Đề tài Thực hành hóa đại cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI BÁO CÁO : THỰC HÀNH HÓA ĐẠI CƯƠNG * Nhóm VA sinh viên thực hành thí nghiệm : - Trần Hoàng Quân - Diệp Nguyễn Như Quỳnh - Trần Trọng Tài - Lưu Thị Minh Tâm (nt) Tháng 10 năm 2013 Tổng điểm Điểm làm bài Điểm thực hành Điểm vệ sinh và trật tự BÀI BÁO CÁO : THỰC HÀNH HÓA SỐ 2 PHA CHẾ DUNG DỊCH – CHUẨN ĐỘ * Nội dung thực hành: Thí nghiệm : pha chế dung dịch – chuẩn độ 1.Mục đích : - Pha chế một số dung dịch từ hóa chất gốc. - Xác định nồng độ dung dịch bằng phù kế và bằng phương pháp chuẩn độ. 2. Bài tập thí nghiệm 2.1 Tính thể tích H2SO4 98%( d = 1,86 g/ml) cần lấy để điều chế 100ml dung dich H2SO4 1M. 2.2 Tính khối lượng NaOH 96% cần dùng để điều chế 250ml dung dịch NaOH 1M 2.3 Tính thể tích dung dịch NaOH 1M cần dùng để điều chế 100ml dd NaOH 1M 2.4 Tính khối lượng H2C2O4.2H2O cần lấy để điều chế 250ml dd H2C2O4 1N 2.5 Tính khối lượng H2C2O4.2H2O cần lấy để điều chế 100ml dd H2C2O4 0,01N. Các kết quả đo được : 2.1/ 5,4 ml 2.2/ 10,4 g 2.3/ 2ml 2.4/ 1,575 g 2.5/ 10 ml 3. Nguyên tắc : - Hiểu được dung dịch, nồng độ dung dịch - Cách tích nồng độ dung dịch - Cách pha chế dung dịch. 4.Dụng cụ : - 1 cân kỹ thuật, 1 cân phân tích, 1 đũa thủy tinh, bóp cao su. - 1pipet 5ml, 1 pipet 10ml, 1 pipet 25ml - 1 bình định mức 100ml, 1 bình định mức 250ml. - 6 ống nghiệm, 1 ống đong 100ml, buret 25ml. - 1 cốc 100ml, phễu thủy tinh, 3 erlen. 5.Hóa chất : - Muối ăn NaCl tinh thể - Axit oxalic H2C2O4.2H2O tinh thể - Dung dịch H2SO4 đậm đặc. -Dung dịch NaOH - Chỉ thị phenolphtalein 6.Chuẩn bị tiến hành thí nghiệm và hiện tượng quan sát được * Thí nghiệm 1: + Điều chế 100ml dung dịch H2SO4 1M. - Chuẩn bị 50ml nước vào cốc 100ml - Hút 5,4 ml H2SO4 98% vào cốc - Để cốc nguội cho vào bình định mức 100ml, thêm nước cất cho đúng mức định mức 100ml, lắc đều và cho vào chai ghi nhãn H2SO4 1M. + Hiện tượng quan sát : Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, cốc thủy tinh nóng lên. Vì H2SO4 đặc hút nước mạnh, phản ứng tỏa nhiều nhiệt do có sự solvat hóa mạnh H2SO4 + H2O → H2SO4.H2O + 19Kcal Vì vậy muốn pha loãng H2SO4 thì người ta phải rót axit vào nước mà không rót ngược lại. Nếu rót nước vào H2SO4 thì nước sôi đột ngột và kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. * Thí nghiệm 2: Điều chế 250ml dung dich NaOH 1M . - Chuẩn bị 50ml nước cất vào cốc 100ml - Dùng cân thủy tinh cân 10,4g muối ăn NaOH tinh thể, cho muối ăn vào cốc đã chuẩn bị, dùng đũa thủy tinh khuấy NaOH trong nước. - Để cốc nguội cho vào bình định mức 250ml, thêm nước cất vào cho đúng mức định mức 250ml, lắc đều cho vào chai ghi nhãn NaOH 1M. + Hiện tượng quan sát: Khi cho NaOH vào nước, ban đầu nước nóng lên có màu đục sữa có hiện tượng tỏa nhiệt , sau khi khuấy NaOH trong nước, nước trong lại, vẫn còn tỏa nhiệt. * Thí nghiệm 3: Điều chế 100ml dung dịch NaOH 0.01M - Chuẩn bị 20ml nước cất đựng vào cốc 100ml - Dùng pipet 2ml hút 1ml NaOH 1M cho vào cốc, sau đó cho vào vào binh đinh mức 100ml. Thêm nước cất vào cho đúng mức định mức 100ml, lắc đều cho vào chai ghi nhãn NaOH 0,01M. +Hiện tượng quan sát : Không có hiện tượng gì xảy ra. * Thí nghiệm 4: Điều chế 250ml dung dich H2C2O4 0,1N cần dùng 1,575g H2C2O4.2H2O. - Dùng cân phân tích cân chính xác 1,575g H2C2O4.2H2O rắn vào cốc 100ml nước cất đã chuẩn bị sẵn, dùng đũa thủy tinh khuấy tan lượng tinh thể này, sau đó đổ vào bình định mức 250ml, thêm nước cất vào đúng mức định mức 250ml, lắc đều cho vào chai ghi nhãn H2C2O4.2H2O 0,1N. +Hiện tượng quan sát : Không có hiện tượng gì xảy ra. * Thí nghiệm 5: Hút 10ml H2C2O4 0,1N để điều chế 100ml dung dịch H2C2O4 0,01N. - Chuẩn bị 50ml nước cất vào cốc 100ml - Hút 10ml H2C2O4 0,1N từ chai của thí nghiệm 4 cho vào bình định mức 100ml, thêm nước cất vào đúng mức định mức 100ml, lắc đều cho vào chai ghi nhãn H2C2O4 0,01 N. +Hiện tượng quan sát : Không có hiện tượng gì xảy ra. Cách tiến hành thí nghiệm - Tráng sạch buret bằng 15ml dung dịch H2C2O4 0,01N trước khi sữ dụng. Đổ dung dịch chuẩn H2C2O4 0,01N vào buret cao hơn vạch số 0 khoảng 2ml. Mở khóa cho dung dịch này chảy xuống từ từ đến khi dung dịch trùm với vạch số 0 thì khóa lại. - Dùng 3 erlen 100ml sạch và khô. Dùng pipet hút 20ml dung dịch NaOH 0,01M cho vào erlen. Thêm 2-3 giọt phenolphtalein vào erlen, dung dịch lập tức chuyển sang màu hồng. - Đặt erlen dưới buret, tay trái mở từ từ khóa buret, nhỏ từng giọt dung dịch H2C2O4 0,01N xuống bình hình nón, tay phải không ngừng lắc nhẹ theo vòng tròn, khi nào dung dịch trong bình hình nón mất màu thì ngừng. * Giải thích hiện tượng phenolphtalein mất màu Vì NaOH là bazơ dư nên làm dung dịch phenolphtalein là chất chỉ thị màu không màu chuyển sang màu hồng và chất có pH từ 8- 10 pH. * Nồng độ NaOH 0.01N có pH = 12,21. Khi đó : [OH-] = 10-12,21 Mà [OH-][H+] = 10-14 → [H+] = 10-14 : 10-12,21 = 0,0162 M Nồng độ H+ = 0,0162 M 7,Giải thích hiện tượng và viết phương trình hóa học : Phương trình hóa học : H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O Mà ta lại có : VH2C2O4 . CH2C2O4 = VNaOH . CNaOH Với CH2C2O4 = 0,01 M và CNaOH = 0,0162M Theo thí nghiệm ta đo được thể tích H2C2O4 đã phản ứng , nên ta tính được nồng độ NaOH theo bảng sau : Thể tích H2C2O4 V1 V2 15,4 (ml) 15,2 (ml) Nồng độ NaOH 9,51 (ml) 9,38 (ml) 8.Trả lời câu hỏi: 8.1 Nội dung của quy tắc chéo là : * Gọi C1 , C2 và V1 , C2 là nồng độ và thể tích dung dịch trước và sau khi pha loãng, vì lượng chất tan không đổi nên C1.V1 = C2.V2 *Ứng dụng quy tắc chéo : Phương pháp này hữu ích cho việc pha chế dung dịch của các chất tan không đổi. 8.2 Đương lượng của một hợp chất, cách tìm đương lượng của một hợp chất trong phản ứng : * Đương lượng gam của một hợp chất khối lượng gam của một chất sẽ phản ứng với 6,022.1023 electron ( hay có thể hiểu là proton trong axid – bazơ). Hay đương lượng của hợp chất là lượng chất nó tác dụng vừa đủ với một đương lượng hydro hay với một đương lượng của một chất bất kỳ. *Cách tìm đương lượng của một hợp chất trong : - Phản ứng trung hòa : A là acid : z = số ion H+/ 1 phân tử A bị trung hòa A là baz : z = số ion OH-/ 1 phân tử A bị trung hòa - Phản ứng oxi hóa khử : z = số electron/ 1 phân từ A cho hay nhận trong p/ứng 8.3.Nội dung định luật đương lượng, ý nghĩa biểu thức CNAxVA = CNBxVB * Định luật đương lượng : Các nguyên tố kết hợp với nhau hay thay thế cho nhau (trong phản ứng hoá học)theo các khối lượng tỉ lệ với tương đương của chúng. * Ý nghĩa biểu thức CNAxVA = CNBxVB + CNA , CNB lần lượt là nồng độ đương lượng hóa chất cần pha ở chất A và chất B + VA, VB lần lượt là thể tích hóa chất đậm đặc cần hút để pha ở chất A và chất B. 8.4 Chuẩn độ là sự đo thể tích của dung dịch thuốc thử có nồng độ đã biết phản ứng một thể tích xác định dung dịch của chất có nồng độ chưa biết cần xác định. * Phân biệt dung dịch chuẩn và dung dịch cần chuẩn độ : - Dung dịch chuẩn là dung dịch đã biết chính xác nồng độ. - Dung dịch cần chuẩn độ là dung dịch chưa biết chính xác nồng độ dung dịch. * Điểm tương đương là là thời điểm mà chất cần xác định nồng độ vừa tác dụng hết với dung dịch chuẩn. Điểm kết thúc là thời điểm kết thúc chuẩn độ. BÀI BÁO CÁO : THỰC HÀNH HÓA SỐ 3 DUNG DỊCH ĐIỆN LY – CHẤT CHỈ THỊ MÀU * Nội dung thực hành: 1.Mục đích : - Tìm hiểu khả năng dẫn điện của dung dịch các chất điện li. - Nhận biết màu của một số chất chỉ thị màu thông dụng. - Tìm hiểu cân bằng trong dung dịch axit yếu, trong dung dịch bazơ yếu. - Xác định pH của dung dịch. 2. Bài tập thí nghiệm : 2.1.Tính thể tích H2SO4 98% ( d = 1,86 ) cần dùng để được 100ml H2SO4 1M. 2.2.Tính thể tích C2H5OH ( d = 0,79 ) cần lấy điều chế 100ml C2H5OH 1M. 2.3.Tính thể tích CH3COOH (d = 1,05 ) cần lấy để được 100ml CH3COOH 1M. 2.4. Tính thể tích dd H2SO4 1M cần lấy để điều được 50ml dd H2SO4 0,5 M. 2.5. Tính thể tích dd H2SO4 0,5M cần lấy để điều được 50ml dd H2SO4 0,2 M. 2.6. Tính thể tích dd H2SO4 0,2M cần lấy để điều được 50ml dd H2SO4 0,1 M. Các kết quả tính toán : 2.1/ 5,4 ml 2.2/ 5,8ml 2.3/ 5,7 ml 2.4/ 8,4 ml 2.5/ 25 ml 2.6/ 20ml 2.7/ 25ml 3. Nguyên tắc : Giải thích được khả năng dẫn điện của dung dịch, biết được chất điện ly yếu điện ly mạnh, độ điện ly. 4. Dụng cụ : - 1 mạch điện - 2 cốc nước 100ml - 1 pipet 2ml, 2 pipet 5ml, 1 pipet 10ml. - 6 ống nghiệm - 1 đũa thủy tinh - 1 giá đỡ ống nghiệm - Máy đo pH - Bình định mức 100ml - Bóp cao su. 5. Hóa chất : - Dung dịch H2SO4 đậm đặc - C2H5OH 1M - CH3COOH 1M - NH3 1M 6. Chuẩn bị tiến hành thí nghiệm và hiện tượng quan sát được: Trước tiên điều chế H2SO4 như thí nghiệm 1 bài thực hành số 2. Lấy 5,8ml ( d = 0,79 ) điều chế 100ml C2H5OH 1M Lấy 5,7ml ( d = 1,05 ) điều chế 100ml CH3COOH 1M Tất cả mỗi chất cho vào mỗi chai, ghi nhãn H2SO4 1M, C2H5OH 1M, CH3COOH 1M. * Thí nghiệm 1: Đo dòng điện chạy qua ở mỗi chất H2O nước cất , H2O nước máy , C2H5OH 1M, CH3COOH 1M , H2SO4 1 M . Cho mỗi chất khoảng 30ml , khi đo xong mỗi chất cần tráng sạch để đo cường độ dòng điện các chất còn lại để đo chính xác cường độ dòng điện chạy qua của mỗi chất. * Kết quả đo thí nghiệm : Chất thí nghiệm H2O nước cất H2O nước máy C2H5OH CH3COOH H2SO4 I (mA) 0,00 0,02 0,01 0,3 0,52 * Giải thích hiện tượng : Theo như nhóm chúng mình biết thì độ dẫn điện của nước liên quan đến sự có mặt của các ion trong nước, các ion này thường là muối của kim loại SO42-, NaCl, NO3-,…Tác động ô nhiễm nước thường liên quan đến tính độc hại của các ion tan trong nước. *Vì vậy trong nước cất H2O thì nước cất ở trạng thái cân bằng, các ion trong dung dịch chuyển động nhỏ vì vậy nước cất có dòng điện rất nhỏ và được xem bằng 0, còn nước máy có nhiệt độ tăng lên một ít nên tạo ra sự chuyển động vì vậy nước máy có cường độ dòng điện chạy qua thấp. * Trong C2H5OH không có sự phân ly ra ion, không có ion tan trong nước nên cường độ dòng điện chạy qua thấp. CH3COOH là chất điện ly yếu phân ly ra ion H+ ,có ion tan trong nước tạo ra cường độ dòng điện .H2SO4 là chất điện ly mạnh phân ly ra ion SO42- ion tan trong nước nhiều nhiệt độ tăng cao vì vậy tính dẫn điện của chất cao. Phương trình ion : + CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ + H2SO4 → 2H+ + SO42- *Thí nghiệm 2 : - Pha chế dung dịch H2SO4 0,5M từ dung dịch axit sunfuric 1M. Chuẩn bị 1 bình định mức 50ml. Dùng pipet 10ml hút 25ml từ 100ml dung dịch H2SO4 1M cho vào bình định mức đã chuẩn bị, cho thêm nước cất vào và chuẩn độ cho đúng mức chuẩn độ ta được 50ml dung dịch H2SO4 0,5M ;đậy nắp lắc đều và cho vào chai ghi nhãn H2SO4 0,5M. - Pha chế dung dịch H2SO4 0,2M từ dung dịch axit sunfuric 0,5 M Chuẩn bị 1 bình định mức 50ml, dùng pipet 10ml hút 20ml từ 50ml dung dịch H2SO4 0,5M. Sau đó, cho vào bình định mức đã chuẩn bị, cho thêm nước cất vào và chuẩn độ cho đúng mức chuẩn độ, khi đó ta được 50ml dung dịch H2SO4 0,2 M. Đậy nắp và lắc đều cho vào chai ghi nhãn H2SO4 0,2 M. - Pha chế dung dịch H2SO4 từ dung dịch axit sunfuric 0,2 M Chuẩn bị 1 bình định mức 50ml, dùng pipet 10ml hút 25ml từ 50ml dung dịch H2SO4 0,2M. Sau đó cho vào bình định mức đã chuẩn bị, cho thêm nước cất vào và chuẩn độ cho đúng mức chuẩn độ, ta được 50ml dung dịch H2SO4 0,1 M. Đậy nắp và lắc đều cho vào chai ghi nhãn H2SO4 0,1M *Hiện tượng của các phản ứng : Không có hiện tượng gì xảy ra. *Thí nghiệm 3: Xác định màu của chất chỉ thị màu Cách tiến hành : - Lấy 2 ống nghiệm : + Ống 1 : cho 3 giọt phenolphtalein + 3 giọt H2SO4 0,1M + Ống 2 : cho 3 giọt metylcam + 3 giọt H2SO4 0,1M @ Kết quả thí nghiệm : ͼ Ống 1 : không có hiện tượng gì xảy ra ͼ Ống 2 : từ màu da cam chuyển sang màu đỏ rượu vang Giải thích kết quả : màu của metylcam có màu vàng cam là màu của anion. Khi kết hợp với axit H2SO4 thì anion này kết hợp với proton H+ chuyển sang màu đỏ. - Lấy 2 ống nghiệm khác : + Ống 3 : cho 3 giọt phenolphtalein + 3 giọt NaOH 1M + Ống 4 : cho 3 giọt metylcam + 3 giọt NaOH 1M @ Kết quả thí nghiệm : ͼ Ống 3 : từ không màu chuyển sang màu hồng ͼ Ống 4 : không có hiện tượng gì xảy ra Giải thích kết quả : Trong môi trường kiềm trước hết phenolphtalein thủy phân tạo ra axit, đồng thời do sự oxi hóa và sự tách nước tạo ra anion mang điện tích âm hai có cấu tạo quinoit nên dung dịch chuyển sang màu hồng. - Lấy 2 ống nghiệm khác : + Ống 5 : cho 3 giọt phenolphtalein + 3 giọt nước cất + Ống 6 : cho 3 giọt metylcam + 3 giọt nước cất. @ Kết quả thí nghiệm : Ống 5 và ống 6 không có hiện tượng gì xảy ra, ống 5 không màu vẫn không màu, ống 6 màu da cam vẫn giữ nguyên màu cam. Giải thích kết quả : Vì nước cất không có sự phân ly ra ion như H+ , OH- để các chỉ thị đổi màu Bảng kết quả chuyển đổi màu của chất chỉ thị : Chất chỉ thị màu Axit Bazơ Trung tính Phenolphtalein Không màu Màu hồng Không màu Metylcam Màu đỏ Màu da cam Màu da cam * Thí nghiệm 4 : Cân bằng trong dung dịch axit yếu Cách tiến hành : Dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch axit axetat 1M, nhỏ vào mỗi ống nghiệm thêm 1- 2 giọt metylcam. Thêm vào ống 2 vài tinh thể natri acetat và lắc đều cả 2 ống nghiệm. @ Kết quả thí nghiệm : - Ống 1 : khi cho thêm 1- 2 giọt metylcam thì phản ứng chuyển sang màu đỏ nhạt. Tiếp theo lắc đều thì không có hiện tượng gì xảy ra nữa. - Ống 2 : khi cho thêm 1-2 giọt metylcam thì phản ứng cũng có màu đỏ nhạt. Tiếp theo cho thêm natri axetat và lắc đều phản ứng từ màu hồng chuyển sang màu da cam. Giải thích thí nghiệm : Từ thí nghiệm 3 ta đã biết, khi thêm 1-2 giọt metylcam thì dung dịch CH3COOH chuyển sang màu hồng. Ống nghiệm 1 không cho thêm dung dịch nào vô,chất đã bão hòa không kết hợp với H+ mà tăng thêm màu. Ở ống nghiệm 2 khi cho thêm CH3COONa, mà CH3COONa là chất có axit yếu và bazơ mạnh, nên khi thêm CH3COONa vào thì bazơ mạnh sẽ tham gia phản ứng với dung dịch có màu đỏ nhạt và phản ứng chuyển sang màu cam. Kết luận về sự chuyển dịch : bazơ mạnh đẩy axit yếu ra khỏi dung dịch và tham gia vào qua trình phản ứng. * Thí nghiệm 5 :Cân bằng trong dung dịch bazơ yếu Cách tiến hành : Dùng pipet cho vao 2 ống nghiệm mỗi ống 0,2ml dung dịch amoniac 1M và 1,8ml H2O, nhỏ thêm vào mỗi ống 1-2 giọt phenolphtalein Thêm vào ống thứ 2 vài tinh thể amoni clorua và lắc đều cả 2 ống nghiệm. @ Kết quả thí nghiệm : - Ống 1 : theo cách tiến hành thí nghiệm thì dung dịch có màu hồng đậm. - Ống 2 : dung dịch có màu hồng đậm và sau khi cho thêm vài tinh thể amoni clorua và lắc đều thì dung dịch chuyển sang không màu. Giải thích thí nghiệm : Khi cho thêm phenolphtalein vào NH3 thì phenolphtalein thủy phân tạo ra axit, đồng thời do sự oxi hóa và sự tách nước tạo ra anion mang điện tích âm hai có cấu tạo quinoit nên dung dịch chuyển sang màu hồng. Ở ống nghiệm 1 không có sự xúc tác của chất nào nên dung dịch chỉ dừng lại ở việc đổi màu, còn ở ống nghiệm 2 có sự xúc tác của NH4Cl có gốc NH4- là axit mạnh nên đẩy và phản ứng, và bị trung hòa nên không còn khả năng tạo quinoit, nên anion mang 3 điện tích âm của muối phenolat không có màu. * Thí nghiệm 6 : Xác định pH của dung dich. Dùng máy đo độ dẫn điện xác định độ dẫn điện của H2SO4 0,1M; H2SO4 0,2M ; H2SO4 0,5M và H2SO4 1M. Kết quả đo được : Nồng độ H2SO4 0,1 M 0,2 M 0,5 M 1 M Độ dẫn điện 0,42 0,34 0,35 0,52 Biểu diễn theo đồ thị : Theo kết quả đồ thị, bài toán đã bị tính sai, đáng lý ra nồng độ pH phải tăng dần theo nồng độ thì kết quả vẽ đồ thị mới đúng. Nguyên nhân của nhóm dẫn đến tính toán sai : - Trong quá trình chuẩn độ, kết quả chuẩn độ chưa đúng, hay sai lệch một tí. - Làm thí nghiệm còn hơi run, độ chính xác chưa hoàn chỉnh cho lắm . 7. Trả lời câu hỏi : 7.1 Chất điện ly mạnh và chất điện ly yếu : - Chất điện ly mạnh là chất ion hóa hoàn toàn trong nước. - Chất điện ly yếu là chất chỉ ion hóa một phần trong nước. 7.2 Tích số ion của nước là hằng số phân ly của nước, nước là chất điện ly yếu nên được biểu thị theo cân bằng : 2H2O ↔ H3O+ + OH- * pH của dung dịch là chỉ số đo hoạt động của các hidro (H+ ) trong dung dịch và vì vậy là độ axit hay bazơ của nó. BÀI BÁO CÁO : THỰC HÀNH HÓA SỐ 4 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HÓA HỌC * Nội dung thực hành 1. Mục đích : Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học. 2. Bài tập thí nghiệm : 2.1 Tính khối lượng Na2S2O3.5H2O cần lấy để điều chế 250ml dung dịch Na2S2O3 0,2 M. 2.2 Tính thể tích dd H2SO4 98% cần lấy để điều chế 250ml dd H2SO4 0,2M. 2.3 Tính khối lượng H2C2O4.H2O cần lấy để điều chế 250ml dd H2C2O4 0,1N. 2.4 Tính khối lượng KMnO4 cần lấy để điều chế 250ml dd KMnO4 0,05N 2.5 Tính khối lượng K2Cr2O4 cần lấy để điều chế 250ml dd K2Cr2O4 0,1M. 2.6 Tính khối lượng K2Cr2O7 cần lấy để điều chế 250ml dd K2Cr2O7 0,1M. Các kết quả tính toán được : 2.1/ 12,4 g 2.2/ 25,25 ml 2.3/ 1,575 g 2.4/ 0,395 g 2.5/ 4,85 g 2.6/ 7,35 g 3.Nguyên tắc : - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. - Xác định được các yêu tố đến cân bằng hóa học. 4.Dụng cụ : - Cân phân tích - 2 pipet 2ml, 2pipet 5ml, 1 pipet 10ml - 6 ống nghiệm - Bình định mức 100ml, bình định mức 250ml - 1 cốc 100ml, 1 cốc 250ml. - 1 giá đỡ ống nghiệm - 1 bế điều nhiệt - 1 bếp điện - Bóp cao su. 5. Hóa chất : - Na2S2O3 0,2 M - Dung dich H2SO4 0,2M - H2C2O4 0,1N - KMnO4 0,05N - K2Cr2O4 0,1M - K2Cr2O7 0,1M 6. Chuẩn bị tiến hành thí nghiệm và hiện tượng quan sát được: Trước tiên điều chế các dung dịch tương tụ như thí nghiệm 2: a/ Dùng 12,4 g Na2S2O3.H2O để điều chế 250 ml Na2S2O3 0,2M. b/ Dùng 25,25 ml dung dịch H2SO4 98% điều chế 250 ml dd H2SO4 0,2 M. c/ Dùng 1,575 g H2C2O4.2H2O để điều chế 250 ml H2C2O4 0,1N d/ Dùng 0,395 g KMnO4 điều chế 250 ml dd KMnO4 0,05N e/ Dùng 4,85 g K2Cr2O4 điều chế 250 ml K2CrO4 0,1M f/ Dùng 7,35 g K2Cr2O7 điều chế 250 ml K2Cr2O7 0,1 M. Qua điều chế các dung dịch thì dung dịch a,c không có hiện tượng gì. Dung dịch c có sự nóng lên tỏa nhiệt, dung dịch d có màu tím đậm, dung dịch e có màu vàng, dung dịch f có màu da cam. Các thí nghiệm cho lắc đều cho vào chai ghi nhãn. 7.Tiến hành thí nghiệm : Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong hệ đồng thể. Dùng pipet cho 3 ống nghiệm, mỗi ống 3ml axit sunfuric 0,2 M. Lấy 3 ống nghiệm khác đánh số thứ tự từ 1,2,3. Dùng pipet cho vào ống nghiệm thứ nhất 1ml Na2S2O3 0,2 M và 2ml nước cất, ống nghiệm 2 cho vào 2ml Na2S2O3 0,2M và 1ml nước cất, ống nghiệm 3 cho vào 3ml Na2S2O3 0,2M. Kết quả thí nghiệm : Thể tích Na2S2O4 thêm vào 1ml + 2ml H2O 2ml + 1ml H2O 3ml Thời gian phản ứng(s) 60s 26s 16s * Nhận xét : Khi cho thêm Na2S2O4 vào với thể tích tăng dần thì tốc độ phản ứng tăng lên, nên nồng độ của H2SO4 theo phương trình phản ứng : Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2↑ + S↓ - Ở ống 1, nH2SO4 = nNaOH = 0,0002mol → Nồng độ H2SO4 phản ứng = nH2SO4 : VH2SO4(ban đầu)= 0,0002/ 0,003 = 0,067 M - Ở ống 2 , nH2SO4 = nNaOH =0,0004mol → Nồng độ H2SO4 phản ứng = 0,0004 / 0,003 = 0,134 M - Ở ống 3 , nH2SO4 = nNaOH = 0,0006 mol → Nồng độ H2SO4 phản ứng = 0,0006 / 0,003 = 0,2 M Tốc độ phản ứng tính theo công thức v = 1/ ∆t ( ∆t là thời gian thực hiện phản ứng) : © v1 = 1/ 60 = 0,0167 © v2 = 1/ 26 = 0,0385 © v3 = 1/ 16 = 0,0625 Giải thích : vì tốc độ phản ứng của v3 > v2 > v1 và nồng độ ở ống 3 > ống 2 > ống 1, nên thời gian phản ứng t3 > t2 > t1. Điều kiện để phản ứng là phải tiếp xúc và va chạm vào nhau. Tần số va chạm càng lớn thì phản ứng xảy ra càng nhanh, tức là khi ta tăng nồng độ thì mật độ các chất tăng lên, khả năng va chạm giữa các tăng nên phản ứng xảy ra nhanh hơn Thí nghiệm 2 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. Dùng pipet lấy vào ống nghiệm thứ nhất 2ml dung dịch KMnO4 0,05 N, vào ống nghiệm thứ hai 2ml dung dịch axit oxalic 0,1 N và 2ml dung dịch H2SO4 0,2M. Đổ từ từ dung dịch từ ống nghiệm thứ 2 vào ống nghiệm thứ nhất. Đo thời gian của thí nghiệm phòng 300C . Tương tự như trên nhưng đo ở nhiệt độ 400C và 500C. Khi thực hiện hai dung dịch để đo nhiệt độ 400C và 500C thì phải ngâm các ống nghiệm đựng chất phản ứng trong bình điều nhiệt khoảng 5 phút để cho nhiệt độ của chúng bằng nhiệt độ của bình mà chưa đổ ống nghiệm 1 vào ống nghiệm thứ 2. Kết quả thí nghiệm : Nhiệt độ 300C 400C 500C Thời gian phản ứng (s) 12p 33s 4p 48s 1p53s Nhận xét : Thời gian phản ứng xảy ra càng nhanh khi phản ứng xảy ra ở nhiệt độ càng cao . Giải thích hiện tượng : 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Theo phương trình hóa học, khi tăng nhiệt độ lên, phản ứng hóa học quá trình trao đổi chất nhanh hơn. Mà tốc độ phản ứng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ phản ứng theo công thức v = 1/ ∆t, nhiệt độ càng tăng thì tốc độ phản ứng sẽ tăng theo. * Đồ thị sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ : Thí nghiệm 3 : Ảnh hưởng của chất xúc tác đồng thể đến tốc độ phản ứng Dùng pipet lấy vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch H2C2O4 và 2ml H2SO4 0,2M. Thêm vào ống nghiệm thứ nhất 1- 2 giọt MnSO4 . Sau đó dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 1ml dung dịch KMnO4 0,05 N, Theo dõi thời gian mất màu của 2 dung dịch khi 2 dung dịch mất màu. Hóa chất H2C2O4 + H2SO4 + MnSO4 H2C2O4 + H2SO4 Tốc độ (s) 7p 09s 11p 28s * Nhận xét : Phản ứng có chất xúc tác thì xảy ra nhanh hơn so với phản ứng không có chất xúc tác. Giải thích hiện tượng : xúc tác có thể hay đổi hình dạng: từ dạng hạt sang dạng bụi nhỏ. Xúc tác có tính chọn lọc, hướng quá trình đi vào phản ứng chính, giảm tốc độ phản ứng phụ, làm tăng hiệu suất sản phẩm chính, tốc độ phản ứng nhanh khi cho thêm chất xúc tác vào. Thí nghiệm 5 : Lấy 4 ống nghiệm : - Ống 1 và 2 : dùng pipet cho vào mỗi ống 1ml dung dịch K2Cr2O4, dung dịch có màu vàng - Ống 3 và 4 : dùng pipet cho vào mỗi ống 1ml dung dịch K2Cr2O7. Dung dịch có màu cam. Sau đó lấy ống 2 thêm 5 giọt H2SO4 1M, từ màu vàng ban đầu chuyển sang màu cam hơn so với ống nghiệm 1 và 3. Ống 4 cho thêm 5 giọt NaOH 1M, ống nghiệm từ màu vàng chuyển sang màu cam lợt hơn so với ống nghiệm 1 và 3. Giải thích hiện tượng : Trong dung dịch ion crom có cân bằng : 2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O72- + H2O Dung dịch rất nhạy cảm với sự thay đổi pH của dung dịch. Trong môi trường axit cân bằng chuyển dịch về bên phải, và trong môi trường bazơ cân bằng chuyển dịch về bên trái. K2Cr2O4 tồn tại trong môi trường kiềm nên khi cho H2SO4 vào K2Cr2O4 dung dịch từ màu vàng sẽ chuyển sang màu cam. K2Cr2O7 tồn tại trong môi trường bazơ nên khi cho NaOH vào K2Cr2O7 dung dịch từ màu cam sẽ chuyển sang màu vàng. 8. Trả lời câu hỏi : 8.1 Trong các lần thí nghiệm tiến hành ở thí nghiệm 1,2,3 tổng thể tích của các dung dịch phản ứng phải cố định để biết chính xác được các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như nhiệt độ, chất xúc tác, nhiệt độ ở cùng thể tích nhất định. 8.2 Tốc độ phản ứng bằng nghịch đảo của khoảng thời gian phản ứng vì - v = 1/ ∆t đúng là tốc độ của phản ứng đang khảo sát, vì trước đó ta có công thức : v = ∆C / ∆t , thời gian tỉ lệ nghịch với tốc độ phản ứng nên tốc độ phản ứng càng lớn thì thời gian xảy ra càng bé. - Quan niệm như trên sẽ không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 8.3 Vai trò chất xúc tác trong phản ứng xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể có thể là : Phản ứng xúc tác đồng thể khi có mặt của xúc tác sẽ làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng nên làm tăng giá trị hằng số vận tốc k và dẫn đến làm tăng vận tốc phản ứng ở cùng điều kiện (so với khi không có mặt xúc tác ) Năng lượng hoạt hóa cho quá trình dị thể bé hơn năng lượng hoạt hóa cho quá trình đồng thể, do đó vận tốc phản ứng dị thể nhanh hơn, dị thể tiến hành phản ứng liên tục, năng suất thiết bị cao hơn hẳn, dễ dàng tự động hóa. Quá trình dị thể có thể thu hồi xúc tác. BÀI BÁO CÁO : THỰC HÀNH HÓA SỐ 4 PHẢN ỨNG ÔXI HÓA- KHỬ - BẬC PHẢN ỨNG * Nội dung thực hành 1. Mục đích : - Khảo sát phản ứng ôxi hóa – khử và chiều của phản ứng ôxi hóa khử. - Xác định bậc phản ứng bằng thực nghiệm. 2. Bài tập thí nghiệm : 2.1 Điều chế 250ml dung dịch H2SO4 0,4M ( 98% ). 2.2 Điều chế 250ml dung dịch H2SO4 0,2 M ( 98% ). 2.3 Điều chế 250ml dung dịch Na2S2O3 0,1M từ Na2S203.5H2O. Các kết quả đo được : 2.1/ 5,4 g 2.2/ 2,7g 2.3/ 6,2 g 3.Nguyên tắc : - Biết được phản ứng oxi hóa – khử , phản ứng gồm có 2 quá trình cho và nhận electron. - Xác định bậc phản ứng hóa học. 4.Dụng cụ : - 1 pipet 2ml - 2 pipet 5ml - 1 pipet 10ml - Đũa thủy tinh - Bóp cao su - Bình hình nón 250ml. - 5 cốc 100ml - 1 cốc 250ml. - Bình hình trụ. 5. Hóa chất : - Dung dịch H2SO4 1M đậm đặc - Na2S2O3.5H2O 6. Chuẩn bị tiến hành thí nghiệm và hiện tượng quan sát được: Trước tiên điều chế các dung dịch trong thí nghiệm : - Lấy 5,4g H2SO4 1M ban đầu điều chế 250ml dung dịch H2SO4 0,4 M - Lấy 2,7 g H2SO4 1M điều chế 250ml dung dịch H2SO4 0,2 M - Lấy 6,2g Na2S2O3.5H2O điều chế 250ml dung dịch Na2S2O3 0,1M từ Na2S2O3 0,1M. → Các thí nghiệm được điều chế không có hiện tượng gì xảy ra, lắc đều cho các chất vào chai. Thí nghiệm 1 : Phản ứng oxy hóa – khử Lấy 2 ống nghiệm + Ống 1 cho 2ml dung dịch axit H2SO4 1M + vài hạt kẽm. + Ống 2 cho 2ml dung dịch CuSO4 + một đinh sắt. Hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng : + Ở ống 1 có hiện tượng sủi bọt chứng tỏ có khí bay hơi lên : H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 ↑ Zn bị ăn mòn do phản ứng : Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 nên sinh ra bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt Zn. + Ở ống 2 có hiện tượng : đồng bám vào thanh sắt, đồng kết tủa có màu nâu đỏ và có màu nhạt dần. CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓ Hiện tượng này là hiện tượng ăn mòn hóa học, đinh sắt bị gỉ và đồng có kết tủa màu đỏ. Trong dãy hoạt động hóa học, sắt mạnh hơn đồng nên có thể đẩy đồng ra ngoài và đồng tạo kết tủa, còn sắt tạo muối. Thí nghiệm 2 : Một chất vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử Lấy 2 ống nghiệm : + Ống 1 : 1ml dung dịch KMnO4 1M + 3 giọt H2SO4 1M + 1ml KNO2 + Ống 2 : 1ml dung dich KI 1M + 3 giọt H2SO4 1M + 1ml KNO2 Hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng : Ống nghiệm 1 : dung dịch bị mất màu và trở nên trong suốt. Phương trình phản ứng : 2KMnO4 + 3H2SO4  + KNO2  →  5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O Các dung dịch tạo thành không có màu, hiện tượng gì xảy ra. Ông nghiệm 2 : dung dich xuất hiện kết tủa đen ( Iot ) và có khí màu nâu đỏ thoát ra trên bề mặt ( do khí NO thoát ra bị oxi không khí oxy hóa ngay lập tức thành NO2 có màu nâu đỏ) Phương trình phản ứng 2KI + 2H2SO4 + KNO2 → 2KSO4 + I2 + 2NO+ 2H2O Thí nghiệm 3 : Ảnh hưởng của môi trường đến phản ứng oxi hóa – khử Lấy 3 ống nghiệm : + Ống 1 : 1ml KMnO4 + 3 giọt H2SO4 1M + Ống 2 : 1ml KMnO4 + 3 giọt nước cất + Ống 3 : 1ml KMnO4 + 3 giọt NaOH Hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng : Ở ống nghiệm 1 : dung dịch từ màu đỏ tím chuyển sang màu hồng Giải thích: do môi trường axit MnO4- bị khử thành Mn2+ nên có màu hồng , sau đó mất màu do dung dịch bị pha loãng Phương trình ion : MnO42- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O Ở ống nghiệm 2 : dung dịch xuất hiện các kết tủa màu nâu đen không tan. Giải thích : do trong môi trường trung tính MnO42- bị khử thành MnO2. Phương trình ion : MnO42- + 2H2O + 3e → MnO2 + OH- Ở ống nghiệm 3 : Dung dịch chuyển có màu xanh sau đó chuyển sang màu nâu sữa Giải thích : do môi trường bazơ mạnh MnO4- có màu tím bị khử sang MnO42- có màu xanh rồi sang màu nâu sữa do dung dịch MnO2 không tan có màu nâu. Thí nghiệm 4 : Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 Chuẩn bị 2 ống nghiệm đựng H2SO4 và 2 bình nón đựng Na2S2O3 và H2O theo bảng : STT Ống nghiệm Vml H2SO4 0,4 M Bình hình nón V(ml) Na2S2O4 0,1M V(ml) H2O 1 8 4 8 2 8 8 4 Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình nón và đo thời gian, để yên bình nón đến khi chuyển sang màu đục sữa. Kết quả : 1/ 1 phút 2/ 34 giây Để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 ta cố định nồng độ H2SO4, tăng dần nồng độ Na2S2O3. Thí nghiệm 1, nồng độ Na2S2O3 là x, nồng độ H2SO4 là y , thời gian ∆t là t1, ở thí nghiệm 2, nồng độ Na2S2O3 là 2x, nồng độ H2SO4 là y, thời gian là t2,m và n là bậc phản ứng ta có: Tốc độ phản ứng của dung dịch Na2S2O3 : v1 = ∆C / ∆t1 = k.xmyn , v2 = ∆C / ∆t2 = k.2xmyn Trong đó : → t1 / t2 = 2m → log ( t1 / t2 ) = m log 2 → m = log ( t1 / t2 ) / log 2 = log ( 60 : 34) / log 2 = 0,82. Vậy bậc phản ứng theo Na2S2O3 là 0,82. Thí nghiệm 5 : Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 Chuẩn bị 2 ống nghiệm đựng H2SO4 và 2 bình nón đựng Na2S2O3 và H2O theo bảng : STT Ống nghiệm Vml H2SO4 0,4 M Bình hình nón V(ml) Na2S2O4 0,1M V(ml) H2O 1 4 8 8 2 8 8 4 Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình nón và đo thời gian, để yên bình nón đến khi chuyển sang màu đục sữa Kết quả : 1/ 31 giây 2/ 28 giây Để xác định bậc phản ứng theo ta cố định nồng độ Na2S2O3, tăng dần nồng độ H2SO4. Thí nghiệm 1, nồng độ H2SO4 là x, nồng độ Na2S2O3 là y , thời gian ∆t là t1, ở thí nghiệm 2, nồng độ H2SO4 là 2x, nồng độ Na2S2O3 là y, thời gian ∆t là t2,m và n là bậc phản ứng ta có: Tốc độ phản ứng của dung dịch H2SO4 v1 = ∆C / t 1= k.xmyn , v2 = ∆C / t 2= k.2xmyn → t1 / t2 = 2m → log ( t1 / t2 ) = m log 2 → m = log ( t1 / t2 ) / log 2 = log ( 31 : 28) / log 2 = 0,15. Vậy bậc phản ứng theo H2SO4 là 0,15. 7.Trả lời câu hỏi : 7.1 Phản ứng oxi hóa – khử là là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố ( số oxi hóa còn gọi là bậc oxi hóa, mức oxi hóa, trạng thái oxi hóa ). - Chất oxy hóa là chất nhận electron. - Chất khử là chất cho electron - Sự oxy hóa là là quá trình cho electron - Sự khử là quá trình nhận electron. 7.2/ Qua phương pháp thí nghiệm, vận tốc được xác định được trong các thi nghiệm 4 và thí nghiệm 5 được xem là tốc độ tức thời. * Nhận xét kết quả của nhóm : Nhìn chung các bạn trong nhóm thực hiện tốt nội quy phòng thí nghiệm, trong quá trình thí nghiệm các bạn luân phiên xen kẽ làm việc, có tinh thần đồng đội cao. .