Báo cáo thí nghiệm hóa học Đại cương

Khi cho Fecl3, KSCN vào dung dịch thì chuyển dịch cân bằng theo chiều ngược lại làm cho dung dịch đỏ hơn Khi cho tinh thể KCL thì chuyển dịch cân bằng theo chiều ngược lại làm cho dung d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG

NHÓM 8

LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ VIỆT-ANH K62 GIÁO VIÊN PHỤ TRÁCH: HOÀNG THỊ TUYẾT LAN

NGƯỜI VIẾT: CẢ NHÓM

STT HỌ VÀ TÊN MÃ SINH VIÊN SỐ BUỔI VẮNG

LỊCH THÍ NGHIỆM:

Ngày 3 Tháng 3 Buổi 1

Ngày 10 Tháng 3 Buổi 2

Ngày 17 Tháng 3 Buổi 3

Bài 2 CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ CÂN BẰNG PHA

1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng hóa học

1.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ các chất đến cân bằng

1.3 Cách tiến hành:

Cho 10ml nước cất vào ống nghiệm sạch, thêm vào đó 01 giọt dung dịch dịch Fecl3

bão hòa và 01 giọt dung dịch KSCN bão hòa, lắc đều, quan sát màu dung dịch thu được Chia đều dung dịch thu được ra 04 ống nghiệm đánh số từ 1 đến 4:

Ống 1: Dùng để so sánh (Màu đỏ máu);

Ống 2: Cho thêm dung dịch Fecl3 bão hòa (Màu đậm hơn ống nghiệm 1);

Ống 3: Cho thêm dung dịch KSCN có (Màu đỏ đậm hơn ống nghiệm 1);

Ống 4: Cho thêm tinh thể KCL (Màu nhạt hơn ống nghiệm 1);

Giải thích: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài, như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, sẽ chuyển dịch cân bằng theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó

Khi cho Fecl3, KSCN vào dung dịch thì chuyển dịch cân bằng theo chiều ngược lại làm cho dung dịch đỏ hơn

Khi cho tinh thể KCL thì chuyển dịch cân bằng theo chiều ngược lại làm cho dung dịch nhạt hơn

2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học

2.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng:

CH3COONa + H2O⇄ CH3COONa + Na+¿¿ + OH−¿¿ H>0

Sự chuyển dịch cân bằng được theo dõi qua sự thay đổi nồng độOH−¿¿ , sự thay đổi nồng độ của ion OH−¿¿ được theo dõi qua sự đổi màu của phenolphtalein.

2.3 Cách tiến hành:

Đun nóng 150ml nước cất trong cốc chịu nhiệt 250ml;

Cho vào ống nghiệm tinh thể CH3COONa, thêm nước và lắc đều.Chia đều dung dịch vào hai ống nghiệm đánh số 1 và 2:

Ống 1: thêm phenolphthalein vào thì dung dịch có màu hồng nhạt

Ống 2: nhúng vào nước nóng vài phút, thêm phenolphthalein vào thì có màu đậm hơn so với ống 1

Giải thích tính toán và so sánh:

CH3COONA + H2O ↔ CH3COOH +Na+¿¿+OH−¿¿

Nhiệt độ tăng theo nguyên lý Chatelier chuyển dịch cân bằng phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận để giảm nhiệt độ xuống do đó tạo nhiều OH−¿¿ Vì vậy ống 2

có màu đậm hơn

Bài 3.TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC

1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của của nồng độ đến tốc độ phản ứng

1.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na2S2O3 đến tốc độ của phản

ứng

1.3 Cách tiến hành:

 Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + S↓ + SO2↑ + H2O

- Chia 08 ống nghiệm thành 2 dãy đánh số A, B, C, D và A’, B’, C’, D’;

- Cho vào ống nghiệm A, B, C, D dung dịch H2SO4 20%;

- Cho vào các ống nghiệm A’, B’, C’, D’ lần lượt:

Ống A’ dung dịch Na2S2O3 1%;

Ống B’ dung dịch Na2S2O3 2%;

Ống C’ dung dịch Na2S2O3 3%;

Ống D’ dung dịch Na2S2O3 4%;

- Đổ ống A vào ống A’ đo thời gian tiếp xúc với nhau cho đến khi có vẩn đục màu trắng của S

- Tương tự như các ống B’, C’, D’ còn lại

Giải thích: V = V = kCa m C b n

Tăng nồng độ Na2S2O3 từ 1%, 2%, 3%, 4% thì tốc độ phản ứng của dung dịch tăng lên và thời gian phản ứng giảm xuống (nồng độ càng cao thì thời gian phản ứng

càng nhanh)

2SO420% 1 ml Na2S2O3 Thời gian phản ứng Ghi chú

T1<T2<T3<T4

do nồng độ càng cao thời gian phản ứng càng ngắn.

2 Thí Nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

2.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc của phản ứng

2.3 Cách tiến hành:

- Chia 08 ống nghiệm thành 2 dãy đánh số A, B, C, D và A’, B’, C’, D’;

- Cho vào ống nghiệm A, B, C, D dung dịch H2SO4 20%;

- Cho vào ống nghiệm A’, B’, C’, D’ dung dịch Na2S2O3 4%;

- Đổ ống A vào ống A’ đo thời gian tiếp xúc với nhau cho đến khi có vẩn đục màu trắng của S; ghi lại thời gian phản ứng t1 (s);

- Tương tự B và ống B’ ở nhiệt độ phòng +10 độ C; ghi lại thời gian phản ứng t2

(s);

- Tương tự C và ống C’ ở nhiệt độ phòng +20 độ C; ghi lại thời gian phản ứng t3

(s);

- Tương tự D và ống D’ ở nhiệt độ phòng +30 độ C; ghi lại thời gian phản ứng t3

(s);

Kết quả, so sánh giải thích:

STT V H2SO420% Na2S2O3 4% Nhiệt Độ (° C

)

Thời gian phản ứng

Ghi chú

cao thì thời gian phản ứng càng giảm

Theo qui luật Van't Hoff thì:

Khi tăng nhiệt độ lên 100 thì vận tốc phản ứng tăng lên 2→4 lần Số lần tăng này gọi là hệ số nhiệt độ: γ ∆ T10=v 2 v 1=k 2 k 1

Khi tăng nhiệt độ lên thì tốc độ phản ứng tăng lên và thời gian giảm xuống

Bài 4.TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH

1 Thí Nghiệm 1: Đo nhiệt độ sôi của chất lỏng

1.1 Mục đích: Đo nhiệt độ sôi của nước nguyên chất và của dung dịch NaCl bão

hòa

1.3 Cách tiến hành:

- Cho nước cất vào cốc đánh số 01

- Cho dung dịch NaCl đánh số 02;

- Đặt cả 2 cốc chất lỏng trên bếp điện và dùng nhiệt kế độ sôi

1.4 Yêu cầu: ghi lại kết quả và đưa ra nhận xét.

- Nhiệt độ sôi của nước (H20) là 90 độ C

- Nhiệt độ sôi của NaCl là 104 độ C

- Giải thích : Áp dụng định luật Raoult 2“Độ tăng nhiệt độ sôi của dung môi trong dung dịch loãng với chất tan không bay hơi và không điện ly, tỷ lệ thuận với nồng

độ molan của chất tan trong dung dịch”

∆ T s=T s , dd-T s , dm=k s.M m ct

ct .m1

dm1000

- Vì vậy, nhiệt độ sôi của nước thấp hơn so với nhiệt độ sôi của muối

2 Thí nghiệm 2: Đo PH của dung dịch

2.1 Mục đích: Sử dụng giấy chỉ thị vạn năng đo PH của một số dung dịch ở các

nồng độ khác nhau

2.3 Cách tiến hành:

- Đặt các mẩu giấy chỉ thị vạn năng lên tờ giấy trắng;

- Dùng công tơ hút chấm nhỏ dung dịch cần đo PH vào giấy chỉ thị vạn năng;

- So sánh màu thu được trên giấy:

Xác

định

PH

Với nồng độ

của

Thực nghiệm

Lý thuyết

Thực nghiệm

Lý thuyết

Thực nghiệm

Lý thuyết

2.4 Yêu cầu: Ghi lại kết quả và nhận xét

Bài 6 TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA

1 Thí nghiệm 1: Đo sức điện động của pin

1.1 Mục đích: Chế tạo và đo sức điện động của pin Daniel-Jacobie.

1.3 Cách tiến hành:

1.4 Yêu cầu: Ghi lại kết quả

E= 0.85 V (thực tế)

(-)Zn(s),Zn2+¿¿||Cu2+¿ ¿,Cu(+)

Hiện tượng: Kim điện lệch khỏi vị trí 0→ có dòng điện chạy qua trong mạch Thanh Zn mòn đi nồng độ Zn tăng lên

Zn + 2e ↔ Zn2+ ¿¿

Thanh Cu cực Cu sinh ra bám vào nồng độ Cu2+¿ ¿giảm

Cu2+¿ ¿ + 2e ↔ Cu

Phản ứng tạo dòng Zn + Cu2+¿↔Zn2+ ¿¿ ¿ Cu

Vậy hóa năng đã chuyển thành điện năng

Tính toán:

(-)Zn(s),Zn2+¿¿||Cu2+¿ ¿,Cu(+)

E (Lý thuyết) = φ Cu2+ ¿/Cu¿ -φ Zn2+ ¿/Zn¿

Ký hiệu: CuSo4|Cu

Phản ứng:Cu2+¿ ¿ + 2e ↔ Cu

1M → 1M

Công Thức: = φ Cu2+ ¿/Cu¿=φ0Cu2+ ¿/Cu¿ +lg (Cu2+¿ ¿)0,0592

Thay số: φ Cu2+ ¿/Cu¿ = 0,35 + 0,0592 lg(1) = 0,35=φ1

Ký Hiệu: Zn(s)|Zn2+¿¿

Phản ứng: Zn + 2e ↔ Zn2+ ¿¿

Công thức: φ Zn2+ ¿/Zn¿=φ0Zn2+ ¿/Zn Zn2+ ¿¿ ¿ +lg (Zn2+¿¿)0,0592

Thay số: φ Zn2+ ¿/Zn¿ = -0,762 + lg (1)0,0592 = -0,762=φ2

So sánh φ1>φ2

E =φ1− ¿φ2

E (lý thuyết) = 0.35-(-0,762) = 1,112

Do quá trình thực hiện nồng độ Cu2+¿,Zn2+¿¿¿ không đủ hoặc do than chì không được làm sạch,cổng aga aga không kín nên khi đo sẽ có sai số sẽ có.Vì vậy quá trình đo thực tế sẽ có sai so với lý thuyết

2 Thí nghiệm 2: Điện phân nước

2.1 Mục đích: Xác định điện thế phân hủy và quá thế của quá trình điện phân

nước

2.3 Cách tiến hành:

- Bật công tắc chỉnh lưu

- Vặn núm điều chỉnh để tăng dần điện thế cho quá trình điện phân đến khi ở các cực bắt đầu xuất hiện bọt khí (quan sát kĩ)

- Đọc điện áp trên biến áp – thế phân hủy

*YÊU CẦU: Tính kết quả Eph=3.55

2.1 Tính thế phân cực điện phân khi điện phân nước (ở 25 độ C)

Khi chưa có dòng điện

H2SO4↔ 2H+¿+SO4 − ¿¿ ¿

H2O ↔ H+¿¿ OH−¿¿

Khi có dòng điện đi qua

(-) (Pt)H2|H+¿∨¿¿ O2 (Pt) (+)

Xét điện cực (Pt) H2 2H+¿¿ +2e ↔ 2OH−¿¿

Áp dụng phương trình Nernst ở 25 ℃

φ H+ ¿/H 2❑

¿ = φ ° H+ ¿/H 2¿ +0,059lgC H+ ¿ ¿

Thay số ta có

φ H+ ¿/H 2❑

¿ =0,059lg (5*10−4) = -0,194

φ O2 / OH− ¿ ¿ =φ ° O 2 / OH− ¿+0 , 0¿59lgC OH− ¿ ¿

φ O2 / OH− ¿ ¿ = 0,401 +0,059lg (

2.2 Tính quá thế khi điện phân nước:

Eph=Epc+ꬼ⟺ꬼ=Eph-Epc=

3 Thí nghiệm 3: Điện phân dung dịch KI

3.1 Mục đích: Quan sát hiện tượng điện phân dung dịch KI.

3.3 Cách tiến hành:

- Cho dung dịch KI vào ống nghiệm chữ U, cho vào mỗi đầu ống một điện cực than chì

- Nhỏ 2 giọt hồ tinh bột vào đầu ống nghiệm chữ U (đầu dương), Nhỏ 2

phenolphtalein bột vào đầu ống nghiệm chữ U (đầu âm)

3.4 Yêu cầu: Nêu hiện tượng giải thích và viết phương trình phản ứng.

- Ở cực dương dung dịch chuyển màu vàng

- Ở cực âm phenolphthalein chuyển hồng nhạt có bột khí bay lên

KI + phenolphthalein → màu hồng

KI + hồ tinh bột → màu xanh lam

*Giải thích:

2KI + H2O→ 2 KOH+H2+I2

Tại cực dương: 2I−¿¿- 2e → I2

Sự xuất hiện của I2 khiên cho dung dịch chuyển màu vàng

Tại cực âm thì có ion OH−¿¿ làm phenol chuyển hồng nhạt và có bọt khí bay lên

4 Thí nghiệm 4: Điện phân dung dịch CuSo4.

4.1 Mục đích: Quan sát hiện tượng xảy ra khi điện phân dung dịch CuSo4 4.3 Cách tiến hành:

4.4 Yêu cầu: Nêu hiện tượng, giải thích và viết phương trình phản ứng

- Cực dương có sủi bọt khí

- Cực âm có đồng bám vào

- Khi dòng điện chạy qua, cation Cu2+ chạy về catôt, về nhận electron từ nguồn điện đi tới Ta có ở các điện cực:

     + Ở catốt: Cu2+ + 2e- → Cu

      + Ở anốt: Cu → Cu2+ + 2e

 Khi anion (SO4)2- chạy về anôt, nó kéo ion Cu2+ vào dung dịch Như vậy, đồng ở anôt sẽ tan dần vào trong dung dịch Đó là hiện tượng dương cực tan

Vậy:

- Các ion chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực hoặc với dung môi tạo nên các phản ứng hóa học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân

- Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anot kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch

Bài 8.ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI

A.LÝ THUYẾT

Ăn mòn kim loại là sự phá hủy tự nhiên kim loại và hợp kim do tác động của môi trường xâm thực Khi môi trường xâm thực là dung dịch điện ly có chứa các khí hòa tan như oxi thì ăn mòn kim loại có bản chất điện hóa

Tại hợp phần anot trên bề mặt kim loại xảy ra sự oxi hóa kim loại tạo thành ion:

M - ne  M n+¿¿

Tại hợp phần catot của bề mặt xảy ra sự khử của chất khử phân cực

Trường hợp chất khử là H+ trong môi trường xâm thực thì: 2H+ + 2e  H2

Trường hợp chất khử là oxi hòa tan trong môi trường xâm thực thì OH tạo thành từ sự khử nước (a) hay từ sự khử oxi hòa tan (b) theo phương trình:

2H2O + 2e  2OH- + H2 (a)

O2 + 2H2O + 4e  4OH- (b)

Một cách tổng quát, phản ứng ăn mòn diễn ra trên bề mặt kim loại như sau:

M + nH+  Mn+ ¿ ¿ + n/2 H2 hoặc M + n/2O2 + nH2O  Mn+ ¿ ¿ + 2nOH

Như vậy tại hợp phần anot trên bề mặt kim loại thì kim loại bị ăn mòn tạo thành ion kim loại, tại hợp phần catot nếu chất khử phân cực là oxi hòa tan trong môi trường xâm thực sẽ tạo thành môi trường bazơ

Để bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn, kim loại cần được cách ly khỏi môi trường xâm thực bằng lớp phủ kim loại (mạ điện) hoặc sơn

Trong phương pháp điện hóa bảo vệ kim loại, người ta sử dụng phương pháp bảo vệ catot bằng cách ghép điện hóa kim loại cần bảo vệ với một kim loại khác có thế điện cực chuẩn âm hơn (phương pháp điện cực hy sinh) hoặc phương pháp bảo vệ anot bằng cách đưa kim loại vào trạng thái thụ động

Trong bài thí nhiệm này, những vấn đề sau đây sẽ được làm sáng tỏ:

- Ăn mòn điện hóa học sắt

- Bảo vệ kim loại sắt bằng điện cực hy sinh (điện cực có tính khử mạnh hơn sắt)

- Bảo vệ kim loại bằng dùng chất ức chế urôtrôpin (CH2)6N4 Nếu sắt bị ăn mòn sẽ tạo thành Fe2+ kết hợp với dung dịch K3[Fe(CN)6] tạo thành dung dịch K[FeIIFeIII(CN)6] có màu xanh Turbull

Nếu sắt không bị ăn mòn thì xuất hiện màu hồng vì tạo thành môi trường bazơ.

B.THỰC HÀNH

1 Dụng cụ - Hóa chất

2 Thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1: Ăn mòn điện hóa

1.1 Mục đích: Theo dõi sự ăn mòn điện hóa của Kim loại sắt

1.2 Cách tiến hành:

a) Lấy 1 lá sắt mỏng làm sạch và nhỏ vài giọt dung dịch A lên lá sắt

Lá sắt bị ăn mòn và xuất hiện xanh đốm xuất hiện trên lá sắt

*Giải thích:

6NaCl + K3(Fe(CN)6) → 6NaCN + K3(FeCl6) + phenol

- Khi cho tác dụng với tấm sắt thì tấm sắt bị ăn mòn hóa học và xuất hiện các đốm xanh trên lá thép thể hiện quá trình ăn mòn hóa học

b) Cho dung dịch A vào ống chữ U nhúng 2 đinh Fe vào ống chữ U và nối Fe với điện cực Đánh đấu (+) và (-) Quan sát sau vài phút

1.3 Yêu cầu

- Bên (+) sắt bị ăn mòn có màu xanh xuất hiện

- Bên (-) sắt không bị ăn mòn chỉ xuất hiện màu đỏ

Khi có dòng điện chạy qua thì bên (+) đã phản ứng và bảo vệ cho cực (-) của thí nghiệm

2 Thí nghiệm 2: Bảo vệ Kim loại bằng phương pháp điện hóa.

2.1 Mục đích: Bảo vệ Kim loại bằng phương pháp anot hy sinh.

2.2 Cách tiến hành:

- Cho dung dịch A vào ống chữ U nhúng đinh Fe và đinh Zn vào cốc rồi nối chung bằng 2 dây dẫn

- Quan sát thí nghiệm sau vài phút

2.3 Yêu cầu: giải thích thí nghiệm.

- Bên đinh sắt có màu đỏ xuất hiện Fe được bảo vệ

- Bên Zn bị ăn mòn xuất hiện màu đỏ

Zn đứng trước trong dãy hoạt động hóa học nên khi bị ăn mòn thì Zn sẽ là chất phản ứng đầu tiên sau đó rồi đến Fe.Do vậy Zn đã bảo vệ Fe trong phản ứng

3 Thí nghiệm 3: Bảo vệ Kim loại bằng phương pháp sử dụng chất ức chế 3.1 Mục đích: Chống ăn mòn sắt bằng chất ức chế urotropin (CH2)6N4

3.2 Cách tiến hành:

Lấy 2 ống nghiệm H2So4 20%

Thả vào mỗi ống một đinh sắt Khí hidro thoát ra tương đối thì cho urotropin vào một ống nghiệm

Ống còn lại để so sánh

3.3 Yêu cầu: giải thích hiện tượng và nêu nhận xét

Ống một có khí thoát ra Fe bị ăn mòn

Ống cho Utroin → khí thoát ra ít → Fe được bảo vệ

(CH2)6N4 + 2H2SO4 + 6H2O → 2(NH4)2SO4 + 6CH2O

Do Chất urotropin đã phản ứng với H2SO4 và làm giảm nồng độ hay chất H2SO4 tạo

ra muối do đó Fe được bảo vệ và không bị H2SO4 ăn mòn