HÓA đại CƯƠNG (CH1004) báo cáo thực hành thí nghiệm hóa đại cương

1 Nhiệt phản ứngMục đích thí nghiệm:Đo hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khác nhau và kiểm tra lại định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học đẳng áp hoặc đẳng tích chỉ phụ thuộc

KHOA KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT MÁY TÍNH

HÓA ĐẠI CƯƠNG (CH1004)

Báo Cáo

Thực Hành Thí Nghiệm

Hóa Đại Cương

GVHD: Đỗ Thị Minh Hiếu Lớp: L030_Tổ 6_HK212 Sinh viên: Đặng Quang Huy - 2012504

Đỗ Trung Kiến - 2011461 Danh Đăng Khôi - 2013523

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6 2022

Mục lục

1.1 Kết quả thí nghiệm 2

1.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế 2

1.1.2 Thí nghiệm 2: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa HCl và NaOH 3

1.1.3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan - kiểm tra định luật Hess 4

1.1.4 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hòa tan của NH4Cl 5

1.2 Trả lời câu hỏi 5

2 Xác định bậc phản ứng 7 2.1 Kết quả thí nghiệm 7

2.1.1 Bậc phản ứng theo Na2S2O3 7

2.1.2 Bậc phản ứng theo H2SO4 8

2.2 Trả lời câu hỏi 9

3 Phân tích thể tích 10 3.1 Kết quả thí nghiệm 10

3.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định đường cong chuẩn độ HCl bằng NaOH 10

3.1.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazơ với thuốc thử phenolphtalein 11

3.1.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ HCl với Metyl da cam 11

3.1.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein 12

3.1.5 Thí nghiệm 5: Chuẩn độ CH3COOH với metyl da cam 12

3.2 Trả lời câu hỏi 12

1 Nhiệt phản ứng

Mục đích thí nghiệm:Đo hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khác nhau và kiểm tra lại định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học đẳng áp hoặc đẳng tích chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của chất đầu và sản phẩm chứ không phụ thuộc vào đường đi của quá trình

1.1 Kết quả thí nghiệm

1.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế

Mô tả thí nghiệm:

• Lấy 50ml nước cất ở nhiệt độ phòng cho vào becher bên ngoài đo nhiệt

• Lấy 50ml nước nóng cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2

• Dùng phễu đổ nhanh 50 ml nước ở nhiệt độ phòng vào 50ml nước nóng trong nhiệt lượng kế Quan sát nhiệt kế đến khi nhiệt độ không đổi Đo nhiệt độ t3

• Công thức tính m0c0:

m0c0= mc(t3− t1) − (t2− t3)

t2− t3

• Trong đó:

– m - khối lượng 50 ml nước

– c - nhiệt dung riêng của nước (1 cal/g.độ)

• Kết quả thu được

Nhiệt độ Lần 1 Lần 2 Lần 3

m0c0 3.84

– Ta có: m = 50 (g); c = 1 (calo/g.độ) -> mc = 50 (calo/độ)

– Xét thí nghiệm lần 1, ta có kết quả sau:

m0c0 = mc(t3− t1) − (t2− t3)

t2− t3

(1)

= 50 ∗ 1 ∗ (44 − 30) − (57 − 44)

– Vậy kết quả nhiệt dung của nhiệt lượng kế là m0c0= 3.84(cal/◦C)

1.1.2 Thí nghiệm 2: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa HCl và NaOH

Mô tả thí nghiệm:

HCl + NaOH −−→ NaCl + H2O

• Dùng buret lấy 25 ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100ml để bên ngoài Đo nhiệt độ t1

• Dùng buret lấy 25 ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2

• Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dung dịch NaOH vào HCl chứa trong nhiệt lượng kế Khuấy đều dung dịch trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t3

Công thức tính Q, ∆H:

Q = (m0c0+ mc)∆t Trong đó:

• m0c0- nhiệt dung của nhiệt lượng kế (cal/độ)

• mc - nhiệt dung của dung dịch trong nhiệt lượng kế

∆H = −Q

(5) Kết quả thu được:

Nhiệt độ Lần 1 Lần 2 Lần 3

Q(cal) 301.62

Qtb(cal) 301.62

∆Htb(cal/mol) -12064.8

mdung dịch muối= ρNaCl 0.5M∗ (VNaOH+ VHCl) = 1.02 ∗ (25 + 25) = 51(g)

nNaCl= CM.V = 0.5 ∗ 0.05 = 0.025(mol) Xét thí nghiệm lần 1:

Q1 = (m0c0+ mc)(t3−t1+ t2

= (3.84 + 51 ∗ 1) ∗ (34 −29 + 28

(9)

∆H = −Qtb

n = −301.62

Kết luận: Do ∆H mang dấu trừ nên đây là quá trình tỏa nhiệt

1.1.3 Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan - kiểm tra định luật Hess

Mô tả thí nghiệm:

• Cho vào nhiệt lượng kế 50ml nước Đo nhiệt độ t1

• Cân xấp xỉ 4 g CuSO4khan

• Cho nhanh lượng CuSO4 vừa cân vào nhiệt lượng kế, khuấy dều cho CuSO4 tan hết Đo nhiệt độ t2

Công thức tính Q, ∆H:

Q = (m0c0+ mc)∆t Trong đó:

• m - khối lượng dung dịch CuSO4

• c - nhiệt dung riêng của dung dịch CuSO4(lấy gần đúng bằng 1 cal/g.độ)

∆H = −Q

(13) Kết quả thu được:

Lần 1 Lần 2 Lần 3

mCuSO4(g) 4

Q(cal) 115.68

∆H(cal) -4324.48

∆Htb(cal/mol) -4324.48

cCuSO4 = 1(cal/g.độ)

mnc = 50g

Xét thí nghiệm lần 1:

∆H1 = −Q1

−115.68

4.28 160

Ta có kết quả trung bình là:

Kết luận: Do ∆H mang dấu trừ nên đây là quá trình tỏa nhiệt

1.1.4 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hòa tan của NH4Cl

Mô tả thí nghiệm: Làm tương tự mục 3 nhưng thay CuSO4 bằng NH4Cl Cho nhiệt dung riêng của dung dịch NH4Cl gần đúng là 1 cal/mol.độ

Công thức tính Q, ∆H:

Q = (m0c0+ mc)∆t Trong đó:

• m - khối lượng dung dịch NH4Cl

• c - nhiệt dung riêng của dung dịch NH4Cl (lấy gần đúng bằng 1 cal/g.độ)

∆H = −Q

(20) Kết quả thu được:

Lần 1 Lần 2 Lần 3

mNH4Cl(g) 4.00

mddNH4Cl(g) 54.00

Q(cal) −289.2

∆H(cal) 3868.05

∆Htb(cal/mol) 3868.05

cNH4Cl = 1(cal/g.độ)

mnc = 50g

Xét thí nghiệm lần 1:

Q1 = (m0c0+ mddNH4ClcddNH4Cl)(t2− t1) (21)

∆H1 = −Q1

289.2

4.00 53.5

Ta có kết quả trung bình là:

Kết luận: ∆H dương nên đây là quá trình thu nhiệt

1.2 Trả lời câu hỏi

1 ∆Hth của phản ứng HCl + NaOH −−−→ NaCl + H2O sẽ được tính theo số mol HCl hay NaOH khi cho 25 ml dung dịch HCl 2M tác dụng với 25 ml dung dịch NaOH 1M? Tại sao?

Trả lời:

Ta tính được số mol của HCl là 0,05 và số mol của NaOH là 0,025 và theo phương trình suy ra HCl dư

và còn dư 0,025 mol Vì NaOH hết và HCl còn dư nên ∆Hthcủa phản ứng tính theo NaOH vì lượng HCl

dư không tham gia phản ứng nên không sinh nhiệt

2 Nếu thay HCl 1M bằng HNO3 1M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đổi hay không?

Trả lời:

Nếu thay HCl 1M bằng HNO3 1M thì kết quả thí nghiệm 2 sẽ hoàn toàn không thay đổi vì cả 2 acid đều

là acid mạnh, phân ly hoàn toàn và HNO3tác dụng với NaOH là phản ưng trung hòa

3 Tính ∆H3 bằng lý thuyết theo định luật Hess So sánh với kết quả thí nghiệm Hãy xem 6 nguyên nhân có thể gây ra sai số trong thí nghiệm này:

+ Mất nhiệt độ do nhiệt lượng kế

+ Do nhiệt kế

+ Do dụng cụ đong thể tích hóa chất

+ Do cân

+ Do sunphat đồng bị hút ẩm

+ Do lấy nhiệt dung riêng sunphat đồng bằng 1 cal/mol.độ

Theo em sai số nào là quan trọng nhất, giải thích? Còn nguyên nhân nào khác không? Trả lời:

Mất nhiệt do nhiệt lượng kế là quan trọng nhất vì trong quá trình làm thí nghiệm, ta thao tác không chính xác, nhanh chóng dẫn đến thất thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài CuSO4 dễ bị hút ẩm, trong quá trình cân và làm thí nghiệm không nhanh khiến CuSO4 bị hút ẩm dẫn đến làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

2 Xác định bậc phản ứng

Mục đích thí nghiệm:

• Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến vận tốc phản ứng

• Xác định bậc của phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường axit bằng thực nghiệm

2.1 Kết quả thí nghiệm

2.1.1 Bậc phản ứng theo Na2S2O3

Mô tả thí nghiệm:

Phản ứng phân hủy Na2S2O3trong môi trường axit được diễn ra như sau:

H2SO4+ Na2S2O3−−→ Na2SO4+ H2SO3+ S

Để đo vận tốc phản ứng, ta phải xác định tỷ số ∆C∆t, trong đó ∆C là biến thiên nồng độ sản phẩm (lưu huỳnh) trong khoảng thời gian ∆t Thường trong thực nghiệm, người ta cố định ∆C và đo ∆t Giá trị ∆C phải nhỏ để coi như nồng độ các chất chưa thay đổi đáng kể và vận tốc xác định được là vận tốc tức thời Tuy nhiên nếu quá nhỏ thì ∆t cũng rất nhỏ, khó đo

Trong thí nghiệm này, ta cố định ∆C bằng cách ghi nhận thời gian từ lúc bắt đầu phản ứng đến khi dung dịch bắt đầu chuyển sang đục Như vậy, khi vận tốc phản ứng tăng chỉ có ∆t giảm còn nồng độ lưu huỳnh sinh ra trong khoảng thời gian ∆t lúc nào cũng như nhau (độ đục như nhau)

Để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3, ta cố định nồng độ H2SO4, tăng dần nồng độ Na2S2O3 Ví dụ ở thí nghiệm 1, nồng độ Na2S2O3là x, nồng độ của H2SO4là y, thời gian ∆t là t1, ở thí nghiệm 2, nồng độ Na2S2O3

là 2x, nồng độ H2SO4 là y, thời gian là t2, ta có:

v1 = ∆C

t1

= kxmyn

v2 = ∆C

t2 = k(2x)

myn

Lấy v2/v1, suy ra:

t1

t2 = 2

lgt1

t2

m = lg

t 1

t2

Kết quả thu được:

TN Thể tích V(ml) ∆t1 ∆ttb

H2O Na2S2O3 H2SO4

Từ ∆tT B của TN1 và TN2 xác định m1:

m1 = lg

∆Ttb1

∆Ttb2

= lg

135 56

Từ ∆tT B của TN2 và TN3 xác định m2:

m2 = lg

∆T tb2

∆Ttb3

= lg

56 33

(37) Bậc phản ứng theo Na2S2O3: = m1 +m2

2 =1.269+0.7632 = 1.016 2.1.2 Bậc phản ứng theo H2SO4

Mô tả thí nghiệm:

• Tương tự như xác định bậc phản ứng của Na2S2O3

• Để xác định bậc phản ứng theo H2SO4, ta cố định nồng độ Na2S2O3 và tăng dần nồng độ axit H2SO4 Kết quả tính n cũng được thực hiện tương tự như khi tính m

Kết quả thu được:

TN Thể tích V(ml) ∆t1 ∆ttb

H2O Na2S2O3 H2SO4

Từ ∆tT B của TN1 và TN2 xác định n1:

n1 = lg

∆Ttb1

∆T tb2

= lg

61 55

Từ ∆tT B của TN2 và TN3 xác định n2:

n2 = lg

∆Ttb2

∆Ttb3

= lg

55 52

Bậc phản ứng theo H2SO4: n1 +n 2

2 = 0.149+0.0812 = 0.115

Từ kết quả 2 thí nghiệm trên, ta có bậc phản ứng tổng quát: m + n = 1.016+ 0.115 = 1.131

2.2 Trả lời câu hỏi

1 Trong TN trên, nồng độ của Na2S2O3 và của H2SO4 đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng? Viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng Xác định bậc của phản ứng

Trả lời:

• Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Nồng độ Na2S2O3 càng lớn thì tốc độ phản ứng càng nhanh

• Nồng độ của H2SO4hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

• Biểu thức tính vận tốc:

V = k ∗ CNa1.016

2 S2O3k ∗ CH0.115

2 SO4

• Bậc phản ứng tổng quát: m + n = 1.016+ 0.115 = 1.131

2 Cơ chế của phản ứng trên có thể được viết lại như sau:

H2SO4+ Na2S2O3−−−→ Na2SO4+ H2S2O3 (1)

H2S2O3−−−→ H2SO3+ S (2) Dựa vào kết quả TN có thể kết luận phản ứng (1) hay (2) là phản ứng quyết định vận tốc phản ứng tức là phản ứng xảy ra chậm nhất không? Tại sao? Lưu ý trong các TN trên, lượng axit H2SO4 luôn luôn dư so với Na2S2O3

Trả lời:

• Phản ứng (1) là phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy ra nhanh

• Phản ứng (2) là phản ứng tự oxy hóa khử nên tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn

-> Phản ứng (2) là phản ứng quyết định tốc độ phản ứng và là phản ứng xảy ra chậm nhất vì bậc của phản ứng là bậc của phản ứng (2)

3 Dựa trên cơ sở của phương pháp TN thì vận tốc xác định được trong các TN trên được xem

là vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời?

Trả lời:

Vận tốc được xác định bằng ∆C∆t vì ∆C ≈ 0 (biến thiên nồng độ của lưu huỳnh không đáng kể trong khoảng thời gian ∆t nên ∆C ≈ dC) nên vận tốc trong các thí nghiệm trên được xem là vận tốc tức thời

4 Thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 thì bậc phản ứng có thay đổi không, tại sao? Trả lời:

Thay đổi thứ tự cho H2SO4và Na2S2O3thì bậc phản ứng không thay đổi Ở một nhiệt độ xác định, bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của hệ (nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt, áp suất) mà không phụ thuộc vào quá trình tiến hành (thứ tự các chất phản ứng)

3 Phân tích thể tích

Mục đích thí nghiệm:

• Dựa trên việc thiết lập đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazo mạnh lựa chọn chất chỉ thị màu thích hợp cho phản ứng chuẩn độ axit HCl bằng dung dịch NaOH chuẩn

• Áp dụng chuẩn độ xác định nồng độ một axit yếu

3.1 Kết quả thí nghiệm

3.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định đường cong chuẩn độ HCl bằng NaOH

Dựa theo bảng đã cho:

pH 0.96 1.14 1.33 1.59 1.98 2.38 2.56 2.73 3.36 7.36 10.56 11.7 11.97 12.01

Ta có đồ thị như sau:

Xác định:

- Theo như đường cong trong hình ta có thể xác định được pH tương đương nằm vào khoảng độ pH bằng 7

- Dựa vào bảng khoảng đổi màu của các chất chỉ thị màu ta thấy phenolphtalein có pH chuyển màu gần với bước nhảy nhất trong các chất chỉ thị (từ 8,0 đến 10)

=⇒ Ở thí nghiệm này, chất chỉ thị thích hợp có thể sự dụng là phenolphtalein

3.1.2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazơ với thuốc thử phenolphtalein

Mô tả thí nghiệm:

• Tráng buret bằng dung dịch NaOH 0,1N, sau đó cho từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch 0

• Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ vào erlen 150ml, thêm 10 ml nước cất và 2 giọt phenolphthalein

• Mở khóa buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, vừa nhỏ vừa lắc nhẹ đến khi dung dịch trong erlen chuyển sang màu hồng nhạt bền thì khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH đã dùng

• Lặp lại thí nghiệm trên một lần nữa để tính giá trị trung bình

Lần VHCl(ml) VNaOH(ml) CNaOH(N ) CHCl(N ) Sai số

C1HCl=C1 NaOH∗ V1 NaOH

V1 HCl

= 0.1 ∗ 9.6

10 = 0.096 Tương tự ta tính được CHClcòn lại

CHClT B =C1+ C2+ C3

∆1 = |CHClT B− C1| = |0.096 − 0.096| = 0

Tương tự ta tính được các sai số còn lại

Sai số trung bình:

∆tb = ∆1 + ∆2 + ∆3

Vậy nồng độ của dung dịch HCl là: CHCl = 0.096 ± 0.000

3.1.3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ HCl với Metyl da cam

Tiến hành như thí nghiệm 2 nhưng thay chất chỉ thị phenolphthalein bằng metyl da cam Màu dung dịch đổi

từ đỏ sang cam

Lần VHCl(ml) VNaOH(ml) CNaOH(N ) CHCl(N ) Sai số

Tương tự thí nghiệm 2 ta tính được các giá trị sau:

CHClT B= C1+ C2+ C3

Sai số trung bình:

∆tb = ∆1 + ∆2 + ∆3

Vậy nồng độ của dung dịch HCl là: CHCl = 0.09 ± 0.000

3.1.4 Thí nghiệm 4: Chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein

Tiến hành như thí nghiệm 1 nhưng thay dung dịch HCl bằng axit acetic Vậy nồng độ của dung dịch HCl là:

Lần VCH

3 COOH(ml) VNaOH(ml) CNaOH(N ) CCH

3 COOH(N ) Sai số

CCH3COOH= 0.091 ± 0.000

3.1.5 Thí nghiệm 5: Chuẩn độ CH3COOH với metyl da cam

Tiến hành như thí nghiệm 1 nhưng thay dung dịch HCl bằng axit acetic Vậy nồng độ của dung dịch HCl là:

Lần VCH3COOH(ml) VNaOH(ml) CNaOH(N ) CCH3COOH(N ) Sai số

CCH3COOH= 0.001 ± 0.000

3.2 Trả lời câu hỏi

1 Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ thay đổi hay không, tại sao? Trả lời:

+ Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH thì đường cong chuẩn độ không có thay đổi Vì đường cong biểu diễn sự thay đổi pH của môi trường, mà pH của môi trường thay đổi theo lượng hoá chất thêm vào Vì đây là 2 chất axit mạnh và bazo mạnh nên độ chênh lệch môi trường cao, vì vậy ta sẽ dễ quan sát tại thời điểm bước nhảy pH nếu dùng chất chỉ thị phù hợp

2 Việc xác định nồng độ axit HCl trong các thí nghiệm 2 và 3 cho kết quả nào chính xác hơn, tại sao?

Trả lời:

+ Ở thí nghiệm 2 sẽ cho kết quả chính xác hơn Ở thí nghiệm 2 là phản ứng giữa axit mạnh với bazo mạnh thì bước nhảy pH sẽ dài Còn ở thí nghiệm 3 là phản ứng giữa axit yếu với bazo mạnh thì bước nhảy sẽ ngắn hơn và có điểm tương đương S nằm lệnh về môi trường kiềm

3 Từ kết quả thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic bằng chỉ thị màu nào chính xác hơn, tại sao?

Trả lời:

+ Từ kết quả thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic (CH3COOH) bằng phenolphtalein cho kết quả chính xác hơn Vì metyl da cảm có pH chuyển màu trong khoảng 3,1 – 4,4, còn ở phenolphtalein

là vào khoảng 8,0 - 10,0 Vì điểm tương đương sẽ nằm vào khoảng chuyển màu của phenolphtalein nên chất chỉ thị này sẽ đổi màu lúc môi trường thay đổi tính chất, còn ở metyl da cam Một điểm nữa là chuyển từ không màu sang hồng sẽ dễ nhận ra hơn là từ màu đỏ sang màu vàng cam

4 Trong phép phân tích thể tích nếu đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả có thay đổi không, tại sao?

Trả lời:

+ Trong phép phân tích thể tích, nếu đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả không thay đổi Tuy nhiên

đồ thị về sự biến đổi sẽ thay đổi, pH sẽ đi từ cao xuống thấp do lúc đầu trong erlen là dd NaOH mang tính bazo có độ pH cao và sẽ giảm dần do có sự tác dụng của axit

4 Kết quả báo cáo