Báo cáo thí nghiệm hoá Đại cương 4

- Kết quả của thí nghiệm 2 không thay đổi khi thay HCl bằng HNO3.. Trong TN trên, nồng độ của Na2S O và H2 3 2SO4đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng?. Vì ở cùng nhiệt độ xác định,

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

BÁO CÁO

THÍ NGHIỆM HOÁ ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên: Trần Thị Thanh Thúy

Lớp: CN03

Nhóm: 01

Thành viên:

1 Nguyễn Thị Thanh Bình - 2252083

2 Trần Trung Kiên - 2252397

3 Nguyễn Phước Ngọc Hương - 2252285

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10/2024

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BÀI 2

I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1) Thí nghiệm 1

m = 50g, c = 1 cal/g.độ

m0c0 (cal/độ) 8,33 8,33

Lần 1: m0c 0= m×𝑐 ×(𝑡 3 −𝑡 1 )−(𝑡 2 −𝑡 3 )

𝑡 −𝑡 2 3 = 50 × 1 ×( − )−( − )43 2955−4355 43≈8,33 (cal/độ)

L n 2:m c mầ 0 0 ×𝑐 ×(𝑡3 −𝑡 1 )−(𝑡 2 −𝑡 3 )

𝑡 −𝑡 2 3 = 50 × 1 ×(45− )−( − ) 31 57 45

57−45 ≈ 8,33 (cal/độ)

m0c0 tb (𝑚0𝑐0)1+(𝑚0𝑐0)2

2 =8,33 +8 33,

2 = 8,33 (cal/độ)

2) Thí nghiệm 2

cNaCl= 1 cal/g.độ ; ρNaCl = 1.01g/mL ; nNaCl = 0.025 mol

Q (cal) 382,395 264 735,

Qtrung bình (cal) 323 565,

𝛥H (cal/mol) −12942,6

Nếu t1 ≠ t2thì Δt tính bằng hiệu số giữa t3 và 𝑡 +𝑡1 2

2

mNaCl = (VNaOH + VHCl) × 1,01 = (25 + 25) × 1,01 = 50,5 (g)

𝑄1= (𝑚0𝑐0+ 𝑚𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑐 ) × (𝑡3−𝑡1 +𝑡 2

2 ) = (8,33 50+ ,5 × 1) × ( −35 28+292 ) = 382,395 (cal)

𝑄2= (𝑚0𝑐0+ 𝑚𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑐𝑁𝑎𝐶𝑙) × (𝑡3−𝑡 +𝑡1 2

2 ) = (8,33 50+ ,5 × 1) × ( −33 28+292 ) = 264 735, (cal)

𝑄𝑡𝑏=𝑄1 +𝑄 2

2 =382 395, +264 7352 , = 323 565, (𝑐𝑎𝑙)

𝛥𝐻 = −𝑄 𝑡𝑏

𝑛 𝐻𝐶𝑙= −323,5650.025 = −12942,6 (cal/mol)

3) Thí nghiệm 3

cCuSO4= 1 cal/g.độ; mH2O = 50 g; nCuSO4 = 0.025 mol

Q (cal) 373 98, 311,65

H (cal/mol) -14959.2 -12466

Htb (cal/mol) -13712.6

𝑄1= 𝑚 𝑐 𝛥𝑡 = (𝑚0𝑐0+ 𝑚𝐻 2 𝑂 𝑐𝐻 2 𝑂+ 𝑚𝐶𝑢𝑆𝑂 4 𝑐𝐶𝑢𝑆𝑂 4) × (𝑡 − 𝑡2 1)

= (8,33 50+ + 4) × (35 29− ) =373 98, (𝑐𝑎𝑙)

𝑄2= 𝑚 𝑐 𝛥𝑡 = (𝑚0𝑐0+ 𝑚𝐻 2 𝑂.𝑐𝐻 2 𝑂+ 𝑚𝐶𝑢𝑆𝑂 4.𝑐𝐶𝑢𝑆𝑂 4) × (𝑡 − 𝑡2 1) ＝(8,33 50+ + 4) × 35 −(

30) =311 65, (𝑐𝑎𝑙)

𝑄𝑡𝑏=𝑄1+ 𝑄2

2 =373 98 311 65, +2 , = 342 815, (𝑐𝑎𝑙)

𝛥𝐻1= − 𝑄1

𝑛𝐶𝑢𝑆𝑂 4= −373,980,025 = −14959.2(𝑚𝑜𝑙) 𝑐𝑎𝑙

𝛥𝐻2= − 𝑄2

𝑛𝐶𝑢𝑆𝑂 4= −311,650,025 = −12466 (𝑚𝑜𝑙) 𝑐𝑎𝑙

𝛥𝐻𝑡𝑏= 𝛥𝐻1+ 𝛥𝐻2

2 = −14959.2 + (−2 12466)= −13712 6 ( 𝑐𝑎𝑙𝑚𝑜𝑙)

4) Thí nghiệm 4

cNH4Cl= 1 cal/g.độ; mH2O = 50 g; nNH4Cl = 0.0748 mol

Q (cal) −186 99, -186 99,

𝛥 H (cal/mol) −2499 87 −2499 87

𝛥 H (cal/mol) tb −2499 87

𝑄1= 𝑚 𝑐 𝛥𝑡 = (𝑚0𝑐0+ 𝑚𝐻 2 𝑂.𝑐𝐻 2 𝑂+ 𝑚𝑁𝐻 4 𝐶𝑙 𝑐𝑁𝐻 4 𝐶𝑙) × 𝑡(2− 𝑡1)

= (8,33 50+ + 4 × 1) × (27 30− ) = −186 99, (cal)𝑄2= 𝑚 𝑐 𝛥𝑡 = (𝑚0𝑐0+ 𝑚𝐻 2 𝑂.𝑐𝐻 2 𝑂+

𝑚𝑁𝐻 4 𝐶𝑙 𝑐𝑁𝐻 4 𝐶𝑙) × 𝑡(2− 𝑡1)

= (8,33 50+ + 4 × 1) × (27 30− ) = −186 99, (cal)𝛥𝐻1= − 𝑄1

𝑛𝑁𝐻4𝐶𝑙= −−186,99 0,0748= −2499 87 (𝑐𝑎𝑙

𝑚𝑜𝑙)

𝛥𝐻2= − 𝑄2

𝑛𝑁𝐻 4𝐶𝑙= −−186 990,0748 = −2499 87, ( 𝑐𝑎𝑙𝑚𝑜𝑙)

𝛥𝐻𝑡𝑏= 𝛥𝐻1+ 𝛥𝐻2

2 = −2499 87 2499 87 −2 = −2499 87 ( 𝑐𝑎𝑙𝑚𝑜𝑙)

II TRẢ LỜI CÂU HỎI

1) 𝛥 H c a ph ủ ản ứng HCl + NaOH → NaCl + H2O sẽ được tính theo số mol của HCl hay NaOH khi cho 25 ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25ml dung dịch NaOH 1M? Tại

sao?

Ta có: nNaOH = 0,025 x 1 = 0,025 mol; nHCl =0,025 x 2 = 0,5 mol

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Ban đầu 0,05 0,025 (mol)

Phản ứng 0,025 0,025 (mol)

Còn lại 0,025 0 (mol)

Trong thí nghiệm này, có thể thấy rằng NaOH đã phản ứng hoàn toàn Trong khi đó, HCl vẫn còn lại một lượng là 0,025 mol sau phản ứng Vì vậy, ΔH của phản ứng này sẽ được tính dựa trên số mol của NaOH

Ngoài ra, 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?

- Kết quả của thí nghiệm 2 không thay đổi khi thay HCl bằng HNO3 Vì HCl và HNO 3đều là các axit phân ly mạnh

HCl H↔ + + Cl ; HNO- H

3↔ + + NO 3

Ngoài ra, thí nghiệm 2 là một phản ứng trung hoà Vì vậy, kết quả phản ứng 2 về mặt lý thuyết là không thay đổi

3) Tính ΔH bằng lý thuyết theo định luật Hess So sánh với kết quả thí nghiệm Hãy xem 6 3

nguyên nhân có thể gây ra sai số trong thí nghiệm này:

- Mất nhiệt do nhiệt lượng kế

- Do nhiệt lượng kế

- Do dụng cụ đong thể tích hoá 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? Còn nguyên nhân nào khác không?

Theo định luật Hess, ΔH = ΔH + ΔH3 1 2 = 2,8 – 18,7 = −15,94 kcal/mol = −15940 (cal/mol)

Theo thí nghiệm, ΔH3 = −11470 (cal/mol)

Ta nhận thấy rằng có sự chênh lệch lớn giữa kết quả theo lý thuyết và kết quả thực nghiệm Theo em, trong 6 nguyên nhân trên, nguyên nhân quan trọng nhất là do Đồng Sunfat (CuSO4) bị hút

ẩm Vì ở điều kiện thường sẽ có lẫn hơi nước có độ ẩm, CuSO khan nên sau khi tiếp xúc với không 4 khí, CuSO4 khan sẽ hút ẩm ngay lập tức và toả ra một nhiệt lượng đáng kể, khiến ta sai lệch đi giá trị t2 mà chúng ta đo ở mỗi lần thí nghiệm

Ngoài ra, theo nhóm chúng em, còn có 2 nguyên nhân khác làm cho kết quả thực nghiệm chênh lệch lớn so với lý thuyết:

- Cân điện tử hoá chất chính xác, tuy nhiên, lượng chất chúng ta lấy là khác nhau nên có thể gây nên sự biến đổi nhiệt đáng kể

- Lượng CuSO4 trong phản ứng có thể không tan hết làm mất một lượng mà phải được sinh ra trong quá trình hoà tan

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

BÀI 4

I QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

1) Bậc phản ứng theo Na2S O 2 3

Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa H2SO4và 3 bình tam giác chứa Na2S2O và H3 2O theo bảng sau:

TN Ống nghiệm

V (ml) H2SO4 0,4 M

Erlen

V (ml) Na2S2O 0,1 M 3 V (ml) H O 2

- Dùng pipet khắc vạch lấy axit H2SO4cho vào ống nghiệm

- Rửa cây buret, cho H2O vào ống buret 1 rồi chỉnh buret 1 Tráng buret 2 bằng Na2S2O3 0,1 M rồi cho Na2S2O3 0,1 M vào và chỉnh buret 2

- Dùng buret 1 cho H2O vào erlen trước rồi dùng buret 2 cho Na2S2O3 vào erlen đã chứa H2O

- Chuẩn bị đồng hồ đếm giây

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

+ Đổ nhanh H2SO4trong ống nghiệm vào erlen

+ Bấm đồng hồ

+ Lắc nhẹ erlen rồi để yên cho đến khi thấy dung dịch chuyển sang đục thì bấm dừng đồng

hồ

- Lặp lại thí nghiệm lấy giá trị trung bình

2) Bậc phản ứng theo H2SO4

Thao tác tương tự phần 1 với lượng H2SO4 và Na2S O 2 3theo bảng sau:

TN Ống nghiệm

V (ml) H2SO4 0,4 M

Erlen

V (ml) Na2S2O 0,1 M 3 V (ml) H O 2

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1) Bậc phản ứng theo Na2S O2 3

Δt1 (s) Δt2 (s) ΔtTB (s)

Na2S2O3 H2SO4

Từ Δt của TN1 và TN2, xác định m (tính mẫu)TB 1

𝑚1= 𝑙𝑜𝑔2(𝛥𝛥𝑡𝑡𝑡𝑏1

𝑡𝑏2) = 𝑙𝑜𝑔2(127,566 ) ≈0,9499

Từ ΔtTBcủa TN2 và TN3, xác định m2

𝑚2= 𝑙𝑜𝑔2(𝛥𝑡𝑡𝑏2

𝛥𝑡𝑡𝑏3) = 𝑙𝑜𝑔2(30,5)66 = 1,1137 Bậc phản ứng theo Na2S2O : m 3 tb= 𝑚 +𝑚12 2=0,9499+1,11372 ≈ 1,0318 ≈ 1

Vậy bậc của phản ứng này xấp xỉ bằng 1

2) Bậc phản ứng theo H2SO4

Δt1 (s) Δt2 (s) ΔtTB (s)

Na2S2O3 H2SO4

3 0,02 0,16 48 51 49,5

Từ Δt của TN1 và TN2, xác định m (tính mẫu)TB 1

𝑚1= 𝑙𝑜𝑔2(𝛥𝑡𝑡𝑏1

𝛥𝑡𝑡𝑏2) = 𝑙𝑜𝑔2(68,566 ) ≈0,0536

Từ ΔtTBcủa TN2 và TN3, xác định m2

𝑚2= 𝑙𝑜𝑔2(𝛥𝑡𝑡𝑏2

𝛥𝑡𝑡𝑏3) = 𝑙𝑜𝑔2(49,5)66 ≈0,4150 Bậc phản ứng theo H2SO4: n tb= 𝑚 +𝑚12 2=0 ,0536 0 4150+ ,

2 = 0,2343 Vậy bậc của phản ứng: mtb + ntb = 1,0318 + 0,2343 = 1,2661

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Trong TN trên, nồng độ của Na2S O và H2 3 2SO4đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng? Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc phản ứng

- Nồng độ của Na2S2O 3tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng

- Nồng độ H2SO4hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

- Biểu thức tốc độ phản ứng:

V=k.[Na2S2O3]1,0318.[H2SO4]0,2343

- Bậc của phản ứng: 1,0318 + 0,2343 = 1,2661

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

● H2SO4 + Na2S O2 3 → Na SO2 4 + H2S O2 3 (1)

● H2S O2 3 → H2SO + S 3 (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 nhật nhất không? Tại sao? Lưu ý trong các TN trên, lượng

axit H2SO4luôn luôn dư so với Na2S2O3

- Phản ứng (1) là phản ứng trao đổi ion, tốc độ phản ứng diễn ra rất nhanh

- Phản ứng (2) là phản ứng tự oxi hoá khử nên tốc độ phản ứng diễn ra chậm hơn

Phản ứng (2) quyết định tốc độ phản ứng, là phản ứng diễn ra chậm nhất do bậc của phản ứng (2) 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?

Vận tốc được xác định bằng thương của biến thiên nồng độ với biến thiên thời gian (ΔC/Δt) Vì ΔC ≈

0 (lưu huỳnh có biến thiên nồng độ không đáng kể trong khoảng thời gian Δt) nên vận tốc trong các

TN trên được xem là vận tốc tức thời

4 Thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S O2 3thì bậc phản ứng có thay đổi hay không, tại sao?

Khi thay đổi thứ tự Na2S2O và H3 2SO4, bậc phản ứng không thay đổi Vì ở cùng nhiệt độ xác định, bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của hệ (nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt tiếp xúc, áp suất)

mà không phụ thuộc vào thứ tự phản ứng

BÀI PHÂN TÍCH 8: THỂ TÍCH

I Thí nghiệm 1:

Xây dựng đường cong chuẩn độ một 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 bảng số liệu trên Ta vẽ được đường cong chuẩn độ như sau:

Hình: Đường cong chuẩn độ

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

• Bướ c nh y ả 𝑝𝐻 ≈ 10,2

• Điể tương đương: m 𝑝𝐻𝑡𝑑≈ 7

II Thí nghiệm 2:

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

Đường cong chu n ẩ độ ộ axit mạnh b m t ằng ộ m t

bazơ mạnh

14

10.56 10

8

7.26 6

4

2

1.59

3.36

2 38

0

Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ vào erlen 150ml, 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 đếnkhi 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 hai lần nữa để tính giá trị

trung bình

Bảng số liệu:

Bảng: Chuẩn độ HCl – NaOH với Phenolphtalein

𝑐𝐻𝐶𝑙

 = 1 2 ∑ 𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖

2

1

= 1 2 ∗ (0,098 + 0,097) = 0,0975 (𝑁)

Ta tính được sai số tuyệt đối của mỗi lần đo theo công thức:

∆𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖 = |𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖 − 𝐶 | 𝐻𝐶𝑙

Các giá sai trị số được thể hiện ở bảng trên

Sai số trung bình:

∆𝐶𝐻𝐶𝑙

 = 1 2 ∑ ∆𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖

2

1

= 1 2 ∗ (0,0005 + 0,0005) = 0,0005 (𝑁) Suy ra, nồng độ HCl cần dùng là:

𝐶𝐻𝐶𝑙= 0.0975 ± 0.0005 (𝑁)

III Thí nghiệm 3:

Tiến hành tương tự thí nghiệm 2 nhưng thay chất chỉ thị

phenolphtalein bằng metyl cam da Màu dung dịch đổi từ đỏ sang

cam

Lần 𝑽𝑯𝑪𝒍(𝒎𝒍) 𝑽𝑵𝒂𝑶𝑯( ) 𝒎𝒍 𝑪𝑵𝒂𝑶𝑯 (𝑵) 𝑪𝑯𝑪𝒍(𝑵) Sai số

Bảng: Chuẩn độ HCl – NaOH với metyl da cam

𝑐𝐻𝐶𝑙

 = 2 ∑ 𝐶 1 𝐻𝐶𝑙𝑖

2

1

= 1 2 ∗ (0,1 + 0,099) = 0,0995 (𝑁)

Ta tính được sai số tuyệt đối của mỗi lần đo theo công thức:

∆𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖 = |𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖 − 𝐶 | 𝐻𝐶𝑙

Các giá sai trị số được thể hiện ở bảng trên

Sai số trung bình:

∆𝐶𝐻𝐶𝑙

 = 1 2 ∑ ∆𝐶𝐻𝐶𝑙𝑖

2

1

= 1 2 ∗ (0,0005 + 0,000 5) = 0, 000 5 (𝑁) Suy ra, nồng độ HCl cần dùng là:

𝐶𝐻𝐶𝑙= 0 099 ± 0.0005 (𝑁) 5

IV Thí nghiệm 4:

Tiến hành tương tự thí nghiệm 2 nhưng thay chất dung dịch HCl bằng

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

4a: Chuẩn độ 𝑪𝑯 𝑪𝑶𝑶𝑯𝟑 phenolphtalein: với

Lần 𝑽𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯(𝒎𝒍) 𝑽𝑵𝒂𝑶𝑯( ) 𝒎𝒍 𝑪𝑵𝒂𝑶𝑯 (𝑵) 𝑪𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯( ) 𝑵 Sai số

𝑐𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻

 = 1 2 ∑ 𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑖

2

1

= 1 2 ∗ (0,098 + 0,097) = 0,0975 (𝑁)

Ta tính được sai số tuyệt đối của mỗi lần đo theo công thức:

∆𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑖 = |𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑖 − 𝐶 | 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻

Các giá sai trị số được thể hiện ở bảng trên.

Sai số trung bình:

∆𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻

 = 1 2 ∑ ∆𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑖

2

1

= 1 2 ∗ (0,0005 + 0,0005) = 0,0005 (𝑁) Suy ra, n ồng độ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 cần dùng là:

𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0.0975 ± 0.0005 𝑁) (

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

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 và điểm pH tương đương vẫn không 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?

Phenol phtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì bước nhảy pH của phenol phtalein khoảng từ đến 10 Bước nhảy của metyl 8 da cam là 3.1 đến 4.4 mà điểm tương đương của hệ là 7 (do axit mạnh tác dụng với bazơ mạnh) nên thí nghiệm 2 (Phenol phtalein) sẽ cho kết quả chính xác hơn.

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

Phenol phtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì bước nhảy pH của

phenol phtalein khoảng từ 8 đến 10 Bước nhảy của metyl orange là 3.1 đến 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 và chất chỉ thị cũng sẽ đổi màu tại điểm tương đương