Khi cho HNO3 đậm đặc vào 2 bình tam giác rồi thả Cu kim loại vào thì Cu phản ứng với HNO3 tan ra, tạo thành dung dịch muối đồng nitrat có màu xanh, đồng thời giải phóng khí NO2 có màu nâu. Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Sau đó ta cho vào 2 bình tam giác đựng khí NO2 lần lượt 1 cục than gỗ và than hoạt tính, bình cho than hoạt tính vào thì tốc độ mất màu nâu xảy ra nhanh hơn rất nhiều, còn bình cho than gỗ vào lâu hơn. Điều này được giải thích dựa trên cơ chế hấp phụ, C có khả năng hấp phụ cao ( diện tích bề mặt rất lớn từ 500 đến 1500m2g), nên các phân tử NO2 được hấp phụ, bị giữ lại trên bề mặt C nên mất màu, vì than hoạt tính được nghiền nhỏ, diện tích tiếp xúc lớn gấp nhiều lần so với than cục nên sự hấp phụ nhanh hơn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BẢN TƯỜNG TRÌNH HĨA HỌC KHOA HÓA HỌC Bản tường trình số 8: CACBON- SILIC Thứ hai, ngày 16, tháng 12, năm 2013 Họ tên sv: Mai Quang Hồng 1.TÊN THÍ 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT HĨA HỌC NGHIỆM Điều chế khí NO2 Thí Khi cho HNO3 đậm đặc vào bình tam giác thả Cu kim loại vào Cu phản nghiệm 1: ứng với HNO3 tan ra, tạo thành dung dịch muối đồng nitrat có màu xanh, đồng thời so sánh giải phóng khí NO2 có màu nâu tính hấp Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O phụ Sau ta cho vào bình tam giác đựng khí NO2 cục than gỗ than hoạt than hoạt tính, bình cho than hoạt tính vào tốc độ màu nâu xảy nhanh nhiều, tính bình cho than gỗ vào lâu than Điều giải thích dựa chế hấp phụ, C có khả hấp phụ cao ( diện thường tích bề mặt lớn từ 500 đến 1500m2/g), nên phân tử NO2 hấp phụ, bị giữ lại Cách tiến bề mặt C nên màu, than hoạt tính nghiền nhỏ, diện tích tiếp xúc lớn hành: gấp nhiều lần so với than cục nên hấp phụ nhanh Tài liệu: giảng thực tập hóa vơ – trang 631.1.2 Hấp phụ q trình chất chứa (tụ tập, thu hút) phân tử khí, phân tử, ion chất tan lên bề mặt phân pha, bề mặt phân cách pha Khí-Rắn, Khí-Lỏng, Rắn-Lỏng Cơ chế hấp phụ: q trình giữ lại chất khí chất tan bề mặt phân cách pha Có loại hấp phụ: hấp phụ vật lí hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lí Hấp phụ hóa học Liên kết chất hấp phụ chất bị hấp phụ liên kết yếu( lien kết van dẻ waals, liên kêt hydro) khơng có trao đổi điện tích chất hấp phụ chất bị hấp phụ Liên kết chất hấp phụ chất bị hấp phụ liên kết hóa học bền vững, có trao đổi điện tích q trình hình thành liên kết Hiệu ứng nhiệt trình hấp phụ nhỏ, Hiệu ứng nhiệt trình hấp phụ lớn, khoảng 2-10 Kcal/mol ( tương đương khoảng 10-200 Kcal/mol( tương đương trình ngưng tụ) phản ứng hóa học) Số lớp hấp phụ: nhiều lớp Số lớp hấp phụ: lớp Q trình hấp phụ thuận nghịch Có giải hấp phụ Quá trình hấp phụ bất thuận nghịch, khơng có giải hấp phụ Ví dụ: hấp phụ H2O Silicagel Ví dụ: hấp phụ O2, NO2, than ứng dụng tượng hấp phụ: làm mặt nạ phòng độc (than hoạt tính) lọc mùi, lọc chất màu, chất béo khơng hòa tan nước( than hoạt tính dạng bột) xử lí nước thải lọc nước hút ẩm, loại bỏ nước vật dụn, hóa chất cần bảo vệ( silicagel) 1.TÊN THÍ NGHIỆM 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT HÓA HỌC Cho bột cacbon vào ống nghiệm chứa H2SO4 đặc HNO3 đặc, đun Thí nghiệm nóng, ống nghiêm chứa HNO3 đặc sinh khí màu nâu, ống chứa H2SO4 2: sinh khí khơng màu mùi xốc Tính chất Do H2SO4 HNO3 đặc nóng có tính oxi hóa mạnh, gốc SO42- NO3- oxi hóa học hóa C lên C+4 giải phóng khí CO2, gốc S+6 N+5 bị khử S+4 giải phóng khí CACBON SO2 N+4 giải phóng khí NO2 Cách tiến C - 4e → C+4O2 hành: S+6 + 2e →S+4O2 Tài liệu: N+5 + e → N+4O2 giảng thực C + 2H2SO4 đn → CO2 + 2SO2 + 2H2O tập hóa vơ C + 4HNO3 đn → CO2 + 4NO2 + 2H2O – trang 63-1.2 Khi trộn C với bột CuO ống nghiệm nung nhiệt độ cao, thấy phần bột CuO màu đen chuyển sang màu đỏ Do C có tính khử mạnh nhiệt độ cao trở nên hoạt động, nên khử Cu 2+ thành Cu kim loại có màu đỏ, Cu+2 + 2e → Cu C – 2e → C+2O CuO + C → Cu + CO C thể tính khử 1.TÊN THÍ HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH NGHIỆM Thí nghiệm 3: DIOXIT HĨA HỌC Khí CO2 điều chế từ bình kipp với ngun liệu đá vơi axit HCl CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 Khí CO2 sinh có lẫn tạp chất nước HCl để làm làm khô khí CACBON, CO2 ta dẫn tồn khí qua bình chứa H2SO4 đậm đặc để loại bỏ AXIT nước, sau dẫn khí qua dd NaCl khan để loại bỏ HCl CACBONI Thu khí CO2 vào bình tam giác C muối đốt mẫu than cháy dỡ thả vào bình mẫu than tắt: khí CO CACBONAT Cách tiến khơng trì cháy nên mẫu than tắt Sục khí CO2 vào ống nghiệm đựng nước khoảng 2-3 phút, sau thả giấy hành: thị pH vào thấy giấy chuyển sang màu cam nhạt( màu không đổi) Tài liệu: (pH=5,5) giảng thực Do khí CO2 tan nước tan tạo thành dd axit cacbonic axit tập hóa vô yếu, không bền, phân ly nấc cho môi trường H+ nên ta thấy giấy thị – trang có màu cam nhạt 63,64- CO2 + H2O → CO2.H2O →H2CO3 1.3,1.4 H2CO3 + H2O → H3O+ + HCO3HCO3- + H2O → H3O+ + CO32- K1 = 4,16.10-7 K2 = 4,84.10-11 Khi sục khí CO2 vào ống nghiệm chứa dd nước vơi thấy dd đục nhẹ Vì sục CO2 vào dd, phần CO2 tan nước tạo thành axit H2CO3 sau axit bị phân ly nước tạo gốc CO32-, Ca2+ kết hợp với CO32- tạo thành kết tủa CaCO3 nên dd bị đục, CO2 tan nước, phân ly axit yếu H2CO3 lâu nên lâu tạo thành kết tủa CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O Khi sục khí CO2 từ từ vào ống nghiệm chứa NaOH lúc NaOH dư, CO2 tác dụng với nước tạo thành muối trung tính CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O Ngược lại, cho dd NaOH vào bình chứa CO2 lúc CO2 dư, CO2 tác dụng với NaOH tạo muối axit, sau muối axit phản ứng với NaOH tạo thành muối trung hòa CO2 + NaOH → NaHCO3 NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O Muối cacbonat kim loại kiềm tan tốt khơng bị nhiệt phân, muối hidrocacbonat bị nhiệt phân giả phóng khí CO2 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O NHIỆT PHÂN CÁC MUỐI CACBONAT Khi nung ống nghiệm chứa muối (NH4)2CO3 khan NH4HCO3 khan chúng bị nhiệt phân, giải phóng khí NH3( nhận biết giấy thị thấm nước), muối trung hòa sinh khí CO2 NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3 → NH3 + NH4HCO3 Trường hợp: muối cacbonat trạng thái dd khơng bị nhiệt phân 1.TÊN THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT HÓA HỌC Trộn cát trắng(SiO2) bột Mg nghiền nhỏ cho vào chến sứ 4: Đốt sợi dây Mg cho vào chén chén sứ cháy sáng (do có lượng bột Mg SILIC cháy phản ứng với SiO2), để nguội thấy hỗn có màu đen( tạo thành Cách tiến MgO) hành: SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si Tài liệu: Do Si bền với axit, tan hỗn hợp HF HNO3 toàn nên hỗn giảng thực hợp cho vào cốc chứa dd HCl để hòa tan MgO, ta thấy dd tách thành tập hóa vơ lớp lớp suốt MgCl2 lớp cặn Si – trang MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O 65-2.1 Gạn bỏ lấy phần cặn dưới, sau đổ giấy lọc ta thu kim loại Si Si điều chế phương pháp lẫn nhiều tạp chất như: MgO, Mg, SiO2 chưa phản ứng, HCl, MgCl2 dư Do để điều chế Si tinh khiết người ta dung kẽm khử SiCl Ở 10000C, hay nhiệt phân monosilan SiH4 SiI4 SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2 SiH4 → Si + 2H2 SiI4 → Si + 2I2 Si kỹ thuật( 95-98%): dung than cốc khử SiO2 lò điện SiO2 + C → Si + 2CO Si có tính oxi hóa tính khử mạnh Tác dụng nhiều đơn chất hợp chất: Tác dụng với H2SO4 HNO3 đặc Si + H2SO4 đđ → Si + HNO3 đđ → Phản ứng mãnh liệt với kiềm giải phóng H2 Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2 Si không phản ứng với H2SO4, HNO3 lỗng 1.TÊN THÍ NGHIỆM 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT HĨA HỌC Khi cho HCl vào ống nghiệm chứa Na2SiO3 dòng khí CO2 lội qua ống Thí nghiệm nghiệm chứa dd Na2SiO3 xảy phản ứng dung dịch axit silisic suốt 5: Do axit silicic axit yếu( yếu H2CO3) Điều chế H4SiO4 → H3SiO4- + H+ Ka = 10-10 Axit Vì dễ dàng tạo thành cho muối natri silicat tác dụng với axit, kể SILICIC axit yếu H2CO3 Cách tiến 2HCl + Na2SiO3 +H2O → 2NaCl + H4SiO4 hành: 2CO2 + 3H2O + Na2SiO3 → H4SiO4 + 2NaHCO3 Tài liệu: giảng thực tập hóa vơ – trang 66-2.2 1.TÊN THÍ HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC NGHIỆM Thí nghiệm 6: HIDROGEL Khi rót nhanh axit HCl vào ống nghiệm chứa dd Na2SiO3 10% thấy dd đục nhẹ khơng thấy tượng tạo gel Tương tự cho HCl đậm đặc vào dd Na2SiO3 bão hòa khơng thấy SOL tượng tạo sol( trường hợp tạo sol mà không tạo gel nồng độ axit HCl đậm đặc Na2SiO3 bão hòa, đun nóng sol xảy nước, để nguội SILICIC tạo thành gel) Cách tiến 2n HCl + nNa2SiO3 → 2n NaCl + SiO2.nH2O hành: Tài liệu thực tập hóa Việc khơng tạo thành Sol hay gel thí nghiệm nồng độ SiO2.nH2O bé Axit silicic tồn dạng dung dịch keo phân tử bớt nước tạo vô trang nên Khi kích thước hạt keo vượt giới hạn dung dịch keo đơng tụ 66-2.2 tùy theo điều kiện xảy trình đông tụ, axit silicic lắng xuống dạng tinh thể khơng tan có cơng thức chung SiO2.nH2O gọi sol đóng thành khối thạch gọi gel Gel axit silicic sấy khô không khí trở thành vật liệu xốp gọi silicagel Do có bề mặt lớn, silicagel có khả hấp phụ lớn, dung để hút ẩm, làm khơ khí 1.TÊN THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 7: Tính chất muối NATRI 4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT HÓA HỌC Khi cho dung dịch Na2SiO3 10% tác dụng với dung dịch muối Ca2+, Fe3+, Co2+ xảy phản ứng trao đổi nên ta thấy tượng sau : ống : chứa Ca2+ có kế tủa màu trắng CaSiO3 SiO32- + Ca2+ → CaSiO3 ống : chứa Fe3+ có kết tủa màu nâu đỏ Fe(OH)3 SILICAT Fe3+ tác dụng với Na2SiO3 có mơi trường nước tạo thành Fe(OH)3 có màu Cách tiến nâu đỏ hành: Fe3+ + SiO32- + H2O → Fe(OH)3 + SiO2.nH2O Tài liệu thực tập hóa ống 3: chứa Co2+ có kết tủa tím CoSiO3 Co2+ + SiO32- → CoSiO3 vô trang 66-2.3.2 ……………………… hết………………………… 10 ... ứng hóa học) Số lớp hấp phụ: nhiều lớp Số lớp hấp phụ: lớp Quá trình hấp phụ thuận nghịch Có giải hấp phụ Q trình hấp phụ bất thuận nghịch, khơng có giải hấp phụ Ví dụ: hấp phụ H2O Silicagel Ví... đổi điện tích q trình hình thành liên kết Hiệu ứng nhiệt trình hấp phụ nhỏ, Hiệu ứng nhiệt trình hấp phụ lớn, khoảng 2-10 Kcal/mol ( tương đương khoảng 10-200 Kcal/mol( tương đương trình ngưng tụ)... 66-2.2 tùy theo điều kiện xảy q trình đơng tụ, axit silicic lắng xuống dạng tinh thể khơng tan có cơng thức chung SiO2.nH2O gọi sol đóng thành khối thạch gọi gel Gel axit silicic sấy khơ khơng khí