TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM hóa vô cơ 02

Số oxi hóa: Trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hóa +1 Thí nghiệm Mục đích thí nghiệm Mô tả tóm tắt thí nghiệm Hiện tượng xảy ra Giải thích Tính toán Phương trình C

TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM HÓA VÔ CƠ

Nhóm : 06

Tên sinh viên:

Ngày làm thí nghiệm: 30/09/2015

Bài 1: Kim Loại Kiềm

I Tóm tắt lý thuyết:

Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA, đứng ở mỗi đầu chu kì (trừ chu kì 1 )

Cấu hình electron: Kim loại kiềm là những nguyên tố s Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử chỉ

có ở 1e, ở phân lớp ns1 (n là số thứ tự của chu kì) So với những electron khác trong nguyên tử thì

electron ns1 ở xa hạt nhân nguyên tử nhất, do đó dễ tách khỏi nguyên tử

Số oxi hóa: Trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hóa +1

Thí

nghiệm

Mục đích thí nghiệm

Mô tả tóm tắt thí nghiệm

Hiện tượng xảy ra

Giải thích Tính toán Phương trình

Chú thích

Lý thuyết Thực tế

TN 1 Xác định độ tan

của các muối

thông qua thí

nghiệm solvay

Điều chế Na2CO3 bằng phương

pháp Solvay:

H2CO3 theo phản ứng:

CO2 + H2O H2CO3

Sục CO2 vào

erlen 125ml chứa

50ml dung dịch

NaCl bão hòa

trong

NH3 Ngâm

erlen trong chậu

nước lạnh, đợi

cho đến khi có

tinh thể trắng tạo

thành Lọc chân

không lấy tinh

thể (tráng bằng

cồn, không

tráng bằng nước

lạnh)

- Lấy một ít tinh

thể trên cho vào

cốc nước Thêm

vào một giọt

phenolphtalein ta

thấy dung dịch

chuyển sang màu

hồng nhạt

- Cho một ít tinh

thể vào ống

nghiệm, đậy

bằng nút cao su

-có tinh thể trắng tạo thành

-dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt

-nước vôi trong bị đục dần

Cả 4 chất: NaCl, NH4HCO3, NaHCO3 và NH4Cl đều tan trong nước nhưng NaHCO3 hơi ít tan hơn nên tách ra dưới dạng tinh thể (dung dịch ban đầu là bão hòa NH3) Đây là

sự cân bằng giữa khả năng phản ứng và tốc

độ phản ứng Nhiệt độ vừa phải để vận tốc không chậm và độ tan của NaHCO3 không lớn hơn độ tan của NaCl.

H2O có tính bazơ yếu:

H2CO3  CO2 + H2O H2CO3 không bền phân hủy tạo CO2 làm cân bằng của phản ứng (a) dịch chuyển về phía tạo ra OH - làm phenolphtalein hóa hồng.

2NaHCO 3  t o Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

CO 2 + Ca(OH) 2    CaCO 3 + H 2 O

CO 2 + H 2 O + CaCO 3    Ca(HCO 3 ) 2

 Sấy phần tinh thể còn lại ở 100 o C ta

có gắn ống thủy tinh Đun nóng ống nghiệm bằng đèn cồn Dẫn khí thoát ra vào nước vôi trong ta thấy dung dịch nước vôi trong bị đục dần Nếu để trong một thời gian dài thì nước vội bị đục sẽ trong trở lại

sẽ được tinh thể Na 2 CO 3 khan

Phương trình phản ứng:

o

t

  Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

 Kết luận: trong công nghiệp người ta thường điều chế Na 2 CO 3 bằng phương pháp Solvay do NaHCO 3 là chất ít tan hơn các chất nên cuối quá trình sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao đồng thời các sản phẩm phụ trong quá trình có thể tái sử dụng trong các quá trình khác giúp nang cao hiệu quả kinh tế.

TN 2 Biết được tính

chất của kim

loại kiềm:Khi

bị đốt, những

electron của

nguyên tử hoặc

ion kim loại

kiềm bị kích

thích nhảy lên

những mức

năng lượng cao

hơn Khi những

electron đó trở

về trạng thái

ban đầu, chúng

hoàn trả lại

những năng

lượng đã hấp

Quan sát màu ngọn lửa của kim loại kiềm:

- Nhúng một đầu mẫu giấy lọc vào dung dịch LiCl bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn

ta thấy ngọn lửa

có màu đỏ tía

- Làm thí nghiệm tương tự như trên với dung dịch NaCl bão hòa ta thấy ngọn lửa có màu vàng, còn với

LiCl:

màu đỏ tía

NaCl bão hòa: màu vàng

KCl bão hòa: màu tím

Li2SO4:

màu ngọn lửa không thay đổi

 Ở trong ngọn lửa, những electron của nguyên tử và ion kim loại kiềm được kích thích nhảy lên các mức năng lượng cao hơn Khi trở về những mức năng lượng ban đầu, các electron này phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ trong vùng khả kiến Vì vậy, ngọn lửa có màu đặc trưng cho từng kim loại.

 Do anion SO 2- giữ electron chặt hơn Cl - nên năng lượng từ ngọn lửa đèn cồn không đủ lớn để kích thích electron lên trạng thái kích thích nên Li+ trong Li2SO4 không thể hiện được tính chất như LiCl.

Kết luận:

.

thụ dưới dạng

bức xạ vùng

khả kiến

dung dịch KCl bão hòa thì ta thấy ngọn lửa có màu tím

- Khi thay LiCl bằng Li2SO4 thì thấy màu ngọn lửa không thay đổi

Khi đốt cháy cation kim loại kiềm (trong hợp chất với anion thích hợp) sẽ cho ngọn lửa có màu đặc trưng Trong phân nhóm chính nhóm IA, khi đi từ trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ chuyển từ

đỏ đến tím, nghĩa là năng lượng tăng dần

do bán kính nguyên tử tăng, electron

dễ chuyển sang mức năng lượng cao hơn.

TN3

Kiểm tra tính

khử của kim

loại kiềm và sự

hoạt động của

kim loại kiềm

Phản ứng của kim loại kiềm với nước:

Cho nước vào chén sứ đến ½ thể tích, nhỏ vào đó 1 giọt phenolphtalein Dùng kẹp sắt lấy một mẫu kim loại Na, dùng dao nhựa cắt thành một mẫu nhỏ (1x1mm) ta thấy Na rất mềm Cho mẫu Na vừa cắt vào chén

sứ ta thấy Na phản ứng với nước mãnh liệt

có khói trắng bay lên,

có tia lửa xẹt, mẫu Na chạy trên mặt nước, dung dịch chuyển sang màu hồng

- Phương trình phản ứng:

2Na + 2H2O    2NaOH + H2 (1)

2H2 + O2    2H2O (2)

- Na tác dụng với nước tạo ra H2, phản ứng (1) tỏa nhiệt rất lớn tạo điều kiện cho phản ứng (2) xảy

ra, tạo ra khói trắng đó là hỗn hợp của H2 và hơi nước Phản ứng sinh ra NaOH là một bazơ mạnh nên làm dung dịch có chứa phenolphtalein hóa hồng NaOH sinh ra bao quanh mẫu

Na làm giảm bề mặt tiếp xúc của

Na với H2O nên phản ứng xảy ra chậm H2 sinh ra phân bố không đều tạo nên lực nâng và đẩy Na chạy trên mặt nước

- Làm lại thí nghiệm với dung dịch CuSO4 0.5M, ngoài phản

.

làm nước nóng

lên, có khói

trắng bay lên,

có tia lửa xẹt,

mẫu Na chạy

trên mặt

nước.Phản ứng

ban đầu rất

nhanh nhưng

sau đó chậm

dần và dung

dịch chuyển

sang màu

hồng

Làm lại thí

nghiệm trên

nhưng thay

nước bằng

dung dịch

CuSO4 0.5M

ta thấy phản

ứng xảy ra

mãnh

liệt hơn thí

nghiệm trên: Na

bốc cháy kèm

theo tiếng nổ, có

Na bốc cháy kèm theo tiếng

nổ, có khói trắng xuất hiện, có kết tủa màu lam và

ứng (1) và (2) còn có phản ứng: 2NaOH + CuSO4    Cu(OH)2

 + Na2SO4

(xanh lam)

- Khi vào dung dịch CuSO4, Na tác dụng với nước trước chứ không trực tiếp khử ion Cu2+

- Natri phản ứng mãnh liệt hơn vì: Trong thí nghiệm đầu NaOH vừa tạo thành bao quanh mẫu Na làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa

Na với H2O Còn thí nghiệm sau NaOH vừa tạo thành đã phản ứng ngay với CuSO4 nên không làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O Mặt khác, do NaOH mới sinh ra phản ứng tức thời với lượng dư CuSO4 nên dung dịch chứa phenolphtalein ban đầu chuyển sang màu hồng nhưng sau đó mất màu

- Kết tủa màu đen là do nhiệt tỏa

ra của phản ứng (1) làm nhiệt phân tủa Cu(OH)2 thành CuO có màu đen:

Cu(OH)2

o

t

  CuO (đen) + H2O

Kết luận :

Kim loại kiềm mềm, dễ cắt Trong

khói trắng xuất hiện, có kết tủa màu lam và tại chỗ bốccháy có tủa màu đen

Dung dịch chuyển sang màu hồng sau

đó mất màu hồng đi

tại chỗ bốc cháy

có tủa màu đen

Dung dịch chuyển sang màu hồng sau đó mất màu hồng đi

các phản ứng chúng thể hiện tính khử mạnh Rất hoạt động về mặt hóa học, phản ứng mãnh liệt với nước tạo bazơ mạnh và tỏa nhiệt Kim loại kiềm rất

dễ tác dụng với nước và oxi trong không khí nên người ta bảo quản kim loại kiềm trong dầu hoả

TN4 Nhận biết độ

tan của muối

kim loại kiềm

Độ tan của các muối kim loại kiềm: Cho

vào 2 ống nghiệm mỗi ống khoảng 1

ml dung dịch LiCl 0.5M và 5giọt NH4OH đậm đặc

Ống 1: thêm

vào 1ml dung dịch NaF 0.5M, lắc đều để yên

ống 1: ta

thấy có tủa trắng tạo thành

- LiF là chất ít tan nên có kết tủa tạo thành Khi cho NH4OH đậm đặc vào, NH4OH làm dung môi phân cực hơn mà LiF có tính liên kết cộng hóa trị nên tủa nhiều hơn

NaF + LiCl    NaCl + LiF

- Li3PO4 tan nhưng khi cho

NH4OH đậm đặc vào, dung môi trở nên phân cực hơn nên Li3PO4

vài phút ta thấy

có tủa trắng tạo thành Khi thêm NH4OH vào thì lượng tủa nhiều hơn

Ống 2: thêm

vào 1ml dung dịch NaH2PO4

và lắc đều thì không thấy hiện tượng nhưng khi cho NH4OH vào thì có tủa trắng xuất hiện và tiếp tục đến dư NH4OH thì tủa vẫn không tan

Khi thêm

NH4OH vào thì lượng tủa nhiều hơn

ống 2:

không thấy hiện tượng nhưng khi cho NH4OH vào thì có tủa trắng xuất hiện

và tiếp tục đến dư NH4OH thì tủa vẫn không tan

trở nên ít tan hơn

OH- + H2PO4-    H2O + HPO4

2-OH- + HPO42-    H2O + PO4

3-3Li+ + PO43-    Li3PO4

- Làm lại thí nghiệm trên và thay LiCl bằng KCl thì trong các ống đều không có hiện tượng

Kết luận :

- Đa số các muối kim loại kiềm là

dễ tan trừ một số muối của Li

Do trong các kim loại kiềm Li

có bán kính nguyên tử nhỏ nên lực hút hạt nhân với electron ngoài cùng lớn làm cho độ phân cực trong muối giảm làm cho các muối của Li khó tan trong dung môi phân cực

TN5 Xác định độ tan

của dung dịch

kiềm trong

dung môi phân

cực

Lắc chung hỗn hợp gồm 0.5g LiCl và 0.5g KCl với 3ml cồn

trong Lọc và rửa phần rắn không tan với 1ml cồn (3 lần) Phần cồn

- Khi hòa tan hỗn hợp bằng cồn thì do Li+ có bán kính nguyên tử nhỏ nên lực hút hạt nhân với electron ngoài cùng lớn làm cho

độ phân cực trong muối LiCl giảm mà cồn là dung môi phân cực yếu nên LiCl được tan tốt còn KCl thì không tan do tính phân cực mạnh Vì vậy, phần

qua lọc và cồn

dùng để rửa gộp

chung trong một

becher Đun cách

thủy đền khi cạn

khô sẽ thu được 2

khối rắn: một ở

trên giấy lọc và

một do cô cạn

Lấy mẫu rắn trên

giấy lọc hòa tan

trong 2ml nước

rồi chia thành 2

ống nghiệm để

thử Li+:

Ống 1: thêm 1ml

NaF và 5 giọt

NH4OH đậm đặc

Ống 2: thêm 10

giọt acid piric

vào

Làm tương tự

với mẫu rắn thu

được do cô cạn

thì ống 1 có kết

tủa trắng tạo

ống 1 hiện tượng:

không có hiện tượng

gì xảy ra

ống 2 hiện tượng: có xuất hiện kết tủa vàng hình kim

Chứng tỏ

có K+

trong dung

qua lọc có chứa LiCl còn mẫu rắn là KCl

- Điều này chứng tỏ chất rắn trên lọc không chứa ion Li+ mà chứa ion K+

Kết luận :

- Trong phân nhóm IA khi đi từ trên xuống thì độ phân cực của muối kim loại tăng dần Các chất sẽ tan dễ dàng trong dung môi phân cực

thành, còn ống 2 không có hiện tượng chứng tỏ

có Li2+

dịch

II Trả lởi câu hỏi:

TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM HÓA VÔ CƠ

Nhóm : 06

Tên sinh viên:

Ngày làm thí nghiệm: 30/09/2015

Bài 2: Kim Loại Kiềm Thổ

I Tóm tắt lý thuyết:

Kim loại kiềm thổ nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố: beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và rađi (Ra) Trong mỗi chu kì, nguyên tố kim loại kiềm thổ đứng sau nguyên tố kim loại kiềm

Cấu hình electron: Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s Lớp ngoài cùng của nguyên tử có 2e ở

phân lớpns2 So với những electron khác trong nguyên tử thì hai elcetron ns2 ở xa hạt nhân hơn cả,

chúng dễ tách khỏi nguyên tử

II.Báo cáo

Thí

nghiệm

Mục đích thí nghiệm

Mô tả tóm tắt thí nghiệm

Hiện tượng xảy ra

Giải thích Tính toán Phương trình

Chú thích

Lý thuyết Thực tế

TN 1 Từ thí nghiệm

này nhận biết

được sự chuyển

mức năng

lượng từ thấp

lên cao một

cách dễ dàng

của kim loại

kiềm thồ

quan sát màu ngọn lửa của kim loại kiềm thổ.

Nhúng một mẫu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2

bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn, quan sát màu sắc ngọn lửa Làm tương

tự đối với SrCl2

và BaCl2

Hiện tượng:

CaCl2: ngọn lửa màu da cam SrCl2: ngọn lửa màu đỏ tươi BaCl2: ngọn lửa màu vàng lục

- Do các electron ở lớp ngoài cùng của ion kim loại trong muối hấp thụ năng lượng từ ngọn lửa đèn cồn bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn và khi trở về trạng thái cơ bản

nó phát ra bức xạ có bước sóng trong vùng ánh sáng nhìn thấy có màu sắc khác nhau đặc trưng cho mỗi kim loại.

- Khi đốt cháy cation kim loại kiềm thổ sẽ cho ngọn lửa có màu đặc trưng Trong nhóm IIA, khi đi từ trên xuống dưới (Ca, Sr, Ba) màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ đi từ đỏ đến vàng chứng tỏ các electron của các kim loại có bán kính tăng dần sẽ

có mức năng lượng cao hơn nên dễ dàng chuyển lên mức năng lượng cao hơn.

TN2 Xác định mức

độ phản ứng

của kim loại

kiềm thổ với

nước

phản ứng của kim loại kiềm thổ đối với nước.

Lấy 2 ống nghiệm cho vào mỗi ống 1-2ml nước, một ít bột

Mg và 1 giọt phenolphtalein

Ống 1: để ở nhiệt

độ thường sau đun nóng

Ống 2: cho thêm

5-6 giọt dung dịch NH4Cl

Ống 1:

Khi để ở nhiệt độ thường tại

bề mặt tiếp xúc xuất hiện màu hồng nhạt đồng thời xuất hiện rất chậm các bọt khí không màu Sau khi đun nóng bọt khí xuất hiện nhiều hơn, màu hồng đậm hơn

Ống 2:

khi cho từ

từ NH4Cl

tạo thành bám trên bề mặt Mg

Mg + 2H 2 O   Mg(OH) 2 + H 2 ↑ (1)

Do có một phần Mg(OH) 2 tan tạo thành ion OH khiến cho phenolphtalein chuyển sang màu hồng

  

  Mg 2+ + 2OH (2)

Ở nhiệt độ cao thì Mg(OH) 2 tan nhiều trong nước hơn nên dung dịch chuyển sang màu hồng đâm hơn, sự che phủ

phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn và khí

H 2 thoát ra nhanh hơn nhiều hơn

bị hoà tan theo phản ứng (3) nên phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn khí thoát ra nhiều hơn 2NH 4 Cl + Mg(OH) 2

  

   MgCl 2 + 2NH 4 OH (3)

Màu hồng nhạt màu dần cho đến mất là

do Mg(OH) 2 tham gia phản ứng (3) nên phản ứng (2) dịch chuyển theo chiều nghịch làm giảm nồng độ OH Sau đó màu hồng xuất hiển trở lại do NH 3 sinh

ra ở phản ứng (3) và OH ở phản ứng (2) sau khi NH 4 Cl phản ứng hết.

vào phản ứng xảy ra mạnh hơn, màu hồng của dung dịch nhạt dần cho đến mất màu, đồng thời khí thoát ra nhiều hơn, sau đó màu hồng xuất hiện trở lại

- Kim loại kiềm thổ từ Mg trở xuống đều tác dụng với nước tạo bazơ mạnh

và giải phóng khí H2

- Riêng Mg tác dụng chậm với nước ở nhiệt độ thường, tác dụng mạnh khi được đun nóng hoặc có điều kiện phản ứng thích hợp.

TN3 Điều chế

hidroxit của

kim loại kiềm

thổ từ muối tan

của nó Xác

định tính chất

của các hidroxit

kim loại kiềm

thồ

a.Điều chế và tính chất của Mg(OH) 2

Cách tiến hành:

cho NaOH tác dụng với muối dung dịch Mg2+

trong 3 ống nghiệm Ly tâm

bỏ phần dung dich phía trên và lấy phần kết tủa cho vào 3 ống nghiệm

Khi cho NaOH vào muối Mg2+

thì xuất hiện kết tủa trắng không tan trong nước

Ống 1:

kết tủa tan dung dịch trong suốt

Ống 2:

Mg 2+ + 2OH   Mg(OH) 2 Ống 1: Mg(OH) 2 + 2HCl   MgCl 2 +

H 2 O Ống 2: cả 2 chất đều là bazơ nên không phản ứng

Ống 3: Mg(OH) 2 + 2NH 4 Cl   MgCl 2 + 2NH 3 ↑ + 2H 2 O

 Ống 1:

tác dụng

HCl

 Ống 2:

tác dụng

NaOH

 Ống 3:

tác dụng

NH4Cl

b Điều chế và

tính chất kim

loại kiềm thổ:

Lấy 4 ống

nghiệm mỗi ống

nghiệm lần lượt

chứa 1ml dung

dịch muối Mg2+ ,

Ca2+ , Ba2+ , Sr2+

0.5M thêm vào

mỗi ống 0,5ml

dung dịch NaOH

1M, ly tâm quan

sát kết tủa

không có hiện tượng

Ống 3:

kết tủa tan dung dịch trong suốt

và có khí mùi khai thoát ra

Hiện tượng: Cả

4 ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa theo thứ tự tăng dần là

Ba2+, Sr2+,

Ca2+,

Mg2+

Vậy độ tan của các hydroxit tương ứng của chúng giảm dần theo thứ tự trên

thích:

Mg 2+ + OH   Mg(OH) 2

Ca 2+ + OH   Ca(OH) 2

Ba 2+ + OH   Ba(OH) 2

Sr 2+ + OH   Sr(OH) 2

Do đi từ Mg đến Ba thì bán kính nguyên tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron ngoài cùng giảm và do oxi có độ âm điện lớn nên rút electron về phía nó làm cho phân tử hydroxyt phân cực mạnh nên tan được trong nước là dung môi phân cực

- Có thể điều chế các hidroxit của kim