BÁO cáo THÍ NGHIỆM hóa vô cơ KIM LOẠI KIỀM THỔ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HĨA VƠ CƠ Giáo viên hướng dẫn: Võ Nguyễn Lam Uyên Lớp: L13 Tổ: 07 Họ tên: MSSV Trần Thị Thúy Kiều 1913865 Diệp Tường Minh Nhật 1914467 Văn Chí Khén 1913788 Bài 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ (Phân nhóm IIA) Thí nghiệm 1: Quan sát màu lửa kim loại kiềm thổ - Nhúng mẫu giấy lọc vào dung dịch CaCl bão hõa đưa vào lửa đèn cồn, quan sát màu lửa Làm tương tự với SrCl BaCl2 Ghi nhận giải thích xuất màu sắc * Hiện tượng (Hình 1.1): ∙ Dung dịch CaCl2: lửa có màu đỏ cam ∙ Dung dịch SrCl2: lửa có màu đỏ ∙ Dung dịch BaCl2: lửa có màu vàng lục Hình 1.1 * 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 với bước sóng nằm vùng khả kiến đặc trưng cho ion kim loại có màu sắc khác Thí nghiệm 2: Phản ứng kim loại kiềm thổ với nước - Lấy hai ống nghiệm, cho vào ống 1-2ml nước, bột Mg giọt phenolphtalein ∙ Ống 1: Ghi nhận tượng để nguội sau đun nóng Có phản ứng xảy không? * Hiện tượng: ∙ Khi để nguội: Phản ứng xảy chậm Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất màu hồng nhạt, đồng thời có bọt khí lên Đó khí H Phản ứng xảy chậm Mg(OH)2 tạo thành che phủ bề mặt Mg: ∙ Phương trình phản ứng: Mg + H2O ⇌ Mg(OH)2 + H2↑ (1) ∙ Do TMg(OH)2 = 10 -9,22 nên có phần Mg(OH)2 tan tạo ion OH- khiến cho phenol phtalein hóa hồng bề mặt phân chia Mg H2O Mg(OH) ⇌ Mg + 2OH (2) 2+ - ∙ Khi đun nóng: nhiệt độ cao Mg(OH) tan nhiều hơn, tạo nhiều OH - khiến màu hồng dung dịch đậm Đồng thời che phủ Mg Mg(OH) giảm xuống nên phản ứng (1) xảy nhanh tạo nhiều bọt khí (Hình 2.1) Hình 2.1 ∙ Ống 2: Cho thêm 5-6 giọt dung dịch NH4Cl Quan sát, viết phương trình phản ứng Tại có mặt NH4+ Mg tác dụng mạnh hơn? * Hiện tượng: ∙ Phản ứng xảy mãnh liệt, màu hồng đậm dung dịch nhạt dần đến màu, có sủi bọt khí nhiều hơn, sau màu hồng dung dịch xuất trở lại lịng dung dịch ∙ Khi thêm NH4Cl Mg(OH)2 bị hịa tan giải phóng bề mặt Mg nên phản ứng (1) xảy nhanh ⇒ khí nhiều Mg(OH)2 + NH4Cl ⇌ MgCl2 + NH3↑ + H2O (3) ∙ Do Mg(OH)2 bị hòa tan nên phản ứng (2) dịch chuyển theo chiều thuận làm giảm [OH-] nên màu dung dịch nhạt dần ∙ Màu hồng xuất trở lại hai nguyên nhân: NH3 sinh ỏ phản ứng (3) OHsinh phản ứng (2) * Kết luận: Kim loại kiềm thổ tác dụng mạnh với nước đun nóng có chất xúc tác thích hợp Thí nghiệm 3: a Điều chế tính chất Mg(OH)2: - Điều chế hydroxit magie phản ứng kiềm (0.5ml NaOH) với 2ml dung dịch muối Mg ống nghiệm, Mg(OH)2 có tan nước không? ly tâm, bỏ phần dung dịch Cho kết tủa tác dụng với axit, kiềm, NH4Cl Viết phương trình phản ứng * Hiện tượng : Mg(OH)2 kết tủa trắng, dang keo, kích thước hạt to Mg2+ + OH- → Mg(OH)2 ∙ Tác dụng với HCl: kết tủa Mg(OH)2 tan, tạo thành dung dịch suốt Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + H2O ∙ Tác dụng với NaOH: khơng có tượng xảy Do NaOH Mg(OH)2 có tính bazo ∙ Tác dụng với NH4Cl: kết tủa Mg(OH)2 tan, dung dịch suốt có khí mùi khai (khí NH3) Mg(OH)2 + 2NH4Cl → MgCl2 + 2NH3↑ + H2O b Điều chế tính chất hydroxit kim loại kiềm thổ - Lấy ống nghiệm cho vào ống 1ml dung dịch muối Ca 2+, Mg2+, Sr2+, Ba2+ 0,5M, tiếp tục cho vào ống 0,5ml dung dịch NaOH 1M Ly tâm, quan sát kết tủa Khi từ Mg, Ca, Sr đến Ba độ tan hydroxit tăng hay giảm ? Xếp thứ tự độ tan hydroxit kim loại kiềm thổ dựa vào lượng kết tủa ống nghiệm * Hiện tượng : Các ống nghiệm xuất kết tủa Lượng kết tủa tăng dần theo thứ tự Ba2+, Sr2+, Ca2+ Mg2+ Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2↓ Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2↓ Sr2+ + 2OH- Sr(OH)2↓ Ba2+ + 2OH- Ba(OH)2 Như độ tan hydroxyt tương ứng giảm dần từ Mg < Ca < Sr < Ba Do từ Mg đến Ba bán kính ngun tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với electron giảm oxi có độ âm điện lớn nên rút electron phía làm cho phân tử hydroxyt phân cực mạnh nên tạo dung môi phân cực *Kết luận: Có thể điều chế hydroxyt kim loại kiềm thổ cách cho muối tan chúng tác dụng với kim loại kiềm, Hydroxyt kim loại kiềm thổ có tính bazơ Thí nghiệm 4: Khảo sát độ tan muối sunfat kim loại kiềm thổ - Lấy ống nghiệm, ống chuwas2ml dung dịch MgCl 2, CaCl2, BaCl2, SrCl2 Cho từ từ 1ml axit sunfuric (H 2SO4) 2N vào ống nghiệm trên, quan sát tạo thành kết tủa ống Xếp thứ tự muối sunfat theo chiều tang dần lượng kết tủa (nên ly tâm ống) so sánh kết thí nghiệm với tích số tan chúng Tiếp tục cho dư H2SO4, kết tủa có tan khơng? Có nhận xét độ tan hydroxit muối sunfat từ Mg đến Ba + Ống chứa MgCl2 khơng có tượng + Ống chưa CaCl2 bị đục tạo chất tan Ca2+ + SO4 2- CaSO4↓ + Ống chứa SrCl2 có màu trắng đục Sr2+ + SO4 2- SrSO4↓ + Ông chứa BaCl2 bị đục nhiều Ba2+ + SO4 2- BaSO4↓ - Điều hoàn toàn phù hợp với tích số tan chúng TCaSO4 = 10-5.04, TSrSO4 = 10-6.49 TBaSO4 = 10-9.97 - Do nồng độ SO4 2- tăng lên nên cân chuyển dịch theo chiều thuận nghĩa tăng lượng kết tủa - Ly tâm lấy kết tủa cho H2SO4 đến dư kết tủa không tan *Kết luận: Độ tan hydroxyt vào muối sunfat từ Mg đến Ba ngược muối sunfat lượng hoạt hóa cation lớn lượng mạng tinh thể từ Mg đến Ba bán kính X2+ tăng dần nên khả phân cực nước giảm lượng hydrat giảm dần nên độ tan giảm từ Mg đến Ba Thí nghiệm 5: Xác định độ cứng nước - Độ cứng nước biểu thị hàm lượng ion Ca 2+ Mg2+ nước Tùy theo quốc gia, độ cứng tương đương với 10mg Ca 2+/1 lít nước ( Ca2+ Mg2+ quy Ca2+) độ cứng tương đương với mili đương lượng gam (tổng Ca 2+ Mg2+)/1 lít nước - 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, thêm 4-7 giọt thị ERIOT Lắc chuẩn độ dung dịch EDTA 0,02N màu thị chuyển từ đỏ tím sang xanh nhạt (Hình 5.1) Hình 5.1 * Tính kết quả: = 1000 V: Thể tích EDTA (ml) v: Thể tích dung dịch nước cứng đem chuẩn độ (ml) N: Nồng độ dung dịch EDTA (N) Khi dư KI I2 + KI KI3 (nâu đất) Hình 2.7 - Cho vào ống nghiệm ống giọt Fe3+ 0.5N : + Ống 1: giọt NH4SCN Hiện tượng: Dung dịch chuyển sang màu đỏ máu Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 (đỏ máu) + Ống 2: giọt K4[Fe(CN)6] 0.5N Hiện tượng: Kết tủa màu xanh berlin (Hình 2.8) Fe3++K4[Fe(CN)6] KFe[Fe(CN)6] (xanh berlin) + 3K+ Hình 2.8 Kết luận: -Fe2+ dễ bị oxi hóa -Muối Fe3+ bền khơng khí, có tính oxi hóa acid 3.Thí nghiệm 3: Tính chất hydroxit a Cho vào ống nghiệm ống giọt dd Co2+ lỗng Dung dịch Co2+ có màu hồng Thêm vài giọt NaOH 2N *Hiện tượng: Xuất kết tủa màu xanh sau chuyển sang tủa màu đỏ - Màu hồng màu phức [Co(H2O)6]2+ - Lúc đầu: CoCl2 + NaOH CoOHCl(xanh) - Sau đó: CoOHCl+ NaOH Co(OH)2+NaCl(đỏ) + Ống 1: Đun nóng để yên quan sát *Hiện tượng: Kết tủa chuyển sang màu xám 4Co(OH)2 + O2+2H2O 4Co(OH)3 (xám) + Ống 2: Thêm giọt H2O2 3% *Hiện tượng: Kết tủa chuyển sang xám xuất bọt khí 2Co(OH)2 + H2O2 2Co(OH)3 2H2O2 (xám) 2H2O + O2↑ b Cho vào ống nghiệm ống giọt Ni2+ + giọt dd NaOH 2N *Hiện tượng: thấy xuất kết tủa trắng xanh (Hình 3.1) Ni2+ + 2OH- Ni(OH)2 (trắng xanh) Hình 3.1 + Ống 1: Để tủa ngồi khơng khí *Hiện tượng: tủa khơng bị đổi màu + Ống 2: Thêm vài giọt H2O2 3% *Hiện tượng: Xuất bọt khí Khí sinh oxi H2O2 phân hủy 2H2O2 2H2O + O2 ↑ c Lấy ống nghiệm + Ống 1,2: giọt Fe2+ + vài giọt NaOH *Hiện tượng: thấy xuất tủa trắng xanh Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 (trắngxanh) + Ống 1: Cho tác dụng với HCl đđ dư *Hiện tượng: tủa tan tạo dung dịch khơng màu (Hình 3.3 ống 1) Fe(OH)2 + 2H+ Fe2+ + 2H2O + Ống 2: Cho tác dụng với NaOH 40% dư *Hiện tượng: khơng có tượng + Ống 3,4: giọt Fe3+ + giọt NaOH 2N *Hiện tượng: xuất kết tủa đỏ nâu Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 ( nâu đỏ) + Ống 3: Cho tác dụng với HCl đđ dư *Hiện tượng: Tủa tan tạo dd màu vàng (Hình 3.3 ống 2) Fe(OH)3 + 3H+ Fe3+ + 3H2O + Ống 4: Cho tác dụng với NaOH 40% dư *Hiện tượng: Tủa không tan +Ống 5,6: giọt Co2+ + giọt NaOH 2N *Hiện tượng: Xuất tủa màu hồng đỏ Co2+ + 2OH- Co(OH)2 (hồng đỏ) + Ống 5: Cho tác dụng với HCl đđ dư *Hiện tượng: tủa tan tạo dd màu hồng nhạt (Hình 3.3 ống 3) Co(OH)2 + 2H+ Co2+ (hồng nhạt) + 2H2O + Ống 6: Cho tác dụng với NaOH 40% dư *Hiện tượng: không tượng + Ống 7,8 : giọt Ni2+ + giọt NaOH 2N *Hiện tượng: Xuất tủa màu xanh lục Ni2+ + 2OH- Ni(OH)2 ( xanh lục) + Ống : Cho tác dụng với HCl đđ dư *Hiện tượng: Tủa tan tạo dd màu hồng nhạt (Hình 3.3 ống 4) Ni(OH)2 + 2H+ + Ống : Cho tác dụng với NaOH 40% dư *Hiện tượng: khơng tượng Ni2+ + 2H2O Hình 3.2 Hình 3.3 Kết luận : - Độ bền hợp chất hóa trị II tăng dần, độ bền hợp chất hóa trị III giảm dần từ Fe đến Ni - Các hidroxyt có tính base trội khơng tan kiềm Thí nghiệm 4: Sự đổi màu muối Co2+ phản ứng Tsugaep Ni2+ a) Dùng dd CoCl2 bão hòa viết lên tờ giấy lọc *Hiện tượng: Chữ có màu hồng (Hình 4.1) Hình 4.1 Hơ lửa đèn cồn *Hiện tượng: Màu hồng biến mất, xuất màu xanh tím (Hình 4.2) Hình 4.2 b) Phản ứng Tsugaep Ni: - Cho vào ống nghiệm giọt NiCl2 + giọt NH4OH 2N *Hiện tượng: Xuất kết tủa màu xanh lục, sau tan tạo dung dịch xanh đậm Ni2+ + 2OH- Ni(OH)2 (xanh lục) Ni(OH)2 +6NH3 [Ni(NH3)6](OH)2 (xanh đậm) -Thêm giọt demethyl glioxyme *Hiện tượng: Xuất tủa màu đỏ máu ∙Vai trị NH4OH, thay NaOH khơng? ⇒ Phức chất có dạng hình vng, trung hịa điện có tính axit bazo yếu nên tủa nước hay dung dịch NH 4OH loãng , lại tan tốt axit bazo mạnh Vì vậy, thay NH4OH NaOH, dùng vừa đủ để tạo tủa Ni(OH) có tủa màu đỏ nhạt, cho thêm NaOH tủa tan Phản ứng dùng để định tính định lượng Ni2+ dung dịch Thí nghiệm 5: a) Lấy ống nghiệm, cho vào ống 0,5 ml CoCl2 (Hình 5.1) Ống 1: Thêm từ từ dung dịch NH4OH đậm đặc đến dư *Hiện tượng: tủa hồng xuất hịên tan tạo dung dịch màu nâu phía trên, màu hồng phía dưới, cịn lại màu xanh Khi lắc mạnh toàn dung dịch chuyển sang màu nâu Co2+ + 2OH- Co(OH)2 ( hồng ) Co(OH)2+6NH3 [Co(NH3)6](OH)2 (nâu) Màu xanh NH4OH đậm đặc hút nước phức [Co(H2O)6]2 Ống 2: Thêm HCl đậm đặc dư *Hiện tượng: Dung dịch có màu xanh [Co(H2O)6]2+ hồng + 4Cl- [CoCl4 ]- xanh + 6H2O Hình 5.1 b) Thay CoCl2 NiCl2 (Hình 5.2) Ống 1: Thêm từ từ NH4OH đến dư *Hiện tượng: Kết tủa xanh tan tạo dd xanh đậm Ni2+ + OH- Ni(OH)2 Ni(OH)2 +6NH3 (xanh lục) [Ni(NH3)6](OH)2(xanh đậm) Ống 2: Thêm HCl đđ dư *Hiện tượng: dung dịch chuyển sang màu vàng Ni(H2O)62+ xanh + 4Cl- NiCl42- vàng + 6H2O Hình 5.2 Kết luận : -Ni(OH)2 Co(OH)2 tan NH3 có khả tạo phức bền -Co2+, Ni2+ có khả tạo phức với Cl-, phức làm đổi màu dung dịch ... hydroxyt kim loại kiềm thổ cách cho muối tan chúng tác dụng với kim loại kiềm, Hydroxyt kim loại kiềm thổ có tính bazơ Thí nghiệm 4: Khảo sát độ tan muối sunfat kim loại kiềm thổ - Lấy ống nghiệm, ...Bài 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ (Phân nhóm IIA) Thí nghiệm 1: Quan sát màu lửa kim loại kiềm thổ - Nhúng mẫu giấy lọc vào dung dịch CaCl bão hõa đưa... - Oxi chất oxi hóa mạnh (đặc biệt nhiệt độ cao), dễ oxi hóa kim loại phi kim tạo oxit - Oxi trì kích thích cháy Thí nghiệm 5: Tính chất H2O2 a Tính oxi hóa H2O2: - Cho vào ống nghiệm giọt KI