10 ml ượt là 9,6 ml và 10 ml.t là 9,6 ml và 10 ml

2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ HCl với thuốc thử phenolphtalein

0 2 4 6 8 10 12 14

0.96 1.14 1.33

1.59 1.98

2.382.73 3.36 7.26

10.56 11.7 11.97 12.01

ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ

VNaOH

Lần V HCl (ml) V NaOH (ml) C NaOH (N) C HCl (N) Sai số

 Nồng độ dung dịch HCl trung bình:

´

C HCl=C HCl(1)+C HCl(2)+C HCl(3)

0.102+0.101+0.102

3 =0.1017(N )

 Sai số trung bình:

´

∆ C HCl=0.0003+0.0007+0.0003

⇒ C HCl=0.1017 ± 0.0004 ( N )

3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ HCl với thuốc thử methyl da cam

Lần V HCl (ml) V NaOH (ml) C NaOH (N) C HCl (N) Sai số

 Nồng độ dung dịch HCl trung bình:

´

C HCl=C HCl(1)+C HCl(2)+C HCl(3)

0.101+0.102+0.101

3 =0.1013(N )

 Sai số trung bình:

´

∆ C HCl=0.0003+0.0007+0.0003

⇒ C HCl=0.1013 ±0.0004 (N )

4 Thí nghiệm 4:

a) Chuẩn độ CH 3 COOH với thuốc thử phenolphtalein

Lần V C H3COOH (ml) V NaOH (ml) C NaOH (N) C C H3COOH(N) Sai số

 Nồng độ dung dịch HCl trung bình:

´

C HCl=C C H3COOH(1)+C C H3COOH(2)+C C H3COOH(3)

0.106+0.107+ 0.106

3 =0.1063(N )

 Sai số trung bình:

´

∆ C C H3COOH=0.0003+0.0007 +0.0003

⇒ C C H3COOH=0.1063 ± 0.0004 ( N )

b) Chuẩn độ CH 3 COOH với thuốc thử methyl da cam

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?

Khi thay đổi nồng độ dung dịch NaOH, đường cong chuẩn độ không đổi vì biểu thức dùng để chuẩn độ được xác định là: C HCl V HCl=C NaOH V NaOH

Vì vậy, khi nồng độ thay đổi thì thể tích cần dùng để chuẩn độ sẽ thay đổi theo nên đường cong chuẩn độ có hình dạng không đổi

Tương tự khi thay đổi nồng độ dung dịch HCl

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 nồng độ axit HCl Vì bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8 – 10 và của methyl 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 Đồng thời, sự đổi màu của phenolphtalein rõ ràng và dễ phân biệt hơn methyl da cam

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

Nồng độ dung dịch axit acetic xác định bằng thuốc thử phenolphtalein chính xác hơn vì điểm tương đương của hệ là pH > 7 (do phản ứng giữa axit yếu với bazơ mạnh)

và bước nhảy pH của phenolphtalein là 8 – 10, còn methyl da cam có bước nhảy pH khoảng 3,1 – 4,4

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 của NaOH và axit thì kết quả vẫn không thay đổi vì bản chất phản ứng vẫn không thay đổi, vẫn là phản ứng trung hòa

-