BÁO cáo THÍ NGHIỆM hóa đại CƯƠNG

Một số loại máy thông dụng - Cân: dùng để xác định khối lượng - Máy đo pH: là máy đo được sử dụng để xác định chỉ số hydro của các dung dịch - Máy đo độ dẫn điện: là máy dùng để xác địn

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

HÓA ĐẠI CƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC – BỘ MÔN KT HÓA VÔ CƠ

MỤC LỤC

Bài 1: KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM 1

I Giới thiệu dụng cụ 1

II Thực hành 1

Bài 2: NHIỆT PHẢN ỨNG 3

I Mục đích thí nghiệm 3

II Tiến hành thí nghiệm 3

III Trả lời câu hỏi 8

Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 10

I Mục đích thí nghiệm 10

II Tiến hành thí nghiệm 10

III Trả lời câu hỏi 12

Bài 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 15

I Mục đích thí nghiệm 15

II Tiến hành thí nghiệm 15

III Trả lời câu hỏi 19

Bài 1: KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM

- Dụng cụ để lấy hóa chất: Bình định mức, phễu chiết, ống sinh hàn, phễu lọc

Buchner, phễu lọc thường

2 Một số loại máy thông dụng

- Cân: dùng để xác định khối lượng

- Máy đo pH: là máy đo được sử dụng để xác định chỉ số hydro của các dung dịch

- Máy đo độ dẫn điện: là máy dùng để xác định hàm lượng các muối hòa tan trong

dung dịch thông qua việc xác định độ dẫn điện của chúng

- Lò nung: dùng khi tiến hành các thí nghiệm với chất rắn ở nhiệt độ cao

- Tủ sấy: dùng làm khô các vật liệu, sản phẩm, các dụng cụ và hóa chất bằng nhiệt

II Thực hành

1 Thí nghiệm 1: Sử dụng pipet

Dùng pipet 10ml lấy 10ml nước từ becher cho vào erlen (hút nước bằng quả bóng cao

su vài lần Lặp lại phần hực hành trên

2 Thí nghiệm 2: Sử dụng buret

- Dùng becher 50ml cho nước vào buret

- Chờ đến khi không còn bọt khí sót lại trong buret, tay trái mở nhanh khóa buret sao cho dung dịch lấp đầy phần cuối của buret

- Chỉnh buret đến mức 0

- Dùng tay trái điều chỉnh khóa buret cho 10ml nước từ buret vào becher

3 Thí nghiệm 3: Chuẩn độ oxy hóa- khử

- Cân 0,9 g axit oxalic, hòa tan bằng nước cất thành 100ml dung dịch axit oxalic

- Dùng pipet lấy 10ml dung dịch axit oxalic trên cho vào erlen Thêm 2ml dung dịch

H2SO4 1N

- Dùng buret chứa dung dịch KMnO4 0,1N

- Nhỏ từ từ dung dịch KMnO4 vào erlen trên, lắc đều đến khi dung dịch trong erlen cómàu tím nhạt Đọc thể tích KMnO4 đã dùng Tính nồng độ axit oxalic

2MnO 4 - + 5C 2 O 4 2- + 16H + →2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O

4 Thí nghiệm 4: Pha loãng

Dùng pipet bầu lấy 10ml dung dịch HCl 1M cho vào bình định mức Thêm nước vào đến gần vạch trên cổ bình định mức bằng ống đong Dùng bình tia cho từng giọt nướcđến vạch Đậy nút bình định mức, lắc đều Ta thu được 100ml dung dịch HCl 0,1M

5 Thí nghiệm 5: Kiểm tra nồng độ pha loãng

- Tráng buret và cho dung dịch NaOH 0,1M vào buret, chuẩn đến vạch 0

- Dùng pipet cho vào erlen đã tráng 10ml dung dịch HCl 0,1M, thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein Cho từ từ dung dịch NaOH trong buret vào erlen, vừa cho vừa lắc đềuđến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt thì dừng Đọc thể tích dung dịch NaOH 0,1 M đã dùng

- Tính lại nồng độ dung dịch axit vừa pha loãng

Bài 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm

Đo hiệu ứng nhiệt của các phản ứng khác nhau và kiểm tra lại định luật Hess

II Tiến hành thí nghiệm

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

- Mô tả thí nghiệm:

+ Lấy 50 ml nước nhiệt độ phòng cho vào becher, đo nhiệt độ t1

+ Lấy 50 ml nước 60oC cho vào nhiệt lương kế, đo nhiệt độ t2

+ Dùng phễu đổ nhanh 50ml nước nhiệt độ phòng vào 50ml nước trong nhiệt kế,

đo nhiệt độ t3

- Công thức tính m 0 c 0:

m0c0=mc(t¿¿3−t1)− (t¿¿2−t3 )

(t¿¿2− t3) ¿¿¿

Trong đó: m - khối lượng 50ml nước (m = 50g)

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

- Kết quả thu được:

¿3,03(cal /độ)

⟹ m0c 0TB= 2,857+2,941+3,033 =2,95(cal/độ)

2 Thí nghiệm 2: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa

- Mô tả thí nghiệm:

+ Lấy 25ml dung dịch NaOH 1M cho vào beacher ở nhiệt độ phòng, đo nhiệt độ t1

+ Lấy 25ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2

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

+ Xác định Q phản ứng, rồi từ đó xác định ∆ H

- Công thức tính Q:

Q=(m¿¿0c0+mc)∆ t=(m¿¿0c0+mc).(t3− t1+t2 2) ¿¿

Trong đó: m - khối lượng muối tạo thành (g).

c - nhiệt dung riêng của dung dịch muối 0,5M (c = 1 cal/g.dộ).

- Kết quả thu được:

+ Do thể tích của HCl và NaOH bằng 25ml và cùng nồng độ mol 1M , số mol haichắt bằng nhau và bằng: n = V.C M= 0,025.1 = 0,025 (mol).

+ Phương trình phản ứng:

HCl+NaOH →NaCl+H2O

Ban đầu: 0,025 0,025 0 0

Phản ứng: 0,025 0,025 0,025 0,025

Sau phản ứng: 0 0 0,025 0,025

+ Suy ra: n NaCl =0,025 mol

+ Xem thể tích dung dịch không thay đổi: V ddNaCl =V dd NaOH +V dd HCl =50 ml

+ Khối lượng dung dịch NaCl: m ddNaCl= D dd NaCl(0,5M) .V ddNaCl =50.1,02=51g

- Kết luận: HCl+NaOH →NaCl+H2O ,∆ H =−14233,16(cal)<0

Phản ứng trung hòa NaOH và HCl là phản ứng tỏa nhiệt

3 Thí nghiệm 3: Nhiệt hòa tan của CuSO4

- Mô tả thí nghiệm:

+ Cho 50ml nước vào nhiệt lượng kế, thu được nhiệt độ t1

+ Cân 4g CuSO4 khan sau đó cho 4g CuSO4 vừa cân được cho vào nhiệt lượng kế ta

đo được nhiệt độ t2

- Công thức tính Q:

Q=(m¿¿0c0+mc)∆ t¿

Trong đó: m - khối lượng dung dịch CuSO4

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

⟹∆ H TB =− 7973 −7973 −68343 =−7592,33(cal /mol )<0

- Kết luận: Phản ứng hòa tan CuS O4 khan có ∆ H <0 là phản ứng tỏa nhiệt

4 Thí nghiệm 4: Nhiệt hòa tan của NH4Cl

- Mô tả thí nghiệm: Làm tương tự như thí nghiệm 3 ta thay CuS O4 khan thành NH4Cl

- Công thức tính Q:

Q=(m¿¿0c0+mc)∆ t¿

Trong đó: m - khối lượng dung dịch NH4Cl

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

- Kết luận: Phản ứng hòa tan NH4Cl có ∆ H <0 là phản ứng thu nhiệt.

III Trả lời câu hỏi

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

- Số mol của NaOH : n NaOH = 0,025mol

Số mol của HCl: n HCl = 0,05mol

HCl+NaOH →NaCl+H2O

Ban đầu: 0,05 0,025 0 0

Phản ứng: 0,025 0,025 0,025 0,025

Sau phản ứng: 0,025 0 0,025 0,025

- Ta thấy NaOH phản ứng hết và HCl còn dư, nên ∆ H th của phản ứng tính theo

NaOH Vì lượng dư HCl dư không tham gia phản ứng nên không sinh ra nhiệt

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

- Nếu thay HCl 1M bằng HNO3 1M thì kết quả thí nghiệm 2 vẫn không thay đổi vì

HNO3 cũng là một axit mạnh phân li hoàn toàn

HCl → H+ ¿¿ + Cl −; HNO3→ H+ ¿¿ + NO3−

- Đồng thời thí nghiệm 2 cũng là một phản ứng trung hòa

H+¿¿ + OH − → H2O

- Sau khi thay vào công thức Q=mc ∆ t có m,c đều thay đổi, nhưng khi đại lượng∆ t

sẽ biến đổi theo sao cho Q không đổi, suy ra ∆ H cũng không đổi

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?

- Theo định luật Hess: ∆H3=∆ H1+∆ H2=−18,7+2,8=− 15,9(kcal/mol) Theo thựcnghiệm thực tế: ∆H3=− 7,59333(kcal /mol) Lượng nhiệt tỏa ra trong thực tế nhỏ hơn

so vưới lý thuyết tính theo định luật Hess

- Trong 6 nguyên nhân trên, nguyên nhân quan trọng nhất là do Đồng Sunphat (

CuS O4) bị hút ẩm Vì ở điều kiện thường, trong không khí sẽ có lẫn hơi nước,

CuS O4 khan khi tiếp xúc với không khí sẽ hút ẩm ngay lập tức và tỏa ra một nhiệtlượng đáng kể, khiến ta giá trị t2 chúng ta đo ở mỗi lần thí nghiệm bị sai lệch

- Còn 2 nguyên nhân khác làm cho kết quả có sai số đáng kể:

+ Cân điện tử cân hóa chất chính xác, tuy nhiên lượng chất chúng ta lấy là khácnhau cũng gây ra sự biến đổi nhiệt đáng kể

+ Lượng CuS O4 trong phản ứng có thể không tan hết làm mất đi một lượng nhiệtđáng kể phải được sinh ra trong quá trình hòa tan

Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm

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

- Xác định bậc của phản ứng phân hủy

II Tiến hành thí nghiệm

+ Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm

+ Dùng buret cho nước vào 3 erlen trước Tiếp tục dùng buret đã tráng để cho

Na2S2O3 0,1M vào 3 erlen

+ Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và erlen như sau:

 Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào erlen

 Bấm đồng hồ ( khi 2 dung dịch tiếp xúc nhau)

 Lắc nhẹ sau đó để yên quan sát, khi thấy dung dịch chuyển sang đục thìdừng bấm đồng hồ và đọc ∆ t

- Kết quả thu được:

+ Thể tích hỗn hợp các chất: V0=8+4+28=8+8+24=8+16+16=40 ml

+ Nồng độ ban đầu của H2SO4:

[ H2S O4]=0,4 0,0080,04 =0,08(M )

+ Nồng độ ban đầu của Na2S2O3:

III Trả lời câu hỏi

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

- Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Nồng độ của H2SO4 hầunhư không ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng.

+ (1) là phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy ra rất nhanh

+ (2) là phản ứng tự oxi hóa - khử nên tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn Thực tếthí nghiệm cho thấy, bình bị đục một cách từ từ do kết tủa S chậm nên phản ứng(2) xảy ra chậm hơn phản ứng (1)

→ Phản ứng (2) quyết định tốc độ phản ứng, là phản ứng xảy ra chậm nhất do đóbậc của phản ứng (2) là bậc của cả phản ứng

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?

Vận tốc xác định bằng thương của biến thiên nồng độ với biến thiên thời gian bởi tỷ

số ΔC / Δt Trong thí nghiệm, người ta đo Δt từ lúc bắt đầu phản ứng đến khi dungdịch bắt đầu chuyển sang đục, nghĩa là ΔC đủ nhỏ (ΔC ≈ 0¿, nồng độ các chất chưathay đổi đáng kể, nên vận tốc trong các TN trên được xem là vận tốc tức thời

4 Thay đổi thứ tự cho H 2 SO 4 và Na 2 S 2 O 3 thì bậc phản ứng có thay đổi hay không, tại sao?

Bậc phản ứng không đổi khi thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3 vì ở cùng nhiệt

độ xác định, bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của hệ (nồng độ, nhiệt độ,diện tích bề mặt tiếp xúc, áp suất) mà không phụ thuộc vào thứ tự phản ứng

Bài 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

I Mục đích thí nghiệm

- Dựa trên việc thiết lập đường con chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ 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

II Tiến hành thí nghiệm

1 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh

- Vẽ đường cong chuẩn độ:

- Xác định tiếp tuyến, bước nhảy pH, pH tương đương.

+ pH điểm tương đương: 7,25

+ Bước nhảy pH: từ pH=3,25 đến pH=10,5

+ Chất chỉ thị thích hợp: Phenolphthalein

2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit mạnh-bazơ mạnh bằng chỉ thị phenolphtalein

- Mô tả thí nghiệm:

+ Tráng buret và cho từ từ dung dich NaOH 0,1 N vào buret

+ Dùng pipet lấy 10ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ vào erlen, thêm 10ml nướccất và 2 giọt phenolphtalein

+ Mở khóa buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, lắc nhẹ; dừng khi dungdịch trong erlen chuyển sang hồng nhạt Đọc thể tích NaOH đã dùng

- Màu chỉ thị thay đổi: từ không màu sang hồng nhạt

- Kết quả thu được:

- Mô tả thí nghiệm: Làm tương tự Thí nghiệm 2, thay chỉ thị phenolphtalein bằng chỉ

thị metyl da cam

- Màu chỉ thị thay đổi: từ đỏ sang cam.

- Kết quả thu được:

- Mô tả thí nghiệm: Làm tương tự Thí nghiệm 2, thay dung dịch HCI bằng dung dịch

axit acetic Làm thí nghiệm 2 lần, lần đầu dùng chỉ thị 1à phenolphtalein, lần sau dùngmetyl da cam

- Màu chỉ thị thay đổi:

+ Đối với chỉ thị phenolphtalein: không màu sang hồng nhạt

+ Đối với chỉ thị metyl da cam: từ đỏ sang cam

- Kết quả thu được:

+ Đối với chỉ thị phenolphtalein:

Lần 1:C CH3COOH=CNaOH× VNaOH

+ Đối với chỉ thị metyl da cam:

Lần 1:C CH3COOH=CNaOH× VNaOH

Nồng độ dung dịch CH3COOH: C CH3COOH = 0,10300 ± 0,00067 (N)

+ Đối với chỉ thị metyl da cam:

⟹C CH3COOH= 0,037 +0 ,038+0,04

3 =0,0383(N)

ΔC =0 ,0013+0,00 03+0,00173 =0,0011

Nồng độ dung dịch CH3COOH: C CH3COOH = 0,0383 ± 0,0011 (N)

III Trả lời câu hỏi

1 Khi thay đổi nồng độ HCI và NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay không, tại sao?

- Phương pháp chuẩn độ HCl bằng NaOH được xác định dựa trên phương trình:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

CHCl.VHCl = CNaOH.VNaOH

- Với VHCl và CNaOH cố định nên khi CHCl tăng hay giảm thì VNaOH cũng tăng haygiảm theo Từ đó suy ra, dù mở rộng hay thu hẹp lại, đường cong chuẩn vẫn khôngđổi Lập luận tương tự nếu thay đổi CNaOH.

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

- Bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8-10 của metyl da cam là 3.1 - 4.4

- Điểm tương đương của hệ là 7 (do axit mạnh tác dụng với bazơ mạnh)

 Thí nghiệm 2 (Phenolphtalein) sẽ cho kết quả chính xác hơn

- Bên cạnh đó phenolphalein giúp chúng ta xác định màu tốt hơn, rõ ràng hơn Do

từ không màu chuyển sang hồng nhạt dễ nhận biết hơn từ màu đỏ sang vàng cam

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?

- Bước nhảy pH của phenolphtalein khoảng từ 8-10 của metyl orange là 3.1 - 4.4

- Điểm tương đương của hệ là > 7 (do axit yếu tác dụng với bazơ mạnh)

 Phenolphtalein giúp ta xác định chính xác hơn

- Bên cạnh đó, trong môi trường axit, phenilphtalein không có màu và chuyển sanghồng nhạ trong môi trường bazơ, giúp phân biệt chính xác hơn metyl da cam từ

đỏ trong môi trường axit sang vàng cam trong môi trường bazơ

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

Trong phép phân tích thể tích nếu đổi vị trí NaOH và axit thì kết quả vẫn không thayđổi vì bản chất phản ứng không đổi, vẫn là phản ứng trung hòa và chất chỉ thị luônđổi màu ở điểm tương đương Tuy nhiên khi đổi vị trí như vậy thì khó xác định màuhơn nên sẽ gây ra sai số