Đang tải... (xem toàn văn)
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM, HÓA ĐẠI CƯƠNG, XÁC ĐỊNH NHIỆT PHẢN ỨNG
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BỘ MƠN: HÓA ĐẠI CƯƠNG Giáo viên hướng dẫn: Võ Nguyễn Lam Un Lớp: CK17HT02 Nhóm Bùi Văn Phước 1712742 Ngơ Thị Thúy Quỳnh 1712904 MỤC LỤC MỤC LỤC BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG .2 Quy trình thực 2 Kết thí nghiệm Trả lời câu hỏi BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG Quy trình thực Kết thí nghiệm 10 Trả lời câu hỏi 11 BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH .13 Quy trình thực 13 Kết thí nghiệm 14 Trả lời câu hỏi 16 2|Báo cáo thí nghiệm BÀI 2: NHIỆT PHẢN ỨNG I: QUY TRÌNH THỰC HIỆN Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế - Lấy 50 ml nước nhiệt độ phòng cho vào becher bên đo nhiệt độ t - Lấy 50 ml nước khoảng 600C cho vào nhiệt lượng kế Sau khoảng hai phút, đo nhiệt độ t2 - Dùng phễu đổ nhanh 50 ml nước nhiệt độ phòng vào 50 ml nước nóng nhiệt lượng kế Sau khoảng hai phút, đo nhiệt độ t3 m0c0 = mc (t3 − t1 ) − (t2 − t3 ) (t2 − t3 ) Cơng thức: Trong đó: m – khối lượng 50 ml nước c – nhiệt dung riêng nước (1 cal/g.độ) Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng trung hòa HCl NaOH HCl + NaOH → NaCl + H2O - Dùng buret lấy 25 ml dung dịch NaOH 1M cho vào becher 100 ml để bên Đo nhiệt độ t1 - Dùng buret lấy 25 ml dung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t2 - Dùng phễu đổ nhanh becher chứa dung dịch NaOH HCl chứa nhi ệt lượng kế Khuấy dung dịch nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ t Q = ( m0c0 + mc)∆t ∆H - Xác định Q phản ứng theo cơng thức từ xác định - Cho nhiệt dung riêng dung dịch muối 0,5M cal/g.độ, khối lượng riêng 1,02 g/ml 3|Báo cáo thí nghiệm Xác định nhiệt hòa tan CuSO4 khan kiểm tra định luật Hess CuSO4 khan + H2O ∆H1 = - 18,7 kcal/mol CuSO4.5 H2O + H2O ∆H = ∆H1 + ∆H Dung dịch CuSO4 - Cho vào nhiệt kế 50 ml nước Đo nhiệt độ t1 - Cân xác g CuSO4 khan - Cho nhanh g CuSO4 vừa cân vào nhiệt lượng kế, khuấy cho CuSO4 tan hết Đo nhiệt độ t2 - Xác định Q theo công thức Q = (m0 c0 + mc)∆t Xác định nhiệt hòa tan NH4Cl Làm tương tự mục thay CuSO4 khan NH4Cl Cho nhiệt dung riêng dung dịch NH4Cl gần cal/mol.độ 4|Báo cáo thí nghiệm II: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 1: Nhiệt độ (0C) Lần t1 28 t2 65 t3 47 m0c0 (cal/độ) 2,8 Lần Lần + Với m = 50 g c = cal/độ m0c0 = mc + (t3 − t1 ) − (t − t3 ) (47 − 28) − (65 − 47) = 50.1 = 2,8 (t2 − t3 ) (65 − 47) cal/độ Thí nghiệm 2: Nhiệt độ (0C) t1 Lần 28 Lần 28 t2 28 28 t3 34 34 Q (cal) 322,8 322,8 (cal) 322,8 ∆H (cal/mol) - 12912 Lần Với + = 1,02 g/ml + 1cal/ độ, + m = 50.1,02 = 51g; c = cal/độ; n = 0,025 mol m0c0 = 2,8 cal/độ + ∆t = = 0C + Q = (moco+ mc).∆t = (2,8+51.1).6 = 322,8 cal + = cal/mol 5|Báo cáo thí nghiệm H < nên phản ứng tỏa nhiệt Thí nghiệm 3: Nhiệt độ 0C t1 t2 Q (cal) ∆H (cal/mol) (cal/mol) Lần 28 32 227,2 - 9088 Lần 28 32 227,2 - 9088 - 9088 Ta có: m1 = 4,00g + Với c = cal/độ m0c0 = 2,8 cal/độ Tính: + m = 50+ mCuSO4 = 54g + ∆t = t2 - t1 = 0C + n = = 0,025mol Q = (moco+ mc).∆t = (2,8+54.1).4= 227,2 cal ∆H = = -9088 cal/mol H < nên phản ứng tỏa nhiệt 6|Báo cáo thí nghiệm Lần Thí nghiệm 4: Nhiệt độ 0C t1 t2 Q (cal) ∆H (cal/mol) (cal/mol) Lần 28 23 - 284 3796,8 Lần 28 23 -284 3796,8 3796,8 + Ta có: m = 4,00 g + Với c = cal/độ m0c0 = 2,8 cal/độ + m = 50 + mNH4Cl = 54g ∆t = t2 - t1 = - 0C N = = 0,0748 mol Q = (moco+ mc).∆t = (2,8+54.1).(-5) = -284 cal ∆H = = 3796,8 cal/mol H > nên phản ứng thu nhiệt 7|Báo cáo thí nghiệm Lần III: TRẢ LỜI CÂU HỎI phản ứng HCl + NaOH NaCl + H2O tính theo số mol HCl hay NaOH cho 25 ml dd HCl 2M tác dụng với 25 ml dd NaOH 1M T ại sao? th HCl + NaOH NaCl + H2O Ban đầu: 0,05 0,025 (mol) Phản ứng: 0,025 0,025 (mol) Còn lại: 0,025 (mol) Ta thấy NaOH hết HCl dư, nên th phản ứng tính theo NaOH Vì lượng HCl dư khơng tham gia phản ứng nên không sinh nhiệt Nếu thay HCl 1M HNO3 1M kết thí nghiệm có thay đổi hay khơng? Kết thí nghiệm thay đổi Vì: Về chất thí nghiệm khơng thay đổi hai axit nhau, axit mạnh, phản ứng trung hòa axit bazơ Lúc muối thu NaN, có nhiệt dung riêng khác, nhi ệt l ượng ph ản ứng tỏa khác lượng liên kết HN khác HCl, NaN khác NaCl, t làm cho ∆t thay đổi dẫn đến kết thay đổi Tính lý thuyết theo định luật Hess So sánh v ới k ết thí nghi ệm Hãy xem ngun nhân gây sai số thí nghiệm này: - Mất nhiệt nhiệt lượng kế - Do nhiệt kế - Do dụng cụ đo thể tích hóa chất - Do cân - Do sunphat đồng bị hút ẩm - Do lấy nhiệt dung riêng dung dịch sunphat đồng b ằng cal/mol.đ ộ Theo em sai số quan trọng nhất, giải thích? Còn ngun nhân khác khơng? 8|Báo cáo thí nghiệm - Theo định luật Hess: ∆= ∆+∆= -18,7+2,8 = -15,94 (kcal/mol) -∆ - Trong nguyên nhân trên, theo nhóm em nguyên nhân quan tr ọng nh ất CuS bị hút ẩm Vì điều kiện thường độ ẩm cao, CuS s dụng dạng khan nên tiếp xúc khơng khí hút ẩm l ập t ức t ỏa m ột nhiệt lượng đáng kể, đủ để làm lệch giá trị t2 đo lần thí nghiệm - Theo nhóm em hai ngun nhân khác làm cho kết sai khác nhau: + Cân điện tử xác, nhiên lượng chất lần l khác gây biến đổi nhiệt đáng kể + Lượng CuS phản ứng không tan hết làm lượng đáng kể phải sinh q trình hòa tan 9|Báo cáo thí nghiệm Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG I: QUY TRÌNH THỰC HIỆN Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 Chuẩn bị ống nghiệm chứa H2SO4 bình tam giác chứa Na2S2O3 H2O theo bảng sau: TN Ống nghiệm V (ml) H2SO4 0,4 M 8 Erlen V (ml) Na2S2O3 0,1 M 16 V (ml) H2O 28 24 16 - Dùng pipet vạch lấy axit cho vào ống nghiệm - Dùng buret cho H2O vào bình tam giác trước Sau tráng buret Na2S2O3 0,1M tiếp tục dùng buret Na2S2O3 vào bình cầu - Chuẩn bị đồng hồ bấm giây - Lần lượt cho phản ứng cặp ống nghiệm bình tam giác sau: + Đổ nhanh axit ống nghiệm vào bình tam giác + Bấm đồng hồ + Lắc nhẹ bình tam giác thấy dung dịch vừa chuyển sang đục bấm đồng hồ lần đọc - Lặp lại thí nghiệm lần để tính giá trị trung bình Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 Thao tác tương tự phần với lượng axit Na2S2O3 theo bảng sau: TN Ống nghiệm V (ml) H2SO4 0,4 M 16 10 | B o c o t h í n g h i ệ m Erlen V (ml) Na2S2O3 0,1 M 8 V (ml) H2O 28 24 16 II: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM a) Bậc phản ứng theo Na2S2O3 Nồng độ ban đầu (M) Na2S2O3 H2SO4 -4 4.10 8.10-4 8.10-4 8.10-4 16.10-4 8.10-4 TN ∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆tTB 103 50 27 104 51 28 104 50 27 103,6 50,3 27,3 - Gọi m bậc phản ứng - Từ ∆tTB thí nghiệm thí nghiệm xác định m1: m1 = = = 1,04 - Từ ∆tTB thí nghiệm thí nghiệm xác định m2: m2 = = = 0,9 - Bậc phản ứng theo Na2S2O3: m = (m1+m2 )/2 = (1,04 + 0,9)/2 = 0,97 b) Bậc phản ứng theo H2SO4 TN Nồng độ ban đầu (M) Na2S2O3 H2SO4 -4 8.10 4.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4 16.10-4 ∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆tTB 72 68 62 74 68 62 73 68 63 73 68 62,3 + Gọi m bậc phản ứng: m1 = = = 0,1 m2 = == 0,13 + Bậc phản ứng theo H2SO4: m = (m1+ m2 )/2 = (0,1+0,13)/2 = 0,115 III: TRẢ LỜI CÂU HỎI 11 | B o c o t h í n g h i ệ m Trong TN nồng độ Na2S2O3 (A) H2SO4(B) ảnh hưởng lên vận tốc phản ứng Viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng Xác định bậc c ph ản ứng - Nồng độ Na2S2O3 tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng - Nồng độ H2SO4 không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng - Biểu thức tính tốc độ phản ứng v = k [Na 2S2O3]m[H2SO4]n ; đó: m, n số dương xác định thực nghiệm Bậc phản ứng: m+ n Cơ chế phản ứng viết lại sau: H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2S2O3 (1) H2S2O3 → H2SO3 + S↓ (2) Dựa vào kết TN kết luận phản ứng (1) hay (2) ph ản ứng quy ết đ ịnh vận tốc phản ứng phản ứng xảy chậm không? Tại sao? L ưu ý thi nghiệm trên, lượng axit H2SO4 luôn dư so với Na2S2O3 - Phản ứng (1) phản ứng trao đổi ion nên tốc độ phản ứng xảy nhanh - Phản ứng (2) xảy chậm Phản ứng (2) định tốc độ phản ứng, phản ứng xảy chậm Vì bậc phản ứng bậc Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời? Dựa sở phương pháp TN vận tốc xác định TN xem vận tốc tức thời vận tốc phản ứng xác định tỉ s ố ∆C/∆t Vì ∆C ≈ (do lưu huỳnh thay đổi không đáng k ể nên ∆C ≈ dC) 12 | B o c o t h í n g h i ệ m Thay đổi thứ tự cho H2SO4 Na2S2O3 bậc phản ứng có thay đổi khơng? Tại sao? Bậc phản ứng khơng thay đổi bậc phản ứng phụ thu ộc vào nhi ệt đ ộ chất phản ứng mà không phụ thuộc vào trình ti ến hành 13 | B o c o t h í n g h i ệ m BÀI 8: PHÂN TÍCH THỂ TÍCH I: QUY TRÌNH THỰC HIỆN: Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh dựa theo bảng: VNaOH (ml) 9,2 pH 0,9 1,1 1,3 1,59 1,98 2,38 2,56 VNaOH (ml) 9,4 9,6 9,8 10 11 12 13 pH 2,7 3,3 7,2 10,5 11,7 11,9 12,0 Thí nghiệm 2: Chuẩn độ axit – bazơ với thuốc thử phenolphtalein - Tráng buret dung dịch NaOH 0,1N, sau cho từ từ dung dịch NaOH 0,1N vào buret Chỉnh mức dung dịch ngang vạch - Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ cho vào erlen 150 ml, thêm 10 ml nước cất giọt phenolphtalein - Mở khóa buret nhỏ từ từ dung dịch NaOH xuống erlen, vừa nhỏ vừa l ắc nhẹ đến dung dịch erlen chuyển sang màu hồng nhạt khóa buret Đọc thể tích dung dịch NaOH dùng - Lặp lại thí nghiệm lần để tính giá trị trung bình Thí nghiệm 3: Tiến hành thí nghiệm thay chất thị phenolphtalein metyl da cam Màu dung dịch đổi từ đỏ sang cam Thí nghiệm 4: Tiến hành thí nghiệm thay dung dịch HCl dung dịch axit acetic Làm thí nghiệm lần với lần đầu dùng chất thị phenolphtalein, lần sau dùng metyl da cam II: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 14 | B o c o t h í n g h i ệ m Thí nghiệm 1: Xác định đường cong chuẩn độ HCl NaOH Xác định: + pH điểm tương đương + Bước nhảy pH : từ pH 3,36 đến pH 10,56 tương ứng với thể tích NaOH 9,6 ml 10 ml Thí nghiệm 2: Lần (N) (N) Sai số 10 8,7 0,1 0,087 0,00033 10 8,7 0,1 0,087 0,00033 10 8,6 0,1 0,086 0,00067 - CHCl trung bình: (0,087 + 0,087 + 0,086)/3 = 0,0867N Thí nghiệm 3: Lần (ml) (ml) (N) (N) Sai số 10 8,7 0,1 0,087 0,00067 10 8,8 0,1 0,088 0,00033 10 8,8 0,1 0,088 0,00033 + CHCl bình: (0,087 + 0,088 + 0,088)/3 = 0,0876N Thí nghiệm 4: 15 | B o c o t h í n g h i ệ m trung Lần Chất thị (ml) (ml) (N) (N) Phenol phtalein 10 8,8 0,1 0,088 Phenol phtalein 10 8,8 0,1 0,088 Phenol phtalein 10 8,9 0,1 0,089 Metyl orange 10 4,8 0,1 0,048 Metyl orange 10 4,8 0,1 0,048 Metyl orange 10 4,9 0,1 0,049 16 | B o c o t h í n g h i ệ m III: TRẢ LỜI CÂU HỎI Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH, đường cong chuẩn độ có thay đổi hay khơng, sao? Khi thay đổi nồng độ HCl NaOH đường cong chuẩn độ thay đổi thay đổi nồng độ thể tích thay đổi Đồ thị mở rộng thu h ẹp l ại Tuy nhiên, điểm tương đương hệ không thay đổi Việc xác định nồng độ axit HCl thí nghiệm cho k ết qu ả xác hơn, sao? Phenol phtalein giúp ta xác định xác bước nhảy pH phenol phtalein khoảng từ - 10 Bước nhảy metyl orange 3.1 - 4.4 mà điểm tương đương hệ (do axit mạnh tác dụng với baz mạnh) nên thí nghiệm (Phenol phtalein) cho kết xác Từ kết thí nghiệm 4, việc xác định nồng độ dung d ịch axit acetic b ằng ch ỉ th ị màu xác hơn, sao? Phenol phtalein giúp ta xác định xác bước nhảy pH phenol phtalein khoảng từ - 10 Bước nhảy metyl orange 3.1 - 4.4 mà điểm tương đương hệ > (do axit yếu tác dụng với bazơ mạnh) Trong phép phân tích thể tích đổi vị trí c NaOH axit k ết qu ả có thay đổi khơng, sao? Trong phép phân tích thể tích đổi vị trí NaOH axit thỉ kết khơng thay đổi chất phản ứng khơng thay đổi, phản ứng trung hòa 17 | B o c o t h í n g h i ệ m