BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: HÓA VÔ CƠ - kim loại kiềm thổ

Thí nghiệm 1: Quan sát màu ngọn lửa kim loại kiềm thổ - Cách tiến hành: Nhúng một đầu mẩu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2 bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn, quan sát màu ngọn lửa..

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: HÓA VÔ CƠ

GVHD: NGUYỄN VĂN CỜ

NHÓM 10

TP.HCM, tháng 10/2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: HÓA VÔ CƠ

DANH SÁCH THÀNH VIÊN:

BÀI 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ

I. Thí nghiệm 1: Quan sát màu ngọn lửa kim loại kiềm thổ

- Cách tiến hành: Nhúng một đầu mẩu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2 bão hòa rồi đưa vào ngọn lửa đèn cồn, quan sát màu ngọn lửa Làm tương tự với SrCl2 và BaCl2

- Hiện tượng: sau khi thí nghiệm kết thúc, quan sát ta thấy

 Dung dịch CaCl2: ngọn lửa màu đỏ cam

 Dung dịch SrCl2: ngọn lửa màu đỏ

 Dung dịch BaCl2: ngọn lửa màu cam

- Giải thích: Do các ion kim loại của muối hấp thụ năng lượng từ ngọn lửa, các

electron lớp ngoài cùng bị kích thích nên nhảy lên mức năng lượng cao hơn Sau đó trở

về trạng thái cơ bản, sẽ phát ra bức xạ ứng với bước sóng nằm trong vùng khả kiến đặctrưng cho mỗi ion kim loại Trong phân nhóm IIA, từ trên xuống dưới, màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ chuyển từ đỏ sang vàng

II Thí nghiệm 2: Phản ứng của kim loại kiềm thổ với nước

- Cách tiến hành và hiện tượng: Lấy hai ống nghiệm, cho vào mỗi ống một ít nước, một ít bột Mg và 1 – 2 giọt phenolphthalein

 Ống 1: Khi để nguội, phản ứng xảy ra chậm Tại bề mặt tiếp xúc pha xuất hiện màu hồng nhạt đồng thời có bọt khí nổi lên – đó là khí H2

Khi đun nóng, phản ứng xảy ra nhanh hơn, xuất hiện nhiều bọt khí hơn

và màu hồng đậm hơn, sau đó lan ra toàn bộ dung dịch

 Ống 2: Cho thêm 5 – 6 giọt dung dịch NH4Cl 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

- Giải thích:

 Ống 1: phản ứng xảy ra chậm cho Mg(OH)2 được tạo ra che phủ bề mặt Mg

Mg + 2H2O  Mg(OH)2 + H2 (1)

Do T Mg (OH )2= 10 -9,22 nên một phần Mg(OH)2 tan ra tạo ion OH– khiến

phenolphthalein hóa hồng tại bề mặt phân pha giữa Mg và H2O

Mg(OH)2  Mg2+ + 2OH– (2)

Khi đun nóng, ở nhiệt độ cao, Mg(OH)2 tan nhiều hơn, tạo ra nhiều OH– khiến màu hồng của dung dịch đậm hơn Đòng thời sự che phủ Mg bởi Mg(OH)2 giảm xuốngnên phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn và sẽ tạo nhiều bọt khí hơn

 Ống 2: khi cho thêm NH4Cl, Mg(OH)2 bị hòa tan giải phóng bề mặt Mg, làm khí thoát ra nhiều hơn

Mg(OH)2 + 2NH4Cl  MgCl2 + 2NH3 + 2H2O (3)

Do Mg(OH)2 bị hòa tan nên cân bằng phản ứng (2) dịch chuyển theo chiều giảm[OH–], do đó màu dung dịch nhạt dần.

Ngoài ra, màu hồng xuất hiện trở lại do phản ứng (3) tạo ra NH3 và OH– ở phản ứng (2)

- Kết luận: Kim loại kiềm thổ tác dụng mạnh với nước khi đun nóng hoặc có chất xúc tác thích hợp

III Thí nghiệm 3:

a Điều chế và tính chất của Mg(OH)2:

- Cách tiến hành: Điều chế Mg(OH)2 bằng dung dịch NaOH với muối Mg2+ Ly tâm bỏ phần dung dịch, cho phần kết tủa vào 3 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

Trong dung dịch NH4Cl, kết tủa tan tạo ra dung dịch trong suốt và có mùi khai

Mg(OH)2 + 2NH4Cl  MgCl2 + 2NH3 + 2H2O

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

- Cách tiến hành: Lấy 4 ống nghiệm, lần lượt cho vào mỗi ống 1ml dung dịch muối

Ca2+, Mg2+, Sr2+, Ba2+ 0,5M, tiếp tục cho vào mỗi ống trên 0,5ml dung dịch NaOH 1M

Ly tâm lấy kết tủa, quan sát

- Hiện tượng: Trong cách ống nghiệm đều có kết tủa Lượng kết tủa tăng dần theo thứ

 Hydroxit của kim loại kiềm thổ có tính base.

 Khi đi từ Mg đến Ba, độ tan của các hydroxit tương ứng giảm dần (thực nghiệmcho ta thấy lượng kết tủa tăng dần theo chiều ngược lại)

IV.Thí nghiệm 4: Khảo sát độ tan của muối sunfat kim loại kiềm thổ

- Cách tiến hành: Lấy 4 ống nghiệm, mỗi ống lần lượt chứa 1ml dung dịch muối

MgCl2, CaCl2, BaCl2, SrCl2 Cho từ từ acid sunfuric 2N vào 4 ống nghiệm trên Quan sát kết tủa, tiếp tục cho dư H2SO4, kết tủa có tan ra hay không?

- Hiện tượng:

 Khi cho từ từ H2SO4 2N vào 4 ống nghiệm chứa muối tan của Mg2+(1), Ca2+(2),

Ba2+(3), Sr2+(4), ta thấy:

 Ống (1) không có hiện tượng

 Ống (2) bị vẩn đục do tạo kết tủa: CaCl2 + H2SO4  CaSO4+ 2HCl

 Ống (3) đục nhiều do 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 ra

- Giải thích: Độ tan của hydroxit và muối sunfat của kim loại kiềm thổ từ Mg đến Ba ngược nhau vì đối với muối sunfat, năng lượng hoạt hóa cation lớn hơn năng lượng

mạng tinh thể Thêm vào đó, từ Mg đến Ba, bán kính ion M 2+ tăng dần nên khả năng phân cực trong nước giảm và năng lượng hydrat giảm dẫn đến độ tan giảm từ Mg đến Ba,

- Kết luận: Độ tan của muối sunfat giảm dần từ Mg đến Ba

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

- Cách tiến hành: Lấy 10ml dung dịch nước cứng bằng pipet 10ml vào erlen 250ml Thêm nước cất để tổng thể tích ở khoảng 100ml Thêm 5ml dung dịch đệm pH 10, sau

đó thêm 4 – 7 giọt chỉ thị ERIO-T Lắc đầu và chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0,02N

- Tính toán:

V1 = 17,30ml V2 = 17,50ml

VI Thí nghiệm 6: Làm mềm nước

- Lấy 50ml nước cứng cho vào becher 250ml, thêm vào 50ml dung dịch Na2CO3 0,1M

và 2ml sữa vôi Đun sôi hỗn hợp trong becher trong 3 phút, lọc bỏ kết tủa lấy phần nước trong Tiến hành xác định độ cứng như thí nghiệm 5 nhưng không cần thêm nướccất đến 100ml nữa

Mg2+ + 2OH–  Mg(OH)2

Ca2+ + CO32–  CaCO3

Làm giảm lượng Mg2+ và Ca2+ trong dung dịch sau khi lọc

BÀI 6: HYDRO – OXY – LƯU HUỲNH (PHÂN NHÓM VIA)

I Thí nghiệm 1: Điều chế hydro

- Quá trình tiến hành:

+ Lấy đầy nước vào trong chậu nhỏ, thả vào chậu 3 ống nghiệm nhỏ sao chongập nước hết cả 3 Đốt đèn cồn lên Lấy 5 hạt Zn thả vào một ống nghiệm lớn,sau đó lấy phễu thủy tinh đong vào tới một nửa ống nghiệm dung dịch HClđđ + Dẫn khí từ ống nghiệm lớn qua nước trong chậu, cho khí vào các ống nghiệmnhỏ Khi ống nghiệm đầy thì lấy tay bịt đầu ống nghiệm rồi đưa nhanh miệngống nghiệm vào gần ngọn lửa đèn cồn Lặp lại đến khi thấy hết tiếng nổ (hoặctiếng nổ nhỏ)

+ Lúc này đưa trực tiếp luồng khí đang thoát ra lại gần đèn cồn, sau đó lấy mặtngoài phễu thủy tinh hơ trên ngọn lửa từ luồng khí

- Hiện tượng:

+ Ngay khi đổ dung dịch HClđđ vào ống nghiệm, phản ứng xảy ra rất mạnh, sinh

ra khí màu hơi đục

+ Dẫn khí này vào các ống nghiệm nhỏ rồi thử thì đến khoảng ống nghiệm thứ 4

ta thấy tiếng nổ nhỏ dần Sau đó ta lấy đầu ống dẫn khí đốt trực tiếp bằng ngọnlửa đèn cồn thì ta thấy có ngọn lửa màu đỏ vàng

+ Khi đưa phễu thủy tinh trên ngọn lửa này rồi lấy ra thì thấy có một lớp hơinước mỏng bám trên thành phễu

do đầu ống dẫn khí khá nhỏ, lượng khí thoát ra lại tinh khiết nên lượng H2O tạothành khá ít, không đủ gây ra tiếng nổ

+ Ta quan sát thấy ngọn lửa màu đỏ vàng có thể do ta nhìn qua đầu ống dẫnbằng thủy tinh gây sai lệch màu ngọn lửa của H2 cháy Lượng hơi nước bámtrên thành phễu thủy tinh chính là H2O tinh khiết được tạo ra

II Thí nghiệm 2: Hoạt tính của hydro phân tử và hydro nguyên tử

- Quá trình tiến hành: lấy vào ống nghiệm lớn 1ml dung dịch KMnO4 0,1N và4ml dung dịch H2SO4 10%, lấy nút cao su đậy rồi lắc đều Sau đó chia đều vào 3ống nghiệm nhỏ.

+ Ống 3: khí H2 đi qua mà không gây ra phản ứng gì

Qua đây, ta có thể kết luận rằng tinh hoạt động của hydro nguyên tử mạnhhơn hydro phân tử

III Thí nghiệm 3: Điều chế khí oxy

- Quá trình tiến hành:

+ Cân 4,0g KClO3 và 1,0g MnO2 cho vào trong cối sứ khô, nghiền trộn thật đềurồi cho vào một ống nghiệm lớn thật khô (hơ trước ống nghiệm trên đèn cồncho khô)

+ Đun nóng đều ống nghiệm rồi thu khí thoát ra vào 3 ông nghiệm lớn bằngphương pháp đẩy nước như đã trình bày ở thí nghiệm 1, lấy nút cao su bịt chặt 3ống này lại, để dành dùng cho thí nghiệm sau

- Hiện tượng và phương trình phản ứng:

+ Xuất hiện khí không màu thoát ra, khí này chính là Oxy

o 2

MnO ,t

+ MnO2 là chất xúc tác cho phản ứng này

IV Thí nghiệm 4: Tính chất của oxy

- Quá trình tiến hành:

a Dùng thìa kim loại lấy một ít lưu huỳnh rồi đốt cháy, sau đó đưa nhanh thìavào ống nghiệm lớn chứa oxy

b Dùng một đầu tăm nhang (cacbon) đốt nóng thành một đốm than rồi thảnhanh vào ống nghiệm chưa oxy.

c Lặp lại thí nghiệm như với lưu huỳnh nhưng thay S bằng bột Fe

H2SO4 2N Dùng giấy thấm hồ tinh bột cho vào ống nghiệm

+ Ống 2: Thêm một chút bột MnO2 vào

- Hiện tượng:

+ Ống 1: Sau khi cho vài giọt KI thì không thấy hiện tượng Sau khi nhỏ H2SO4

vào, dung dịch chuyển từ không màu sang có màu vàng rồi tiếp tục chuyển dầnsang màu nâu Khi thử bằng giấy thấm hồ tinh bột thì trên giấy xuất hiện màuxanh lam

+ Ống 2: Có một lượng khí nhỏ thoát ra

Màu nâu của dung dịch là do trong dung dịch có cân bằng:

I KI   KITrong đó, KI3 có màu nâu

+ Ống 2: MnO2 là chất xúc tác cho quá trình phân hủy H2O2

2

MnO

Kết luận: H2O2 là một chất oxy hóa mạnh và không bền.

VI Thí nghiệm 6: Phản ứng của lưu huỳnh với Cu

- Quá trình tiến hành: Lấy một lượng nhỏ lưu huỳnh lên muỗng Fe Đốt nóng

một sợi dây đồng và muỗng Fe trên ngọn lửa đèn cồn Khi đầu sợi dây đồngnóng đỏ thì đưa nhanh lên bề mặt lưu huỳnh đang nóng Sau đó cho đầu dâyđồng này vào một lượng nhỏ dung dịch HClđđ

- Hiện tượng và phương trình phản ứng:

+ Dây đồng có màu đỏ, khi nung nóng đầu dây sáng lên rồi cho vào bề mặt lưuhuỳnh thì thấy đầu dây chuyển thành màu đen

o

t

Cu S  CuSCuS có màu đen, và cũng có thể màu đen là của oxit đồng (II)

o

t 2

+ Khi thử cho đầu dây này vào một lượng dung dịch HClđđ, quan sát kĩ thì tathấy phần dung dịch quanh đầu dây có một màu xanh nhạt, phần còn lại khôngtan Vậy là có tồn tại một phần oxit đồng (II) trên đầu dậy

2 2

+ Trong phản ứng này, lưu huỳnh là chất oxy hóa

VII Thí nghiệm 7: Tính khử của tiosunphat

- Quá trình tiến hành:

+ Lấy 2 ống nghiệm nhỏ, cho vào mỗi ống 5 giọt dung dịch Na2S2O3 0,5N.+ Ống 1: Cho vào 5 giọt dung dịch KMnO4 0,5N sau đó cho tiếp vào 5 giọtdung dịch H2SO4 2N, lắc đều

+ Ống 2: Cho vào 3 giọt dung dịch I2, sau đó cho thêm vài giọt dung dịch BaCl2,rồi cho tiếp vài giọt dung dịch HCl đậm đặc

- Hiện tượng:

+ Ống 1: Khi cho vào ống 5 giọt dung dịch KMnO4 0,5N thì thấy xuất hiện kếttủa màu đen Tiếp tục cho dung dịch H2SO4 2N, lắc đều thì kết tủa màu đen biếnmất, dung dịch bị đục do có kết tủa mới.

+ Ống 2: Khi cho vào ống dung dịch I2 thì dung dịch I2 có màu vàng bị mấtmàu Nhỏ từng giọt BaCl2 vào thì có kết tủa trắng xuất hiện, thử kết tủa nàybằng dung dịch HCl đậm đặc thì kết tủa không đổi

BÀI 8: KIM LOẠI NHÓM IB

I Thí nghiệm 1: Điều chế CuSO4.5H2O

 Cách tiến hành và hiện tượng

Dùng becher cân 2.0g CuO + 15 ml H2SO4 4N dư 20% (V0 = 15ml) Đun nóngtrên bếp để hòa tan hết CuO (khuấy nhẹ và giữ VV0)

Đun nóng becher tới sôi (V<V0  3ml) Để nguội kết tinh Lọc chân không sau đó cân được khối lượng m = 5,98g

Hiện tượng: mẫu CuO tan tạo dung dịch màu xanh lam, tinh thể có màu xanh lam lớn dần

Kết luận: Cu2+ dễ tạo phức Muối Cu2+ thường ở dạng hidrat Dung dịch Cu2+

có màu xanh

II Thí nghiệm 2: Tính chất của Cu(OH)2

 Cách tiến hành và hiện tượng

Cho 3 ống nghiệm nhỏ mỗi ống 10 giọt dd Cu2+ + vài giọt NaOH Hiện tượng:kết tủa xanh lam được tạo thành Ly tâm lấy kết tủa

+ Ống 1: đun nóng xuất hiện tủa màu đen

+ Ống 2: thêm dd HCl dư, tủa tan tạo thành dd xanh lục

+ Ống 3: cho lượng dư dd NaOH, tủa tan tạo thành dd xanh dương đậm

Cu(OH)2 + 2NaOH  Na2[Cu(OH)4]

Kết luận: Cu(OH)2 không tan trong nước, mất nước khi đun và có tính lưỡng tính (yếu).

III Thí nghiệm 3:

 Cách tiến hành và hiện tượng

Cho 0,1 g Cu vào ống nghiệm lớn, thêm 1ml dd CuCl2 2M + 1ml dd HCl 2M Đun nóng, sau đó để nguội Thêm nước gần đầy ống thấy xuất hiện kết tủa trắngđục, dd màu xanh da trời

Kết luận: Cu2+ có tính oxi hóa yếu HCl làm môi trường phản ứng

IV Thí nghiệm 4:

 Cách tiến hành và hiện tượng

Cho vào ống nghiệm lớn 10 giọt CuCl2, thêm 5 giọt dung dịch HCHO Hiện tượng: dd màu xanh lá thành dd màu xanh lam

Thêm NaOH đặc, xuất hiện kết tủa vàng và khí có mùi xốc là HCHO

Đun nóng ống nghiệm, kết tủa vàng chuyển sang đỏ

CuI2 không bền: CuI2 CuI↓ vàng + I2 Hơi tím xuất hiện là I2

Dung dịch có màu nâu do tạo phức I3- Ag+ + I

- AgI↓ vàng

Kết luận: Ag+ là trạng thái oxi hóa bền của Ag.

VI Thí nghiệm 6:

 Cách tiến hành và hiện tượng

Lấy 4 ống nghiệm:

+ Ống 1 và 2: 5 giọt CuSO4 0,5M + 5 giọt NaOH, xuất hiện kết tủa màu lam Ly tâm quan sát:

Ống 1: thử tủa với HNO3, tủa tan tạo dung dịch màu xanh lá

Ống 2: thử tủa với NH4OH 2M, tủa tan chậm tạo dung dịch màu xanh dương.+ Ống 3 và 4: 5 giọt AgNO3 0,1M + vài giọt NaOH, xuất hiện tủa màu trắng xám

Ly tâm quan sát:

Ống 3 thử tủa với HNO3, tủa tan tạo dung dịch màu trắng đục

Ống 4: thử tủa với NH4OH 2M, tủa tan tạo dung dịch trong

 Phương trình phản ứng và giải thích

Ống 1: Cu(OH)2 + 2HNO3 CuNO3 + 2H2O dd xanh lá

Ống 2: Cu(OH)2 + 4NH4OH  [Cu(NH3)4])(OH)2 + H2O dd xanh dương Ống 3: AgNO3 + NaOH

AgOH không bền bị thủy phân

2AgOH  Ag2O↓ (vô định hình màu đen)+ H2O

 Cách tiến hành và hiện tượng

Cho vào 3 ống nghiệm mỗi ống 5 giọt AgNO3 0,1M

Ống 1: Thêm 10 giọt NaCl 0,1M, xuất hiện tủa trắng Ly tâm lấy kết tủa Thêm từng giọt đến dư NH4OH , tủa tan tạo dung dịch không màu

Ống 2: Thêm 10 giọt NaBr 0,1M, xuất hiện tủa vàng nhạt Ly tâm lấy kết tủa Thêm từng giọt đến dư NH4OH, tủa tan một phần

Ống 3: Thêm 10 giọt NaI 0,1M, xuất hiện tủa vàng Ly tâm lấy kết tủa Thêm từng giọt đến dư NH4OH, tủa gần như không tan

 Phương trình phản ứng và giải thích

Ống1:

Ag+ + Cl

- AgCl↓ trắngAgCl + NH4OH  [Ag(NH3)2]Cl + H2O

Ag+ + Br

- AgBr↓ vàng nhạtAgBr + NH4OH  [Ag(NH3)2]Br + H2O

Ống3:

Ag+ + I

- AgI↓ vàng

Kết luận: 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

 Cách tiến hành và hiện tượng

Cho vào ống nghiệm 5 giọt AgNO3 0,1M + từng giọt NH4OH, kết tủa xuất hiệnsau đó tan dần đi

Thêm 5 giọt dung dịch HCHO, đun nóng trên đèn cồn, xuất hiện tủa trắng sáng

 Phương trình phản ứng và giải thích

AgNO3 + NH4OH  AgOH↓ +NH4NO3 2AgOH  Ag2O↓ +H2O

Ag2O + 4NH4OH  2[Ag(NH3)2](OH) + 3H2O4[Ag(NH3)2](OH) + HCHO  4Ag + (NH4)2CO3 + 6 NH3↑ + 2 H2

BÀI 10: NHÓM VIB (CRÔM)

I Thí nghiệm 1: Điều chế của oxyt crôm III (Cr2O3)

- Quá trình tiến hành:

Cân 2,5g K2Cr2O7 và 1,0g đường Saccaro cho vào cối sứ Nghiền trộn đềuhỗn hợp trong cối Sau đó cho toàn bộ hỗn hợp vào chén Fe Lấy khoảng 3mlcồn Etylic tráng cối sứ rồi đổ hết vào chén Fe Đặt chén Fe lên giá rồi đun nóngbằng đèn cồn Đợi cho tới khi trong chén Fe không còn phản ứng thì tắt đèn cồnrồi đem chén Fe vào lò nung, nung ở 600oC trong vòng 60 phút Sau đó lấy chén

ra ngoài, để nguội khoảng 5 phút rồi cho 100ml H2O vào chén và khuấy hòa tan.Đem hỗn hợp trong chén đi lọc chân không rồi đem cân phần chất rắn còn lại

- Phương trình hóa học và giải thích:

+ Khi nung trên đèn cồn:

+ Hỗn hợp đen thu được sau khi nung là Cr O2 3, C, K CO2 3.

+ Nung hỗn hợp trong lò ở 600oC giúp loại bỏ C còn dư, cồn còn dư và lượngnước còn lại

+ Sau đó đem khuấy hòa tan hỗn hợp với H2O và đem lọc chân không nhằm loại

bỏ hết các chất tân còn lại Phần chất rắn còn lại là Cr O2 3

Hiệu suất vượt quá 100% có thể do khi cân, ta cân cả giấy lọc (bị ẩm) rồi khi

ta lấy tổng khối lượng cân trừ đi khối lượng phần giấy lọc chuẩn (khô) thì bị dư

ra phần khối lượng H2O Thêm nữa là cốc Fe dùng làm thì nghiệm có nhiều gỉ

Fe, khi thực hiện nung rồi khuấy trọn thì những gỉ này rớt ra làm tăng khốilượng của phần chất rắn không tan

II Thí nghiệm 3: Tính chất các hợp chất Cr3+