Điều chế Br2 a. Hiện tượng quan sát Khi cho vào ống nghiệm một ít tinh thể KBr, tinh thể MnO2 và dung dịch H2SO4 đậm đặc thì ngay lập tức trong ống nghiệm có khí bay ra, dung dịch chuyển sang màu vàng nâu. b. Phương trình phản ứng 2 KBr + MnO2 + 2 H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Br2 + 2 H2O c. Giải thích MnO2 là chất oxi hóa mạnh trong môi trường acid mạnh hơn H2SO4 nên phản ứng xảy ra nhanh và làm dung dịch đổi màu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HÓA HỌC -Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HOÀI NHI NGÀY 21/10/2014 Nhóm: BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: BROM, IOD VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA CHÚNG OXI - OZON 1.Thí nghiệm 1: Điều chế Br2 a Hiện tượng quan sát Khi cho vào ống nghiệm tinh thể KBr, tinh thể MnO dung dịch H2SO4 đậm đặc ống nghiệm có khí bay ra, dung dịch chuyển sang màu vàng nâu b Phương trình phản ứng KBr + MnO2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + Br2 + H2O c Giải thích MnO2 chất oxi hóa mạnh môi trường acid mạnh H 2SO4 nên phản ứng xảy nhanh làm dung dịch đổi màu Thí nghiệm 2: Điều chế I2 a Hiện tượng quan sát Khi trộn tinh thể KI, tinh thể MnO dung dịch H2SO4 đậm đặc vào chén sứ dùng bình cầu để đậy chén quan sát thấy có lớp chất rắn màu tím bám đáy bình cầu b Phương trình phản ứng KI + MnO2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + I2 + H2O c Giải thích MnO2 chất oxi hóa mạnh môi trường acid mạnh H 2SO4 nên phản ứng xảy nhanh, xuất lớp chất rắn màu tím đáy bình cầu tinh thể Iod tạo thành Thí nghiệm 3: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan sát Lớp Trên Brom Dưới Iod Trên Dưới Cloroform Cloroform: dung dịch suốt Brom: màu vàng nhạt ban đầu Dung dịch màu tím chuyển sang màu nâu đỏ Benzen Benzen: suốt màu vàng Brom: màu vàng suốt Dung dịch màu tím chuyển sang màu nâu đỏ b Giải thích • • Brom iod tan tốt dung mơi hữu cơ, dung mơi khơng phân cực độ tan tăng Tính chất áp dụng để tách, chiết brom iod khỏi dung dịch Thí nghiệm 4: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan sát Cho dung dịch NaOH 2M vào ống nghiệm chứa dung dịch nước Brom màu vàng Br2 nhạt dần đến màu Thêm dung dịch H 2SO4 2M vào dung dịch có tượng sủi bọt khí, dung dịch dần xuất màu vàng ống nghiệm nóng lên b Phương trình phản ứng Br2 + NaOH NaBr + NaBrO + H2O Br2 + OH- Br- + BrO+ + H2O H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O H+ + OH- H2O c Giải thích Trong mơi trường kiềm, Brom vừa thể tính oxi hóa vừa thể tính khử, thêm NaOH vào dung dịch Br xảy phản ứng tạo thành muối Brom nên màu vàng của Br2 nhạt dần màu Khi thêm dung dịch H2SO4 vào H+ kết hợp cới OH- làm cho nồng độ OHgiảm xuống, cần chuyển dịch theo chiều nghịch tạo Br nên thấy xuất màu vàng Br2 Ống nghiệm nóng lên phản ứng trung hòa acid – bazơ NaOH H2SO4 tỏa nhiệt Thí nghiệm 5: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan sát Trộn tinh thể iod nước cất ta có dung dịch màu vàng đất, thêm hồ tinh bột vào dung dịch chuyển từ màu vàng đất sang màu cam, đun nóng ống nghiệm dung dịch chuyển sang màu tím b Giải thích Iod phân tử khơng phân cực, nước dung môi phân cực mạnh nên iod tan hạn chế nước tạo dung dịch màu vàng đất Hồ tinh bột tác dụng với iod tạo phức chất có màu cam, đun nóng chuyển sang màu tím, để nguội lại có màu cam vì: iod tan nước lạnh tốt nước nóng mà tinh bột amilozơ amilopectin cấu tạo từ nhiều mắc xích glucozơ có cấu trúc xoắn lại, có lỗ rỗng nên iod chui vào bị giữ lại tạo thành hỗn hợp hấp thu ánh sáng màu cam nên ta thấy hồ tinh bột chuyển thành màu cam Khi đun nóng độ tan iod bị hạn chế, mắt xích glucozơ dãn ra, chuyển động hỗn loạn, cấu trúc vòng bị phá vỡ dẫn đến cấu tạo xoắn hồ tinh bột bị phá vỡ làm cho iod chui vào không giữ lại nên tinh bột chuyển màu Để nguội cấu trúc ban đầu hồ tinh bột xác lập nên có lại màu cam Thí nghiệm 6: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan sát Khi thêm dung dịch KI 1M vào ống nghiệm chứa tinh thể iod iod tan nhanh, dung dịch màu vàng đất chuyển sang màu nâu đỏ b Phương trình phản ứng KI + I2 KI3 c Giải thích I2 tan nhiều nước có mặt I- tạo ion triodua I3- có màu vàng nâu, cho KI vào mơi trường có mặt I- nên I2 tan nhanh đổi màu Thí nghiệm 7: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan sát Khi thêm dung dịch NaOH 1M vào ống nghiệm chứa tinh thể iod iod tan nhanh cho dung dịch màu nâu đỏ Thêm dung dịch H 2SO4 0,5M vào ống nghiệm dung dịch tách thành lớp, lớp cho kết tủa màu đen, lớp dung dịch màu vàng đất, đồng thời ống nghiệm nóng lên b Phương trình phản ứng I2 + NaOH NaI + NaIO3 + H2O I2 + OH- I- + IO3+5 + H2O H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O H+ + OH- H2O c Giải thích Trong mơi trường kiềm, Iod vừa thể tính oxi hóa vừa thể tính khử, thêm NaOH vào dung dịch I xảy phản ứng tạo thành muối Iod nên I2 tan nhanh tạo dung dịch có màu nâu đỏ Khi thêm dung dịch H2SO4 vào H+ kết hợp cới OH- làm cho nồng độ OHgiảm xuống, cần chuyển dịch theo chiều nghịch tạo I2 I2 không tan dung dịch H2SO4 nên dung dịch tách thành lớp Thí nghiệm 8: So sánh tính oxi hóa halogen a Hiện tượng quan sát Ống 1: dung dịch KBr 1M + benzen + nước clo dung dịch chuyển sang màu cam dần màu Ống 2: dung dịch KI 1M + benzen + nước clo dung dịch chuyển sang màu nâu dần màu Ống 3: dung dịch KI 1M + benzen + nước brom dung dịch có màu vàng tách thành lớp b Phương trình phản ứng Cl2 + KBr KCl + Br2 Br2 + C6H6 C6H5Br + HBr Cl2 + KI KCl + I2 Br2 + KI KBr + I2 c Giải thích Dựa vào điện cực: E0Cl2/2Cl- =1,359V E0Br2/2Br- =1,070V E0I2/2I-= 0,536V E02I-/I2 < E0 2Br-/Br2 < E02Cl-/Cl2 Tính oxi hóa halogen X- tăng dần I2 < Br2 < Cl2 nên halogen có tính oxi hóa mạnh đẩy halogen có tính oxi hóa yếu khỏi dung dịch Ống 1: Cl2 đẩy Br- tạo thành Br2, Br2 phản ứng với benzene làm màu dung dịch Ống 2: Cl2 đẩy I- tạo thành I2, I2 tan benzene làm màu dung dịch Ống 3: Br2 đẩy I- tạo thành I2 Thí nghiệm : So sánh tính khử ion Xa Hiện tượng quan sát Ống nghiệm A: tinh thể KCl + dung dịch H2SO4 đậm đặc thấy có khí màu vàng mạnh, sủi bọt khí mãnh liệt, có mùi xốc đồng thời đáy ống nghiệm nóng Ống nghiệm B: tinh thể KBr + dung dịch H2SO4 đậm đặc thấy có khí ra, sủi bọt khí mãnh liệt, có mùi xốc dung dịch có màu vàng cam Ống nghiệm C: tinh thể KI + dung dịch H 2SO4 đậm đặc thấy có khí ra, sủi bọt khí màu vàng nâu, có mùi xốc dung dịch kết tinh màu tím đen b Phương trình phản ứng KBr + H2SO4 Br2 + SO2 + KOH Br- + SO42- Br2 + SO2 KI + H2SO4 I2 + H2S + KOH I- + SO42- I2 + H2S c Giải thích Các halogen có tính oxi hóa mạnh tính khử mạnh tăng dần từ F - < Cl- < Br- < I- nên cho acid H2SO4 vào X- khử S+6 dạng có số oxi hóa khác Ống nghiệm A: Cl- có tính khử yếu nên khơng tác dụng với dung dịch H2SO4 Ống nghiệm B: Br- có tính khử mạnh nên khử S +6 S+4 tạo khí SO2 có mùi xốc Ống nghiệm C: I- có tính khử mạnh nên khử S +6 S-2 tạo khí H2S có mùi trứng thối • Trong phản ứng ion X- đóng vai trò chất khử 10 Thí nghiệm 10: So sánh tính khử ion Xa Hiện tượng quan sát Ban đầu cho benzen vào ống nghiệm dung dịch khơng có màu, thêm dung dịch FeCl3 vào dung dịch đổi màu: Ống nghiệm A: dung dịch KCl 1M + benzen + dung dịch FeCl 0,1M dung dịch có màu vàng nhạt tách thành lớp Ống nghiệm B: dung dịch KBr 1M + benzen + dung dịch FeCl 0,1M dung dịch có màu vàng nâu tách thành lớp Ống nghiệm C: dung dịch KI 1M + benzen + dung dịch FeCl 0,1M dung dịch có màu đỏ đậm tách thành lớp b Giải thích Dựa vào điện cực oxi hóa-khử: Fe3+ + e = Fe2+ E0 = 0,771V Cl- - 2e = Cl2 E0 = 1,359V Br- - 2e = Br2 E0 = 1,070V I- - 2e = I2 E0 = 0,536V Ống nghiệm A B: tính khử Cl - < Br- nên màu dung dịch màu FeCl3 FeCl3 có tình oxi hóa mạnh nên dung dịch tác dụng với FeCl3 chúng khơng tan benzen nên có tượng tách thành lớp Ống nghiệm C: ion I- có tính khử mạnh khử Fe 3+ Fe2+ đồng thời tạo I2 nên dung dịch có màu đỏ đậm Tính khử ion X- tăng dần: F- < Cl- < Br- < I- 11 Thí nghiệm 11: Điều chế oxy a Hiện tượng quan sát Đun nóng ống nghiệm chứa MnO2 thấy nước bám thành bình lúc nhiều, đưa que đóm vào ống nghiệm que đóm cháy sáng Đun nóng ống nghiệm chứa H2O2 có khí bay nước bám thành bình b Phương trình phản ứng H2O2 H2O + O2 c Giải thích MnO2 chất xúc tác, đun nóng ống nghiệm chứa MnO2 khí O2 sinh có nhiệt độ cao phản ứng với H khơng khí tạo thành nước bám thành bình Tương tự đun nóng ống nghiệm chứa H2O2 khí O2 sinh phản ứng với H2 khơng khí tạo thành nước bám thành bình Nhận biết khí O2 từ ống nghiệm cách ta đưa quy đóm vào ống nghiệm que đóm cháy sáng khí O2 12 Thí nghiệm 12: Sự cháy oxy a Hiện tượng quan sát Đốt mẫu than lửa đèn cồn cháy ửng hồng, đưa mẫu than vào lọ có chứa khí O2 phản ứng cháy mãnh liệt cho ánh sáng chói, đồng thời có khí khơng màu b Phương trình phản ứng C + O2 CO2 C + O2 CO CO + O2 CO2 c Giải thích Khi đốt mẫu than đèn cồn xảy cháy cacbon, cacbon cháy khơng khí ửng hồng tạo khí CO khí CO Khi đưa vào lọ chứa oxy cacbon cháy mãnh liệt, khí khơng màu khí CO2 Cacbon cháy oxy nguyên chất mãnh liệt cháy không khí 13 Thí nghiệm 13: Sự cháy oxy a Hiện tượng quan sát Đốt cháy thìa chứa lưu huỳnh lửa đèn cồn thấy lưu huỳnh nóng chảy cháy ngồi khơng khí cho lửa màu xanh mờ Sau đưa lưu huỳnh cháy vào lọ chứa O2, lưu huỳnh tiếp tục cháy cho lửa sáng xanh, có khí có mùi xốc b Phương trình phản ứng S + O2 SO2 SO2 + O2 SO3 c Giải thích Ở nhiệt độ cao lưu huỳnh nóng chảy, đưa lưu huỳnh cháy vào lọ chứa oxy lưu huỳnh phản ứng mãnh liệt với oxy nhiệt độ cao tạo thành khí SO2 khí SO2 tiếp tục bị oxi hóa thành khí SO3 14 Thí nghiệm 14: Sự cháy oxy a Hiện tượng quan sát Khi thêm nước vào lọ chứa cacbon cháy O thử môi trường dung dịch giấy quỳ xanh giấy thị không đổi màu Khi thêm nước vào lọ chứa lưu huỳnh cháy O thử môi trường dung dịch giấy quỳ xanh giấy thị chuyển sang màu đỏ b Phương trình phản ứng CO2 + H2O H2CO3 SO3 + H2O H2SO4 c Giải thích Khí CO2 tan nước tạo thành dung dịch acid H 2CO3 acid yếu nên không làm thay đổi màu giấy thị Khí SO3 tan nước tạo thành dung dịch acid H2SO4 acid mạnh nên giấy thị chuyển sang màu đỏ 15 Thí nghiệm 15: Sự cháy oxy a Hiện tượng quan sát Đốt sợi dây sắt có cắm mẫu than đốt cháy ngồi khơng khí đưa nhanh vào lọ chứa oxi thấy phản ứng xảy mãnh liệt, hạt sáng sắt sắt từ oxit nóng đỏ bắn vào thành bình, nhiệt tỏa phản ứng làm nóng chảy đầu dây sắt thành giọt tròn b Phương trình phản ứng Fe + O2 → FeO Fe + O2 → Fe2O3 Fe + O2 → Fe3O4 c Giải thích Ở nhiệt độ cao sắt tác dụng mãnh liệt với khí Oxy sinh hỗn hợp oxit sắt, phản ứng tỏa nhiệt thấy sắt cháy sáng 16 Thí nghiệm 16: Phản ứng oxy dung dịch a Hiện tượng quan sát Sục khí O2 vào ống nghiệm chứa dung dịch KI 0,1M mơi trường H2SO4 lỗng dung dịch dần chuyển sang màu nâu đỏ b Phương trình phản ứng O* +2KI + H2SO4 → I2 + K2SO4 + H2O c Giải thích Trong khí O2 có lượng nhỏ oxy ngun tử O * có tính oxi hoa mạnh, mơi trường acid oxi hóa I- thành I2, I2 tạo làm cho dung dịch có màu nâu đỏ • • Oxy phi kim hoạt động hóa học mạnh đặc biệt nhiệt độ cao Oxy tác dụng với nhiều đơn chất, hợp chất dung dịch Sự khác sợ cháy oxi hóa: Sự cháy: tiến hành nhiệt độ cao, phản ứng xảy nhanh, tỏa nhiệt lượng lớn có tượng phát sáng Sự oxi hóa: diễn chậm, xảy nhiệt độ thường, khơng có tượng phát sáng ... Giải thích MnO2 chất oxi hóa mạnh môi trường acid mạnh H 2SO4 nên phản ứng xảy nhanh, xuất lớp chất rắn màu tím đáy bình cầu tinh thể Iod tạo thành Thí nghiệm 3: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng... Giải thích • • Brom iod tan tốt dung môi hữu cơ, dung mơi khơng phân cực độ tan tăng Tính chất áp dụng để tách, chiết brom iod khỏi dung dịch Thí nghiệm 4: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan... tỏa nhiệt Thí nghiệm 5: Tính chất Brom Iod a Hiện tượng quan sát Trộn tinh thể iod nước cất ta có dung dịch màu vàng đất, thêm hồ tinh bột vào dung dịch chuyển từ màu vàng đất sang màu cam, đun