Báo cáo thí nghiệm vô cơ

BÀI 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ I Thí nghiệm 1: Quan sát màu lửa kim loại kiềm thổ - Cách tiến hành: Nhúng đầu mẩu giấy lọc vào dung dịch CaCl2 bão hòa đưa vào lửa đèn cồn, quan sát màu lửa Làm tương tự với SrCl BaCl2 - Hiện tượng: sau thí nghiệm kết thúc, quan sát ta thấy  Dung dịch CaCl2: lửa màu đỏ cam  Dung dịch SrCl2: lửa màu đỏ  Dung dịch BaCl2: lửa màu cam - Giải thích: Do ion kim loại muối hấp thụ lượng từ lửa, electron lớp ngồi bị kích thích nên nhảy lên mức lượng cao Sau trở trạng thái bản, phát xạ ứng với bước sóng nằm vùng khả kiến đặc trưng cho ion kim loại Trong phân nhóm IIA, từ xuống dưới, màu đặc trưng lửa chuyển từ đỏ sang vàng II Thí nghiệm 2: Phản ứng kim loại kiềm thổ với nước - Cách tiến hành tượng: Lấy hai ống nghiệm, cho vào ống nước, bột Mg – giọt phenolphthalein  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 – khí H2 Khi đun nóng, phản ứng xảy nhanh hơn, xuất nhiều bọt khí màu hồng đậm hơn, sau lan tồn dung dịch  Ống 2: Cho thêm – giọt dung dịch NH4Cl Phản ứng xảy mãnh liệt, màu dung dịch nhạt dần đến màu, đồng thời khí nhiều hơn, sau màu hồng xuất trở lại - Giải thích:  Ống 1: phản ứng xảy chậm cho Mg(OH)2 tạo che phủ bề mặt Mg Mg + 2H2O  Mg(OH)2 + H2 (1) Do = 10 -9,22 nên phần Mg(OH)2 tan tạo ion OH– khiến phenolphthalein hóa hồng bề mặt phân pha Mg H2O Mg(OH)2  Mg2+ + 2OH– (2) Khi đun nóng, nhiệt độ cao, Mg(OH)2 tan nhiều hơn, tạo nhiều OH– khiến màu hồng dung dịch đậm Đòng thời che phủ Mg Mg(OH) giảm xuống nên phản ứng (1) xảy nhanh tạo nhiều bọt khí  Ống 2: cho thêm NH4Cl, Mg(OH)2 bị hịa tan giải phóng bề mặt Mg, làm khí thoát nhiều Mg(OH)2 + 2NH4Cl  MgCl2 + 2NH3 + 2H2O (3) Do Mg(OH)2 bị hòa tan nên cân phản ứng (2) dịch chuyển theo chiều giảm [OH–], màu dung dịch nhạt dần Ngồi ra, màu hồng xuất trở lại phản ứng (3) tạo NH3 OH– phản ứng (2) - Kết luận: Kim loại kiềm thổ tác dụng mạnh với nước đun nóng có chất xúc tác thích hợp III Thí nghiệm 3: a Điều chế tính chất Mg(OH)2: - Cách tiến hành: Điều chế Mg(OH)2 dung dịch NaOH với muối Mg2+ Ly tâm bỏ phần dung dịch, cho phần kết tủa vào ống nghiệm:  Ống 1: cho tác dụng với dung dịch HCl  Ống 2: cho tác dụng với dung dịch NaOH  Ống 3: cho tác dụng với dung dịch NH4Cl - Hiện tượng: Khi cho dung dịch NaOH vào Mg2+, xuất kết tủa màu trắng không tan nước dang MgCl2 + 2NaOH  Mg(OH)2 + 2NaCl Trong dung dịch HCl, kết tủa tan trở thành dung dịch suốt Mg(OH)2 + 2HCl  MgCl2 + 2H2O Trong dung dịch NaOH, khơng có tượng xảy Vì Mg(OH)2 NaOH base nên không phản ứng với Trong dung dịch NH4Cl, kết tủa tan tạo dung dịch suốt có mùi khai Mg(OH)2 + 2NH4Cl  MgCl2 + 2NH3 + 2H2O b Điều chế tính chất hydroxit kim loại kiềm thổ - Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm, cho vào ống 1ml dung dịch muối Ca2+, Mg2+, Sr2+, Ba2+ 0,5M, tiếp tục cho vào ống 0,5ml dung dịch NaOH 1M Ly tâm lấy kết tủa, quan sát - Hiện tượng: Trong cách ống nghiệm có kết tủa Lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự Ba2+, Sr2+, Ca2+, Mg2+ - Giải thích: Ca2+ + 2OH–  Ca(OH)2 Mg2+ + 2OH–  Mg(OH)2 Sr2+ + 2OH–  Sr(OH)2 Ba2+ + 2OH–  Ba(OH)2 Đi từ Mg đến Ba, bán kính nguyên tử tăng dần dẫn đến lực hút hạt nhân với electron dùng giảm dần Thêm nữa, Oxi có độ âm điện lớn nên hút electron phía làm cho hydroxit phân cực mạnh nên tan nước dung môi phân cực - Kết luận:  Có thể điều chế hydroxit kim loại kiềm thổ cho muối tan chúng tác dụng với hydroxit kim loại kiềm  Hydroxit kim loại kiềm thổ có tính base  Khi từ Mg đến Ba, độ tan hydroxit tương ứng giảm dần (thực nghiệm cho ta thấy lượng kết tủa tăng dần theo chiều ngược lại) IV.Thí nghiệm 4: Khảo sát độ tan muối sunfat kim loại kiềm thổ - Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm, ống chứa 1ml dung dịch muối MgCl2, CaCl2, BaCl2, SrCl2 Cho từ từ acid sunfuric 2N vào ống nghiệm Quan sát kết tủa, tiếp tục cho dư H2SO4, kết tủa có tan hay khơng? - Hiện tượng:  Khi cho từ từ H2SO4 2N vào ống nghiệm chứa muối tan Mg2+(1), Ca2+(2), Ba2+(3), Sr2+(4), ta thấy:  Ống (1) khơng có tượng  Ống (2) bị vẩn đục tạo kết tủa: CaCl2 + H2SO4  CaSO4+ 2HCl  Ống (3) đục nhiều tạo kết tủa nhiều nhất: BaCl2 + H2SO4  BaSO4 + 2HCl  Ống (4) kết tủa dạng keo màu trắng đục: SrCl2 + H2SO4  SrSO4 + 2HCl  Khi tiếp tục cho dư H2SO4, kết tủa không tan - Giải thích: Độ tan hydroxit muối sunfat kim loại kiềm thổ từ Mg đến Ba ngược muối sunfat, lượng hoạt hóa cation lớn lượng mạng tinh thể Thêm vào đó, từ Mg đến Ba, bán kính ion M2+ tăng dần nên khả phân cực nước giảm lượng hydrat giảm dẫn đến độ tan giảm từ Mg đến Ba, - Kết luận: Độ tan muối sunfat giảm dần từ Mg đến Ba V.Thí nghiệm 5: Xác định độ cứng nước - Cách tiến hành: Lấy 10ml dung dịch nước cứng pipet 10ml vào erlen 250ml Thêm nước cất để tổng thể tích khoảng 100ml Thêm 5ml dung dịch đệm pH 10, sau thêm – giọt thị ERIO-T Lắc đầu chuẩn độ dung dịch EDTA 0,02N - Tính tốn: V1 = 17,30ml V2 = 17,50ml  = 17,40ml Vmẫu = 10ml CEDTA = 0,02N Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+ : = 17,40 0,02 1000 10-1 = 34,80 (N) VI Thí nghiệm 6: Làm mềm nước - Lấy 50ml nước cứng cho vào becher 250ml, thêm vào 50ml dung dịch Na2CO3 0,1M 2ml sữa vôi Đun sôi hỗn hợp becher phút, lọc bỏ kết tủa lấy phần nước Tiến hành xác định độ cứng thí nghiệm không cần thêm nước cất đến 100ml V1 = 11,10ml V2 = 11,10ml  = 11,10ml Vmẫu = 50ml Tổng hàm lượng Mg2+ Ca2+ lại: X’ = = 11,10 0,02 1000 50-1 = 4,49 (mN) Nhận xét: X’ < X chứng tỏ hàm lượng Mg2+ Ca2+ mẫu giảm  nước làm mềm thêm Na2CO3 Ca(OH)2 vào xảy phản ứng: Mg2+ + 2OH–  Mg(OH)2 Ca2+ + CO32–  CaCO3 Làm giảm lượng Mg2+ Ca2+ dung dịch sau lọc BÀI 6: HYDRO – OXY – LƯU HUỲNH (PHÂN NHÓM VIA) I Thí nghiệm 1: Điều chế hydro - Q trình tiến hành: + Lấy đầy nước vào chậu nhỏ, thả vào chậu ống nghiệm nhỏ cho ngập nước hết Đốt đèn cồn lên Lấy hạt Zn thả vào ống nghiệm lớn, sau lấy phễu thủy tinh đong vào tới nửa ống nghiệm dung dịch HClđđ + Dẫn khí từ ống nghiệm lớn qua nước chậu, cho khí vào ống nghiệm nhỏ Khi ống nghiệm đầy lấy tay bịt đầu ống nghiệm đưa nhanh miệng ống nghiệm vào gần lửa đèn cồn Lặp lại đến thấy hết tiếng nổ (hoặc tiếng nổ nhỏ) + Lúc đưa trực tiếp luồng khí lại gần đèn cồn, sau lấy mặt ngồi phễu thủy tinh hơ lửa từ luồng khí - Hiện tượng: + Ngay đổ dung dịch HCl đđ vào ống nghiệm, phản ứng xảy mạnh, sinh khí màu đục + Dẫn khí vào ống nghiệm nhỏ thử đến khoảng ống nghiệm thứ ta thấy tiếng nổ nhỏ dần Sau ta lấy đầu ống dẫn khí đốt trực tiếp lửa đèn cồn ta thấy có lửa màu đỏ vàng + Khi đưa phễu thủy tinh lửa lấy thấy có lớp nước mỏng bám thành phễu - Phương trình phản ứng giải thích: + Khí có màu đục thoát Hydro, sinh theo phản ứng: Zn  2HCl �� � ZnCl2  H � + Khi ta thu khí vào ống nghiệm, ống dẫn ban đầu chứa khơng khí nên ống nghiệm nhỏ ta thu hỗn hợp H khơng khí Hỗn hợp nổ tỉ lệ theo phản ứng: o t 2H  O �� � H 2O + Hỗn hợp nổ phản ứng xảy nhanh tỏa nhiều nhiệt, điều làm nước sinh hóa đột ngột, gây dãn nở mạnh khơng khí xung quanh, tạo tiếng nổ Càng sau, hỗn hợp nổ nhỏ H2 ngày tinh khiết + Đến ta đốt trực tiếp H lửa ta khơng thấy tiếng nổ, điều đầu ống dẫn khí nhỏ, lượng khí lại tinh khiết nên lượng H 2O tạo thành ít, khơng đủ gây tiếng nổ + Ta quan sát thấy lửa màu đỏ vàng ta nhìn qua đầu ống dẫn thủy tinh gây sai lệch màu lửa H cháy Lượng nước bám thành phễu thủy tinh H2O tinh khiết tạo II Thí nghiệm 2: Hoạt tính hydro phân tử hydro nguyên tử - Quá trình tiến hành: lấy vào ống nghiệm lớn 1ml dung dịch KMnO 0,1N 4ml dung dịch H2SO4 10%, lấy nút cao su đậy lắc Sau chia vào ống nghiệm nhỏ + Ống 1: dùng làm ống chuẩn + Ống 2: cho vào hạt Zn + Ống 3: cho dịng khí H2 lội qua - Hiện tượng: + Ống 2: Zn tan dần, có bọt khí xuất hiện, dung dịch bị màu dần dần, sau khoảng 20 phút dung dịch bị màu thấy rõ + Ống 3: dung dịch không màu - Phương trình phản ứng giải thích: + Ống 2: hydro sinh dạng ngun tử có tính khử mạnh phản  ứng với MnO4 , làm màu dung dịch Zn  2HCl �� � ZnCl  2[H] 5[H]+MnO   3H  �� � Mn 2  4H 2O + Ống 3: khí H2 qua mà khơng gây phản ứng Qua đây, ta kết luận tinh hoạt động hydro nguyên tử mạnh hydro phân tử III - Thí nghiệm 3: Điều chế khí oxy Q trình tiến hành: + Cân 4,0g KClO3 1,0g MnO2 cho vào cối sứ khô, nghiền trộn thật cho vào ống nghiệm lớn thật khô (hơ trước ống nghiệm đèn cồn cho khơ) + Đun nóng ống nghiệm thu khí vào ơng nghiệm lớn phương pháp đẩy nước trình bày thí nghiệm 1, lấy nút cao su bịt chặt ống lại, để dành dùng cho thí nghiệm sau - Hiện tượng phương trình phản ứng: + Xuất khí khơng màu ra, khí Oxy o MnO ,t 2KClO3 ���� � 2KCl  3O � + MnO2 chất xúc tác cho phản ứng IV.Thí nghiệm 4: Tính chất oxy - Q trình tiến hành: a Dùng thìa kim loại lấy lưu huỳnh đốt cháy, sau đưa nhanh thìa vào ống nghiệm lớn chứa oxy b Dùng đầu tăm nhang (cacbon) đốt nóng thành đốm than thả nhanh vào ống nghiệm chưa oxy c Lặp lại thí nghiệm với lưu huỳnh thay S bột Fe - Hiện tượng: a Lưu huỳnh cháy cho lửa màu xanh lam, cho vào ống nghiệm lửa bùng lên có khí mùi hắc b Đầu que nóng đỏ thả vào ống bùng lên thành lửa màu vàng c Bột Fe trở nên nóng đỏ thả vào ống nghiệm - Phương trình phản ứng giải thích: Tất chất cháy khơng khí, cho vào ống chứa khí oxy phản ứng trở nên mãnh liệt cung cấp dư oxy o t �SO a S  O �� o t 2S  3O �� � 2SO3 o t � CO b C  O �� o t � Fe3O c 3Fe  2O �� - Kết luận: + Oxy chất oxy hóa mạnh, dễ dàng oxy hóa kim loại phi kim thành oxit (đặc biệt cấp nhiệt) + Oxy đảm bảo kích thích cháy V Thí nghiệm 5: Tính chất H2O2 - Quá trình tiến hành: lấy ống nghiệm, cho vào ống 10 giọt H2O2 3% + Ống 1: Thêm vào ống giọt dung dịch KI 0,5N thêm tiếp giọt dung dịch H2SO4 2N Dùng giấy thấm hồ tinh bột cho vào ống nghiệm + Ống 2: Thêm chút bột MnO2 vào - Hiện tượng: - + Ống 1: Sau cho vài giọt KI khơng thấy tượng Sau nhỏ H 2SO4 vào, dung dịch chuyển từ khơng màu sang có màu vàng tiếp tục chuyển dần sang màu nâu Khi thử giấy thấm hồ tinh bột giấy xuất màu xanh lam + Ống 2: Có lượng khí nhỏ Phương trình phản ứng giải thích: + Ống 1: Khi có mặt H+, xảy phản ứng: 2I   H 2O  2H  �� � I  2H 2O Dung dịch I2 có màu vàng, thử với hồ tinh bột làm xuất màu xanh Màu nâu dung dịch dung dịch có cân bằng: �� � KI3 I  KI �� � Trong đó, KI3 có màu nâu + Ống 2: MnO2 chất xúc tác cho trình phân hủy H2O2 MnO2 2H 2O ��� � 2H 2O  O � Kết luận: H2O2 chất oxy hóa mạnh khơng bền VI Thí nghiệm 6: Phản ứng lưu huỳnh với Cu - Quá trình tiến hành: Lấy lượng nhỏ lưu huỳnh lên muỗng Fe Đốt nóng sợi dây đồng muỗng Fe lửa đèn cồn Khi đầu sợi dây đồng nóng đỏ đưa nhanh lên bề mặt lưu huỳnh nóng Sau cho đầu dây đồng vào lượng nhỏ dung dịch HClđđ - Hiện tượng phương trình phản ứng: + Dây đồng có màu đỏ, nung nóng đầu dây sáng lên cho vào bề mặt lưu huỳnh thấy đầu dây chuyển thành màu đen to Cu  S �� � CuS CuS có màu đen, màu đen oxit đồng (II) o t 2Cu  O2 �� � 2CuO + Khi thử cho đầu dây vào lượng dung dịch HCl đđ, quan sát kĩ ta thấy phần dung dịch quanh đầu dây có màu xanh nhạt, phần cịn lại khơng tan Vậy có tồn phần oxit đồng (II) đầu dậy CuO  2HCl �� � CuCl  H 2O + Trong phản ứng này, lưu huỳnh chất oxy hóa VII Thí nghiệm 7: Tính khử tiosunphat - Q trình tiến hành: + Lấy ống nghiệm nhỏ, cho vào ống giọt dung dịch Na2S2O3 0,5N + Ống 1: Cho vào giọt dung dịch KMnO 0,5N sau cho tiếp vào giọt dung dịch H2SO4 2N, lắc + Ống 2: Cho vào giọt dung dịch I2, sau cho thêm vài giọt dung dịch BaCl 2, cho tiếp vài giọt dung dịch HCl đậm đặc - Hiện tượng: + Ống 1: Khi cho vào ống giọt dung dịch KMnO 0,5N thấy xuất kết tủa màu đen Tiếp tục cho dung dịch H 2SO4 2N, lắc kết tủa màu đen biến mất, dung dịch bị đục có kết tủa + Ống 2: Khi cho vào ống dung dịch I dung dịch I2 có màu vàng bị màu Nhỏ giọt BaCl2 vào có kết tủa trắng xuất hiện, thử kết tủa dung dịch HCl đậm đặc kết tủa khơng đổi - Phương trình phản ứng giải thích: + Ống 1: Kết tủa màu đen xuất Mn+7 bị khử thành MnO2: 6S2O32  2MnO   4H 2O �� � 3S4O6 2  2MnO �8OH  Khi tiếp tục cho dung dịch H2SO4 kết tủa màu đen tan, dung dịch có vẩn đục, vẩn đục S kết tủa: 8MnO   5S2 O32  14H  �� �10SO 2  8Mn 2  7H 2O 4MnO  S2O32  6H  �� � 2SO 2  4Mn 2  3H 2O S2O32  2H  �� �SO  S �3H 2O + Ống 2: Xảy phản ứng làm màu dung dịch I2: �� � 2S4O6   2I  2S2O32  I �� � �� � 2SO 2  8I   10H  4I  S2O32  5H 2O �� � Khi cho dung dịch BaCl2 vào, xuất kết tủa BaSO4 Ba 2  SO 2 �� � BaSO � Tủa không tan môi trường axit HCl đậm đặc BÀI 8: KIM LOẠI NHĨM IB I Thí nghiệm 1: Điều chế CuSO4.5H2O  Cách tiến hành tượng Dùng becher cân 2.0g CuO + 15 ml H2SO4 4N dư 20% (V0 = 15ml) Đun nóng bếp để hòa tan hết CuO (khuấy nhẹ giữ VV0) Đun nóng becher tới sơi (V