Báo cáo thực hành thí nghiệm hóa đại cương

Là dụng cụ đo lường để xác định khối lượng của vật, trong phòng thí nghiệm thường phân biệt 2 loại cân: cân kỹ thuật và cân phân tích...  Xác định bậc của phản ứng phân hủy Na2S2O3 tron

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên nhóm xin cám ơn cô Võ Nguyễn Lam Uyên, trong suốt thời gian qua đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức môn học đến với chúng em Và nhờ như vậy mà nhóm có thể hoàn thành được báo cáo này

Trong quá trình làm bài, dù đã cố gắng và nỗ lực rất nhiều nhưng cũng không thể nào tránhkhỏi những sai sót, những thiếu hụt về mặt kỹ năng, kiến thức Do đó nhóm rất mong sẽ được đón nhận những ý kiến, góp ý từ cô để bài làm được hoàn thiện hơn cả về nội dung lẫn hình thức

Lời cuối cùng, nhóm xin kính chúc cô luôn có nhiều sức khỏe, hạnh phúc bên gia đình, thành công trong cuộc sống lẫn sự nghiệp của mình

Nhóm xin trân trọng cám ơn!

NHẬN XÉT CỦA GVHD.

MỤC LỤC

BÀI 1: KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM 9

I GIỚI THIỆU DỤNG CỤ 9

1 Cân 9

2 Các dụng cụ thủy tinh 9

II THỰC HÀNH 10

1 TN1: Sử dụng pipet 10

2 TN2: Sử dụng buret 11

3 TN3: Chuẩn độ oxy hóa – khử 11

4 TN4: Pha loãng 11

5 TN5: Kiểm tra nồng độ pha loãng 11

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG 12

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 12

II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 12

1 TN1: Xác định nhiệt dung của nhiệt kế 12

2 TN2: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa 13

3 TN3: Nhiệt hòa tan của CuSO 4 14

4 TN4: Nhiệt hòa tan của NH 4 Cl 15

III TRẢ LỜI CÂU HỎI 16

Câu 1: H th của phản ứng HCl + NaOH  NaCl + H 2 O sẽ được tính theo số mol HCl hay NaOH khi cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25 ml dd NaOH 1M Tại sao? 17

Câu 2: Nếu thay HCl 1M bằng HNO 3 1M thì kết quả thí nghiệm 2 có thay đổi hay không? 17

Câu 3: Tính H 3 bằng lí thuyết theo định luật Hess So sánh với kết quả thí nghiệm Hãy xem 6 nguyên nhân có thể gây sai số trong thí nghiệm này: 17

BÀI 4: BẬC PHẢN ỨNG 18

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 18

II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 18

5 | P a g e

1 TN1: Xác định bậc phản ứng của Na 2 S 2 O 3 18

2 TN2: Xác định bậc phản ứng của H 2 SO 4 20

III TRẢ LỜI CÂU HỎI 21

Câu 1: Trong TN trên nồng độ của Na 2 S 2 O 3 (A) và của H 2 SO 4 (B) 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 21

Câu 2: Cơ chế của phản ứng trên có thể được viết lại như sau: 21

H 2 SO 4 + Na 2 S 2 O 3 → Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3 (1) 21

H 2 S 2 O 3 → H 2 SO 3 + S↓ (2) 21

Dựa vào kết quả TN có thể kết luận phản ứng (1) hay (2) là phản ứng quyết định vận tốc phản ứng là phản ứng xảy ra chậm nhất không? Tại sao? Lưu ý trong các thi nghiệm trên, lượng axit H 2 SO 4 luôn luôn dư so với Na 2 S 2 O 3 21

Câu 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? 21

Câu 4: Thay đổi thứ tự cho H 2 SO 4 và Na 2 S 2 O 3 thì bậc phản ứng có thay đổi không? Tại sao? 21

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 21

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 21

II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 22

1 TN1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh 22

2 TN2: Chuẩn độ acid mạnh-bazơ mạnh bằng phenolphtalein 22

3 TN 3: Chuẩn độ axit mạnh-bazơ mạnh bằng chỉ thị metyl da cam 23

4 TN4: Chuẩn độ axit yếu -bazơ mạnh bằng phenolphtalein + metyl da cam.24 III TRẢ LỜI CÂU HỎI 25

Câu 1: Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay không, tại sao? 26 Câu 2:Việc xác định nồng độ axit HCl trong các thí nghiệm 2 và 3 cho kết quả

Câu 4:Trong phép phân tích thể tích nếu đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả

có thay đổi không, tại sao? 26

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1:So sánh pipet vạch và pipet bầu: 8

Bảng 2.1:nhiệt dung của nhiệt kế 10

Bảng 2.2: hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hòa 11

Bảng 2.3: xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan 13

7 | P a g e

Bảng 2.4: xác định nhiệt hòa tan NH4Cl 14

Bảng 4.1: bậc phản theo Na2S2O3 17

Bảng 4.2: bậc phản theo H2SO4 18

Bảng 8.1: chuẩn độ HCl với phenolphtalein 21

Bảng 8.2: chuẩn độ HCl với Metyl orange 22

Bảng 8.3: chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein 23

Bảng 8.4: chuẩn độ CH3COOH với Metyl orange 23

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

 Dd: dung dịch

 phenolphtalein: chỉ thị phenolphtalein

 TN: thí nghiệm

BÀI 1: KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM

Các loại dụng cụ thông dụng nhất trong phòng thí nghiệm hóa học:

1 Cân.

Là dụng cụ đo lường để xác định khối lượng của vật, trong phòng thí nghiệm thường phân biệt 2 loại cân: cân kỹ thuật và cân phân tích

 Cân kỹ thuật: cân các khối lượng tương đối lớn (vài trăm gam) Các loại cân kỹ thuậtthường dùng: cân Robeval, cân quang, cân bàn,

 Cân phân tích: cân các khối lượng nhỏ từ 100g trở xuống đến 0,1mg Các loại cân phântích: cân phân tích thường, cân phân tích điện, cân phân tích điện từ,

Trong phòng thí nghiệm của trường, chúng ta sử dụng cân kỹ thuật, chỉ cân tối đa 200g.Cách sử dụng cân kỹ thuật:

 Mục đích: pha loãng dung dịch.

 Tay thuận cầm pipet

 Tay còn lại cầm quả bóp

 Dùng quả bóp hút hóa chất

 Chỉnh thể tích bằng ngón trỏ

Bảng 1.1:So sánh pipet vạch và pipet bầu:

 Dùng becher 50 ml cho nước vào buret

 Chờ cho đến khi không còn bọt khí sót lại trong buret

 Dùng tay trái mở nhanh khóa buret sao cho dd lấp đầy phần cuối của buret

 Chỉnh buret đến mức 0

 Dùng tay trái điều chỉnh buret để cho 10 ml nước từ buret vào becher

3 TN3: Chuẩn độ oxy hóa – khử.

Cách tiến hành:

 Cân 0,6g acid oxalic, hòa tan bằng nước cất thành 100 ml dd acid Đổ dd mới pha vàobecher.

 Dùng pipet 10ml lấy 10ml dd acid oxalic trên cho vào erlen Thêm 2 ml dd H2SO4 đậmđặc

 Dùng buret chứa dd KMnO4 0,1M

 Tiến hành cho từ từ dd KMnO4 0,1M vào dd trong erlen đến khi dd chuyển sang màutím nhạt thì dừng lại Đọc thể tích KMnO4 đã dùng Viết phương trình phản ứng tổngquát Tính nồng độ acid oxalic

 Lấy buret tráng sạch bằng nước cất, sau đó tráng bằng dd NaOH 0,1M

 Cho dd NaOH 0,1M vào buret, sau đó chuẩn đến vạch 0

 Dùng pipet bầu cho vào bình tam giác 10 ml dd HCl 0,1M vừa pha xong, thêm 2giọt phenolphtalein

 Cho từ từ dd NaOH trên buret vào bình tam giác, vừa cho vừa lắc đều cho đến khi

dd chuyển sang màu hồng nhạt thì dừng lại Đọc thể tích dd NaOH 0,1M đã dùng ởtrên buret

 Tính nồng độ dd acid vừa pha loãng

 Lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình

11 | P a g e

Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)

BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG.

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

1 TN1: Xác định nhiệt dung của nhiệt kế.

1.1.Mô tả thí nghiệm.

 Lấy 50 ml nước ở nhiệt độ phòng cho vào becher bên ngoài đo nhiệt độ t1.

 Lấy 50 ml nước khoảng 60oC cho vào nhiệt lượng kế Sau khoảng hai phút, đo nhiệt đột2

 Dung phễu đổ nhanh 50 ml nước ở nhiệt độ phòng vào 50 ml nước nóng trong nhiệtlượng kế Lắc đều, đo nhiệt độ t3

1.2.Công thức tính m 0 c 0

Nhiệt do nước nóng và becher tỏa ra = nhiệt nước lạnh hấp thu

(mc + m0c0)(t2 – t3) = mc(t3 – t1) m0c0 = mc

trong đó: m – khối lượng 50ml nước

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

1.3.Kết quả thu được.

Bảng 2.2:Nhiệt dung của nhiệt kế

Nguồn nóng: Nước nóng nhiệt độ t2: mct2

Nhiệt lượng kế: mocot2

Nguồn lạnh: Nước lạnh: m’c’t1

Sau cân bằng : Nhiệt độ hệ là t3

Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng :

Mc (t3 - t2) + moco (t3 - t2) = - m’c (t3 – t1) (m = m’, c = c’)

Rút ra moco:

moco = (với 0 moco 10)

Thay m = 50g, c = 1cal/g.độ, t1 = 30 oC, t2 = 61 oC , t3 = 46 oC

Ta được moco = = 3,33(cal/độ)

2 TN2: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa.

2.1.Mô tả thí nghiệm.

HCl + NaOH  NaCl + H2O

 Dùng buret lấy 25 ml dd NaOH 1M vào becher 100 ml để bên ngoài Đo nhiệt độ t1,rửa nhiệt kế

 Dùng buret lấy 25 ml dd HCl 1M cho vào trong nhiệt lượng kế đo nhiệt độ t2.

 Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dd NaOH vào HCl chứa trong nhiệt lượng kế Lắc

dd trong nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t3

2.3.Kết quả thu được.

Bảng 2.3: hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hòa

Thay moco = 2.78cal/độ ở thí nghiệm 1, m = (25+25)1.02, c = 1 cal/g.độ, t1 =

30oC, t2 = 31oC, t3 = 37oC vào công thức tính Q

Ta được Q1 = Q2 = 353,15 (cal)

= = = -14126 (cal/mol)

Giá trị Q trung bình: Qtb = 353,15 cal

Độ lệch của mỗi phép đo: ΔQ1 = ΔQ2 = 0 cal

 Cho vào nhiệt lượng kế 5 ml nước Đo nhiệt độ t1.

 Cân khoảng 4g CuSO4 khan.

 Cho nhanh CuSO4 vừa cân được vào nhiệt lượng kế, khuấy đều cho tan hết Đo nhiệt đột2

3.3.Kết quả thu được.

Bảng 2.4: xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan

Giá trị ΔH trung bình: ΔHtb = -13589,66 (cal/mol)

Độ lệch của mỗi phép đo: ΔH1 = 497,72(cal/mol); ΔH2 =497,72 (cal/mol)

4.3.Kết quả thu được.

Bảng 2.5: xác định nhiệt hòa tan NH4Cl

15 | P a g e

Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)

Tương tự : Q2 = -229,56 cal, H2 = 3024,99 cal/mol

Giá trị ΔH trung bình: ΔHtb = 2823,9(cal/mol)

Độ lệch của mỗi phép đo: ΔH1 = 201,09(cal/mol); ΔH2 =201,09 (cal/mol)

Độ ngờ = (ΔH1 + ΔH2)/2 = 201,09cal/mol

4.4.Kết luận

ΔHtb = 2823,9± 201,09(cal/mol)

Phản ứng là phản ứng thu nhiệt (ΔH >0)

III TRẢ LỜI CÂU HỎI.

hay NaOH khi cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25 ml dd NaOH 1M Tại sao?

không?

Trả lời:

Có thể thay đổi vì nhiêt tạo thành 2 chất khác nhau thì có thể khác nhau Nhiệt tạo thànhNaCl có thể khác với nhiệt tạo thành NaNO3 Bên cạnh đó khối lượng của 1 mol HCl khácvới HNO3 Mà nồng độ mol 2 chất như nhau nên 25ml HCl có khối lượng khác với 25mlHNO3 dẫn đến đại lượng mc khác nhau Q khác nhau Ngoài ra nhiệt độ ban đầu của 2 chất

đã không giống nhau Vậy có nhiều lí do để ta kết luận kết quả thí nghiệm 2 sẽ có thể thayđổi khi ta thay HCl 1M bằng HNO3 1M

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

- Mất nhiệt 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 của sunphat đồng bằng 1 cal/mol.độ.

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

Vậy ta tính được H3 = H1 + H2 = - 18.7 + 2.8 = - 15.9 kcal/mol

Theo em, nguyên nhân gây sai số quan trọng nhất là: do Sunphat đồng bị hút ẩm Vìsunphat đồng là chất hút ẩm rất mạnh, môi trường lại chứa rất nhiều hơi nước Mà ta lạiđang đo nhiệt hòa tan của sunphat đồng Trong quá trình cân đong sunphat đồng đã tiếpxúc với môi trường Nên một phần chất đã bị phản ứng bên ngoài, nhiệt bị mất đi, do đó

17 | P a g e

Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)

nhiệt thu được của 4 g đồng sunphat không được đủ Nên nhiệt tạo thành đo được ít hơn sovới trên lí thuyết.

Ngoài ra còn có nhiều nguyên nhân khác khiến nhiệt tạo thành bị hao hụt như: đo, ghi

số liệu, cân ko chính xác lượng hóa chất và nhiệt dung riêng của CuSO4 chỉ gần bằng 1cal/g.độ chứ không bằng 1 cal/g.độ

BÀI 4: BẬC PHẢN ỨNG.

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

 Xác định bậc của phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường acid bằng thực nghiệm.

282416

 Dùng pipet khắc vạch lấy acid cho vào ống nghiệm

 Dùng buret cho H2O vào 3 erlen trước Sau đó tráng buret bằng Na2S2O3 0,1M rồi tiếptục dùng buret để cho Na2S2O3 vào các erlen

 Chuẩn bị đồng hồ bấm giây

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

 Đổ nhanh acid trong ống nghiệm vào erlen

 Bấm đồng hồ

 Lắc nhẹ erlen cho đến khi thấy dd vừa chuyển sang đục thì bấm đồng hồ lần nữa vàđọc

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

1.2.Kết quả thu được: tính nồng độ ban đầu.

Bảng 4.6: bậc phản ứng theo Na2S2O3

2.2.Kết quả thu được: tính nồng độ ban đầu.

Bảng 4.7: bậc phản ứng theo H2SO4

19 | P a g e

Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)

Câu 1: Trong TN trên nồng độ của Na 2 S 2 O 3 (A) và của H 2 SO 4 (B) 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.

- Nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng.

- Nồng độ của H2SO4 hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

- Biểu thức tính tốc độ phản ứng v = k [Na2S2O3]m[H2SO4]n ; trong đó: m, n là hằng

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

- Phản ứng (2) xảy ra chậm hơn

 Phản ứng (2) quyết định tốc độ phản ứng, là phản ứng xảy ra chậm nhất Vì bậc của phản ứng là bậc 1.

Câu 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?

Dựa trên cơ sở của phương pháp TN thì vận tốc xác định được trong các TN trên được xem là vận tốc tức thời vì vận tốc phản ứng được xác định bằng tỉ số ∆C/∆t Vì

∆C ≈ 0 (do lưu huỳnh thay đổi không đáng kể nên ∆C ≈ dC)

Câu 4: Thay đổi thứ tự cho H 2 SO 4 và Na 2 S 2 O 3 thì bậc phản ứng có thay đổi

không? Tại sao?

Bậc phản ứng không thay đổi vì bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của phản ứng mà không phụ thuộc vào quá trình tiến hành

BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH.

1 TN1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh

1.1.Vẽ đường cong chuẩn độ

Xây dựng đường cong chuẩn độ một axit mạnh bằng một bazơ mạnh dựa theo bảng:

VNaOH

pH 0,96 1,14 1,33 1,59 1,98 2,38 2,56VNaOH

pH 2,73 3,36 7,26 10,56 11,70 11,97 12,01

21 | P a g e

Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)

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

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

2.2.Màu chỉ thị thay đổi như thế nào

Chuyển dần từ không màu sang hồng nhạt

2.3.Kết quả thu được:

Bảng 8.8: chuẩn độ HCl với phenolphtalein

Điểm tương đương

VNaoH (ml)pHtđ

pH

Tiến hành như TN2 nhưng thay phenolphtalein bằng methyl da cam.

3.2.Màu chỉ thị thay đổi như thế nào

Đổi từ đỏ sang vàng ánh cam

3.3.Kết quả thu được: ít nhất 2 số liệu

Bảng 8.9: chuẩn độ HCl với Metyl orange

4.2.Màu chỉ thị thay đổi như thế nào

phenolphtalein chuyển từ không màu sang hồng nhạt

Methyl da cam chuyển từ đỏ sang vàng

4.3.Kết quả thu được: ít nhất 2 số liệu cho mỗi chỉ thị

Bảng 8.10: chuẩn độ CH3COOH với phenolphtalein

 Với Metyl orange

 CCH3COOH = ( C NaOH V NaOH )/ VCH3COOH

 Với phenolphtalein: CCH3COOH = 0,1030 ± 0,0010 (N)

 Với Metyl orange: CCH3COOH = 0,0485 ± 0,0005 (N)

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

Thay đổi nồng độ HCl và NaOH thì đường cong chuẩn độ không thay đổi

vì đương lượng phản ứng của các chất vẫn không thay đổi, chỉ có bước nhảy là

thay đổi và điểm pH tương đương vẫn không thay đổi Nếu dùng nồng độ nhỏ thì

bước nhảy nhỏ và ngược lại

Câu 2:Việc xác định nồng độ axit HCl trong các thí nghiệm 2 và 3 cho kết

quả nào

chính xác hơn, tại sao?

Phenol phtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì bước nhảy pH của phenol

phtalein khoảng từ 8-10 Bước nhảy của metyl orange là 3.1-4.4 mà điểm tương

25 | P a g e

Downloaded by Vu Vu (quangchinhlas199@gmail.com)

đương của hệ là 7 (do axit mạnh tác dụng với bazơ mạnh) nên thí nghiệm 2

(Phenol phtalein) sẽ cho kết quả chính xác hơn

Câu 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?

Phenol phtalein giúp ta xác định chính xác hơn vì bước nhảy pH của

phenol phtalein khoảng từ 8-10 Bước nhảy của metyl orange là 3.1-4.4 mà điểm

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

Câu 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 thỉ kết quả vẫnkhông

thay đổi vì bản chất phản ứng không thay đổi, vẫn là phản ứng trung hòa và chất chỉ thịcũng sẽ đổi màu tại điểm tương đương