Báo cáo thí nghiệm hóa Đại cương bài 4 bậc phản Ứng 2

Bài báo cáo thực hành này nhằm mục đích trình bày quá trình thực hiện thí nghiệm, thu thập dữ liệu và phân tích kết quả liên quan đến nhiệt phản ứng, bậc phản ứng và phương pháp chuẩn độ

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

🙞···☼···🙞

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Thị Minh Hiếu

Lớp: L30 Nhóm: 12

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2024

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm

II Tiến hành thí nghiệm

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

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

2.3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan của CuSO4 - kiểm tra định luật Hess

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

III Trả lời câu hỏi

BÀI 4: BẬC PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm

II Tiến hành thí nghiệm

2.1 Thí nghiệm 1: Xác định bậc phản ứng của Na2S2O3

2.2 Thí nghiệm 2: Xác định bậc phản ứng H2SO4

III Trả lời câu hỏi

BÀI 8 : PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM

I Mục đích thí nghiệm

II Tiến hành thí nghiệm

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

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

2.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị metyl orange

2.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu - bazơ mạnh bằng chỉ thị phenolphtalein và metyl orange

III Trả lời câu hỏi

LỜI MỞ ĐẦU

Hóa học là môn khoa học nghiên cứu về cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất Trong chương trình học tập của môn hóa đại cương, việc thực hành không chỉ giúp sinh viên củng cố lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng thực nghiệm cần thiết cho

sự nghiệp khoa học Bài báo cáo thực hành này nhằm mục đích trình bày quá trình thực hiện thí nghiệm, thu thập dữ liệu và phân tích kết quả liên quan đến nhiệt phản ứng, bậc phản ứng và phương pháp chuẩn độ Qua đó, chúng em hy vọng sẽ làm sáng

tỏ những kiến thức lý thuyết đã học, cũng như áp dụng chúng vào thực tế, từ đó phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề trong lĩnh vực hóa học.

Tuy nhiên, do còn hạn chế kiến thức và kĩ năng về môn học nên trong quá trình thực hiện bài báo cáo này nhóm khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận được sự góp

ý từ cô.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm

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

II Tiến hành thí nghiệm

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

* Mô tả thí nghiệm

Khi đó: Nhiệt do nước nóng và becher tỏa ra = nhiệt nước lạnh hấp thụ

Công thức tính moco:

(mc+m o c o )(t2−t3)=mc(t3−t1)

(t2−t3) Trong đó:

● m - khối lượng 50ml nước (g)

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

● moco - nhiệt dung của nhiệt lượng kế (cal/độ)

● t1 - nhiệt độ phòng của nước (℃)

● t2 - nhiệt độ của nước khoảng 60 ℃ trong nhiệt lượng kế sau khoảng 2 phút (℃)

● t3 - nhiệt độ sau khi cho nước ở nhiệt độ phòng vào nước nóng trong nhiệt lượng kế sau khoảng 2 phút (℃)

* Kết quả thí nghiệm

Lấy 50 ml nước ở

nhiệt độ phòng cho

vào becher và đo

nhiệt độ t1

Lấy 50 ml nước khoảng 60

℃ cho vào nhiệt lượng kế

và đo nhiệt độ t2

Đổ nước ở nhiệt độ t1 vào nước ở nhiệt độ t2

và đo nhiệt độ t3

m o c o =mc (t3−t1)−(t2−t3)

(t2−t3) =50.1.

( 49−30)−(65 ,5−49) (65 ,5−49) =4 ,28(cal/độ)

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

* Mô tả thí nghiệm

Công thức tính Q và ΔH:

Q =(m o c o +mc ) Δt (cal ).

n (cal/mol).

Trong đó:

● Δt =t3−t1+t2

2 - độ biến thiên nhiệt độ của phản ứng (℃)

○ t1 - nhiệt độ của dung dịch NaOH (℃)

○ t2 - nhiệt độ của dung dịch HCl (℃)

Dùng buret lấy 25

ml dung dịch

NaOH 1M cho

vào becher 100 ml

và đo nhiệt độ t1

Dùng buret lấy 25

ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế và đo nhiệt độ t2

Đổ becher chứa dung dịch NaOH vào HCl trong nhiệt lượng kế và

đo nhiệt độ t3

Xác định Q theo công thức và suy

ra ΔH

Đại lượng Giá trị

○ t3 - nhiệt độ sau khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch HCl trong nhiệt lượng kế và lắc nhẹ (℃)

● m =V dd muối 0 ,5 M ρ dd muối 0 ,5 M - khối lượng của dung dịch muối 0,5M (g)

○ Vdd muối 0,5M - thể tích của dung dịch muối 0,5M (50 ml)

○ ρdd muối 0,5M - khối lượng riêng của dung dịch muối 0,5M (1,02 g/ml)

● c - nhiệt dung riêng của dung dịch muối 0,5M (1 cal/g.độ)

* Kết quả thí nghiệm

Q =(m o c o +mc )(t3−t1+t2

2 )

¿( 4 ,28+50.1,02.1)(35−30+30 ,5

¿262 ,58 (cal )

n =−262 ,58 0,025 =−10503 ,2(cal/mol ).

=> Do ΔH<0 nên phản ứng là phản ứng tỏa nhiệt

2.3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan của CuSO 4 - kiểm tra định luật Hess

* Mô tả thí nghiệm

Công thức tính Q và ΔH:

Q =(m o c o +mc ) Δt (cal ).

Cho 50 ml nước

vào nhiệt lượng kế

và đo nhiệt độ t1

Cân 4g CuSO4 khan

Cho CuSO4 vào nhiệt lượng kế và

đo nhiệt độ t3

Xác định Q theo công thức và suy

ra ΔH

ΔH (cal/mol) -10503,2

n (cal/mol ).

Trong đó:

● Δt =t2−t1 - độ biến thiên nhiệt độ (℃)

○ t1 - nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế (℃)

○ t2 - nhiệt độ của dung dịch sau khi cho CuSO4 vào nhiệt lượng kế (℃)

● m =m CuS O4+m H2O - khối lượng của dung dịch CuSO4 (g)

○ mCuSO4 - khối lượng của CuSO4 khan (4 g)

○ mH2O - khối lượng của nước trong nhiệt lượng kế (50 g)

● c - nhiệt dung riêng của dung dịch CuSO4 (1 cal/g.độ)

* Kết quả thí nghiệm

Q =(m o c o +(m CuS O4+m H2O )c )(t2−t1)

¿( 4 ,28+(3 ,99+50).1)(36−30)

¿349 ,62(cal )

n =−349 ,62

3 , 99

160

=−14019 ,85(cal/mol).

=> Do ΔH<0 nên phản ứng là phản ứng tỏa nhiệt

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

* Mô tả thí nghiệm

Thực hiện như thí nghiệm 3 nhưng thay CuSO4 bằng NH4Cl

Công thức tính Q và ΔH:

ΔH (cal/mol) -14019,85

Q =(m o c o +mc ) Δt (cal ).

n (cal/mol ).

* Kết quả thí nghiệm

Q =(m o c o +(m N H4Cl +m H2O )c )(t2−t1)

¿( 4 ,28+( 4+50).1)(27−30)

¿−174 ,84(cal )

n =−−174 , 84

4

53 ,3

=2329 ,74(cal/mol ).

=> Do ΔH>0 nên phản ứng là phản ứng thu nhiệt

III Trả lời câu hỏi

1 ΔH ht của phản ứng HCl + NaOH -> NaCl + H 2 O sẽ tính theo số mol HCl hay NaOH khi cho 25 ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH 1M? Tại sao?

n NaOH =0,025.1=0,025(mol )

n HCl =0,025.2=0 ,05(mol )

NaOH + HCl -> NaCl + H2O

0,025 0,05 (Ban đầu)

0,025 0,025 (Phản ứng)

ΔH (cal/mol) 2329,74

0 0,025 (Sau phản ứng)

Vậy Hht sẽ được tính theo số mol của NaOH vì NaOH phản ứng hết

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

Không thay đổi vì HCl và HNO3 đều là các axit mạnh, phân li hoàn toàn và đây là phản ứng trung hòa

3 Tính ΔH 3 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:

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

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

Theo định luật Hess:

Δ H3=Δ H1+ Δ H2=−18 ,7+2,8=−15 ,9 kcal/mol=−15900 cal/mol

Theo thực nghiệm:

Δ H3=−14019 ,85 cal/mol

=> sự chênh lệch rất lớn

Theo em, mất nhiệt lượng do nhiệt lượng kế là nguyên nhân quan trọng nhất vì quá trình thao tác không chính xác, nhanh chóng dẫn đến thất thoát nhiệt ra bên ngoài

Sunfat đồng khan bị hút ẩm, lấy và cân không nhanh và cẩn thận dễ làm cho CuSO4 hút ẩm nhanh ảnh hưởng đến hiệu ứng CuSO4.5H2O

BÀI 4: 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

2.1 Thí nghiệm 1: Xác định bậc phản ứng của Na2S2O3

* Mô tả thí nghiệm

- Dùng pipet khắc 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 để cho Na2S2O3 vào các erlen

- Lần lượt lấy axit trong các ống nghiệm cho vào các erlen theo từng cặp

- Với mỗi cặp, khi vừa đổ nhanh xong thì bấm đồng hồ Khi dung dịch vừa chuyển sang đục thì bấm dừng thời gian và ghi nhận kết quả

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

* Kết quả thí nghiệm

- Bậc phản ứng theo thí nghiệm 1 và 2:

Δ t TB 2

59

lg 2 =1,14

2 SO 4 0,4M

Erlen

V (ml) Na2S2O3 0,1M V (ml) H2O

2S2O3 (M) H2SO4 (M)

- Bậc phản ứng theo thí nghiệm 2 và 3:

28 ,5

lg 2 =1,05

- Bậc phản ứng theo Na2S2O3:

2 =1 ,14 +1,05

2 =1,095

2.2 Thí nghiệm 2: Xác định bậc phản ứng H2SO4

* Mô tả thí nghiệm

- Thực hiện như thí nghiệm trước nhưng lần này cố định nồng độ Na2S2O3 và tăng dần nồng

độ H2SO4

* Kết quả thí nghiệm

- Bậc phản ứng theo thí nghiệm 1 và 2:

lg 62 ,5

59

lg 2 =0 ,08

- Bậc phản ứng theo thí nghiệm 2 và 3:

Δ t TB 3

45

lg 2 =0 ,39

- Bậc phản ứng theo H2SO4:

=0 , 08 +0 ,39=0,235

2 SO 4 0,4M

Erlen

V (ml) Na2S2O3 0,1M V (ml) H2O

2S2O3 (M) H2SO4 (M)

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 vận tốc phản ứng Xác định bậc của phản ứng.

Nồng độ Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng, nồng độ của H2SO4 hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Biểu thức tính vận tốc:

V =k [ Na2S2O3] 1,095

[ H2S O4] 0,235

Bậc phản ứng: 1,095+0,235=1,33

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

H2S2O3→ H2S O3+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 tức là phản ứng xảy ra chậm nhất không? Tại sao? Lưu ý trong các TN trên, lượng axit H 2 SO 4 luôn dư so với Na 2 S 2 O 3

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

(2) là phản ứng oxi hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy ra rất chậm

-> Phản ứng (2) là phản ứng quyết định tốc độ 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?

V =± ΔC / Δt vì ΔC 0 (biến thiên nồng độ của lưu huỳnh không đáng kể trong khoảng thời gian Δt) nên vận tốc trong các thí nghiệm 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? T

ại sao?

Thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 thì bậc phản ứng không thay đổi Ở một 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 phản ứng

BÀI 8 : PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM

I Mục đích thí nghiệm

- Dựa vào thiết lập đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ mạnh lựa chọn chất chỉ thị màu phù 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

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

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

Dựa trên đường cong chuẩn độ, xác định bước nhảy pH, điểm tương đương và chất chỉ thị thích hợp

Từ đồ thị ta xác định được các giá trị gần đúng:

● Bước nhảy pH: 3,2 - 10,8

● Điểm tương đương: pHtb= 7

● Chất chỉ thị thích hợp: Phenolphtalein

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

phenolphtalein

* Mô tả thí nghiệm

- Tráng buret bằng dung dịch NaOH 0,1M, sau đó cho dung dịch NaOH 0,1M vào buret

- Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ cho vào erlen 150 ml, thêm 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 một lần nữa để tính giá trị trung bình

- Màu chỉ thị thay đổi: từ không màu chuyển sang màu hồng

* Kết quả thí nghiệm

Ta tính được CHCl dựa vào công thức: C HCl=V NaOH C NaOH

3 =0,1015+0,101+0,1015

3 =0,10133( M )

ΔC HCl1=¿C HCl1−C HCl∨¿∨0,1015−0,10133∨¿0,00017( M )

2=¿C HCl

2−C HCl∨¿∨0,101−0,10133∨¿0,00033( M )

ΔC HCl3=¿C HCl3−C HCl∨¿∨0,1015−0,10133∨¿0,00017( M )

3 =0,00017+0,00033+0,00017

3 =0,00022( M )

=> C HCl =C HCl ± ΔC HCl =0,10133± 0,00022( M )

=> Phenolphtalein là chỉ thị phù hợp với axit mạnh và bazơ mạnh

2.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ axit mạnh - bazơ mạnh bằng chỉ thị metyl orange

* Mô tả thí nghiệm

- Thực hiện như thí nghiệm 2 nhưng thay chất chỉ thị phenolphtalein bằng metyl orange

- Màu chỉ thị thay đổi: từ màu đỏ chuyển sang màu vàng cam

* Kết quả thí nghiệm

Lần thứ V NaOH (ml) C NaOH (M) V HCl (ml) C HCl (M) ΔC HCl (M)

Ta tính được CHCl dựa vào công thức: C HCl=V NaOH C NaOH

3 =0,1015+0,102+0,1015

3 =0,10167( M )

1=¿C HCl

1−C HCl∨¿∨0,1015−0,10167∨¿0,00017( M )

ΔC HCl2=¿C HCl2−C HCl∨¿∨0,102−0,10167∨¿0,00033( M )

ΔC HCl3=¿C HCl3−C HCl∨¿∨0,1015−0,10167∨¿0,00017( M )

3 =0,00017+0,00033+0,00017

3 =0,00022( M )

=> C HCl =C HCl ± ΔC HCl =0,10167 ± 0,00022( M )

=> Metyl orange là chỉ thị phù hợp với axit mạnh và bazơ mạnh

2.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ axit yếu - bazơ mạnh bằng chỉ thị phenolphtalein

và metyl orange

* Mô tả thí nghiệm

- Thực hiện như thí nghiệm 2 và 3 nhưng thay dung dịch HCl bằng dung dịch CH3COOH

- Làm 4 lần, 2 lần với phenolphtalein, 2 lần với metyl orange

* Kết quả thí nghiệm

Lần thứ V NaOH (ml) C NaOH (M) V HCl (ml) C HCl (M) ΔC HCl (M)

Ta tính được CCH3COOH dựa vào công thức: C C H3COOH=V NaOH C NaOH

Với phenolphtalein:

2 =0,098+0,985

2 =0,09825( M )

ΔC C H3COOH1=¿C C H3COOH1−C C H3COOH∨¿∨0,098−0,09825∨¿0,00025( M )

ΔC C H3COOH2=¿C C H3COOH2−C C H3COOH∨¿∨0,0985−0,9825∨¿0,00025( M )

2 =0,00025+0,00025

2 =0,00025( M )

C C H3COOH =C C H3COOH ± ΔC C H3COOH =0,09825± 0,00025( M )

Với metyl orange:

2 =0,0065+0,007

2 =0,00675( M )

ΔC C H3COOH1=¿C C H3COOH1−C C H3COOH∨¿∨0,0065−0,00675∨¿0,00025( M )

ΔC C H3COOH2=¿C C H3COOH2−C C H3COOH∨¿∨0,007−0,00675∨¿0,00025( M )

2 =0,00025+0,00025

2 =0,00025( M )

C C H3COOH =C C H3COOH ± ΔC C H3COOH =0,00675± 0,00025( M )

=> Chỉ thị phù hợp với axit yếu và bazơ mạnh là phenolphtalein

III Trả lời câu hỏi

1 Khi thay đổi nồng độ của dung dịch HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay không? Tại sao?

Chất chỉ thị Lần thứ V NaOH (ml) C NaOH (M) V CH3COOH

(ml)

C CH3COOH

(M)

Phenolphtalei

n

Khi thay đổi nồng độ của dung dịch HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ không thay đổi

Vì theo công thức đương lượng:

Vì VHCl và CNaOH không thay đổi nên khi CHCl (CNaOH) tăng hay giảm thì VNaOH (VHCl) cũng giảm hay tăng theo Từ đó ta suy ra được dù mở rộng hay thu hẹp thì đường cong chuẩn độ vẫn không đổi

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

Xác định ở thí nghiệm 2 sẽ chính xác hơn Vì phenolphtalein có màu sắc đặc trưng dễ nhận biết bằng mắt thường: chuyển từ không màu sang hồng (dễ quan sát hơn so với chuyển từ đỏ sang vàng cam của dung dịch metyl orange)

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

Chỉ thị phenolphtalein chính xác hơn metyl orange vì axit axetic là axit yếu nên có bước nhảy pH cách quá xa khoảng đổi màu của metyl orange (pH = 3,1 – 4,4)

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

Không thay đổi vì đây là phản ứng cân bằng