Báo cáo thí nghiệm hóa Đại chương nhóm 1

MUC DICH THI NGHIEM: Trong thí nghiệm nảy, ta sẽ đo hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khác nhau và kiểm tra lại định luật Hess.. H2” ái bản chất phản ứng trong thí nghiệm 2 là một phản ứn

ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA KHOA KY THUAT HOA HOC

BK TP.HCM

BAO CAO THI NGHIEM HOA DAI CUONG

GVHD: DO THI MINH HIEU Nhóm 14: Tran Hoang Son — 2114672 Tran Minh Tam — 2213039 Nguyễn Như Thang - 2213203

Thành phố Hỗ Chí Minh, thang 10 năm 2023

BAI 2: NHIET PHAN UNG

I MUC DICH THI NGHIEM:

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

II MÔ TẢ THÍ NGHIỆM:

._ thi nghiệm ]: Xác định nhiệt dung riêng của nhiệt kế

Lấy 50 ml nước lạnh ở nhiệt độ phòng cho vào becher ở nhiệt độ phòng, đo nhiệt độ

tị

Lấy 50 ml nước nóng trong khoảng 60 °C — 70 °C cho vào nhiệt lượng kế Sau khoảng

2 phút đo nhiệt độ to

Dùng phễu đồ nhanh 50 ml ở nhiệt độ phòng vảo trong nhiệt lượng kế Sau khoảng 2

phút đo nhiệt độ t:

Khi đó, nhiệt do nước nóng và becher tỏa ra sẽ bằng nhiệt do nước lạnh hấp thu: (me + MoCo )(t2 - ts) = me(ts - tr)

(t,-t,|-(t.-t,)

t—t Trong đó, m là khối lượng của 50 ml nước vả c lả

2 3

UY ra: mục; = me

nhiệt dụng riêng của nước (1 cal/e.độ)

._ thi nghiệm 2: Xác dịnh hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa HCI và NaOH

HCI + NaOH -› NaCl + H;O

Dung buret lay 25 ml dung dich NaOH 1M cho vảo becher 100 ml để bên ngoài Do nhiệt độ tị

Dùng buret lấy 25 ml dung địch HCI 1MI cho vào trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t;

Dung phéu đồ nhanh becher chứa dung dịch NaOH vào HCI chứa trong nhiệt lượng

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

t,*t

——

2

Xác định Q phản ứng theo công thức Q = (mạc; + me) ; từ đó xác định AH

—_ Cho nhiệt dung riêng của dung dịch muối 0,5M là 1 cal⁄ø.độ, khối lượng riêng là 1,02 g/ml

3 Thinghiém 3: Xac dinh nhiét hoa tan cua CuSO; khan — Kiểm tra định luật Hess:

CuSO, khan +5 HO AH,=-18,7 kcal/mol 7 CuSOx.5H;O

+H;O AH;=+2,8§ kcal/mol | + H;O

— Cho vào nhiệt lượng kế 50 ml nước Đo nhiệt độ tị

Cân khoảng 4 g CuSO, khan

Cho nhanh 4 g CuSO, via can vào nhiệt lượng kế, khuấy đều cho CuSO, tan hét Do nhiệt độ t

— Xác định Q theo công thức Q = Q = (mụcạ + me)f;—t; - trong đó m là khối lượng

dung dich CuSO; c là nhiệt đung riêng của dung dịch CuSO; (lấy gần đúng bằng 1

cal/p.độ), từ đó xác định AH

ad Thi nghiém 4: Xác định nhiệt hòa tan của NH„C]

Làm tương tự như phân thí nghiém 3, thay CuSO, khan bang NH,Cl Cho nhiệt dung

riêng của NH,Cl gan dung bang 1 cal/ø.độ

II KẾT QUÁ THÍ NGHIỆM:

1 Thi nghiệm 1:

Nhiệt độ °C Lần 1 Lần 2 Lần 3

mục; (cal/độ) -8.62 8.695

_ —8.62+8.695

=0.037

2 0.0375

Mylo

Tính mẫu một 1á trỊ MoCo:

Lần 1:

m = 50 (g); c = 1 (cal/g.d6), ta co:

(t,—t,|-(t,—ts) Í40.5—28.5]—(55— 40.5 Ì

= = =—8.82 Lj 6

2 Thi nghiệm 2:_

Nhiệt độ °C Lan 1 Lan 2 Lan 3

tị 28.5 28

tb 29.5 29

t 34 34

QO (cal) 255.1875 280.7063

Qe (cal) 267.9469

AH (cal/mol) -10207.5 -11228.252

Tính mẫu một gia tri:

Lan 1:

Cyacvim = 1 (cal/g.d6); Pracvim = 1,02 (g/ml); Vac = 25 (ml); Veaon = 25 (ml); nyacr = 0,025 Ta co:

mc=V c= |25+25).1,02.1=51(g)

f,+t

t,— 5 !|E00ses |sà- 2851295)

—=Q_ —255.1875_

=—Ý=————=-i109207

H n 0.025 0207.5 (cal/mol)

Nhận thấy H<0 nên phản ứng trung hòa NaOH va HCI là phản ứng tỏa nhiệt

3 Thinghiém 3:

Nhiệt dg °C Lan 1 Lan 2 Lan 3

m (g) 3.9 41

Q (cal) 296.6563 243.6188

AH (cal/mol) -12170,5149 -9507.0732

AH, (cal/mol) -10838.794

Tính mẫu một gia tri:

Lan 1:

_39

C cuso, = 1|cal/g độ } Meyso,=3-9 (g | m„o=50 ig) z fcuso,— 160

Q=m.c.t|mcg*tu o€w.o*ouso,Ceuso,lÍty— t, ]=|0.0375+50+3.9).|34—28.5]=296.6563

(cal/mol)

_-Q _ —296.6563 cal)

H=— “397 121705149 |= 12-17 4 atmol)

160 Nhận thấy H <0 nên phản ứng hòa tan CuSO, là phản ứng tỏa nhiệt

4 Thi nghiệm 4:

Nhiệt độ °C Lần 1 Lần 2 Lần 3

m (ø) 42

Q (cal) -162.7125

AH (cal/mol) 2072.7707

AH» (cal/mol)

Tính mẫu một giá trị Q va AH:

Lan 1:

4.2 ^ =0.0785 53,5 Q=m.c.t=|MyCo+My,6-Cy,o+Myy,c1- Cnn ci [tet |=| 0.0375+50+ 4.2} (25.5— 28.5 |=— 162.7125

Cho Cyy,q= ll cal/g đội ;mụy cị=4.2|g ; TNH cI

(cal/mol)

_=Q _ == 162.7125 _

H== “=——n = 2072.7707 (cal/mol)

Nhận thấy H >0 nên phản ứng hòa tan NH,CI là phần ứng thu nhiệt

IV TRÁ LỜI CÂU HỎI:

1 AHụ của phản ứng HƠI + NaOH ¬ NaCl + H›:O sẽ được tỉnh theo số mol của HCI hay NaOH khi cho 25 ml dung dich HCI 2M tac dung voi 25 ml dung dich NaOH 1M?

Tai sao?

Tra lời:

Nyaon = Vraon-Cumaon = 0,025.1 = 0,025 (mol)

Daa = Vac.Cwmc = 0,025.2 = 0,05 (mol)

HCI + NaOH —¬ NaCl + HO

Ban đầu: 0,05 0,025 (mol)

Phản ứng: 0,025 0,025 (mol)

Còn lại: 0,025 0 (mol)

- Ta nhận thấy khi thực hiện phản ứng trên thì NaOH sẽ phản ứng hết và HCI còn dự

nên hiệu ứng nhiệt AH„ của phản ứng sẽ được tính theo số mol của NaOH do lượng HCl con dư sẽ không tham g1a phan ứng nên không sinh nhiệt

2 Nếu thay HCI IM bằng HNO: 1M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đôi hay không?

Trả lời:

Nếu thay HCI IM bang HNO; 1M thi két quả của thí nghiệm 2 sẽ thay đỗi Vì:

Mặc dù HCI và HNO; đều là các axit mạnh, phân ly hoàn toàn trong dung dịch:

HNO, ~H 3”

HCI_ H2” ái bản chất phản ứng trong thí nghiệm 2 là một phản ứng trung hoa gitra axit mạnh và bazơ mạnh nhưng lúc này muối thu được sẽ là NaNOs, có nhiệt

dung riêng khác, nhiệt lượng phản ứng tỏa ra cũng sẽ khác do năng lượng liên kết

trong HNO; khac HCl, NaNO; khac NaCl, tir dé lam cho At thay đổi dẫn đến kết quả

thu được sé thay đôi

3 Tinh AH; bang li thuyét 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 cám

Do sưnfat đông bị hút ẩm

Do lấy nhiệt dụng riêng dung dịch sunfat đông bằng 1 caLmol độ

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

Trả lời:

- Tinh AH; theo dinh luat Hess: AH; = AH; + AH; = -18,7 + 2,8 = -15,9 (kcal/mol)

- Ta nhận thấy kết quả thu được ở thí nghiệm 3 (AH;,= -10,8 kcal/mol) nhỏ hơn so với

AH:tính theo định luật Hess

- Trong 6 nguyên nhân trên, theo nhóm em nguyên nhân gây ra sai số nhiều là do

sunfat đồng bị hút ẩm Với điều kiện khí hậu ở nhiệt độ phòng thì độ ẩm trong

không khí là khá cao, CuSO; được sử dụng ở dạng khan nên khi lấy ra cân sẽ tiếp xúc với không khí và nhanh chóng hút âm, tỏa ra một lượng nhiệt tương đối, du dé tao ra

sai số khá đáng kê (xấp xỉ 3 kcal/mol)

- Bên cạnh đó, theo nhóm em còn 2 nguyên nhân là mất nhiệt do lượng nhiệt kế (quá trinh làm thí nghiệm không nhanh chóng và không chính xác làm cho nhiệt lượng bị

7

thất thoát ra bên ngoài) và lượng CuSO; trong phản ứng có thể chưa tan hết, làm mất đi một nhiệt lượng đáng kế trong quá trình hòa tan

Bai 4: XAC DINH BAC PHAN UNG

L MỤC DICH THI NGHIEM:

Nghiên cứu ảnh hưởng của nông độ đên vận tôc phản ứng

Xác định bậc của phản ứng phân hủy Na;SzO; trong môi trường axit bằng thực

nghiệm

II MÔ TẢ THÍ NGHIỆM:

Xác định bậc phản ứng theo NaaSzO;:

Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa H;SO; và 3 erlen chứa Na;S;O; và HạO theo bảng sau:

Ông nghiệm Erlen

TN

V (ml) H;SO¿ 0,4M V (ml) Na2S203 V (ml) H;O

Dung pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm

Dùng buret cho H;O vào 3 erlen trước Sau đó tráng buret băng Na;S;O; 0,1M rồi tiếp tục dùng buret để cho Na;SzO: vào các erlen

Chuẩn bị đồng hồ bấm giây

Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và erlen như sau:

Đồ nhanh axit trong ống nghiệm vảo bình tam giác

+ Bam dong hé

+ Lac nhe erlen cho dén khi dung dich vita chuyén sang mau duc thi bam dime déng hé

và đọc thời gian (At)

—_ Lặp lại thí nghiệm một lần nữa để tính giá trị trung bình

2 Xác định bậc phản ứng theo H2SO¿:

Theo tác tương tự như thí nghiệm I với lượng H;S5O;¿ và Na;Š:O¿ theo bảng sau:

Ông nghiệm Erlen

TN

HI KÉT QUÁ THÍ NGHIỆM:

1 Bậc phản ứng theo NaaS¿O›:

Nồng độ ban đầu (M)

TN At, At tu

1 0,1 0,4 120 100 110

2 0,1 0,4 45 47 46

3 0,1 0,4 30 26 28

Tu At, của thí nghiệm I1 và thí nghiệm 2 xác định m::

t

lo tbh 1 110

m= * too °8 46 =1,2577 ' log 2 log2 ,

Tu At, của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 xac dinh mz:

tb3 _ _

m,= log? log? =0.7162

Bac phan tng theo NaS203 —— “87162 =0.9869

2 Bậc phản ứng theo HzSO::

Tu At, của thí nghiệm | va thi nghiém 2 xac dinh n::

t,

log log =

_ th2 — —

n= log2 — log? =0.1202

Tu At, của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 xác định nạ:

t

log loge

M559 — Tag —0:3141

n 2 z + hị+n;

Bậc phản ứng theo H;5O¿ ¿ =0.2171

IV TRA LOI CAU HOI:

1 Trong thí nghiệm trên, nông độ của NaaS:O: và của H›SO, đã ảnh hưởng thể nào lên vận tốc phản ứng? Viết lại biếu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc của phan ung

Trả lời:

- Nồng độ của Na;SzO; tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Nông độ của H;SO, hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

- Biểu thức tinh tốc độ phản ứng v=k.[A]".[ B†=k.[Na;S,O;J°”®.[H,SO,P””"

- Bậc của phản ứng = m + n =0,9869+0,2171 = 1,204

10

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

ALSO; > HS); + S 1 (2)

Dựa vào kết quả của thí nghiệm có thê 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

ÿ trong các thí nghiệm trên lượng axit H„SQ; luôn luôn dự so với NaaS50

Trả lời:

- Phản ứng (1) là phản ứng trao đối ion nên phản ứng tự xảy ra rất nhanh nên tốc độ phản ứng cũng nhanh

- Phản ứng (2) là phản ứng tự oxi hóa — khử nên phản ứng xảy ra chậm hơn nên tốc độ

phản ứng chậm hơn

Do đó, phản ứng (2) sẽ quyết định tốc độ phản ứng vì là phản ứng có tốc độ chậm

nhất

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 trưng bình hay vận tốc tức thời?

Tra loi:

Vận tốc phản ứng được xác định bằng v= = ma AC = 0 (bién thién nồng độ lưu huỳnh rất nhỏ, không đáng kế trong khoảng thời gian At) nên vận tốc trong các thí nghiệm trên được xem là vận tốc tức thời

4 Thay đôi thứ tự cho H›SO, và NasS›O: thì bậc phản ứng có thay đôi hay không, tai sao?

Trả lời:

Nếu thay đôi thứ tự cho H;SO¿ và Na;S;O; thì bậc phản ứng vẫn không thay đổi Vì ở

một nhiệt độ xác định, bậc phản ứng của hệ chỉ phụ thuộc và bản chất của hệ (nồng

độ, nhiệt độ, diện tích tiếp xúc, áp suất, ) chứ không phụ thuộc vào thứ tự cho các chất tham gia phản ứng

11

Bai 8: PHAN TICH THE TICH

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

— Dựa trên việc thiết lập đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ mạnh lựa chon chat chỉ thị màu thích hợp cho phản ứng chuân độ axit HCI bằng dung dịch NaOH chuẩn

- Ap dung chuẩn độ xác định nồng độ một axIt yếu

I MÔ TẢ THÍ NGHIỆM:

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

12

dua theo bang

VNaon

0 2 4 6 8 9 9.2 | 94 | 96 | 98 10 11 12 13

(ml)

09 | Lt] 13 ] 15 | 1,9 | 23 | 2,5 | 2,7 | 3,3 | 7,2 | 10,5 | 11,7 | 11,9 | 12,0

H

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

thị thích hợp

Thi nghiệm 2: Chuẩn độ axit — bazơ với thuốc thứ phenolphialein

Tráng buret bằng dung dịch NaOH 0,1N, sau đó cho từ từ dung dich NaOH 0,1N vào

buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch 0

Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCI chưa biết nồng độ vào erlen 150 ml, thêm

10 mÏ nước cất và 2 giọt phenolphtalein

Mỡ khóa buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, vừa nhỏ vừa lắc nhẹ đến khi dung dich trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt bền thì khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH đã dùng

Lặp lại thí nghiệm trén 1 lần nữa đề tính gia trị trung bình

Thí nghiệm 3:

Tiến hành như thí nghiệm 2 nhưng thay đôi chất chỉ thị phenolphtalein thành metyl da

cam Mau cua dung dich sé đôi từ đỏ sang cam

Thi nghiém 4:

Tiến hành tương tự như thí nohiệm 2 nhưng thay dung dịch HCI bằng axit axetic

(CH;COOH) Làm thí nghiệm 2 lần với lần đầu dùng chất chỉ thị phenolphtalein, lần

sau dùng metyl da cam

13

II KẾT QUÁ THÍ NGHIỆM:

1 Thi nghiệm 1:

Xác định đường cong chuẩn độ HCI bằng NaOH

14

12

10

8

4

2

% 2 4 6 8 10 12 14

VNaOH

Điểm pH tương đương: 7

Bước nhảy pH: từ pH 3,36 đến pH 10,56

2 Thi nghiệm 2:

Lần | Vna(mD) | Vxaon (mÌ) | Cwon(N) | Cua (NX) | Sai sé

l 10 10,5 0,1 0,105 0,0035

2 10 10,7 0,1 0,107 0,0020

3 10 10,7 0,1 0,107 0,0050 Cya = mi =0,1063 (N);

Sai số trung bình = 9095100710007 _ 0,0063 3

Suy ra: Cuci = 0,1063 + 0,0063 (N)

3 Thinghiém 3:

| Lan | Vua (ml) L.Vyon (mt) Cxon (N) | Cné (N) | Sai số

14

1 10 10,5 0,1 0,105 0,005

2 10 10,6 0,1 0,106 0,006

3 10 10,5 0,1 0,105 0,005

Cua = STS OTN = 0,1053 (N):

Sai số trung bình = 0,00 5+0,00 6+ 0,00 5, ey 640,005 _ 0,0053

Suy ra: Cuci = 0,1053 + 0,0053 (N)

._ thi nghiệm 4:

| ta

Chat chi thi Vcu,coon (ml) | Vxson (ml) | Craon(N) | ©cu,coou (N)

n

1 10 10,8 0,1 0,108 Phenolphtalein

2 10 10,7 0,1 0,107

1 10 0,6 0,1 0,006 Metyl da cam

2 10 0,2 0,1 0,002

IV TRA LOI CAU HOI:

1 Khi thay nông độ HCI và NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay không, tai sao?

Trả lời:

Khi thay đổi nồng độ HCI và NaOH đường cong chuẩn độ sẽ thay đổi Khi thay đôi nồng độ thì thé tích sẽ thay đổi, đo đó đồ thị mới sẽ mở rộng ra hoặc thu hẹp lại Tuy nhiên, điểm pH tương đương vẫn không thay đổi

2 Việc xác định nông độ axit HCI trong các thí nghiệm 2 và 3 cho kết quả nào chỉnh

xác hơn, tại sao?

Trả lời:

Phenolphtalein giúp ta xác định chính xác nồng độ axit HCI hơn vì bước nhảy pH của Phenolphtalemn trong khoảng từ 8 — 10, trong khi đó bước nhảy pH của Metyl da cam

15