BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA VÔ CƠ

Mục đích thí nghiệm  Nắm vững vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, hiểu được cáctính chất của chúng qua các phản ứng đặc trưng..  Phương trình phản ứng, giải thích và nhậ

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

2021 – 2022

- -BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

HÓA VÔ CƠ

Nhóm: 3 Lớp: L12

TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2022

Bài 2: Kim loại kiềm thổ (Phân nhóm IIA)

I Mục đích thí nghiệm

 Nắm vững vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, hiểu được cáctính

chất của chúng qua các phản ứng đặc trưng

 Hiểu thêm về tính chất nước cứng, tính chất đặc trưng, cách làm mềm nướccứng, thang đo độ cứng

II Kết quả thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1:Quan sát màu của ngọn lửa khi kim loại kiềm thổ cháy

 Thấy ngọn lửa của CaCl2 có màu đỏ da cam

 Thấy ngọn lửa của SrCl2 có màu đỏ tươi

 Phương trình phản ứng, giải thích và nhận xét:

Hiện tượng này được giải thích là do ion kim loại của muối hấp thụnăng lượng từ ngọn lửa, các electron ở lớp ngoài cùng bị kích thích lênmức năng lượng cao hơn nên khi trở về trạng thái cơ bản nó sẽ phát rabức xạ có bước sóng trong vùng khả kiến đặc trưng cho mỗi ion kimloại và có màu sắc khác nhau

2 Thí nghiệm 2: Phản ứng kim loại kim thổ với nước.

 Cách tiến hành: Lấy 2 ống nghiệm cho vào mỗi ống 2 ml nước, một ít bột

Mg và 1 giọt phenolphtalein

− Ống 1: Để ở nhiệt độ thường, sau đó đun nóng

− Ống 2: Cho từ từ dung dịch NH4Cl

 Hiện tượng:

- 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 củaMg(OH)2 giảm nên phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn dẫn tới bọt khíthoát ra nhiều hơn

thuận làm giảm OH- dẫn đến mất màu phenolptalein.

 Màu hồng xuất hiện trở lại do hai nguyên nhân: NH3 sinh ra ở phảnứng trên và OH- do phản ứng (2) sinh ra

 Kết luận: Kim 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

3 Thí nghiệm 3:

a) Điều chế và tính chất của Mg(OH) 2 :

 Cách tiến hành: Lấy 3 ống nghiệm cho vào mỗi ống dung dịch NaOH ta

thấy xuất hiện kết tủa trắng và hầu như không tan trong nước Ly tâm bỏphần dung dịch phía trên và cho phần kết tủa vào 3 ống nghiệm

 Ống 1: Cho tác dụng với HCl

 Ống 2: Cho tác dụng với NH4Cl

 Ống 3: Cho NaOH vào

 Hiện tượng:

− Ống 1: Kết tủa tan và dung dịch trở nên trong suốt

− Ống 2: Kết tủa tan tạo dung dịch trong suốt và có mùi khai

 Ống 3: Không có hiện tượng xảy ra

b) Điều chế và tính chất của hydroxit kim loại kiềm thổ:

 Cách tiến hành: 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 0,5ml giọt dungdịch NaOH 1M, ta thấy trong các ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa Lytâm

c) Kết luận: Có thể điều chế các hydroxyt của kim loại kiềm thổ bằng cách

cho muối tan của chúng tác dụng với kim loại kiềm, Hydroxyt của kim loạikiềm thổ có tính bazơ

4 Thí nghiệm 4: Khảo sát sự hòa tan của muối sunfat kim loại kiềm thổ:

 Cách tiến hành:

 Lấy 4 ống nghiệm cho vào mỗi ống 1 ml lần lượt các dung dịch MgCl2 ,CaCl2 , BaCl2 và SrCl2, sau đó nhỏ từ từ dung dịch 10 giọt H2SO4 2Nvào lần lượt từng ống theo thứ tự 1,2,3,4

 Ly tâm lấy kết tủa, cho H2SO4 đến dư các kết tủa không tan

 Hiện tượng:

 Ống 1: Chứa MgCl2 không có hiện tượng

 Ống 2: Chứa CaCl2 bị đục do tạo chất ít tan

Kết luận: Độ tan của hydroxyt vào muối sunfat khi đi từ Mg đến Ba ngược

nhau vì đối với muối sunfat năng lượng hoạt hóa của cation lớn hơn nănglượng mạng tinh thể hơn nữa đi từ Mg đến Ba bán kính X2+ tăng dần nênkhả năng phân cực trong nước giảm và năng lượng hydrat giảm dần nên độtan giảm từ Mg đến Ba

5 Thí nghiệm 5: Xác định độ cứng của nước:

a) Xác định độ cứng có thêm nước

 Cách tiến hành:

 Hút 10ml nước cứng cho vào erlen 250ml, thêm nước cất 100ml, thêm5ml dung dịch đệm pH 10 và khoảng 7 giọt chỉ thị Erio T đen

chuyển từ đỏ tím sang xanh dương hẳn Tiến hành chuẩn độ 1 lần.

 Lắc đều và chuẩn độ bằng dung dịch ETDA 0.02N cho nên khi chỉ thịchuyển từ đỏ tím sang xanh dương hẳn Tiến hành chuẩn độ 1 lần

a) Làm mềm nước (có thêm nước khi xác định độ cứng)

 Cách tiến hành: Lấy 50 ml nước cứng cho vào becher 250ml, thêm 5ml

dung dịch Na2CO3 0.1M Đun sôi hỗn hợp trong 3 phút, lọc bỏ kết tủa Lấy10ml mẫu rồi tiến hành chuẩn độ phần nước trong như thí nghiệm 5a

 Tính toán:

 Các số liệu thu được: V1=3.4 ml, Vmẫu=10ml

+V EDTA= V1=3.4 ml

+ Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+: X1’= V EDTA xC V N EDTA x 1000

Mẫu = 3.4×0.02 ×100010 =6.8 (mN)

b) Làm mềm nước (có thêm nước khi xác định độ cứng)

 Cách tiến hành: Lấy 50 ml nước cứng cho vào becher 250ml, thêm 5ml

dung dịch Na2CO3 0.1M Đun sôi hỗn hợp trong 3 phút, lọc bỏ kết tủa Lấy10ml dung dịch làm mẫu rồi tiến hành chuẩn độ phần nước trong như thínghiệm 5b

 Tính toán:

 Các số liệu thu được: V1=0.6ml, Vmẫu=10ml

+V EDTA=V1 =0.6 ml+ Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+: X2’= V EDTA xC V N EDTA x 1000

Mẫu = 0.6×0.02×100010 =1.2 (mN)

Kết luận:

 X2’<X2 chứng tỏ hàm lượng Mg2+ và Ca2+ trong mẫu giảm điều đó chứng

tỏ nước được làm mềm khi thêm Na2CO3 và Ca(OH)2 vào thì xảy raphản ứng:

− Xác định tính chất hóa học của H2, O2 và lưu huỳnh

II Kết quả thí nghiệm

1 Thí nghiệm 1: Điều chế H2

* Cách tiến hành: Cho vào ống nghiệm 3 hạt kẽm sau đó thêm vào 5ml

HCl đậm đặc Thu khí sinh ra bằng ống nghiệm nhỏ chứa đầy nước úp

ở đầu ống dẫn Lấy thành phễu thủy tinh khô chà lên ngọn lửa.

* Hiện tượng: Kẽm tan dần, có sủi bọt khí rất mãnh liệt và sinh nhiều nhiệt.

Châm lửa đốt khí hydro thoát ra ở đầu ống dẫn nghe có tiếng nổ nhẹ.Ngọn lửa màu vàng, đồng thời tỏa nhiều nhiệt Lấy thành phễu thủy tinhkhô chà lên ngọn lửa thấy có hơi nước đọng trên thành phễu

* Phương trình phản ứng, giải thích và nhận xét.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑+Q

− Do hydro tác dụng với oxi có lẫn trong ống nghiệm và trong

hệ thống dẫn khí nên có tiếng nổ Ban đầu lượng oxi nhiềunên có tiếng nổ lớn sinh ra nhiều nhiệt

− Hơi nước tạo thành gặp thành thủy tinh lạnh nên ngưng tụH2 + O2 → H2O + Q

2 Thí nghiệm 2: Hoạt tính của H2 phân tử và H2 nguyên tử.

* Cách tiến hành: Cho 8ml dung dịch H2SO410% + 2ml dd KMnO4 0.1M

vào ống nghiệm Lắc kỹ rồi chia đều 3 ống nghiệm

− Ống 1: Dùng làm ống chuẩn

− Ống 2: Cho luồng khí hydro thu được ở thí nghiệm trên lội qua

− Ống 3: Cho vào vài hạt kẽm

* Hiện tượng:

− Ống 1: Dùng làm chuẩn

− Ống 2: Màu của dung dịch nhạt dần nhưng không mất

− Ống 3: Kẽm tan, xuất hiện bọt khí dung dịch nhạt màu rồi trở thànhtrong suốt

* Phương trình phản ứng, giải thích và nhận xét.

− Hydro vào ống 2 là hydro phân tử không có tính khử mạnh nên khôngtác dụng với KMnO4 Dung dịch nhạt màu một ít lá do trong dung dịchkhí còn tồn tại nguyên tử hydro mới sinh chưa kết hợp thành phân tử

− Khí sinh ra là do hydro nguyên tử chưa phản ứng kết hợp thành hydrophân tử Hydro mới sinh là hydro nguyên tử, có tính khử mạnh nên phảnứng với KMnO4 làm mất màu dung dịch

Zn + H2SO4 → ZnSO4+ 2[H]

5[H] + MnO4-+3H+ → Mn2++4H2O

Nhận xét: Hydro nguyên tử có tính khử mạnh hơn hydro phân tử.

2 Thí nghiệm 3: Điều chế khí O2

* Cách tiến hành: Trộn đều 4g KClO3 + 1g MnO2 bằng cối và chày sứ sau

đó cho vào ống nghiệm thật khô Đun nóng ống nghiệm và thu khí thoát ratrong một ống nghiệm lớn chứa đầy nước úp ngược trong chậu nước

− Làm lại thí nghiệm trên nhưng thay lưu huỳnh bằng que nhang.

− Nung đỏ sợi dây đồng và đưa vào ống nghiệm chứa khí Oxi

*

* Hiện tượng:

− Ngọn lửa bùng lên có màu lam nhạt Khí thoát ra có mùi hắc

− Đốm than bừng sáng khi cho vào ống nghiệm chứa O2

− Sợi dây đồng trở nên đen hơn

− Lưu huỳnh tác dụng với khí oxy cho ngọn lửa màu xanh và phát nhiềunhiệt và tạo SO2 có mùi hắc và một lượng rất bé SO3

Nhận xét: Oxy là chất oxi hóa mạnh (đặc biệt ở nhiệt độ cao), dễ oxi hóa

kim loại và tạo oxit Oxy duy trì sự cháy

− Dung dịch sủi bọt khí mạnh Đưa đóm than vào gần ta thấy đóm thansáng hơn.Chứng tỏ đó là khí Oxy.

− MnO2 làm xúc tác cho quá trình phân huỷ H2O2

H2O2  MnO2xt H2O + O2

Nhận xét: H2O2 là chất oxi hoá mạnh và không bền.

6 Thí nghiệm 6: Phản ứng giữa lưu huỳnh và Cu (làm trong tủ hút)

* Cách tiến hành: Cho vào chén sứ 1g lưu huỳnh, đun sôi Dùng kẹp đưa sợi

dây đồng vào miệng chén

* Hiện tượng: Sợi dây đồng chuyển sang màu đen, có khói trắng bay lên.

Cu+S → CuS(đen)

− Khói trắng là do lưu huỳnh bốc hơi

Nhận xét: lưu huỳnh có tính oxy hoá mạnh ở nhiệt độ cao.

7 Thí nghiệm 7: Tính khử của tiosunphat

* Cách tiến hành: Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 2 giọt dung dịch

− Lưu huỳnh sinh ra làm đục dung dịch

Nhận xét: Thiosunfat có tính khử mạnh và dễ phân hủy trong môi trường

axit tạo lưu huỳnh

III Trả lời câu hỏi:

1/ Trong phản ứng, hydro phân tử phải phân hủy thành hydro nguyên tử, và phảitốn rất nhiều năng lượng để bẻ gãy liên kết giữa 2 nguyên tử hydro Do đó hydro nguyên

tử có hoạt tính cao hơn hydro phân tử

10[H] + 2KMnO4 + 3H2SO4 -> K2SO4 +2MnSO4 + 8H2O

2/ Một trong những phản ứng quan trọng của oxy là phản ứng cháy Ví dụ:

C + O2 -> CO2C6H12O6 +6O2 -> 6CO2 + 6H2O3/ Cách giữ H2O2 bền:

+ Cất giữ trong chai thủy tinh sẫm màu và giữ ở một nơi an toàn

+ Thêm hợp chất ức chế sự phân hủy của H2O2 như H2SO4, H3PO4.4/

Phản ứng oxy hóa của lưu huỳnh:

S + 6HNO3 -> H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

5/ Muối Thiosulfate có khả năng khử vì trong ion S2O32- ngoài S+6 nó còn cóS2- Cấu trúc phân tử của Na2S2O3 là:

Các phương trình phản ứng:

2 S2O32- + I2 -> 2I- +

S4O62-5H2O + S2O32- + 4Br2 -> HSO4- + 8Br- + 8H+

5H2O + S2O32- + 4Cl2 -> HSO4- + 8Cl- + 8H+

8MnO4- +5S2O32- +14H+ -> 10SO42- + 8Mn2+ +7H2O

I Mục đích thí nghiệm.

Hiểu rõ tính chất và hiện tượng các phản ứng của Cu, Ag và các hợp chấtcủa chúng

II Kết quả thí nghệm.

1 Thí nghiệm 1: Điều chế CuSO4

* Cách tiến hành: Cân 2g CuO bột cho vào rồi thêm 15 ml H2SO4 4N dư

20% rồi đun nhẹ và khuấy đều cho đến khi tan hết CuO Đem dung dịch thuđược đi lọc (dung dịch sau khi lọc xuất hiện ván tinh thể) Lọc tinh thể bằngchân không thu được khối lượng m=

* Hiện tượng: CuO tan dần thu được dung dịch màu xanh lam, tinh thể có

màu xanh và lớn dần

* Phương trình phản ứng, giải thích và nhận xét

CuO + H2SO4→ CuSO4 + H2O

Cu2+ tạo phức [Cu(H2O)6]2+ làm dung dịch có màu xanh

Tinh thể tạo thành: CuSO4.5H2O

CuSO4 + 5H2O → CuSO4.5H2O

* Tính toán

Hiệu suất phản ứng: H=m m

¿ 100=7,64−1,42

6,25 .100=99,5 %

2 Thí nghiệm 2: Tính chất của Cu(OH)2

* Cách tiến hành: Lấy 3 ống nghiệm, cho vào mỗi ông 0.5ml dung dịch

CuSO4 0.5M rồi tạo kết tủa bằng vài giọt NaOH 2M, ly tâm:

− Ống 1: đun nóng ống nghiệm

− Ống 2: Thêm HCl đặc , đun nhẹ lắc đều.Ống 3:Thêm 4ml dung dịch NaOH 40%, đun nhẹ.

* Hiện tượng:

Kết tủa ban đầu:

− Ống 1: Xuất hiện kết tủa đen

− Ồng 2: Tủa ta xuất hiện dung dịch xanh lục

−

* Phương trình hóa học, giải thích và nhận xét:

Ban đầu tạo kết tủa xanh lam:

CuSO4 + 2NaOH→ Cu(OH)2 + 2NaCl

− Ống 1: Kết tủa bị phân hủy khi đun nóng tạo kết tủa đen

Cu(OH)2 + 2NaOH→ Na2[Cu(OH)4]

Nhận xét: Cu(OH)2 không tan trong nước, mất nước khi đun và có tínhlưỡng tính (yếu)

3 Thí nghiệm 3

* Cách tiến hành: Lấy khoảng 0,1g bột đồng hoặc dây đồng nhỏ cho vào

1ml dung dịch CuCl2 2M sau đó thêm 1ml HCl 2M Đun sôi hỗn hợp 3 phútrồi làm nguội, thêm H2O từ từ vào đầy ống nghiệm lắc ngược cho đều dungdịch

*

* Hiện tượng: Sau khi cho bột đồng vào dung dịch thu được kết tủa trắng

đục, thêm dung dịch HCl vào tủa tan tạo dung dịch màu xanh rêu

Cu + CuCl2 + 2NaCl→ 2Na[CuCl2]

− Cu2+ có tính oxi hóa yếu

4 Thí nghiệm 4:

* Cách tiến hành: Cho vào ống nghiệm lớn 5 giọt dung dịch CuCl2 2M và 5

giọt dung dịch HCHO 40% Đun sôi, thêm 1ml NaOH đậm đặc Quan sáttạo thành kết tủa vàng Cu2(OH)2, đun đến khi thấy kết tủa đỏ

*

khi đun nóng.

* Phương trình hóa học, giải thích và nhận xét:

Cu2+ + HCHO + H2O → Cu+ + HCOOH+ H+2Cu+ + 2OH- → Cu2(OH)2↓ (vàng)

Cu2(OH)2 → Cu2O↓ (đỏ gạch) + H2O

Nhận xét: Cu2+ có tính oxi hóa yếu.

* Phương trình hóa học, giải thích và nhận xét:

Cu2+ + 2I- → CuI2 (Không bền)2CuI2 → 2CuI (vàng) + I2 (hơi tím khi đun nhẹ)Dung dịch có màu nâu đỏ do có phức I−3¿¿

I2 + I- → I−3¿¿

Ag+ + I- → AgI↓ (vàng)

Nhận xét: Ag+ là trạng thái oxi hóa bền của Ag.

6 Thí nghiệm 6:

* Cách tiến hành: lấy 4 ống nghiệm, thêm NaOH và để tạo kết tủa, rồi đem

kết tủa thử với acid HNO3 và dung dịch NH4OH 2M

− Ống 1,3: đựng 5 giọt dung dịch CuSO4 0.5M

− Ống 2,4: đựng 5 giọt dung dịch AgNO3 0.1M

* Hiện tượng:

− Ống 1: Tủa tan tạo dung dịch màu xanh

− Ống 2: Tủa tan tạo dung dịch màu trắng đục

− Ống 3: Tủa tan chậm, tạo dung dịch màu xanh dương

− Ống 4: Tủa tan tạo dung dịch trong

− Ống 1: Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

− Ống 2: 2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O↓ (đen) + 2NaNO3 + H2O

− Ống 3: Cu(OH)2 + 2NH4OH → [Cu(NH3)4](OH)2 + H2O

− Ống 4: Ag2O +4NH4OH → 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O

Nhận xét: Các kim loại nhóm IB có tính lưỡng tính yếu, dễ tạo phức bền

với dung dịch ammoniac

7 Thí nghiệm 7:

* Cách tiến hành : Cho 5 giọt AgNO3 lần lượt vào 3 ống nghiệm được đánh

số sau đó thêm lần lượt:

− Ống 1: 10 giọt dung dịch NaCl 0,1M

− Ống 2: 10 giọt dung dịch NaBr hay KBr 0,1M

Nhận xét: Màu của tủa đậm dần từ clo đến iot Độ tan trong dãy AgCl,

AgBr, AgI giảm dần do bán kính anion tăng, khả năng bị cực hóa tăng

8 Thí nghiệm 8:

* Cách tiến hành: Cho vào ống nghiệm 5 giọt 0,1M thêm tiếp từng giọt

NH4OH 10% thêm 5 giọt dung dịch HCHO 40%, đun nóng

* Hiện tượng: Khi thêm NH4OH vào thì xuất hiện kết tủa sau đó tan dần di,khi thêm HCHO vào thì xuất hiện kết tủa trắng sang bám trên thành ốngnghiệm

* Phương trình hòa học, giải thích và nhận xét:

AgNO3 + NH4OH → AgOH↓ + NH4NO32AgOH → Ag2O + H2O

Ag2O +4NH4OH → 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O4[Ag(NH3)2]OH + HCHO ℃ → 4Ag + (NH4)2CO3 + 6NH3 +2H2O

III/ Trả lời câu hỏi:

1/ Sự khác biệt về mặt tính chất giữa kim loại nhóm IA và kim loại nhóm IB xuất hiện làdo:

Electron lớp ngoài cùng của nhóm IB có cấu trúc (n-1)d10ns1, đây là cấu trúc bão hòavậy nên năng lượng ở (n-1)d và ns trở nên giống nhau Vì vậy, trong các phản ứng luônluôn có sự ảnh hưởng của electron phân nhóm d làm cho tính chất của kim loại nhóm IBtrở nên khác biệt

2/ Khai thác Cu từ quặng malachite có chứa CuCO3.Cu(OH)2

Phương trình phản ứng:

CuCO3 CuO + CO2

Cu(OH)2 CuO + H2O

2CuO + C CO2 + 2Cu

I Mục đích thí nghiệm:

− Hiểu rõ tính chất của các hợp chất Cr3+ và Cr6+

II Kết quả thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 3: Tính chất của các hợp chất Cr+3:

* Cách tiến hành: Cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 1ml dd Cr3+, thêm từ từ

dd NaOH loãng, ta thấy xuất hiện kết tủa màu xanh xám

− Ống 1: Cho NaOH loãng đến dư

− Ống 2: Thêm acid loãng

* Hiện tượng:

− Ống 1: ta thấy kết tủa tan tạo dung dịch màu lục nhạt

− Ống 2: tủa tan tạo dung dịch màu xanh lục

* Phương trình phản ứng, giải thích và nhận xét:

Cr3+ + 3OH-→ Cr(OH)3↓ xanh xám

Cr(OH)3 + 3NaOH Na3 [Cr(OH)6]lục nhạtCr(OH)3 + 3H+ → Cr3+ + 3H2O xanh lục

Kết luận: Cr(OH)3 có tính lưỡng tính.

2 Thí nghiệm 4: Tính oxy hóa của hợp chất Cr+6

Kết luận: Cr2O7 2- có tính oxi hóa mạnh trong môi trường acid.

3 Thí nghiệm 5: Cân bằng giữa ion cromat và bicromat:

* Cách tiến hành: Lấy 2 ống nghiệm

− Ống 1: 3-4 giọt K2CrO4 + từng giọt H2SO4 2N

− Ống 2: 3-4 giọt K2Cr2O7 + từng giọt NaOH 2N

* Hiện tượng:

− Ống 1: Ta thấy dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu da cam

− Ống 2: Ta thấy dung dịch từ màu da cam chuyển sang màu vàng chanh

* Phương trình hóa học, giải thích và nhận xét:

2H+ + 2CrO42- ⇌ Cr2O72- + H2O

(vàng) (da cam) Cr2O72- + 2OH- ⇌ 2CrO42- + H2O (da cam) (vàng)

− Cân bằng giữa Cr2O72- và CrO42- sẽ chuyển dịch tùy theo pH của môi trường để tạo thành dạng bền: Cr2O72- bền trong acid.; CrO42- bền trong bazơ

4 Thí nghiệm 6: Muối cromat ít tan.