BC HÓA VÔ CƠ KIM LOẠI KIỀM THỔ

BÁO CÁO THỰC TẬP HÓA VÔ CƠBÀI 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ (PHÂN NHÓM IIA)I.QUAN SÁT MÀU NGỌN LỬA1.Tiến hành và hiện tượng1.1.Thí nghiệm 11.2.Thí nghiệm 21.3.Thí nghiệm 32.Giải thíchDo ion kim loại của muối hấp thụ năng lượng từ ngọn lửa làm cho các electron ở lớp ngoài cùng bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn, các mức năng lượng này không bền và nhanh chóng trở về trạng thái cơ bản. Khi trở về các mức năng lượng thấp hơn nó sẽ phát ra bức xạ có bước sóng trong vùng khả kiến đặc trưng cho mỗi ion kim loại và có màu sắc khác nhau.3.Kết luậnKhi đốt cháy cation kim loại kiềm thổ (trong hợp chất với anion thích hợp) sẽ cho ngọn lửa có màu đặc trưng. Trong phân nhóm chính nhóm IIA, khi đi từ trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ chuyển từ đỏ đến vàng, nghĩa là năng lượng tăng dần do bán kính nguyên tử tăng, electron dễ chuyển sang mức năng lượng cao hơn.II.PHẢN ỨNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ VỚI NƯỚC1.Tiến hành 2.Hiện tượngỐng 1: Khi để nguội phản ứng xảy ra rất chậm. Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất hiện màu hồng nhạt đồng thời có bọt khí nổi lên. Khi đun nóng, bọt khí xuất hiện nhiều hơn, màu hồng đậm hơn và lan ra toàn bộ dung dịch.Ống 2: Phản ứng xảy ra mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến mất màu, đồng thời khí thoát ra nhiều hơn. Sau đó màu hồng xuất hiện trở lại.3.Giải thíchỐng 1Khi chưa đun nóng phản ứng xảy ra chậm do Mg phản ứng với nước cho ra Mg(OH)2, Mg(OH)2 tạo thành sẽ che phủ bề mặt của Mg. Khí sinh ra là khí hydrogen.Mg + H2O  Mg(OH)2↓ + H2↑ (1)Một phần Mg(OH)2 phân ly tạo ion OH làm phenolptalein hóa hồng tại bề mặt phân chia giữa Mg và nước.Mg(OH)2  Mg2+ + 2OH (2)Ở nhiệt độ cao Mg(OH)2 tan nhiều hơn trong nước nên tạo nhiều OH khiến màu hồng dung dịch đậm hơn. Đồng thời sự che phủ của Mg(OH)2 giảm nên phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn  bọt khí thoát ra nhiều hơn.Ống 2Mg + H2O  Mg(OH)2↓ + H2↑ (1)Mg(OH)2  Mg2+ + 2OH (2)Khi cho NH4Cl vào thì Mg(OH)2 sinh ra bị hòa tan, ngăn cản việc bao phủ bề mặt Mg làm phản ứng (1) mãnh liệt hơn và khí thoát ra nhiều hơn.Mg(OH)2 + NH4Cl  MgCl2 + NH3↑ + H2O (3)Do Mg(OH)2 bị hòa tan làm giảm OH dẫn đến mất màu phenolptalein.Màu hồng xuất hiện trở lại do hai nguyên nhân: NH3 sinh ra ở phản ứng (3) và OH ở phản ứng (2).4.Kết luậnKim loại kiềm thổ tác dụng yếu với nước ở nhiệt độ thường nhưng phản ứng mạnh khi đun nóng hoặc có xúc tác thích hợp.III.KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA HYDROXIDE CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ1.Tiến hành và hiện tượng1.1.Thí nghiệm 11.2.Thí nghiệm 2Lấy 4 ống nghiệm, mỗi ống lần lượt chứa 1 ml dung dịch muối Mg2+, Ca2+, Ba2+ và Sr2+ 0.5MThêm vào mỗi ống 0.5 ml dung dịch NaOH 1MCác ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa, lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự Ba2+, Sr2+, Ca2+ và Mg2+.2.Giải thích2.1.Thí nghiệm 1MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ (tủa trắng) + 2NaClỐng nghiệm 1: Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O, nên tủa tan và dung dịch trở nên trong suốt.Ống nghiệm 2: Mg(OH)2 + 2NH4Cl  MgCl2+ 2NH3↑ + 2H2O, tạo muối tan MgCl2 và có mùi khai do NH3 sinh ra.Ống nghiệm 3: NaOH và Mg(OH)2 đều có tính base nên không phản ứng.2.2.Thí nghiệm 2Mg2+ + 2OH  Mg(OH)2↓Ca2+ + 2OH  Ca(OH)2↓Sr2+ + 2OH  Sr(OH)2↓Ba2+ + 2OH  Ba(OH)2Do đi từ Mg đến Ba thì bán kính nguyên tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron ngoài cùng giảm. Ngoài ra, oxygen có độ âm điện lớn nên hút electron về phía nó làm cho phân tử hydroxide phân cực mạnh nên tạo dung môi phân cực. 3.Kết luậnCó thể điều chế các hydroxide của kim loại kiềm thổ bằng cách cho muối tan của chúng tác dụng với hydroxide kim loại kiềm. Hydroxide của kim loại kiềm thổ có tính base và độ tan của các hydroxide tương ứng giảm dần.IV.KHẢO SÁT SỰ HÒA TAN CỦA MUỐI SULFATE KIM LOẠI KIỀM THỔ1.Tiến hànhLấy 4 ống nghiệm cho vào mỗi ống 1 ml lần lượt các dung dịch•Ống 1: MgCl2 •Ống 2: CaCl2 •Ống 3: BaCl2 •Ống 4: SrCl2Sau đó nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 2N vào.2.Hiện tượng•Ống 1: không có hiện tượng•Ống 2: vẫn đục do tạo chất ít tan•Ống 3: đục nhiều•Ống 4: trắng đụcVà khi cho H2SO4 đến dư các kết tủa không tan.3.Giải thíchCa2+ + SO4 2  CaSO4↓Sr2+ + SO4 2  SrSO4↓Ba2+ + SO4 2  BaSO4↓Do nồng độ của SO4 2 tăng lên nên cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa là tăng lượng kết tủa. 4.Kết luậnĐộ tan cuûa hydroxide và muối sulfate khi đi từ Mg đến Ba ngược nhau vì đối với muối sulfate năng lượng hoạt hóa của cation lớn hơn năng lượng mạng tinh thể. Ngoài ra, đi từ Mg đến Ba bán kính X2+ tăng dần nên khả năng phân cực trong nước giảm và năng lượng hydrate giảm dần nên độ tan giảm từ Mg đến Ba.V.XÁC ĐỊH ĐỘ CỨNG CỦA NƯỚC1.Tiến hành và hiện tượng2.Giải thíchChỉ thị eriochrom T đen tạo phức màu đỏ tím với ion kim loại, các phức này kém bền hơn so với phức ion kim loại với EDTA. Đồng thời màu của phức ion kim loại với chỉ thị eriochrom T đen khác so với màu của chất chỉ thị ở dạng tự do. Gần điểm tương đương, EDTA sẽ tạo phức với ion kim loại và giải phóng chất chỉ thị ra ở dạng tự do nên dung dịch thay đổi màu => dừng chuẩn độ. Chỉ thị eriochrom T đen là một acid 3 nấc. Nấc 1 phân ly mạnh (nhóm HSO3), sự phân ly nấc 2 và 3 như sau: Màu của chỉ thị ở dạng tự do phụ thuộc vào pH 3.Tính toánTổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+X = V ETDA x CN ETDA x 1000 VmẫuVI.PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC1.Tiến hành và hiện tượng2.Kết luậnNước được làm mềm khi thêm Na2CO3 vaø Ca(OH)2 vào thì xảy ra phản ứngMg2+ + 2OH  Mg(OH)2↓Ca2+ + CO32  CaCO3↓Làm giảm hàm lượng Mg2+ vaø Ca2+ trong dung dich sau lọc loại tủa Mg(OH)2↓ và CaCO3↓

BÁO CÁO THỰC TẬP HĨA VƠ CƠ BÀI 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ (PHÂN NHÓM IIA) I QUAN SÁT MÀU NGỌN LỬA Tiến hành tượng 1.1 Thí nghiệm Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch CaCl2 bão hòa Ngọn lửa đèn cồn Ngọn lửa đỏ cam 1.2 Thí nghiệm Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch BaCl2 bão hòa Ngọn lửa đèn cồn Ngọn lửa vàng lục 1.3 Thí nghiệm Nhúng đầu giấy lọc vào dung dịch SrCl2 bão hòa Ngọn lửa đèn cồn Ngọn lửa đỏ tươi Giải thích Do ion kim loại muối hấp thụ lượng từ lửa làm cho electron lớp ngồi bị kích thích lên mức lượng cao hơn, mức lượng khơng bền nhanh chóng trở trạng thái Khi trở mức lượng thấp phát xạ có bước sóng vùng khả kiến đặc trưng cho ion kim loại có màu sắc khác Kết luận  Khi đốt cháy cation kim loại kiềm thổ (trong hợp chất với anion thích hợp) cho lửa có màu đặc trưng  Trong phân nhóm nhóm IIA, từ xuống màu đặc trưng lửa chuyển từ đỏ đến vàng, nghĩa lượng tăng dần bán kính nguyên tử tăng, electron dễ chuyển sang mức lượng cao Ống 1: giọt nước + bột Mg Ống 2: giọt nước + bột Mg II PHẢN CỦA KIM LOẠI KIỀM+THỔ NƯỚC + giọt ỨNG phenolphtalein giọt VỚI phenolphtalein Tiến hành Đun nóng Quan sát tượng Thêm NH4OH Quan sát tượng Hiện tượng  Ống 1: Khi để nguội phản ứng xảy chậm Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất màu hồng nhạt đồng thời có bọt khí lên Khi đun nóng, bọt khí xuất nhiều hơn, màu hồng đậm lan toàn dung dịch  Ống 2: Phản ứng xảy mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến màu, đồng thời khí nhiều Sau màu hồng xuất trở lại Giải thích  Ống Khi chưa đun nóng phản ứng xảy chậm Mg phản ứng với nước cho Mg(OH)2, Mg(OH)2 tạo thành che phủ bề mặt Mg Khí sinh khí hydrogen Mg + H2O  Mg(OH)2↓ + H2↑ (1) Một phần Mg(OH)2 phân ly tạo ion OH- làm phenolptalein hóa hồng bề mặt phân chia Mg nước Mg(OH)2  Mg2+ + 2OH- (2) Ở nhiệt độ cao Mg(OH)2 tan nhiều nước nên tạo nhiều OH- khiến màu hồng dung dịch đậm Đồng thời che phủ Mg(OH)2 giảm nên phản ứng (1) xảy nhanh  bọt khí thoát nhiều  Ống Mg + H2O  Mg(OH)2↓ + H2↑ (1) Mg(OH)2  Mg2+ + 2OH- (2) Khi cho NH4Cl vào Mg(OH)2 sinh bị hòa tan, ngăn cản việc bao phủ bề mặt Mg làm phản ứng (1) mãnh liệt khí nhiều Mg(OH)2 + NH4Cl  MgCl2 + NH3↑ + H2O (3) Do Mg(OH)2 bị hòa tan làm giảm OH- dẫn đến màu phenolptalein Màu hồng xuất trở lại hai nguyên nhân: NH3 sinh phản ứng (3) OH- phản ứng (2) Kết luận Cho vào ống nghiệm ống MgCl2 + dd NaOH Kim loại kiềm thổ tác dụng yếu với nước nhiệt độ thường Ly tâm phản ứng mạnh đun nóng có xúc tác thích hợp Tủa trắng III KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA HYDROXIDE CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ Tiến hành tượng 1.1 Thí nghiệm + HCl + NH4Cl Tủa tan, dung dịch trở nên suốt Tủa tan, dung dịch trở nên suốt có mùi khai + NaOH Khơng có tượng 1.2 Thí nghiệm  Lấy ống nghiệm, ống chứa ml dung dịch muối Mg2+, Ca2+, Ba2+ Sr2+ 0.5M  Thêm vào ống 0.5 ml dung dịch NaOH 1M  Các ống nghiệm xuất kết tủa, lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự Ba2+, Sr2+, Ca2+ Mg2+ Giải thích 2.1 Thí nghiệm MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ (tủa trắng) + 2NaCl  Ống nghiệm 1: Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O, nên tủa tan dung dịch trở nên suốt  Ống nghiệm 2: Mg(OH)2 + 2NH4Cl  MgCl2+ 2NH3↑ + 2H2O, tạo muối tan MgCl2 có mùi khai NH3 sinh  Ống nghiệm 3: NaOH Mg(OH)2 có tính base nên khơng phản ứng 2.2 Thí nghiệm Mg2+ + 2OH-  Mg(OH)2↓ Ca2+ + 2OH-  Ca(OH)2↓ Sr2+ + 2OH-  Sr(OH)2↓ Ba2+ + 2OH-  Ba(OH)2 Do từ Mg đến Ba bán kính ngun tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron giảm Ngoài ra, oxygen có độ âm điện lớn nên hút electron phía làm cho phân tử hydroxide phân cực mạnh nên tạo dung mơi phân cực Kết luận Có thể điều chế hydroxide kim loại kiềm thổ cách cho muối tan chúng tác dụng với hydroxide kim loại kiềm Hydroxide kim loại kiềm thổ có tính base độ tan hydroxide tương ứng giảm dần IV KHẢO SÁT SỰ HÒA TAN CỦA MUỐI SULFATE KIM LOẠI KIỀM THỔ Tiến hành  Lấy ống nghiệm cho vào ống ml dung dịch  Ống 1: MgCl2  Ống 2: CaCl2  Ống 3: BaCl2  Ống 4: SrCl2  Sau nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 2N vào Hiện tượng  Ống 1: khơng có tượng  Ống 2: đục tạo chất tan  Ống 3: đục nhiều  Ống 4: trắng đục Và cho H2SO4 đến dư kết tủa khơng tan Giải thích Ca2+ + SO4 2-  CaSO4↓ Sr2+ + SO4 2-  SrSO4↓ Ba2+ + SO4 2-  BaSO4↓ Do nồng độ SO4 2- tăng lên nên cân chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa tăng lượng kết tủa Kết luận Độ tan cuûa hydroxide muối sulfate từ Mg đến Ba ngược muối sulfate lượng hoạt hóa cation lớn lượng mạng tinh thể Ngoài ra, từ Mg đến Ba bán kính X2+ tăng dần nên khả phân cực nước giảm lượng hydrate giảm dần nên độ tan giảm từ Mg đến Ba V XÁC ĐỊH ĐỘ CỨNG CỦA NƯỚC Tiến hành tượng Erlen 250ml:10ml nước cứng + nước cất 100ml + 5ml dung dịch đệm pH 10 + giọt thị Eriochrom T đen Lắc Chuẩn độ lần dung dịch ETDA 0.02N, thị chuyển từ đỏ tím sang xanh dương Giải thích  Chỉ thị eriochrom T đen tạo phức màu đỏ tím với ion kim loại, phức bền so với phức ion kim loại với EDTA Đồng thời màu phức ion kim loại với thị eriochrom T đen khác so với màu chất thị dạng tự  Gần điểm tương đương, EDTA tạo phức với ion kim loại giải phóng chất thị dạng tự nên dung dịch thay đổi màu => dừng chuẩn độ  Chỉ thị eriochrom T đen acid nấc Nấc phân ly mạnh (nhóm HSO3), phân ly nấc sau:  Màu thị dạng tự phụ thuộc vào pH Tính tốn Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+ X = V ETDA x CN ETDA x 1000/ Vmẫu VI PHƯƠNG PHÁP LÀM MỀM NƯỚC Tiến hành tượng Erlen 250ml: 50 ml nước cứng + 5ml dung dịch Na2CO3 0.1M + 2ml vôi sữa Đun sôi phút Lọc bỏ tủa Kết luận  Nước làm mềm thêm vaø5 Ca(OH)2 vào xảy ChuẩnNa độ2CO như3 TN phản ứng Mg2+ + 2OH-  Mg(OH)2↓ Ca2+ + CO32-  CaCO3↓  Làm giảm hàm lượng Mg2+ vaø Ca2+ dung dich sau lọc loại tủa Mg(OH)2↓ CaCO3↓ ... phân cực Kết luận Có thể điều chế hydroxide kim loại kiềm thổ cách cho muối tan chúng tác dụng với hydroxide kim loại kiềm Hydroxide kim loại kiềm thổ có tính base độ tan hydroxide tương ứng giảm... NaOH Kim loại kiềm thổ tác dụng yếu với nước nhiệt độ thường Ly tâm phản ứng mạnh đun nóng có xúc tác thích hợp Tủa trắng III KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA HYDROXIDE CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ Tiến... thấp phát xạ có bước sóng vùng khả kiến đặc trưng cho ion kim loại có màu sắc khác Kết luận  Khi đốt cháy cation kim loại kiềm thổ (trong hợp chất với anion thích hợp) cho lửa có màu đặc trưng