Báo Cáo Thí Nghiệm Hóa Đại Cương Bài 2 Nhiệt Phản Ứng.pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG Giảng viên Nguyễn Phước Thiên Lớp L29 Tổ 10 Thành viên Trương Đình Siêu 2212926 Nguyễn Trường Thịnh 221[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên: Nguyễn Phước Thiên Lớp: L29 Tổ: 10

Thành viên:

Trương Đình Siêu 2212926 Nguyễn Trường Thịnh 2213298

MỤC LỤC Mục lục

Bài 2: Nhiệt phản ứng Thí nghiệm 1 4,5

Thí nghiệm 2 5

Thí nghiệm 3 5,6  Thí nghiệm 4 6,7 Trả lời câu hỏi 7,8 Bài 4: Xác định bậc phản ứng Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 .9

Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 .9,10 Trả lời câu hỏi 10,11 Bài 8: Phân tích thể tích Thí nghiệm 1 12

Thí nghiệm 2 13

Thí nghiệm 3 13

Trả lời câu hỏi 14

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm:

- Mục đích của thí nghiệm này là đo hiệu ứng nhiệt của nhiều phản ứng khác nhau, đồng thời kiểm tra lại định luật Hess

- 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 quá trình

∆ H  = ∆ H 12+ ∆ H 23+ ∆ H 34+ ∆ H 45

II Tiến hành thí nghiêm:

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

Công thức cần dùng:

Q =(m0c0+ mc)∆ t  ( J  )

Trong đó: m0c0 – nhiệt dung lượng kế (cal/độ)

mc – nhiệt dung của dung dịch trong nhiệt lượng kế (cal/độ) Chú ý: m – cân/đo thể tích

c – tra sổ tay

m0c0 – xác định bằng thực nghiệm

Cách xác định m 0 c 0:

- Lấy 50ml nước ở nhiệt độ phòng cho vào becher  đo t1

- Lấy 50ml nước khoảng 60C cho vào nhiệt lượng kế đo t2.

- Dùng phễu đổ nhanh 50ml nước ở nhiệt độ phòng vào 50ml nước trong nhiệt lượng

kế, lắc đều đo t3 Khi đó, nhiệt do nước nóng và becher tỏa ra bằng nhiệt nước lạnh hấp thu:

m0c0= mc (t 3− t 1)−(t 2− t 3)

(t 2− t 3)

Trong đó: m – khối lượng 50ml nước

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

1

5

∆ H 

∆ H 12

∆ H 23 ∆ H 34

∆ H 45

t3 47 51

m0c0(1)= 50 × ( 47 − 31 )−( 61 − 47 )

61 − 47 = 7,14 ( cal / độ )

m0c0(2)= 50 × ( 51 − 31 )−( 70 − 51 )

70 − 51   = 2,63 ( cal / độ )

m0c0=7,14+2,63

2 = 4,885 ( cal / độ )

2 Thí nghiệm 2: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa HCl + NaOH NaCl + H2O

- Dùng buret lấy 25ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100ml để bên ngoài

 đo t1

- Dùng buret lấy 25ml dung dịch HCl 1M cho vào trong nhiệt lượng kế

 đo t2

- Dùng phễu đổ nhanh becher chứa NaOH vào HCl trong nhiệt lượng kế, khuấy đều

 đo t3

- Dùng công thức:

Q =(m0c0+ mc)∆ t 

 Xác địnhH

Cho nhiệt dung riêng của dung dịch muối 0,5M = 1 cal/g.độ, khối lượng riêng = 1,02 g/ml

Lần 1:

Q(1)=(m0c0+ mc)×(t 3−t 1 + t 2

2 )

¿(4,885 + 50 × 1,02)×(35,5 −30+31

2   )= 279,425 ( cal )  

∆ H (1)=−Q(1 )

n   =−279,425

0,025   =− 11177(cal / mol)

Lần 2:

Q(2)=(m0c0+ mc)×(t 3−t 1 + t 2

2 )

¿(4,885 + 50 × 1,02)×(36 −30+31

2  )= 307,368 ( cal )  

∆ H (2)=−Q(2 )

n   =−307,368

0,025   =− 12294,72(cal / mol)

*Nhận xét:  ∆ H tb< 0   ð  Quá trình là tỏa nhiệt

3 Thí nghiệm 3: Nhiệt hòa tan của CuSO4

- Cho vào nhiệt lượng kế 50ml nước đo t1

- Cân gần đúng 4g CuSO4 khan

- Cho nhanh CuSO4vào nhiệt lượng kế, khuấy đều cho CuSO4tan hết

 đo t2 Dùng công thức:Q =(m0c0+ mc)∆ t 

 Xác địnhHht.

Trong đó: m – khối lượng dung dịch CuSO4

c – nhiệt dung riêng của dung dịch CuSO4(~1 cal/g.độ)

Lần 1:

Q(1)=(m0c0+ mc)×(t 2− t 1)

¿[4,885 +( 50 + 3,98 ) × 1]×(36 − 31)= 294,325 ( cal )

∆ H (1)=−Q(1 )

n   =  −Q(1 )

m

 M CuSO

4

=−294,325

3,98 160

=− 11832,16(cal / mol)

 Quá trình tỏa nhiệt vì H(1)< 0 Lần 2:

Q(2)=(m0c0+ mc)×(t 2− t 1)

¿[4,885 +( 50 + 3,97 ) × 1]×(37 − 31)=353,13 ( cal )

∆ H (2)=−Q(2 )

n   =  −Q(2 )

m

 M CuSO

4

=−353,13

3,97 160

=− 14231,94(cal / mol)

 Quá trình tỏa nhiệt vì H(2)< 0

4 Thí nghiệm 4: Nhiệt hòa tan của NH4Cl Tương tự thí nghiệm 3, thay CuSO4bằng NH4Cl

t2 29 29

Lần 1:

Q(1)=(m0c0+ mc)×(t 2− t 1)

¿[4,885 +(50 + 3,95)× 1]×(29 − 31)=− 117,67 ( cal )  

∆ H (1)=−Q(1 )

n   =  −Q(1 )

m

 M  NH 

4 Cl

=−−117,67

3,95 53,5

= 1593,76(cal / mol)

 Quá trình thu nhiệt vì H(1)> 0 Lần 2:

Q(2)=(m0c0+ mc)×(t 2− t 1)

¿[4,885 +(50 + 3,98)× 1]×(29 − 31)=− 117,73 ( cal )  

∆ H (2)=−Q(2 )

n   =  −Q(2 )

m

 M  NH 

4 Cl

=−−1 17,73

3,98 53,5

= 1582,55(cal / mol)

 Quá trình thu nhiệt vì H(2)> 0

III Trả lời câu hỏi:

1) Hth 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?

Trả lời:

HCl + NaOH NaCl + H2O

Vì NaOH hết trước nênHthđược tính theo số mol NaOH Và vì HCl không tham gia phản ứng sinh hoạt

2) Nếu thay HCl 1M bằng HNO31M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đổi không? Trả lời: Nếu thay HCl 1M bằng HNO31M thì kết quả thí nghiệm 2 không thay đổi Vì HCl và HNO3là những axit mạnh có sự phân ly mạnh, và đều là phản ứng trung hòa 3) Tính H(3)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 do nhiệt lượng kế

- Do nhiệt kế

- Do công cụ đong thể tích hóa chất

- Do cân

- Do sunfat đồng hút ẩm

- Do lấy nhiệt dung riêng dung dịch sunphat đồng bằng 1 cal/mol.độ Theo em sai số nào là quan trọng nhất? Còn nguyên nhân nào khác không?

Trả lời:

- Theo định luật Hess:

H(3)=  H(1) +H(2) = -18,7 + 2,8 = -15,9 (kcal/mol) = -15900 (cal/mol)

- Theo thực nghiệm: -13032,05 (cal/mol)

 Chênh lệch quá lớn

- Do sunfat đồng khan hút ẩm gây ra sai số nghiêm trọng nhất Do CuSO4là chất hút

ẩm mạnh, mà môi trường là nơi có độ ẩm cao Nên nếu trong quá trình lấy và cân không nhanh và cẩn thận sẽ khiến CuSO4hút ẩm nhanh sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng nhiệt của thí nghiệm

- Ngoài ra còn có nguyên nhân mất nhiệt do nhiệt lượng kế, do trong quá trình thao tác không cẩn thận khiến nhiệt bị thất thoát ra bên ngoài

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

I Mục đích thí nghiệm:

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

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

II Tiến hành thí nghiệm:

1 Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3: Chuẩn bị 3 ống nghiệm chứa H2SO4và 3 bình tam giác chứa Na2S2O3và H2O theo  bảng sau:

V (ml) H2SO40,4M

Erlen

V (ml) Na2S2O30,1 M V (ml) H2O

- Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm

- Dùng buret cho H2O vào 3 bình tam giác

- Sau đó tráng buret bằng Na2S2O3 0,1M rồi tiếp tục dùng buret để cho Na2S2O3 vào các bình cầu

- Chuẩn bị đồng hồ bấm giây

- Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và bình tam giác như sau:

Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình tam giác

Bấm đồng hồ (ngay khi 2 dung dịch tiếp xúc nhau) Lắc nhẹ bình, để yên và quan sát, khi vừa thấy dung dịch vừa chuyển sang đục thì bấm đồng hồ và đọct

- Lặp lại mỗi thí nghiệm 1 lần nữa để tính giá trị trung bình

n Na

2 S2O3= 0,1 × 4 × 10−3= 4 × 10−4(mol)

V  dd = 8 + 4 + 28 = 40(ml)=40 × 10−3( l )

C dd(banđầu)=n Na2 2  O 3

V dd =  4×10

− 4

40 × 10−3= 0,01 (  M  )

Từ bình 1 và bình 2 xác định m1:

m1=

log(t 1

t 2)

log2   =

log(104,79 52,55 )

log2   = 0,996

Từ bình 2 và bình 3 xác định m2:

m2=

log(t 2

t 3)

log2   =

log(52,55 24,9 )

log2   = 1,08

Thời gian(s) Bình

Bậc phản ứng theo Na2S2O3:m =m1 + m2

2   = 1,038

2 Xác định bậc phản ứng theo H2SO4:

- Tương tự thí nghiệm 1 với lượng axit và Na2S2O3như bảng sau:

V (ml) H2SO40,4M V (ml) Na2S2O30,1 MErlen V (ml) H2O

n Na

2 S2O3= 0,1 × 4 × 10−3= 4 × 10−4(mol)

V dd= 8 + 4 + 28 = 40(ml)=40 × 10−3( l )

C dd(banđầu)=n Na2 2  O3

V dd =  4×10

− 4

40 × 10−3= 0,01 (  M  )

Từ bình 1 và bình 2 xác định m1:

n1=

log(t 1

t 2)

log2   =

log(54,4 52,5 )

log2   = 0,05

Từ bình 2 và bình 3 xác định m2:

n2=

log(t 2

t 3)

log2   =

log(52,5 41,3 )

log2   = ¿0,35 Bậc phản ứng theo H2SO4:n =n1 + n2

2   = 0,2

III Trả lời câu hỏi:

1) Trong TN trên, nồng độ của Na2S2O3 và của H2SO4đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng? Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng Xác định bậc của phản ứng

- Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuân với tốc độ phản ứng  Nồng độ của H2SO4hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng

- Biểu thức tính vận tốc phản ứng:

V  = k [ Na2S2O3]1,038

.[ H 2SO4 ]0,2

- Bậc của phản ứng: 1,038 + 0,2 = 1,238 2) Cơ chế của phản ứng trên có thể được viết như sau:

H2SO4 + Na2S2O3  Na2SO4 + H2S2O3  (1)

H2S2O3  H2SO3 + S   (2) Dựa vào kết quả của 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 H2SO4luôn luôn dư so với Na2S2O3

(1) Là phương trình trao đổi ion nên xảy ra nhanh

(2) Là phương trình oxy hóa khử nên xảy ra rất chậm

 Phương trình (2) là phản ứng quyết định vận tốc 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 được xác định bằng ∆ C ∆ t  với∆ C    0 (biến thiên nồng độ của lưu huỳnh không đáng kể trong khoảng thời gian∆ t ) nên vận tốc trong các thí nghiệm được xem là vận tốc tức thời

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

- Nếu thay đổi thứ tự phản ứng của H2SO4và Na2S2O3 thì bậc phản ứng không thay đổi Vì 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 thứ tự chất phản ứng

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

I Mục đích thí nghiệm:

Dựa trên việc thiết lập đường cong chuẩn độ 1 axit mạnh bằng 1 bazo mạnh, lựa chọn chất chỉ thị màu thích hợp cho phản ứng chuẩn độ axit HCl bằng dung dịch NaOH chuẩn

Áp dụng độ chuẩn xác định nồng độ 1 axit yếu

II Tiến hành thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ

 pH 0,9

6 1,14 1,33 1,59 1,98 2,38 2,56 2,73 3,36 7,26 10,56 11,70 11,97 12,01

0 2 4 6 8 10

12

pH

VNaOH

Bước nhảy pH

 pH tương đương

Khoảng chuyển màu Phenol ph-talein

7

- Điểm pH tương đương là 7.

- Bước nhảy pH là từ 3,36 đến 10,56

2 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazo với thuốc thử phenolphthalein

- Tráng buret bằng NaOH 0,1N, cho NaOH 0,1N vào buret

- Dùng pipet 10ml lấy 10ml dd HCl cho vào erlen 150ml, thêm 10ml nước cất + 2 giọt phenol phtalein

- Tiến hành chuẩn độ

Kết quả:

Dung dịch dần chuyển sang màu hồng nhạt

C  =C 1 + C 2+ C 3

3   =0,111+0,108+0,106

3   = 0,108

∆tb=0,003+0+0,002

3   = 0,001

C  HCl= 0,108 ± 0,001 (  N  )

3 Thí nghiệm 3:

- Tương tự thí nghiệm 2, thay phenolphthalein bằng methyl da cam (đỏ  vàng) Kết quả:

Dung dịch dần chuyển sang màu vàng

C  =C 1 + C 2+ C 3

3   =0,104+0,104+0,109

3   = 0,106

∆tb=0,002+0,002+0,003

3   = 0,002

C  HCl= 0,106 ± 0,002 (  N  )

4 Thí nghiệm 4:

- Tương tự thí nghiệm 2, thay HCl bằng axit axetic:

- Làm thí nghiệm 4 lần, 2 lần đầu: phenolphthalein, 2 lần sau: methyl da cam

Kết quả:

Lần Chất chỉ thị VCH3COOH VNaOH CNaOH CCH3COOH

6 Methyl da cam 10 1 0,1 0,01 III Trả lời câu hỏi:

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

-Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ không thay đổi do  phương pháp chuẩn độ HCl bằng NaOH được xác định dựa trên phương trình:

HCl + NaOH→ NaCl + H2O

CHCl.VHCl= C NaOH.V NaOH

- Với VHCl và C NaOH cố định nên khi CHCl tăng hay giảm thì V NaOH cũng tăng hay giảm theo Từ đó ta suy ra, dù mở rộng ra hay thu hẹp lại thì đường cong chuẩn độ không đổi

- Tương tự đối với trường hợp thay đổi nồng độ NaOH

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

- Xác định nồng độ axit HCl trong thí nghiệm 2 cho kết quả chính xác hơn Vì  phenolphthalein giúp ta xác định màu chính xác hơn, rõ ràng hơn, do chuyển từ không màu sang hồng nhạt, dễ nhận thấy hơn từ màu đỏ sang da cam

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

- Phenolphtalein chính xác hơn metyl orange vì axit axetic là axit yếu nên điểm định mức lớn hơn 7 nên dùng phenol phtalein thì chính xác hơn metyl orange (bước nhảy 3,0 – 4,4 cách quá xa)

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 thay đổi, vẫn là phản ứng trung hòa Tuy nhiên, khi thay đổi vị trí như vậy thì sẽ khó xác định màu hơn vì lúc này phenolphthalein chuyển từ màu tím đậm sang hồng rồi mới tới trong suốt

PHỤ LỤC