Báo cáo thí nghiệm hóa đại cương bài 2 nhiệt phản ứng

Thí nghiệm 1: Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế Đặt ống đong trên mặt phẳng cố định rồi cho nước cất vào đặt mắt phải ngang với vạch 50ml và mặt cong nhất phải chạm vạch 50 → cho và

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



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

HÓA ĐẠI CƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn: Cô Võ Nguyễn Lam Uyên

Học kì: 221 Lớp: L15 Nhóm: 08

Sinh viên thực hiện

Bài 2: Nhiệt Phản Ứng

I Tiến trình thí nghiệm

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

Đặt ống đong trên mặt phẳng cố định rồi cho nước cất vào (đặt mắt phải ngang với vạch 50ml và mặt cong nhất phải chạm vạch 50) → cho vào cốc cắm nhiệt kế và đo nhiệt độ t1 → lấy ống đông lấy tiếp 50ml nước nóng (đúng thể tích) và cho vào bình nhiệt lượng kế cắm nhiệt kế và đo nhiệt độ t2 → rửa và lau khô nhiệt kế để trả về nhiệt

độ phòng (không được thiếu bước này) → mở nút ra lắp phễu rót phần nước nguội trong cốc vào trong bình nhiệt lượng kế rồi lấy phễu ra lắp nhiệt kế lên → lắc đều cho nước nóng và nước thường trao đổi nhiệt và xác định nhiệt độ t3 (thí nghiệm làm một lần)

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

Đầu tiên rửa cây buret, cây buret nào chứa hóa chất nào thì tráng bằng hóa chất đó

→ đóng khóa buret bằng tay trái đổ hóa chất lên đầy cây buret và chỉnh cây buret (phải làm hết bọt khí và chỉnh buret về 0) → mở khóa buret chứa dung dịch NaOH (lấy 25ml, chú ý không xả hết cây buret) → cắm nhiệt kế vào cốc chứa NaOH xác định nhiệt độ t1 → lấy bình nhiệt lượng kế ra cho dưới cây HCl, lấy 25ml dung dịch HCl cho vào bình nhiệt lượng kế → rửa và lau khô, trả nhiệt kế về nhiệt độ phòng rồi mới cắm vào bình nhiệt lượng kế đo nhiệt độ t2 → lắp phễu lên rót phần NaOH từ trong cốc vào trong bình nhiệt lượng kế, lấy phễu ra và đóng nút lại, lắc đều lên đo nhiệt độ t3 (thí nghiệm làm hai lần)

3 Thí nghiệm 3: Nhiệt hòa tan CuSO4 khan (lưu ý CuSO4 dễ hút ẩm)

Dùng ống đong lấy 50ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào

đo nhiệt độ t1 → cân nhanh gần bằng 4g CuSO4 khan, ghi lại khối lượng đó → mở hẳn nắp bình nhiệt lượng kế, trút phần chất rắn vào → đậy nắp lại, lắp nhiệt kế và lắc đều (nhiệt tỏa ra là nhiệt hòa tan của CuSO4 vào nước), xem nhiệt độ lên cao nhất (cực đại) rồi sau đó giảm lấy nhiệt độ cao nhất (cực đại) là t2 (thí nghiệm làm hai lần)

4 Thí nghiệm 4: Xác định nhiệt hòa tan NH4Cl

Dùng ống đong lấy 50ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng kế cắm nhiệt kế vào và đo nhiệt độ t1 → cân nhanh gần bằng 4g NH4Cl và ghi lại khối lượng đó

→ mở hẳn nắp bình nhiệt lượng kế ra và trút phần chất rắn vào → đậy nắp lại, lắp nhiệt kế lên và lắc đều (nhiệt tỏa ra là nhiệt hòa tan của NH4Cl vào nước), xem nhiệt độ lên cao nhất (cực đại) rồi sau đó giảm lấy nhiệt là t2 (thí nghiệm làm hai lần)

II Kết quả thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1: Nhiệt dung của nhiệt lượng kế

Ta có: m = 50 (g); c = 1 (cal/g.độ) => m.c = 50 (cal/độ)

m0c0 = mc(t3−t1)−(t2−t3 )

t2−t3

= 2,5 (cal/độ)

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

Ta có: cNaCl 0.5M = 1 (cal/g.độ); ρNaCl 0.5M = 1.02 (g/ml)

VNaOH 1M = 25 (ml); VHCl 1M = 25 (ml)

=> nNaCl = 0,025 (mol)

m = ( VNaOH + VHCl )*1,02 = ( 25 + 25 )*1,02 = 51 (g)

Lần 1:

m0c0 = mc(t3−t1)−(t2−t3)

Q1 = (moco + mc)(t3 - t1+t2

Lần 2 :

m0c0 = mc(t3−t1)−(t2−t3)

Q1 = (moco + mc)(t3 - t1+t2

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

Ta có: cCuSO4 = 1 (cal/g.độ) ; mCuSO4 = 4 (g); mH2O = 50 (g); nCuSO4 ≈ 0.025 (mol)

Lần 1:

Q = (m0c0 + mH2OcH2O + mCuSO4cCuSO4)(t2 – t1) = 248,594 (cal)

Lần 2:

Q = (m0c0 + mH2OcH2O + mCuSO4cCuSO4)(t2 – t1) = 313,0534 (cal)

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

Ta có: cNH4Cl = 1 (cal/g.độ); mNH4Cl = 4,05 (g); mH2O = 50(g); nNH4Cl ≈ 0,075 (mol)

Lần 1:

Q = (m0c0 + mH2OcH2O + mNH4ClcNH4Cl)(t2 – t1) = -199,2158 (cal)

Lần 2:

Q = (m0c0 + mH2OcH2O + mNH4ClcNH4Cl)(t2 – t1) = -227,6752 (cal)

III Trả lời câu hỏi :

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

Ta có: nHCl = 0.025 mol, nNaOH = 0.025 mol

Mà tỉ lệ phản ứng của phương trình là 1:1 suy ra NaOH sẽ phản ứng hết và dư HCl nên

ta lấy ∆Htb tính theo số mol NaOH

không?

axit vẫn là như nhau

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 độ do nhiệt lượng kế

- Do dụng cụ đong thể tích hóa chất

- Do nhiệt kế

- Do sunfat đồng bị hút ẩm

- Do cân

- Do lấy nhiệt dung riêng sunfat đồng bằng 1 cal/mol.độ

Theo định luật Hess: ∆H3 = ∆H1 + ∆H2 = -18.7 +2.8 = -15.9 (kcal/mol)

Theo em nguyên nhân quan trọng nhất gây ra sai số là do sunfat đồng hút ẩm tiếp tục

CuSO4 (khan) + 5H2O → CuSO4.5H2O tạo ∆H1, hoặc do ở dạng ngậm nước nên tạo ra lượng nhiệt ít hơn so với lí thuyết

Mặt khác, CuSO4 hút ẩm thì số mol sẽ khác so với tính toán trên lí thuyết (CuSO4 khan) Nguyên nhân gây ra sai số khác có thể là do trong quá trình thí nghiệm, thao tác không chính xác, nhanh chóng dẫn đến thất thoát nhiệt ra môi trường ngoài

Bài 4: Xác định bậc phản ứng

I Tiến trình thí nghiệm:

1 Xác định bậc phản ứng theo 𝐍𝐚 𝟐 𝐒 𝟐 𝐎 𝟑

bảng sau:

TN

Ống nghiệm V(ml)

𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 0,4M

Erlen V(ml) 𝐍𝐚 𝟐 𝐒 𝟐 𝐎 𝟑 0,1M

-Dùng Pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm

-Dùng Buret cho nước vào 3 erlen

-Tráng Buret bằng Na2S2O3 0,1M rồi tiếp tục dùng Buret cho Na2S2O3 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 thì bấm đồng hồ

+Lặp lại thí nghiệm lấy giá trị trung bình

2 Xác định bậc phản ứng theo 𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒

Thao tác tương tự phần 1 với lượng axit và Na2S2O3 theo bảng sau:

TN

Ống nghiệm V(ml)

𝑯𝟐𝑺𝑶𝟒 0,4M

Erlen V(ml) 𝐍𝐚 𝟐 𝐒 𝟐 𝐎 𝟑 0,1M

II Kết quả thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1: Xác định bậc phản ứng theo Na 2 S 2 O 3.

Ta có biểu thức tính vận tốc phản ứng tức thời:

V = ± dC i

dt = kC n A C m B

→ V V2

1 = t tb 1

t tb 2 = 2m → lg(t tb 1

t tb 2) = m.lg(2)

Từ ttb của TN1 và TN2 xác định m1:

m1 = lg(

t tb1

t tb2)

lg ⁡(2)

= 0,98 (g)

Từ ttb của TN2 và TN3 xác định m2:

m2 = lg(

t tb2

t tb3)

lg ⁡(2)

= 1,03 (g)

Bậc phản ứng theo Na2S2O3: m1+m2

2 Thí nghiệm 2: Xác định bậc phản ứng theo H 2 SO 4 :

Ta có biểu thức tính vận tốc phản ứng tức thời:

V = ± dC i

dt = kC n A C m B

→ V V5

4 = t tb 4

t tb5 = 2n → lg(t tb 1

t tb 2) = n.lg(2)

Từ ttb của TN4 và TN5 xác định n1:

n1 = lg(

t tb 4

t tb 5)

lg ⁡(2)

= 0,101 (g)

Từ ttb của TN5 và TN6 xác định n2:

n2 = lg(

t tb5

t tb6)

lg ⁡(2)

= 0,301 (g)

Bậc phản ứng theo Na2S2O3: n1+n2

III Trả lời câu hỏi:

1 Trong thí nghiệm trên, nồng độ của Na 2 S 2 O 3 và của H 2 SO 4 đã 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 thuận với vận tốc phản ứng

nhỏ không đáng kể

Biểu thức tính vận tốc phản ứng: V = k [ Na2S2O3]1,04 [H2SO4]0,2

Bậc của phản ứng: 1,0404 + 0,201 = 1,2414

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

H 2 SO 4 + Na 2 S2O 3 → Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3 (1)

H 2 S 2 O 3 → H 2 SO 3 + S ↓ (2) Dựa vào kết quả TN có thể kết luận phản ứng (1) hay (2) là phản ứng quyết

Lưu ý trong các TN trên, lượng axit H 2 SO 4 luôn luôn dư so với Na 2 S 2 O 3

Phản ứng quyết định vận tốc phản ứng, tức là phản ứng xảy ra chậm nhất, là phản ứng (2) vì đây là phản ứng tự oxy hoá khử nên xảy ra rất chậm Phản ứng (1) là phản ứng trao đổi ion nên xảy ra rất nhanh so với phản ứng (2)

3 Dựa trên cơ sở của phương pháp TN thì vận tốc xác định được trong các thí nghiệm trên được xem là vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời?

Biểu thức tính vận tốc phản ứng trung bình là V = ± dC dt , mà trong thí nghiệm này ta cố

định ∆C bằng cách ghi nhận thời gian ∆t từ lúc bắt đầu phản ứng đến lúc dung dịch bắt

đầu chuyển sang đục nên vận tốc phản ứng trong thí nghiệm này 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 không, tại sao?

dt = kC n A C m B,nên hệ phụ thuộc vào hằng số tốc

độ, chất xúc tác và bản chất phản ứng Do đó, thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3

không làm thay đổi hệ, và không làm thay đổi bậc phản ứng

IV Kết luận:

Qua thí nghiệm này, ta đã chứng minh được nồng độ của các chất tham gia có ảnh

hưởng đến vận tốc phản ứng (nồng độ của Na2S2O3 tỉ lệ thuận với vận tốc phản ứng ứng), và bậc phản ứng không thay đổi khi ta thay đổi thứ tự cho H2SO4 và Na2S2O3

trường axit bằng 1,1 ≈ 1

Bài 8: Phân tích thể tích

I Tiến hành thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1:

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

Dựa trên đường cong chuẩn độ, xác định bước nhảy pH, điểm tương đương và chất chỉ thị thích hợp

2 Thí nghiệm 2:

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

- Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa rõ nồng độ vào erlen 150 ml, thêm

10 ml nước cất và 2 giọt phenolphthalein

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

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

3 Thí nghiệm 3:

Tiến hành tương tự thí nghiệm 2 nhưng thay chất chỉ thị phenolphthalein bằng metyl

da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang cam

4 Thí nghiệm 4:

Làm thí nghiệm 2 lần với lần đầu dung chất chỉ thị phenolphtalein, lần sau dùng metyl

da cam

II Kết quả thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1:

Xác định: pH điểm tương đương: 7

Bước nhảy pH: từ 3,36 đến 10,56

2 Thí nghiệm 2:

Ta có: CHCl VHCl = CNaOH VNaOH

3 10 10,3 0,1 0,103 0,001

C HCl = 0,104 (N)

Ta tính được sai số tuyệt đối của mỗi lần đo theo công thức:

∆ CHCl = | CHCl - C HCl |

∆ C HCl = 0,0017

3 Thí nghiệm 3:

Ta có: CHCl VHCl = CNaOH VNaOH

C HCl = 0,106 (N)

Ta tính được sai số tuyệt đối của mỗi lần đo theo công thức:

∆ CHCl = | CHCl - C HCl |

∆ C HCl = 0,003

4 Thí nghiệm 4:

Ta có: CCH3COOH VCH3COOH = CNaOH VNaOH

NaOH

NaOH

CH3COOH

1

Phenolphtalein

1

Metyl da cam

C C H 3 COOH = 0,1003 (N)

Ta tính được sai số tuyệt đối của mỗi lần đo theo công thức:

∆ CHCl = | CHCl - C HCl |

∆ C HCl = 0,0018

III Trả lời câu hỏi:

1 Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH, đường cong chuẩn độ c ó thay đổi hay không, tại sao?

Khi thay đổi nồng độ HCl và NaOH thì đường cong chuẩn độ không thay đổi vì đương lượng phản ứng của các chất không thay đổi, chỉ có bước nhảy là thay đổi Nếu dùng nồng độ nhỏ thì bước nhảy nhỏ và ngược lại

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

Việc xác định nồng độ axit HCl trong các thí nghiệm 2 và 3 thì thí nghiệm 2 cho ta kết quả chính xác hơn Vì phenol phtalein có bước nhảy pH trong khoảng 8 - 10 còn metyl organe là 3,1 – 4,4 mà điểm tương đương của hệ là 7, do đó phenol phtalein sẽ giúp ta xác định màu tốt hơn, rõ ràng hơn

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?

Từ kết quả thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung dịch axit acetic bằng phenolphtalein chính xác hơn, Vì trong môi trường axit phenol phtalein không có màu,

và chuyển sang màu hồng trong môi trường bazơ, nên ta có thể phân biệt được dễ dàng

và chính xác hơn Còn metyl orange chuyển từ màu đỏ trong môi trường axit, sang màu vàng cam trong môi trường bazơ vì thế ta sẽ khó phân biệt được chính xác Ngoài

ra còn vì phenol phtalein có bước nhảy pH trong khoảng 8 - 10 còn metyl organe là 3,1 – 4,4 mà điểm tương đương của hệ >7

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 thay đổi vị trí của NaOH và axit thì kết quả vẫn

cũng vẫn sẽ đổi màu tại điểm tương đương.

IV.Kết luận:

Qua những thí nghiệm trên, ta nhận thấy phenol phtalein sẽ giúp ta xác định nồng độ

dễ dàng hơn và tốt hơn là metyl orange Do phenol phtalein độ pH trong khoảng 8 - 10

mà điểm tương đương của hệ là 7, hơn nữa chất này sẽ chuyển từ không màu trong môi axit sang màu hồng trong môi trường bazơ do đó bằng mắt thường sẽ dễ dàng nhận biết được sự chuyển màu này