Báo cáo môn thí nghiệm hoá Đại cương (602024) bài 3 Điện hoá học – phản ứng oxy hoá khử

Pipette Pipette là loại dụng cụ thí nghiệm được sử dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm dùng để hút các loại hóa chất, các loại dung dịch,.... Dién cuc tro: Điện cực trơ là điện cực chỉ

TONG LIEN DOAN LAO DONG VIET NAM TRUONG DAI HQC TON DUC THANG KHOA KHOA HQC UNG DUNG

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

BAO CAO MON THI NGHIEM HOA DAI CUONG

(602024)

BÀI 3: ĐIỆN HOÁ HỌC - PHÁN ỨNG

OXY HOA KHU

Người hướng dân: TS PHAN VŨ HOÀNG GIANG

Nguoi tinec hién 1/ NGUYÊN HỮU NGHĨA - 62200299

2/ LÊ THỊ MỸ HUYEN - 62300267

THANH PHO HO CHI MINH, NAM 2024

LOI CAM ON

Chúng em xin được chân thành cảm on Thay Phan Vi Hoang Giang da tan tuy, nhiệt tỉnh hướng dẫn và truyền cho chúng em nguồn động lực dé hoc tap tốt hơn thông qua Báo cáo môn Thí nghiệm Hoá Đại Cương — Bài 3: Điện hoá học -

Phản ứng oxy hoá khử

Bên cạnh đó, chúng em xin được trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Tôn Đức Thắng và bộ môn Thí nghiệm Hoá Đại Cương đã tạo điều kiện để chúng

em hoàn thành tốt công việc được giao

Cuối cùng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các cộng sự đã đồng hành, hợp tác để công tác hoàn thành báo cáo diễn ra thành công tốt đẹp

LDA, CON KG HUG nố 6

D2, Coit PUire HCN cecccscsssesssscsscsessvesessasveavsussnsonsessusonssnssssnsensessnessnsessenseessonss 7

2.3.2 Kết quả thí ng hiiỆM À s52 HH ren 13

3 Điện phân dung dịch CtuSÖ(, - c c0 in m9 198 14

3.2 Các hiện tượng quan sát được trong quá trình điện phân Tại sao lại sử

dụng điện cực graphite trong trường hợp Hày: o 5s s5 s13 s3 s9 s5 sse 14

220/17, 75a e 15

4.1 Các hiện tượng quan sát được trong quá trình điện phân 18 4.1.1 Dụng cụ - Hóa chất: - 5-5 ©52©2<EEEe +3 E3 cExtrcerychrereceờ 18

4.1.2 Thực hành: 18

4.2 Phương trình phản ứng oxy hoá — khử xảy ra tại hai điện cực: 21

5.1, Các hiện tượng quan sát được trong quá trình điện phân 22 5.1.1 Dụng cụ - Hóa chất: - 5-5 ©52©2<SEe +3 x3 ceExtrrerxcrererecec 22

5.2 Viết phương trình phản ứng oxy hoá — khử xảy ra tại điện cực anode và

DANH MUC HINH ANH

Hinh 1.1.1 2: Can phan tich 7

Hinh 2.3.1 1: Dién cue Cu va Zn cing ống Chữ U on S515 555 55555 12

Hình 3.2.2 1: Bố trí thí nghiệm 2-2 +2 set xe xe xe so 14

Hình 3.2.3 1: Óng chữ U chứa điện cực than chì sau khi cắm điện 15 Hình 3.2.3 2: Kim loại đồng màu đồ bám lên Catode 5-55 <¿ 16

Hình 4.1.2 1: Bố trí thí nghiệm 2-2 2s xe xe so 18

Hình 4.1.3 1: Óng chữ U chứa điện cực than chì sau khi cắm điện 18

Hình 4.1.3 2: Bọt khí H; sinh ra ở cực ÂIm 5-5 5< se se nỲ sen ssse 19

Hình 4.1.3 3: Bọt khí CL sinh ra ở cực (Œ0TIE 5 5 c5 sex se cse 20

Hình 4.3 1: Giấy pH khi nhúng vào 2 điện cực .- s- 5-5 ecsecscse

Hình 5.1.3 1: Hiện tượng xuất hiện trên đĩa petri sau khi cắm điện

1 Dung cu phong thi nghiém

1.1 Can dién tu

Cân điện tử là một thiết bị điện tử có chức năng xác định khối lượng, trọng lượng của vật Trong phòng thí nghiệm, cân điện tử thường được phân biệt thành 2 loại: cân kỹ thuật và cân phân tích

Hinh 1.1.1, 2: Can phan tich

Chứ ÿ: Không nên nhằm lẫn rằng cân phân tích luôn chính xác hơn cân kỹ thuật, nó

chỉ chính xác hơn khi cân các khối lượng nhỏ Vì vậy không dùng cân phân tích để

cân các khối lượng lớn hơn 200g trong trường hợp cân một lượng nhỏ khoảng 10g, 20g, nếu không cần độ chính xác cao, ta nên dùng cân kỹ thuật để nhanh hơn

1.2 Bình định mức

Binh định mức (ñol) là loại dụng cụ có thể tích chính xác chuyên dùng để

pha chế dung dịch Cấu tạo của fiol là một bình cầu có khắc vạch chuẩn trên cỗ

bình, miệng fiol được đậy bằng nút thủy tính nhám Thê tích chính xác đo được của fiol ghi trên thành bình là phan thê tích giới hạn bởi vạch chuẩn trên Việc lựa chọn

fiol tùy theo thé tích đung dịch cần dùng Cách sử dụng fiol như sau: Lây một lượng hóa chất cần pha cho vào ñiol thêm nước cắt tới vạch chuẩn Dùng 2 lòng bàn tay đỡ đáy va nut fiol, lac đều (Đối với chất rắn nên dùng becher hòa tan trước rồi mới cho vào fiol Thé tích nước dùng hòa tan phải nhỏ hơn thể tích của fiol)

Không sử dụng fiol ngoài chức năng pha chế

Hình l3 1: Bình định mức

1.4 Pipette

Pipette là loại dụng cụ thí nghiệm được sử dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm dùng để hút các loại hóa chất, các loại dung dịch, Hiện nay, trong phòng thi nghiém co nhiéu loai pipette khac nhau nhw pipette Pasteur, pipette bau, tuy vào mục đích nghiên cửu và sử dụng

Chủ ÿ:

Chọn pipette phù hợp với lượng cần hút

Không sử dụng pipette bi sut, mé

Không hút dung dịch bằng miệng mà thay vào đó sử dụng quả bop cao su

Hinh 1.4 1: Pipette Pasteur

Hình 1.4 2: Pipette bầu

|] ff

Hinh 1.4 3: Micropipette

1.5 Burette

Biurette là dụng cụ thí nghiệm dùng đề do lường thê tích được sử dụng trong

thí nghiệm để chuyển một thể tích chính xác hoặc dùng để đo chính xác thể tích

chất lóng cũng như dung dịch Ngoài ra, Burette có công dụng đặc biệt dùng để chuẩn độ dung dịch

Hinh 1.5 1: Burette

1.6 Ong dong

Ống đong là dụng dùng đề đo thé tích dung dịch nhất định cần sử dụng trong quá trình thí nghiệm Mục đích chính của ống đong là dùng đề đo thê tích dung dịch với lượng cần thiết, mà không yêu cầu chính xác tuyệt đối thê tích

Hình 1.6 1: Ông đong

2 Xác định sức điện động của pin Cu-Zn

Tiếp theo, ta sẽ kết nói hai ống nghiệm chứa hai điện cực bằng ống chữ U có chứa dung dịch KCI bão hoà Khi rót dung dịch KCI vào ống chữ U cần chú ý phải rot day dung dịch, tránh để bọt khí xuất hiện trên ống chữ U Sau đó dùng bông y tế nhét vào hai đầu của ống hình chữ U

Dùng volt kê đo sức điện động của điện cực

Hình 2.3.1 1: Dién cue Cu va Zn cing ong chit U

2.3.2 Két qua thi nghiém

Dung dich CuSO, Mi dng nhôm

Dung dich ZnSO,

Điện cực dương (+)

Điện cực âm (-)

Hình 2.3.2 1: Kết quả sau khi do voi volt ké

Kết quả đo được: 1067 ~ 1100V

Chúng ta sử dụng cầu muối KCI cho thí nghiệm này nhằm mục đích đề duy trì dòng điện của pin Cu-Zn Cầu muối giúp trung hoà điện tích của hai dung dịch

CuSO, va ZnSO, Khi dé, cac ion duong (+) sé di chuyén vé noi co dién cue 4m va ngược lại, các ion âm (-) sẽ di chuyên về nơi có điện cực dương

Trong pin Cu-Zn, điện cực Cu là điện cực dương (cathode) L] xảy ra quá trình khử

Cu” + 2e — Cu

Các ion theo chiều tăng dần tính oxy hóa: Na' < Mp?' < Zn?' < Sn?' < Cu”

Các kim loại theo chiều giảm dan cua tinh kh: Al, Mn, Fe, Ni, Cu

3 Dién phan dung dich CuSO,

3.1 Dién cuc tro:

Điện cực trơ là điện cực chỉ dẫn điện va không tham gia hoặc can thiệp vào bất kỳ phản ứng hóa học nảo và cũng không bị ăn mòn trong quá trình điện phân

Điện cực trơ dẫn điện bằng cách chuyên các electron với dung dịch mà không trao đổi các ion với dung dịch Do đó, nó đóng vai trò như một electron Bach kim và than chỉ có thể sử dụng làm điện cực trơ nhưng than chỉ được sử dụng rộng rãi vì nó có giá thành rẻ hơn Điện cực tro có thé cung cap hoặc rut electron trong quá trình dẫn điện Và chúng thường được sử dụng trong điện phân, quá trình

phân tách một hợp chất ion thành các nguyên tô của nó

Ví dụ về điện cực trơ: điện cực graphite

3.2 Các hiện tượng quan sát được trong quá trình điện phân Tại sao lại sử dụng điện cực graphite trong trường hợp này:

3.2.2 Thuc hanh

Bước 1: Đồ dung dịch CuSO¿ vào ông chữ U đến khi ngập qua các điện cực

Bước 2: Nối 2 cực với nguồn điện 1 chiều

Bước 3: Tiên hành căm điện và quan sát kết quả

Hình 3.2.2 1: Bố trí thí nghiệm 3.2.3 Kết quả

Đông màu đỏ

Bọt khí

Hinh 3.2.3 I: Ong chữ U chứa điện cực than chỉ sau khi cắm điện

Giải thích hiện tượng:

Điện phân là quá trình phản ứng oxy hóa khử xảy ra trên bề mặt điện cực khi

có dòng điện đi qua Tại catod xảy ra quá trinh khử (nhận e), anod xảy ra quá trình oxi hoá (cho e) Đối với quá trình oxy khử ở anode (+) chất nào có tính khử mạnh hơn (thế điện cực nhỏ hơn) sẽ ưu tiên phản ứng trước Đối với quá trình khử ở catod (-) chất có tính oxy hoá mạnh hơn (DI lớn hơn) sẽ ưu tiên phản ứng trước Do đó H;O phản ứng trước ở cực dương vì có thế điện cực lớn hơn SO,” Sau mét thoi gian trên catode xảy ra quá trình khử Cu””, trên điện cực có kim loại đồng màu đỏ bám lên Trên anode xảy ra quá trình oxy hóa H;O làm xuất hiện bọt khí bám vào

điện cực

Hình 3.2.3 2: Kim loại đồng màu đỏ bám lên Catode

Điện cực graphite được sử dụng trong trường hợp điện phân dung dịch CuSO4 vì:

Tính dẫn điện tốt: Graphite có kha năng dẫn điện cao Điều này cho phép dòng điện đi qua nó một cách hiệu quả, ø1úp duy trì quá trình điện phân liên tục và

én định

Ôn định hóa học: Graphite là một chất liệu hóa học ổn định, không dễ bị ăn mòn hoặc phá vỡ dưới tác động của các chất hóa học có trong dung dịch điện phân Điều này đảm bảo rằng điện cực không bị hư hóng trong quá trình và có thể được sử dụng trong thời gian dải mà không cần thay thế thường xuyên

Khả năng tạo ra các phản ứng điện hóa mong muốn: Mặc dù điện cực graphite khéng tham gia vao các phản ứng điện hóa trong quá trình điện phân, nó vẫn có khả năng tạo ra các phản ứng điện hóa mong muốn như oxi hóa hay khử các chất có trong dung dịch điện phân Điện cực øraphite cung cấp một bề mặt rộng đề các phản ứng này diễn ra và tạo thành các sản phâm kết tủa hoặc mạ kim loại trên

Tại điện cực âm (catod) xảy ra quá trình khử Cu” thành Cu

Phương trình phản ứng: Cu” +2e —> Cu

Tại điện cực đương (anod) xảy ra quá trình oxy hóa H;O thành HỶ và O;

Phương trình phản ứng: 2H;O —› O; + 4H” + 4e

4 Điện phan dung dich NaCl

4.1 Cac hién tugng quan sat dugc trong qua trinh dién phan

4.1.1 Dụng cụ - Hóa chất:

Điện cực than chi 2

Bọt khí Bọt khí

Hinh 4.1.3 I: Ong chữ U chứa điện cực than chỉ sau khi cắm điện

Giải thích hiện tượng:

Xuất hiện sủi bọt khí H; vả Cl›

lon Na” sẽ di chuyên về phía điện cực âm (dây màu đen) sinh ra khí H; do có quá trình oxI hóa nước

20

Hinh 4.1.3 2: Bọt khí H; sinh ra ở cực âm lon CT sẽ đi chuyến về điện cực dương (dây màu đỏ) sinh ra khí Cl,

21

Hinh 4.1.3 3: Bot khi Ch sinh ra ở cực dương

4.2 Phương trình phản ứng oxy hoá - khử xảy ra tại hai điện cực:

Cực âm xảy ra quá trình oxy hóa HO

Phương trình phản ứng: 2H;O + 2e — 2OH' + Ha

Cực dương xảy ra quả trình khử C];

Phương trình phản ứng: 2CT -2e — Cl; + HạO —> HCI + HCIO

4.3 Nhúng giấy pH vào vùng dung dịch xung quanh điện cực catode thi giấy

pH sẽ chuyên màu như thề nào?

22

Hinh 4.3 1: Giấy pH khi nhúng vào 2 điện cực

Khi nhúng giấy pH vào điện cực catode tức là nhúng giấy pH vào điện cực

âm do cation Na" di chuyên vẻ thì ta thấy giấy pH có màu xanh đậm Do quá trình oxi hóa nước có sự xuất hiện của OH' làm môi trường ở điện cực catode thành môi trường kiểm

5 Điện phân dung dịch SnCl;

5.1 Các hiện tượng quan sát được trong quá trình điện phân

5.1.1 Dụng cụ - Hóa chất:

Đĩa petri

Ghim kẹp giấy

SnCl,

23

5,1.2 Thực hành:

Bước 1: Dùng ghim kẹp giấy kẹp đối diện nhau trên đĩa petri (ghim kẹp phải gần cham day dia petri), nối hai ghim kẹp giấy với kẹp cá sấu, chưa cắm dây điện kẹp cá sấu vào nguồn

Bước 2: Hoà tan 5ø SnCl; vô 100ml nước cất trong becker (sử dụng cân điện tử để cân 5ø SnCl;, có thể dùng chung dung dịch SnCl; với các nhóm khác), sau khi khuấy đều sử dụng giấy lọc và erlen dé loc lay dung dịch trong suốt

Bước 3: Đô dung dịch SnC]; vào đĩa petri, đỗ một lượng nhỏ, vừa đủ lấp kín bề mặt dia Cam dây điện kẹp cá sấu vào nguôn, bật công tắc dòng điện 1 chiều và tiến hành quan sát

Hình 5.1.2 1: Bố trí thí nghiệm

24

5.1.3 Kết quả:

5.1.3 1: Hién tượng xuat hién trén dia petri sau khi cắm điện

Giải thích hiện tượng:

25

Ở cực dương, xảy ra quá trình oxy hóa Sn”' thành Sn”' cho nên SnC]; trong

suốt bị biến thành SnCl; có màu đục Ở cực âm, xảy ra quá trình khử Sn” thành Sn" hay nguyên tử Thiếc (Sn) nên xuất hiện tính thé phát triển thành nhánh

5.2 Viết phương trình phản ứng oxy hoá - khử xảy ra tại điện cực anode và cathode

Cực âm (anode) xảy ra quá trình khử: