Báo cáo thí nghiệm hóa Đại cương bài 1 kỹ thuật phòng thí nghiệm

Thí nghiệm 5: Kiểm tra nồng độ dung dịch axit đã pha loãng - Lấy buret tráng sạch bằng nước cất, sau đó tráng bằng dung dịch NaOH0,1M.. Trong thí nghiệm, ta phải quansát sự thay đổi nhiệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn: Trần Thị Thanh Thúy

Lớp: L31

Nhóm: 2

Thành viên: Huỳnh Trung Thành (2323114)

Huỳnh Thiện Phước (2312769) Dương Minh Khang (2311404)

Năm học: 2023-2024

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

Bài 1: KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM 4

I Giới thiệu dụng cụ 4

II Tiến hành thí nghiệm 5

Bài 2: NHIỆT PHẢN ỨNG 6

I Mục đích thí nghiệm 6

II Tiến hành thí nghiệm 6

III Kết quả thí nghiệm 8

IV Trả lời câu hỏi 10

Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 12

I Mục đích thí nghiệm 12

II Tiến hành thí nghiệm 12

III Kết quả thí nghiệm 13

IV Trả lời câu hỏi 14

Bài 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 17

I Mục đích thí nghiệm 17

II Tiến hành thí nghiệm 17

III Kết quả thí nghiệm 18

IV Trả lời câu hỏi 21

NHẬN XÉT 23

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học

Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Thí nghiệm Hóa đại cương vào chương

trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn

là cô Trần Thị Thanh Thúy đã truyền đạt kiến thức một cách chân thành và sâu sắc

trong suốt thời gian vừa qua Nhờ vào sự nhiệt huyết và tâm huyết của cô, chúng em

đã trải qua những buổi học đầy ý nghĩa, học được cách làm việc nhóm nghiêm túc, cẩnthận trong tính toán, tư duy cho công việc kĩ thuật sau này Đây chắc chắn là những trithức quý báu, là động lực để chúng em tiếp tục học tập

Được sự phân công của cô, cùng với những kiến thức tích lũy được trong quátrình học tập, chúng em xin trình bày các bài thí nghiệm 1,2,4 và 8 Bài báo cáo nàykhông chỉ là một nhiệm vụ học tập mà còn là cơ hội để chúng em áp dụng những kiếnthức đã học

Dù chúng em đã cố gắng, nỗ lực nhưng kiến thức của chúng em vẫn còn hạnchế và không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, chúng em rất mong nhận được sựphản hồi và những lời đóng góp từ cô để xây dựng bài báo cáo trở nên hoàn thiện hơn

Sự hướng dẫn và chia sẻ kinh nghiệm từ cô là nguồn động viên quan trọng giúp chúng

em phát triển không chỉ trong môn học này mà còn trong quá trình học tập và sựnghiệp sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

BÀI 1: KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM

Lưu ý: Ngoài buret, pipet (khắc vạch/ có thể tích chính xác) và fiol; các loạidụng cụ khác như: ống đong, erlen, becher, bình cầu, có độ chính xác không cao dođường kính dụng cụ lớn

II Tiến hành thí nghiệm

- Dùng becher 50 ml cho nước vào buret

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

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

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

Lưu ý: Trong 2 thí nghiệm trên:

- Để buret, pipet ngang tầm nhìn; đặt mắt nhìn theo hướng vuông góc với mặt

số và đọc vạch chia gần nhất;

- Vạch chia của mức cần lấy là tiếp tuyến của mặt cong của dung dịch

3 Thí nghiệm 4: Pha loãng dung dịch

Dùng pipet bầu lấy 10 ml dung dịch HCl 1M cho vào bình định mức 100 ml Kế

đó thêm nước vào đến gần vạch trên cổ bình định mức bằng ống đong Cuối cùng dùngbình tia cho từng giọt nước cho đến vạch Đậy nút bình định mức, lắc đều Ta thu được

100 ml dung dịch HCl 0,1M

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

- Lấy buret tráng sạch bằng nước cất, sau đó tráng bằng dung dịch NaOH0,1M

- Cho dung dịch NaOH 0,1M vào buret, sau đó chuẩn đến vạch 0

- Dùng pipet 10 ml cho vào erlen đã tráng bằng nước cất (không tráng thêm

bằng axit HCl) 10 ml dung dịch HCl 0,1M vừa pha xong, thêm 1 giọt chỉ thị

phenolphtalein Cho từ từ dung dịch NaOH trên buret vào erlen, vừa chovừa lắc đều cho đến khi dung dịch đã chuyển sang màu hồng nhạt thì dừnglại Đọc thể tích dung dịch NaOH 0,1M đã dùng trên buret

- Tính lại nồng độ dung dịch axit vừa pha loãng theo công thức: c.v = c’.v’

- Lặp lại ba lần để tính kết quả trung bình

Lưu ý: Khi tiến hành chuẩn độ nên đặt erlen trên nền sáng (tốt nhất là màutrắng) để thuận lợi cho việc quan sát sự chuyển màu.

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm

Đo hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khác nhau và kiểm tra lại định luật Hess

II Tiến hành thí nghiệm

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

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 vào HCl chứa trong

nhiệt lượng kế Khuấy đều dung dịch trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ

- Cho vào nhiệt lượng 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 CuSO4tan hết Đo nhiệt độ t2

- Xác định Q phản ứng theo công thức:

Q = (m0c0+ mc).𝜟t

Trong đó: 𝜟t = t2 - t1

m – khối lượng dung dịch CuSO4

c – nhiệt dung riêng của dung dịch CuSO4 (lấy gần đúngbằng 1 cal/g.độ)

Từ Q suy ra ΔHht

4 Xác định nhiệt hòa tan NH 4 Cl

Làm tương tự mục 3 nhưng thay CuSO4 khan bằng NH4Cl Cho nhiệtdung riêng của dung dịch NH4Cl gần đúng bằng 1 cal/g.độ

Lưu ý: Để tăng nhanh tốc độ phản ứng, ta có thể lắc đều bình nhiệt lượng kếđồng thời quan sát sự thay đổi nhiệt độ trên nhiệt kế Trong thí nghiệm, ta phải quansát sự thay đổi nhiệt độ trên nhiệt kế liên tục và ghi nhớ được giá trị lớn nhất nhiệt độđạt được trong khoảng 2 phút (hoặc chỉ cần đợi nhiệt độ trên nhiệt kế không còn thayđổi nữa) thì ghi giá trị lớn nhất nhiệt độ đạt được đó

III Kết quả thí nghiệm :

với n = nphản ứng = nHCl = nNaOH = 0,025.1 = 0,025 (mol)

Vì 𝜟H < 0: phản ứng trung hòa HCl và NaOH là phản ứng tỏa nhiệt.

= -11144,00 (cal/mol) với n = n CuSO4 = 0,025 (mol)

Vì 𝜟H < 0: phản ứng hòa tan CuSO4 khan là phản ứng tỏa nhiệt.

107 = 2533,867 (cal/mol)

 𝜟H2 = −Q2 n =

228,4528

107 = 3055,546 (cal/mol)Suy ra: 𝜟Htb = ΔH 1+ ΔH 22 = 2533,867+3055,5462 = 2794,7065 (cal/mol)

với n = n NH4Cl= 8

107 (mol)

Vì 𝜟H > 0: phản ứng hòa tan NH4Cl là phản ứng thu nhiệt.

IV Trả lời câu hỏi

1 𝜟Htb của phản ứng HCl + NaOH → NaCl + H2O sẽ được tính theo số mol HClhay NaOH khi cho 25 ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25 ml dung dịchNaOH 1M? Tại sao?

Trả lời:

Ta có: nHCl = VddHCl.CM = 0,025.2 = 0,05 (mol)

nNaOH = VddNaOH.CM = 0,025.1 = 0,025 (mol)

 nHCl > nNaOH

Vì HCl dư nên 𝜟Htb của phản ứng trên sẽ được tính theo số mol NaOH (lượng

HCl dư chỉ đóng vai trò là môi trường, không tham gia phản ứng → không sinhnhiệt)

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

Trả lời:

Với HCl: HCl + NaOH → NaCl + H2O

H+ + OH-→ H2O

Với HNO3: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

H+ + OH-→ H2ONhận xét:

- HCl và HNO3 đều là 2 axit mạnh, phân li hoàn toàn;

- Phản ứng trên đều có bản chất là phản ứng trung hòa;

- Khi thay HCl bằng HNO3 sẽ dẫn đến m và c thay đổi, tuy nhiên sự thayđổi này biến đổi đều nên Q không đổi, suy ra 𝜟H cũng không đổi

Do đó: Nếu thay HCl bằng HNO3 thì kết quả thí nghiệm 2 sẽ không thay đổi.

3 Tính 𝜟H3 bằng lí 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 đong thể tích hóa chất

- 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? Còn nguyên nhân nào khác không?

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 phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường axit bằng thực nghiệm

II Tiến hành thí nghiệm

- Dùng pipet khắc vạch lấy axit cho vào ống nghiệm (3 ống 8ml).

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

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

Ảnh từ thí nghiệm của nhóm: Dung dịch trong bình tam giác vừa chuyển sang màu đục

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

Lưu ý:

- Với mỗi cặp số liệu, thí nghiệm nên thực hiện cùng một lúc, quan sát thờigian chuyển đục cả 2 bình để từ đó xem xét sai số

- Đặt bình tam giác trên nền tối, cạnh bên một dung dịch trong suốt (nếu có)

để dễ quan sát khi dung dịch vừa chuyển sang màu đục

IV Trả lời câu hỏi

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

Trả lời:

Ảnh hưởng nồng độ của Na2S2O3 và của H2SO4 lên vận tốc phản ứng:

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

- Nồng độ của H2SO4 hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng.

Viết biểu thức tính vận tốc phản ứng:

v=k [Na2S2O3]m [H2SO4]n

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

Từ kết quả thí nghiệm, ta có thể viết:

Dựa vào kết quả TN có thể kết luận phản ứng (2) là phản ứng quyết định vậntốc phản ứng (tức là phản ứng xảy ra chậm nhất)

Trả lời:

- Phản ứng (1) có bản chất là phản ứng trao đổi ion nên xảy ra rất nhanh

- Phản ứng (2) có bản chất là phản ứng tự oxy hóa khử nên xảy ra rất chậm.

Do đó, bậc của phản ứng (2) cũng 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?

Trả lời:

Ta có: v= ΔC

Δt với ΔC là biến thiên nồng độ của lưu huỳnh trong thời gian Δt

Vì trong thí nghiệm trên, ta cố định ΔC bằng cách ghi nhận thời gian từ lúc bắtđầu phản ứng đến khi dung dịch bắt đầu chuyển sang màu đục nên vận tốc xác

định được trong các thí nghiệm trên được xem là vận tốc tức thời.

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

- Chất xúc tác (phản ứng trên không dùng chất xúc tác);

- Diện tích bề mặt (không thay đổi trong suốt quá trình phản ứng);

- Áp suất (phản ứng trên được thực hiện ở áp suất xác định)

Qua đó, ta thấy thứ tự các chất không ảnh hưởng đến bậc phản ứng nên bậcphản ứng sẽ không thay đổi

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

I Mục đích thí nghiệm

- Dựa trên vệc thiết lập đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ mạnhlựa chọn chất chỉ thị màu thích hợp cho phản ứng chuẩn độ axit HCl bằng dung dịchNaOH 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 một axit mạnh bằng một bazơ mạnh dựa theo bảng.

pH 0,96 1,14 1,33 1,59 1,98 2,38 2,56 2,73 3,3

6

7,26

10,56

11,70

11,97

12,01

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 NaOH0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch 0

- Dùng pipet 10 ml lấy 10ml 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 nhẹđến khi dung dịch trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt bền thì khóaburet 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 methyl da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang vàng

Ảnh từ thí nghiệm của nhóm:

Dung dịch trong bình tam giác vừa chuyển sang màu vàng

4 Thí nghiệm 4: Tiến hành như thí nghiệm 2 nhưng thay dung dịch HCl bằng

dung dịch axit axetic Làm thí nghiệm 2 lần với lần đầu dùng chất chỉ thị làphenolphtalein, lần sau dùng metyl da cam

III Kết quả thí nghiệm

Điền đầy đủ các giá trị vào bảng:

Điền đầy đủ các giá trị vào bảng:

Điền đầy đủ các giá trị vào bảng:

Lần Chất chỉ thị V CH3COOH (ml) V NaOH (ml) C NaOH (N) C CH3COOH (N)

10 1,9 0,1 Vì CH3COOH là một axit yếu

nên khi sử dụng số liệu thí nghiệm với chất chỉ thị metyl

da cam sẽ cho kết quả sai, vì vậy chúng ta bỏ qua trường hợp này.

IV Trả lời câu hỏi

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

Trả lời:

Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ không thay đổi do:

Phương pháp chuẩn độ HCl bằng NaOH được xác định dựa trên phương trình:

HCl + NaOH → NaCl + H2OMà: VHCl.CHCl = VNaOH.CNaOH

Với VHCl và CNaOH cố định nên khi CHCl tăng hay giảm thì VNaOH cũng tăng haygiảm tương ứng Do đó, dù mở rộng ra hay thu hẹp lại thì đường cong chuẩn độvẫn không đổi

Giải thích tương tự với việc thay đổi nồng độ NaOH

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

Trả lời:

Từ đồ thị ta thấy: Bước nhảy pH của hệ là từ 3,36 – 10,56

Trong khi đó:

- Bước nhảy pH của phenolphtalein : 8 – 10

- Bước nhảy pH của metyl orange: 3,1 – 4,4

 Kết quả chỉ thị với độ chuẩn xác tương đương nhau

Tuy nhiên, phenolphtalein đổi màu từ không màu sang hồng nhạt và đậm màuhơn khi tăng lượng NaOH, còn metyl orange đổi màu từ đỏ sang da cam rồivàng khi tăng lượng NaOH Vì thế phenolphtalein giúp ta xác định màu tốt hơn

so với metyl da cam

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?

Trả lời:

Phenolphtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì:

- pH chuyển màu của phenolphtalein khoảng từ 8 – 10, nhưng pH chuyểnmàu của metyl cam là 3,1 – 4,4

- Trong khi đó, thí nghiệm cho axit yếu tác dụng với bazơ mạnh (CH3COOHtác dụng NaOH), điểm pH tương đương không còn xấp xỉ 7 mà lớn hơn 7

tương đối nhiều do muối của phản ứng được tạo thành là muối giữa axit yếu

và bazơ mạnh nên có tính bazơ

- Bên cạnh đó, bước nhảy pH cũng thay đổi dẫn đến pH chuyển màu củametyl orange không còn nằm trong bước nhảy pH nữa, cho nên chúng takhông dùng được metyl orange làm chất chỉ thị

- Một lý do khác là vì phenolphtalein giúp chúng ta xác định màu tốt hơn, rõràng hơn (từ màu trắng sang hồng nhạt, dễ nhận thấy hơn metyl orange màu

đỏ sang cam rồi vàng)

4 Trong phép phân tích thể tích, nếu đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả có thay đổi không, tại sao?

Trả lời:

- Trong phép phân tích thể tích nếu đổi vị trí NaOH và axit thì kết quả vẫn

không thay đổi, vẫn là phản ứng trung hòa

- Tuy nhiên, khi thay đổi vị trí như vậy thì sẽ khó xác định màu hơn vì lúcnày phenolphtalein chuyển từ màu tím đậm sang hồng rồi mới tới trongsuốt, khó xác định màu hơn nên dễ có sai số

NHẬN XÉT

Nhận thấy có sự chênh lệch giữa kết quả thực nghiệm và tính toán lý thuyết Cómột số nguyên nhân có thể giải thích sự chệch này:

1 Độ chính xác của thiết bị: Mỗi thiết bị đều có sai số nhất định (ít hay nhiều)

→ Ảnh hưởng đến tính chính xác của thí nghiệm Một phần nguyên nhân khách quankhác đó là: dụng cụ đã cũ → Độ chính xác giảm đi nhiều trong quá trình thí nghiệm

2 Điều kiện thực tế: Môi trường thực tế thường phức tạp hơn so với mô hìnhtính toán, có những yếu tố không thể đoán trước được Các điều kiện này có thể ảnhhưởng đến kết quả thí nghiệm

3 Do quá trình thao tác thí nghiệm chưa chuẩn, làm tăng sai số của thí nghiệm

Sự chênh lệch này có thể được coi là một phần của quá trình nghiên cứu và pháttriển, vì mục tiêu là không chỉ hiểu rõ lý thuyết mà còn áp dụng nó vào thực tế với độchính xác tốt nhất có thể

Tuy nhiên, sai số giữa lý thuyết và thực tế có thể được coi là chấp nhận được,điều này chứng tỏ phương pháp thí nghiệm là hoàn toàn phù hợp