Tài liệu Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ

  • Số trang: 53 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 8333 |
  • Lượt tải: 1
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ Bài 1: KIM LOẠI KIỀM (Phân Nhóm IA) I. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT: - Nắm vững vị trí của các kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn Mendeleev,  cấu hình electron, trạng thái oxy hóa, tính chất hóa học.  - Trình bày cách điều chế cacbonat natri bằng phương pháp Solvay.  II. THỰC HÀNH: 1. Thí nghiệm 1: Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp Solvay : - Trong công nghiệp người ta thường điều chế Na2CO3 bằng phương pháp  Solvay ( E.sonvay 1838-1922 – người Bỉ) bằng phản ứng thuận nghịch:   NH4HCO3  +       NaCl      NaHCO3   +  NH4Cl  - Do NaHCO3 là chất ít tan kết tinh thành những tinh thể màu trắng và tách ra  khỏi dung dịch làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận. Nhưng thực tế  người ta cho khí NH3 rồi cho khí CO2 qua dung dịch NaCl bão hòa để điều  chế NaHCO3.  - Lấy  1  ít  tinh  thể  đem  cho  vào  nước  rồi  cho  vào  đó  1  giọt  phenolphtalein,  hiện tượng là dung dịch có màu hồng nhạt. Do tinh thể NaHCO3 tan trong   trong nước có tính bazơ yếu phân ly tạo  OH        OH  + H2CO3     H2O +  HCO3  - Cho một ít tinh thể vào ống nghiệm, đậy bằng nút cao su có gắn ống thủy  tinh.  Đun  nóng  ống  nghiệm  bằng  đèn  cồn.  Dẫn  khí  thoát  ra  vào  nước  vôi  trong  ta  thấy  dung  dịch  nước  vôi  trong  vẩn  đục.  Nếu  tiếp  tục  dẫn  khí  vào  dung dịch vẩn đục sẽ trong trở lại.Do xảy ra các phản ứng sau đây:  t 2NaHCO3       Na2CO3  +  CO2  +  H2O   CaCO3 + H2O  CO2 + Ca(OH)2  o 1 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ   Ca(HCO3)2    CO2 + H2O + CaCO3    - Sấy phần tinh thể còn lại ở 100oC ta sẽ được tinh thể Na2CO3 khan. Phương  t   Na2CO3  +  CO2  +  H2O  trình phản ứng:  2NaHCO3      Kết luận: trong công nghiệp người ta thường điều chế Na2CO3 bằng  phương pháp Solvay do NaHCO3 là chất ít tan hơn các chất nên cuối quá  trình sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao đồng thời các sản phẩm  phụ trong quá trình có thể tái sử dụng trong các quá trình khác giúp nang  cao hiệu quả kinh tế. 2. Thí nghiệm 2: Quan sát màu lửa của kim loại kiềm:  Cách tiến hành và hiện tượng: - Nhúng một đầu mẫu giấy lọc vào dung dịch LiCl bão hòa rồi đưa vào ngọn  lửa đèn cồn.  - Hiện tượng: có ngọn lửa có màu đỏ tía. - Làm tương tự với dung dịch NaCl và KCl bão hòa   NaCl: ngọn lửa có màu vàng  KCl : ngọn lửa có màu tím. o     Khi thay LiCl bằng Li2SO4 thì  thấy màu ngọn lửa không thay đổi.   Giải thích : - Electron của nguyên tử  và ion kim loại kiềm hấp thụ năng lượng của đèn cồn  nhảy lên các mức năng lượng cao hơn không bền. Lặp tức trở về mức năng  lượng  cơ  bản  ban  đầu  và  giải  phóng  các  bức  xạ  ánh  sáng  trong  vùng  khả  kiến, tạo ra ngọn lửa có màu đặc trưng cho từng kim loại.  - Còn khi đốt Li2SO4 thì  anion  SO42   giữ electron chặt hơn  Cl  nên năng lượng  của ngọn lửa đèn cồn  không đủ để kích  thích  electron  lên  mức năng lượng  cao hơn nên khi thay LiCl bằng Li2SO4 thì  thấy màu ngọn lửa không thay  đổi.   Kết luận: -  Khi đốt cháy muối kim loại kiềm với năng lượng thích hợp  sẽ cho ngọn lửa  có màu đặc trưng của từng kim loại. Khi đốt muối của các kim loại kiềm đi  từ trên xuống theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân , màu của ngọn lửa  chuyển từ đỏ đến tím, chứng tỏ khi  bán kính nguyên tử tăng, electron dễ  chuyển sang mức năng lượng cao hơn và giải phóng ra năng lượng lớn hơn.      2 Nhóm 7 - - Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ 3. Thí nghiệm 3: Phản ứng của kim loại kiềm với nước:  Cách tiến hành và hiện tượng: Dùng dao nhựa cắt miếng Na thành mẫu nhỏ ta thấy Na rất mềm.  Cho vào chén sứ có phân nửa thể tích nước và 1 giọt phenolphtalein. Hiện tượng: mẫu Na bốc cháy và  chạy trên mặt nước, phản ứng xảy ra rất  mãnh liệt, có khói trắng bay lên. Dung dịch chuyển sang màu hồng. Ban đầu  phản ứng rất nhanh nhưng sau đó chậm dần.  Làm lại thí nghiệm trên nhưng thay nước bằng dung dịch CuSO4 0.5M.  Hiện  tượng:  phản  ứng  xảy  ra  mãnh  liệt  hơn  thí  nghiệm  trên.  Na  bốc  cháy  kèm theo tiếng nổ, có khói trắng xuất hiện, có kết tủa màu lam xuất hiện và  tại chỗ Na bốc cháy có kết tủa màu đen. Xung quanh mẫu Na cháy có màu  hồng xuất hiện rồi mất.   Phương trình phản ứng và giải thích: Phương trình phản ứng:    2NaOH + H2           (1)  2Na + 2H2O      2H2O                             (2)  2H2 + O2   - Na tác dụng với nước tạo ra H2, phản ứng (1) tỏa nhiệt rất lớn tạo điều kiện  cho phản ứng (2) xảy ra, tạo ra khói trắng đó là hỗn hợp của H2 và hơi nước.  Phản  ứng  sinh  ra  NaOH  là  một  bazơ  mạnh  nên  làm  dung  dịch  có  chứa  phenolphtalein hóa hồng. NaOH sinh ra bao quanh mẫu Na làm giảm bề mặt  tiếp  xúc  của  Na  với  H2O  nên  phản  ứng  xảy  ra  chậm.  H2  sinh  ra  phân  bố  không đều tạo nên lực nâng và đẩy Na chạy trên mặt nước.    - Làm  lại  thí nghiệm  với  dung  dịch  CuSO4  0.5M,  ngoài  phản  ứng  (1)  và  (2)  còn có phản ứng:         Cu(OH)2    + Na2SO4  2NaOH  +  CuSO4             (xanh lam)  - Khi vào dung dịch CuSO4, Na tác dụng với nước trước chứ không trực tiếp  khử ion Cu2+  - Natri phản ứng mãnh liệt hơn vì: Trong thí nghiệm đầu NaOH vừa tạo thành  bao  quanh  mẫu  Na  làm  giảm  bề  mặt  tiếp  xúc  giữa  Na  với  H2O.  Còn    thí  nghiệm  sau  NaOH  vừa  tạo  thành  đã  phản  ứng  ngay  với  CuSO4  nên  không  làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O. Mặt khác, do NaOH mới sinh ra  phản  ứng  tức thời  với  lượng  dư  CuSO4  nên dung  dịch  chứa phenolphtalein  ban đầu chuyển sang màu hồng nhưng sau đó mất màu.  3 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ   - Kết  tủa  màu  đen  là  do  nhiệt  tỏa  ra  của  phản  ứng  (1)  làm  nhiệt  phân  tủa  Cu(OH)2 thành CuO có màu đen:  o t  CuO (đen) + H2O  Cu(OH)2    Kết luận :   - Kim  loại  kiềm  mềm,  dễ  cắt.  Trong  các  phản  ứng  chúng  thể  hiện  tính  khử  mạnh. Rất hoạt động về mặt hóa học, phản ứng mãnh liệt với nước tạo bazơ   mạnh  và  tỏa  nhiệt.  Kim  loại  kiềm  rất  dễ  tác  dụng  với  nước  và  oxi  trong  không khí nên người ta bảo quản kim loại kiềm trong dầu hoả.     4. Thí nghiệm 4: Độ tan của các muối kiêm loại kiềm  Cách tiến hành và hiện tượng: - Cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống khoảng 1 ml dung dịch LiCl 0.5M và 5 giọt  NH4OH đậm đặc.   - Ống 1: thêm vào 1ml dung  dịch NaF 0.5M, lắc đều để yên vài phút ta thấy  có tủa trắng tạo thành. Khi thêm NH4OH vào thì lượng tủa nhiều hơn.  - Ống  2:  thêm  vào  1ml  dung  dịch  NaH2PO4  và  lắc  đều  thì  không  thấy  hiện  tượng nhưng khi cho NH4OH vào thì có tủa trắng xuất hiện và tiếp tục đến  dư NH4OH thì tủa vẫn không tan.     Phương trình phản ứng và giải thích: - LiF là chất ít tan nên có kết tủa tạo thành.  Khi cho  NH4OH đậm đặc vào,  NH4OH làm dung môi phân cực hơn mà LiF có tính  liên kết cộng hóa trị nên  tủa nhiều hơn.      NaCl + LiF  NaF + LiCl   - Li3PO4 tan nhưng khi cho  NH4OH đậm đặc vào, dung môi trở nên phân cực  hơn nên Li3PO4 trở nên ít tan hơn.    H2O + HPO42-  OH- + H2PO4-     H2O + PO43-  OH- + HPO42-     Li3PO4  3Li+ + PO43-    4 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ - Làm lại thí nghiệm trên và thay LiCl bằng KCl thì trong các ống đều không  có hiện tượng.     Kết luận : - Đa số các muối kim loại kiềm là dễ tan trừ một số muối của Li. Do trong các  kim loại kiềm Li có bán kính nguyên tử nhỏ nên lực hút hạt nhân với electron  ngoài cùng lớn làm cho độ phân cực trong muối giảm làm cho các muối của  Li khó tan trong dung môi phân cực.    5. Thí nghiệm 5 :  Cách tiến hành và hiện tượng: - Lắc  chung hỗn hợp gồm  0.5g  LiCl và  0.5g KCl với  3ml  cồn trong.  Lọc và  rửa phần rắn không tan với 1ml cồn (3 lần). Phần cồn qua lọc và cồn dùng để  rửa gộp chung trong một becher. Đun cách thủy đền khi cạn khô sẽ thu được  2 khối rắn: một ở trên giấy lọc và một do cô cạn. Lấy mẫu rắn trên giấy lọc  hòa tan trong 2ml nước rồi chia thành 2 ống nghiệm để thử Li+:  - Ống 1: thêm 1ml NaF và 5 giọt NH4OH đậm đặc  Hiện tượng: không có hiện tượng gì xảy ra.  - Ống 2: thêm 10 giọt acid piric vào có xuất hiện kết tủa vàng hình kim.  Chứng tỏ có K+ trong dung dịch  Làm tương tự với mẫu rắn thu được do cô cạn thì ống 1 có kết tủa trắng tạo  thành, còn ống 2 không có hiện tượng chứng tỏ có Li2+   Phương trình phản ứng và giải thích: - Khi hòa tan hỗn hợp bằng cồn thì do Li+ có bán kính nguyên tử nhỏ nên lực  hút  hạt  nhân  với  electron  ngoài  cùng  lớn  làm  cho  độ  phân  cực  trong  muối  LiCl giảm mà cồn là dung môi phân cực yếu nên LiCl được tan tốt còn KCl  thì không tan do tính phân cực mạnh. Vì vậy, phần qua lọc có chứa LiCl còn  mẫu rắn là KCl.  - Điều này chứng tỏ chất rắn trên lọc không chứa ion Li+ mà chứa ion K+.   Kết luận : - Trong phân nhóm IA khi đi từ trên xuống thì độ phân cực của muối kim loại  tăng dần. Các chất sẽ tan dễ dàng trong dung môi phân cực.  -   5 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ   BÀI 2: KIM LOẠI KIỀM THỔ (Phân nhóm IIA) I. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT: - Nắm vững vị trí của các kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn Mendeleev,  cấu hình electron, trạng thái oxy hóa, tính chất hóa học.  - Biết các khái niệm về nước cứng, cách làm mềm nước và thang đo độ cứng.    II. THỰC HÀNH: 1. Thí nghiệm 1: quan sát màu ngọn lửa của kim loại kiềm thổ.  Cách tiến hành : - Nhúng một mẫu giấy lọc sạch vào dung dịch CaCl2 bão hòa rồi đưa vào ngọn  lửa đèn cồn, quan sát màu sắc ngọn lửa. Làm tương tự đối với SrCl2 và  BaCl2.   - Hiện tượng:   CaCl2: ngọn lửa màu da cam  SrCl2: ngọn lửa màu đỏ tươi  BaCl2: ngọn lửa màu vàng lục   Giải thích: - Do các electron ở lớp ngoài cùng của ion kim loại trong muối hấp thụ năng  lượng từ ngọn lửa đèn cồn bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn và khi  trở về trạng thái cơ bản nó phát ra bức xạ có bước sóng trong vùng ánh sáng  nhìn thấy có màu sắc khác nhau đặc trưng cho mỗi kim loại.   Kết luận: - Khi  đốt  cháy  cation kim  loại  kiềm  thổ  sẽ  cho ngọn  lửa  có  màu  đặc  trưng.  Trong nhóm IIA, khi đi từ trên xuống dưới (Ca, Sr, Ba) màu đặc trưng của  ngọn lửa sẽ đi từ đỏ đến vàng chứng tỏ các electron của các kim loại có bán  kính tăng dần sẽ có mức năng lượng cao hơn nên dễ dàng chuyển lên mức  năng lượng cao hơn.      6 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ 2. Thí nghiệm 2: phản ứng của kim loại kiềm thổ đối với nước.  Cách tiến hành: - Lấy  2  ống  nghiệm  cho  vào  mỗi  ống  1-2ml  nước,  một  ít  bột  Mg  và  1  giọt  phenolphtalein   Ống 1: để ở nhiệt độ thường sau đun nóng.   Ống 2: cho thêm 5-6 giọt dung dịch NH4Cl.   Hiện tượng: - Ống 1: Khi để ở nhiệt độ thường tại bề mặt tiếp xúc xuất hiện màu hồng nhạt  đồng thời xuất hiện rất chậm các bọt khí không màu. Sau khi đun nóng bọt  khí xuất hiện nhiều hơn, màu hồng đậm hơn.  -  Ống 2: khi cho từ từ NH4Cl vào phản ứng xảy ra mạnh hơn, màu hồng của  dung dịch nhạt dần cho đến mất màu, đồng thời khí thoát ra nhiều hơn, sau  đó màu hồng xuất hiện trở lại.   Giải thích: -  Ống 1: phản ứng xảy ra  chậm vì Mg(OH)2 tạo thành bám trên bề mặt Mg    Mg(OH)2 + H2 ↑   (1)  Mg + 2H2O   Do có một phần Mg(OH)2 tan tạo thành ion  OH  khiến cho phenolphtalein  chuyển sang màu hồng      Mg2+ + 2 OH     (2)  Mg(OH)2    Ở nhiệt độ cao thì Mg(OH)2 tan nhiều trong nước hơn nên dung dịch chuyển  sang màu hồng đâm hơn, sự che phủ của Mg(OH)2 trên bề mặt Mg giảm nên  phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn và khí H2 thoát ra nhanh hơn nhiều hơn  - Ống 2: khi thêm NH4Cl vào thì Mg(OH)2 bị hoà tan theo phản ứng  (3) nên  phản ứng (1) xảy ra nhanh hơn khí thoát ra nhiều hơn     MgCl2 + 2NH4OH  2NH4Cl + Mg(OH)2   (3)   Màu hồng nhạt màu dần cho đến mất là do Mg(OH)2 tham gia phản ứng (3)   nên  phản  ứng  (2)  dịch  chuyển  theo  chiều  nghịch  làm  giảm  nồng  độ  OH  .  Sau đó màu hồng xuất hiển trở lại do NH3   sinh ra ở phản ứng (3) và  OH  ở  phản ứng (2) sau khi NH4Cl phản ứng hết.   Kết luận: - Kim loại kiềm thổ từ Mg trở xuống đều tác dụng với nước tạo bazơ mạnh và  giải phóng khí H2.   - Riêng  Mg  tác  dụng  chậm  với  nước  ở  nhiệt  độ  thường,  tác  dụng  mạnh  khi  được đun nóng hoặc có điều kiện phản ứng thích hợp.  7 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ 3. Thí nghiệm 3: a. Điều chế và tính chất của Mg(OH)2  Cách tiến hành và hiện tượng: - Cách tiến hành: cho NaOH tác dụng với muối dung dịch Mg2+ trong 3 ống  nghiệm. Ly tâm bỏ phần dung dich phía trên và lấy phần kết tủa cho vào 3  ống nghiệm   Ống 1: tác dụng HCl   Ống 2: tác dụng NaOH   Ống 3: tác dụng NH4Cl  - Hiện tượng:  Khi  cho  NaOH  vào  muối  Mg2+  thì  xuất  hiện  kết  tủa  trắng  không tan trong nước.   Ống 1: kết tủa tan dung dịch trong suốt   Ống 2: không có hiện tượng   Ống 3: kết tủa tan dung dịch trong suốt và có khí mùi khai thoát ra   Phương trình phản ứng:   Mg(OH)2   Mg2+ + 2 OH       MgCl2 + H2O   Ống 1: Mg(OH)2 + 2HCl    Ống 2: cả 2 chất đều là bazơ nên không phản ứng    MgCl2 + 2NH3 ↑ + 2H2O   Ống 3: Mg(OH)2 + 2NH4Cl   b. Điều chế và tính chất kim loại kiềm thổ:  Cách tiến hành và hiện tượng: - Cách tiến hành: Lấy 4 ống nghiệm mỗi ống nghiệm lần lượt chứa 1ml dung  dịch muối Mg2+ , Ca2+ , Ba2+ , Sr2+  0.5M thêm vào mỗi ống 0,5ml dung dịch  NaOH 1M, ly tâm quan sát kết tủa.  - Hiện tượng: Cả 4 ống nghiệm đều xuất hiện kết tủa theo thứ tự tăng dần là  Ba2+, Sr2+,  Ca2+, Mg2+.   - Vậy độ tan của các hydroxit tương ứng của chúng giảm dần theo thứ tự trên.    Phương trình phản ứng và giải thích:  Mg2+ +  OH      Mg(OH)2    Ca(OH)   Ca2+ +  OH     2  Ba2+ +  OH      Ba(OH)2  8 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ  Sr2+ +  OH      Sr(OH)2  - Do đi từ Mg đến Ba thì bán kính nguyên tử tăng lên nên lực hút hạt nhân với  electron  ngoài  cùng giảm  và  do oxi  có độ  âm  điện  lớn  nên  rút  electron  về  phía nó làm cho phân tử hydroxyt phân cực mạnh nên tan được trong nước  là dung môi phân cực   Kết luận: - Có thể điều chế các hidroxit của kim loại kiềm thổ bằng cách cho muối tan  của chúng tác dụng với dung dịch kiềm. Hydroxyt của kim loại kiềm thổ có  tính bazơ.    4. Thí nghiệm 4: Khảo sát độ tan của muối sunfat kim loại kiềm thổ:  Cách tiến hành và hiện tượng: - Cách tiến hành: Lấy 4 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 1 ml lần lượt các dung  dịch  MgCl2,  CaCl2, BaCl2  và  SrCl2.  Cho  từ  từ  dung dịch  H2SO4  2N  vào 4  ống ngiệm trên. Cho thêm H2SO4 vào kết tủa  - Hiện tượng: Ống chứa  MgCl2 không  hiện tượng, ống chứa CaCl2 vẫn đục,  ống  SrCl2  có  màu  trắng  đục,  ống  chứa  Bacl2  bị  đục  nhiều.  Khi  cho  thêm  H2SO4 vào các kết tủa không tan.   Phương trình phản ứng và giải thích:   CaSO4 + H2O  CaCl2 + H2SO4     SrSO4↓ + H2O  SrCl2 + H2SO4     BaCl2↓ +H2O  BaCl2 + H2SO4   - Độ tan của hydroxyt và muối sunfat khi đi từ Mg đến Ba ngược nhau vì đối  với muối sunfat năng lượng hoạt hóa cation lớn hơn năng lượng mạng tinh  thể. Hơn nữa đi từ Mg đến Ba, bán kính ion X2+ tăng dần nên khả năng phân  cực trong nước giảm và năng lượng hydrat giảm dẫn đến độ tan giảm từ Mg  đến Ba. TCaSO4=10-5,04 , TSrSO4=10-6,49 , TBaSO4=10-9,97 .    Kết luận:  độ tan của muối sufat giảm dần từ Ca đến Ba.    5. Thí nghiệm 5: Xác định độ cứng của nước:  Cách tiến hành hiện tượng: - Cách tiến hành:  Lấy  10ml  dung  dịch nước cứng bằng pipet 10  ml  cho vào  erlen 250 ml, thêm nước cất để tổng thể tích khoảng 100ml. Thêm 5ml dung  9 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ dịch đệm pH 10, thêm 4- 7 giọt chỉ thị ERIO-T. Lắc đều và chuẩn độ bằng  dung  dịch  ETDA  0,02N  đến khi  màu  chỉ  thị  chuyển  từ  đỏ    tím  sang  xanh  dương hẳn.   - Tính toán  V1= 18,8 ml  V2= 19,4 ml   VETDA =19,1 ml  v= 10 ml  N = 0,02 N       Tổng hàm lượng Mg2+ và Ca2+:       X= V.N.(1000/v) = 19,1.0,02.1000/10 = 38.2 mN   Kết luân: Vậy độ cứng của nước là 38,2  mili đương lượng gam.  6. Thí nghiệm 6: Làm mềm nước  Cách tiến hành:  - Lấy 50ml nước cứng cho vào berche 250ml,thêm 5ml dd Na2CO3 0,1M và  2ml  sữa  vôi.  Đun  sôi  hỗn  hợp  trong  3  phút  lọc  bỏ  kết  tủa  lấy  phần  nước  trong. Tiến hành xác định độ cứng như thí nghiệm 5   - Tính toán:  V1 = 15,1ml, V2 = 15,3ml => V= 15,2 ml vmaiï = 10 ml. Tokng haø m lö ôïng Mg2+ vaøCa2+ coø n laïi: X’=V.N.(1000/v) = 15,2 .0.02 .1000/ 10 = 30,4 (mN) Nhaän xeùt: X < X chö ùng toû haø m lö ôïng Mg2+ vaøCa2+ tìong maiï giaûm  nö ôùc ñö ôïc laø m meàm vì khi thehm Na2CO3 vaøCa(OH)2 vaø o thì xaûy ìa phaûn ö ùng:   Mg(OH)2↓ Mg2+ + 2OH      CaCO3↓ Ca2+ + CO32-   Laø m giaûm lö ôïng Mg2+ vaøCa2+ tìong dïng dxch saï loïc. 10 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ     Bài 3: NGUYÊN TỐ NHÓM IIIA I. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT: - Nắm  vững  vị  trí  của  các  nguyên  tố  nhóm  IIIA  trong  bảng  tuần  hoàn   Mendeleev, cấu hình điện tử, trạng thái oxy hóa, tính chất hóa học của các  đơn chất và hợp chất.  II. THỰC HÀNH: 1. Thí nghiệm 1: Hydroxyt nhôm – Điều chế và tính chất  Cách tiến hành - Hiện tượng : a. Lấy  10g  quặng  bauxite  (46%  Al2O3)  cho  vào  becher  250ml,  thêm  40ml  dd  NaOH 3M. Đun sôi, khuấy đều 15 phút. Lọc bỏ cặn đỏ. Phần nước trong qua  lọc  được  trung  hòa  bằng  dd  HCl  1M  cho  đến  pH  7  (  dùng  phenolphtalein  để  kiểm tra). Ta thấy có kết tủa keo trắng trên nền hồng của phenolphtalein. Lọc  bỏ kết tủa rồi sấy ở 100oC, sản phẩm sau sấy là Al(OH)3, cân được 6,37 (g) .       Hòa tan tủa đã sấy khô với HCl và NaOH ta thấy tủa tan tạo dd trong suốt.    b. Lấy 3 ống nghiệm, mỗi ống cho 5 giọt  dung dịch muối Al3+, thêm từ từ từng  giọt dung dịch NaOH 1M cho đến khi tạo tủa. Sau đó thêm vào:  - Ống 1: cho NH4Cl vào ta thấy không có hiện tượng.  - Ống 2: cho dd NaOH 1M ta thấy kết tủa tan.  - Ống 3: cho dd NH4OH đậm đặc ta thấy tủa tan nhưng chậm hơn ống 2.     Phương trình phản ứng và giải thích: a. Al    +  2NaOH   o t       2Na[Al(OH)4]       Al(OH)3    +   NaCl  +  H2O  HCl  +  2Na[Al(OH)4]     Ta có lượng kết tủa trên lý thuyết là        m0    10.46.2.78  7,04 g 102.100   Hiệu suất :  11 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ H m 6.37 .100%  *100  90,48% m0 7,04         Na[Al(OH)4]      (NaAlO2)    Al(OH)3    +    NaOH        AlCl3   +   H2O     Al(OH)3   +    HCl     Al(OH)   b.    Al3+ + 3OH-   3    NaAlO2 + 2H2O  Al(OH)3 + NaOH         (NH4)3[Al(OH)6]  Al(OH)3   +    3NH4OH       Kết luận :  - Al2O3 tan được trong dung dịch bazơ tạo thành phức. Khi tác dụng với axit  phức chất này tao thành Al(OH)3 là một hidroxit lưỡng tính tác dụng được  với cả axit và bazơ tạo thành muối.   - Tuy nhiên cả tính bazơ và axit của Al(OH)3 đều yếu.  2. Thí nghiệm 2 Phản ứng của nhôm với acid và kiềm  Cách tiến hành - Hiện tượng : - Cho  vào  mỗi  ống  nghiệm  1ml  dung  dịch  H2SO4,  HNO3,  HCl,  NaOH  đậm  đặc. Thêm vào mỗi ống trên 1 miếng nhôm:  - Để ở nhiệt độ phòng:  Ống 1: chứa H2SO4 đậm đặc, không có hiện tượng.   Ống 2: chứa HNO3 đậm đặc, không có hiện tượng.   Ống 3: chứa HCl đậm đặc, phản ứng xảy ra nhanhtạo bọt khí.   Ống 4: chứa NaOH đậm đặc, phản ứng xảy ra nhanh tạo bọt khí.   - Khi đun nóng:  Ống 1: phản ứng mãnh liệt, miếng Al tan, có khí không màu mùi hắc thoát  ra.    Ống 2: phản ứng mãnh liệt, miếng nhôm tan, có khí màu nâu bay ra.    Ống 3: phản ứng rất mãnh liệt, miếng nhôm tan,  có khí thoát ra.   Ống 4: phản ứng rất mãnh liệt, miếng nhôm tan, có khí thoát ra. * Làm lại thí nghiệm trên với các dung dịch loãng. - Để ở nhiệt độ phòng 12 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ  Ống 1: phản ứng xảy ra chậm, miếng nhôm tan dần, có khí thoát ra trên bề  mặt Al.   Ống 2: miếng nhôm tan chậm, tạo ra khí không màu hóa nâu trong không  khí.    Ống 3: phản ứng xảy ra chậm, có bọt khí trên bề mặt Al.   Ống 4: Al tan chậm, có bọt khí thoát ra trên bề mặt Al.  - Khi đun nóng:  Ống 1: phản ứng mãnh liệt, khí thoát ra rất nhiều.   Ống 2: phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn, khí thoát ra nhiều.   Ống 3: phản ứng xảy ra mãnh liệt, miếng nhôm tan, khí thoát ra nhiều.   Ống 4: phản ứng xảy ra nhanh hơn khi chưa đun nóng, khí thoát ra nhiều.   Phương trình phản ứng và giải thích: - Ống 1 và 2 không có hiện tượng do nhôm bị thụ động hóa trong H2SO4 và  HNO3 đặc nguội.    2AlCl3 + 3H2  2Al + 6HCl     2Na[Al(OH)4] + 3H2  2Al + 2NaOH +6H2O   - Khi đun nóng:   o t   Al2(SO4)3 + 3SO2+ H2O  2Al + 6H2SO4, dđ   o t Al + 6HNO3, đđ      Al(NO3)3 + 3NO2  + 3H2O  o t   2AlCl3 + 3H2  Al + HCl đđ   o t 2Al +  2NaOHđđ + 2H2O     2NaAlO2 + 3H2  - Với dung dịch loãng:       Al2(SO4)3   +   3H2  2Al  +  3H2SO4       Al(NO3)3 + NO  + 2H2O  Al + 4HNO3( l)        2AlCl3   +  3H2  Al   +   6HCl        2NaAlO2 + 3H2  2Al + 2NaOH +2H2O   - Khi đun nóng      Al2(SO4)3   +   3H2  2Al  +  3H2SO4     o t   Al(NO3)3 + NO  + 2H2O  Al + 4HNO3, l    13 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ   2NO2   2NO     +    O2       2AlCl3 +3H2  Al + 6 HCl       2NaAlO2  +  3H2  2Al  +  2NaOH  + 2H2O     Kết luận : - Nhôm có thể tan được trong kiềm và acid và phản ứng xảy ra nhanh hơn khi  được đun nóng. Nhôm không tác dụng với dung dịch axit đậm đặc có tính  oxi hóa như HNO3 và H2SO4 ở nhiệt độ thường. Vì các dung dịch này tạo  cho nhôm lớp màng oxit bền khiến nhôm bị thụ động hóa.  3. Thí nghiệm 3: Phản ứng của Al với oxy và nước  Cách tiến hành - Hiện tượng : - Lấy 2 miếng nhôm, đánh sạch bề mặt, rửa sạch bằng nước rồi thấm khô bằng  giấy  lọc.  Nhỏ  lên  mỗi  miếng  một  giọt  dung  dịch  muối  Hg2+.  Dung  dịch  không màu biến thành xám đen.  - Sau vài phút dùng giấy  lọc  thấm  khô  dd Hg2+.  Một  miếng để ngoài  không  khí, một miếng ngâm trong nước. Miếng nhôm để ngoài không khí có 1 lớp  màu  trắng  xám  phồng  lên.  Miếng  ngâm  trong  nước  xuất  hiện  sủi  bọt  khí  nhưng sau đó thì hết.   Phương trình phản ứng và giải thích:    2Al3+ + 3Hg  2Al + 3Hg2+   - Khi cho muối Hg2+ vào thì Al đẩy Hg ra khỏi muối tạo ra Hg làm cho giọt  dung dịch Hg2+ chuyển màu xám đen.  - Tại chỗ nhỏ Hg2+, miếng nhôm tạo thành hỗn hống Hg – Al. Hỗn hống này  tiếp xúc với oxy trong không khí:    2Al2O3 + 4Hg  4 Al – Hg + 3O2   - Lớp oxit hình thành rồi bông ra Hg sinh ra lại tiếp tục kết hợp với Al tạo  hỗn hống phía trong, nó tiếp xúc và tác dụng với oxi làm lớp oxit cao dần  lên.  - Khi  cho  miếng  nhôm  vào  nước  nhôm  phản  ứng  với  nước  tạo  thành  Al(OH)3 và H2. Nhưng do tạo lớp hydroxit nhôm che phủ bề mặt không  cho nhôm tiếp xúc với nước nên không cho phản ứng tiếp diễn.  14 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ   2Al(OH)3 + 3H2  2Al + 6H2O      Kết luận : - Nhôm có thể tác dụng với oxy và nước tạo thành oxit và hidroxit tương  ứng nhưng  ở điều kiện  bình thường oxit và hidroxit sinh  ra  sẽ  ngăn cản  nhôm tiếp tục phản ứng.  4. Thí nghiệm 4 : Nhận biết acid boric và borat  Cách tiến hành - Hiện tượng : a.   Cho 0,5g H3BO3 vào ống nghiệm rồi thêm  vào  đó 2  ml  C2H5OH, đun nhẹ.  Rót  dung  dịch  vào  chén  sứ  rồi  đốt  ta  thấy  ngọn  lửa  có  màu  xanh  lục  chứng  tỏ  H3BO3 có tan trong C2H5OH.  b.  Lấy một ít tinh thể borat Na2B4O7 vào chén sứ. Nhỏ lên vài giọt H2SO4 đặc  cho  đến  khi tinh thể  borat  hoàn  toàn  bị  thấm  ướt.  Sau  đó  cho thêm  1  nhúm  nhỏ  CaF2 (hoặc NaF) trộn đều, đem đun cho đến khi có khói trắng bay ra. Đốt trên khói  trắng, ta thấy ngọn lửa có màu xanh lục.   Phương trình phản ứng và giải thích:   (C2H5O)3B + 3H2O  a. H3BO3 + 3C2H5OH     Na2SO4 + H3BO3  b. Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O     CaSO4 + 2HF  CaF2 + H2SO4     BF3 + 3H2O  3HF + H3BO3   Ở điều kiện thường, BF3 là một chất khí không màu và bốc khói mạnh trong không  khí. Do trong khói trắng tồn tại nguyên tố Bo nên khi đốt ngọn lửa có màu xanh.   Kết luận : Khi đốt cháy Bo có màu lục đặc trưng nên có thể nhận biết borat và axit boric bằng  cách đốt chúng      15 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ Bài 5: NITƠ VÀ CÁC HỢP CHẤT NHÓM VA I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Nắm vững các phương pháp điều chế N2, tính chất của axit nitric, tính  chất các muối nitrit, điều chế và tính chất muối NH3.  II. THỰC HÀNH: 1. Thí nghiệm 1 Điều chế Nitơ:   Cách tiến hành - Hiện tượng : Cho  vào ống nghiệm 2g NaNO2 và rót vào ống 5ml dd NH4Cl bão hòa ta  thấy có bọt khí sủi nhẹ. Thu khí vào ống nghiệm lớn chứa đầy nước úp  ngược trên 1 chậu đựng nước. Lấy vỏ bào đang cháy đưa vào ống nghiệm  chưa khí vừa thu được thì ta thấy ngọn lửa tắt ngay.   Phương trình phản ứng và giải thích: o t  NH4NO2 + NaCl  NH4Cl + NaNO2   o t NH4NO2    N2↑  + 2H2O  Do khí thu được là N2 không thể duy trì sự cháy nên ngọn lửa tắt ngay.   Kết luận : Có thể điều chế khí N2 bằng cách nhiệt phân muối amoni  nitrit. Khí N2 không duy trì sự cháy.  2. Thí nghiệm 2 Tính chất của acid nitric  Cách tiến hành - Hiện tượng : a. Cho vào 2 ống nghiệm nhỏ mỗi ống 3 giọt HNO3 đậm đặc.   Ống 1: thêm vào 1 mẫu Zn ta thấy Zn tan ra, có khí màu nâu bốc lên, phản  ứng tỏa nhiệt mạnh, dung dịch sau phản ứng không màu.   Ống 2: thêm vào 1 mẫu Cu ta thấy Cu tan ra, có khí màu nâu bay ra, phản  ứng tỏa nhiệt mạnh, dung dịch  có màu xanh.  b.  Cho vào ống nghiệm một ít lưu huỳnh rồi cho thêm 1ml HNO3 đậm đặc  và đun nhẹ,  lưu huỳnh  tan  ra.  Thêm  vào  dung  dịch  trên  1ml  dung dịch  Ba2+, có kết tủa màu trắng xuất hiện.  c. Cho vào  ống  nghiệm  1ml  FeSO4  bão hòa,  5-6 giọt  H2SO4 đậm đặc.  Để  ống nghiệm  dưới vòi  nước  lạnh. Thêm  từ  từ 1ml HNO3  loãng  dọc theo  thành ống nghiệm (không lắc)  - Dung dịch trước khi cho HNO3 vào có màu xanh lơ của Fe2+.  - Khi cho HNO3 vào thì phần dung dịch phía trên có màu vàng nâu, đồng  thời  có  bọt  khí    thoát  ra  ở  giữa xuất  hiện  lớp  phân  cách  màu  đen,  dung  dịch phía dưới vẫn màu xanh lơ.  16 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ - Khi lắc mạnh dung dịch thì lớp phân cách màu đen biến mất, đồng thời có  khí không màu thoát ra hóa nâu trong không khí và dung dịch sau cùng có  màu nâu đỏ.    Phương trình phản ứng và giải thích: a.    Zn(NO3)2 + 2NO2 + H2O  Zn + 4HNO3, đđ    Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O  Cu + 4HNO3, đđ     H2SO4 + 2NO2 + 2H2O  S + 4HNO3, đđ     BaSO4  Ba2+ + SO42-   b.   - Dung  dịch  phía  trên  có  màu  vàng  nâu  là  do  Fe2+  bị  oxy  hóa  thành  Fe3+  theo phản ứng (1). Khí NO tạo thành được làm lạnh dưới vòi nước nên bị  giữ lại trong dung dịch với FeSO4 chưa phản ứng tạo thành một phức có  màu  đen.  Khi  lắc  mạnh  sẽ  phân  hủy  tạo  NO  thoát  ra  ngoài  rồi  hóa  nâu  ngoài không khí.    3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O  6FeSO4 + 3H2SO4 + HNO3    (1)    [Fe(NO)x]SO4   FeSO4 + xNO      FeSO4 +xNO   [Fe(NO)x]SO4      2NO2  2NO + O2     Kết luận : HNO3 có tính  oxy  hóa mạnh  nên thể tác dụng  được với  hầu hết kim loại và phi kim cùng nhiều hợp chất có tính khử khác.  3. Thí nghiệm 3 Tính chất của dd cường thủy  Cách tiến hành - Hiện tượng : - Cho  vào  3  ống  nghiệm,  mỗi  ống  1  giọt  Hg(NO3)2  và  thêm  từ  từ  dd  (NH4)2S cho đến khi xuất hiện kết tủa màu đen hoàn toàn. Ly tâm và gạn  bỏ phần dung dịch trên kết tủa.   Ống 1: thêm vào từ từ 1 ml cường thủy (điều chế theo tỉ lệ thể tích HNO3  : HCl = 1: 3). Hiện tượng: kết tủa tan ra, có khí thoát ra rồi hóa nâu trong  không khí và trong dung dịch xuất hiện tủa màu vàng. Tiếp tục cho nước  17 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ cường thủy đến dư thì tủa tan ra. Khi cho dung dịch Ba2+ thì có kết tủa  màu trắng xuất hiện.   Ống 2: cho dung dịch HNO3 đậm đặc từ từ vào thì  không có hiện tượng.   Ống 3: khi cho HCl đậm đặc cũng không có hiện tượng.   Phương trình phản ứng và giải thích:   HgS( đen )+ 2NH4NO3 Hg(NO)3 + (NH4)2S   -  Nước cường thủy có tính oxy hóa mạnh do HNO3  oxi hóa HCl tạo ra clo  nguyên tử. Chính Clo nguyên tử đã hòa tan HgS:    NO + 3Cl + 2H2O  HNO3 + 3HCl     HgCl2 + S( vàng)  2Cl + HgS   - Khi cho dư cường thủy:    6Cl- + S6+  6Cl + S     BaSO4 trắng  SO42- + Ba2+      Kết luận :    Dung dịch nước cường thủy có tính oxy hóa rất mạnh.  4. Thí nghiệm 4 Tính chất muối nitrit  Cách tiến hành - Hiện tượng : - Cho vào 4 ống nghiệm mỗi ống 1 ml dung dịch KNO2 hay NaNO2.Thêm  vào   Ống 1: dd KMnO4 loãng có pha 1 giọt H2SO4 đậm đặc, màu tím của hỗn hợp  mất đi và tạo dd trong suốt.   Ống 2: dd FeSO4 và vài giọt H2SO4 đậm đặc (không lắc). Ta thấy xuất hiện  lớp màu nâu đen và có bọt khí không màu rồi hóa nâu trong không khí.   Ống 3: dd KI có pha 1 giọt H2SO4 loãng. Ta thấy đầu tiên dd có màu vàng  nhạt của KI,sau đó tạo tủa màu tím than. Khi cho dư dd KI thì tủa tan tạo dd  màu nâu đất. Thử bằng hồ tinh bột thì thấy hồ tinh bột hóa xanh còn khi hơ  nóng dưới ngọn lửa đèn  cồn  sẻ  có khói tím bay lên.  Trong  quá trình phản  ứng có bọt khí sinh ra.   Ống 4:  vài giọt H2SO4 đặc ta thấy dd có sủi bọt khí không màu. 18 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ  Phương trình phản ứng và giải thích:  5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O ( Dd không màu )  6H+ +2MnO42-+5NO2-     Fe3+ + H2O + NO (Khí không màu)  Fe2++2H+ +NO2-     Fe(NO)xSO4 (Đen)  FeSO4 + xNO    2NO +I2 (Tím ) +2H2O  2I- + 2NO2- + 4H+    KI3     nâu đất.  Khi dư KI:   I2 + KI   Do iốt làm hồ tinh bột hóa xanh.     HNO2  NO2- + H+      HNO3 + 2NO +H2O  3HNO2    Kết luận : Muối nitrit vừa có tính khử vừa có tính oxy hóa. Acid nitrit  là  acid  không  bền  sẽ  tự  phân hủy  theo  cơ  chế  tự  oxy  hóa  khử  trong  môi trường axit.  5. Thí nghiệm 5 Điều chế và tính chất của amoniac  Cách tiến hành - Hiện tượng : a. Điều chế NH3:  - Cho  vào  ống  nghiệm  3g  NH4Cl  và  5ml  dd  NaOH  đậm  đặc.  Lắc  kĩ  ống  nghiệm, đun nóng bằng đèn cồn và thu khí thoát ra trong 1 erlen, khi nghe  mùi NH3 bay ra và thành bình mờ như sương mù thì ngưng đun.  - Đậy erlen bằng nút cao su có gắn ống thủy tinh và nhúng  bình erlen vào  chậu nước  có thêm  vài  giọt phenolphtalein.  Quan  sát  hiện  tượng  ta  thấy  nước từ từ bị hút vào erlen sau đó bỗng nhiên phụt mạnh và chuyển sang  màu hồng chứng tỏ đây là môi trường bazơ.  b. Cân bằng trong dung dịch NH3:  - Lấy dd thu được thí nghiệm trên cho vào 4 ống nghiệm, mỗi ống nghiệm  1ml:   Ống 1: thêm một ít dd NH4Cl và lắc cho tan ra,thấy màu hồng nhạt dần.  Cho đến dư thì màu hồng không mất hẳn.   Ống 2: thêm  từ  từ  H2SO4  loãng đến  dư  ta  thấy  màu  hồng  nhạt  dần  rồi  mất hẳn.   Ống 3: đun nhẹ ta thấy màu hồng nhạt dần nhưng không mất hẳn.  19 Nhóm 7 Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ  Ống 4: giữ để so sánh. So sánh màu trong 4 ống ta thấy màu dung dịch nhạt dần theo thứ tự ống 4 > ống 3  > ống 1 > ống 2.     Phương trình phản ứng và giải thích: o t NH4Cl + NaOH    NH4OH + NaCl       (1)  o t NH4OH    NH3 + H2O                         (2)     NH4+ + OH-                     (3)  NH3 + H2O    - Phenolphtalein hóa hồng là do có OH- sinh ra. Nước bị hút vào erlen là vì  áp suất trong erlen giảm do NH3 ngưng tụ và tan trong nước.     NH4+ + Cl-  NH4Cl    -   Phản ứng này làm nồng độ NH4+ tăng lên làm cân bằng (3) dịch chuyển  theo chiều làm giảm OH- nên màu hồng nhạt dần. Nhưng màu hồng không  mất hẳn vì bản chất (3) vẫn là phản ứng thuận nghịch.               H2O  H+ + OH -   - Acid  vào  trung  hòa  lượng  OH  –  trong dd.  Khi  cho  đến  dư  acid  thì  hoàn  toàn hết OH – nên màu hồng của dd mất hẳn.  - Khi  đun  nóng  thì  NH3  bay  hơi  làm  cân  bằng  phản  ứng  (3)  dịch  chuyển  theo chiều làm giảm lượng OH- nên màu hồng của dd nhạt dần.   Kết luận: NH3 tan nhiều trong nước. Dung dịch NH3 là một bazơ  yếu    6. Thí nghiệm 6: Nhiệt phân muối amoni:  Cách tiến hành - Hiện tượng : a. Cho vào ống nghiệm một ít tinh thể NH4Cl đun nóng, ta thấy trên thành ống  nghiệm có tinh thể trắng bám lên. Đây là hiện tượng thăng hoa vật lý.  b. Làm lại  thí nghiệm trên nhưng thay  NH4Cl bằng  (NH4)2SO4 thì  có khí mùi  khai thoát ra làm hồng giấy tẩm phenolphtalein, dung dịch còn lại tạo kết tủa  trắng với dung dịch Ba2+ và không có tinh thể trắng trên thành ống nghiệm.  Đây là hiện tượng thăng hoa hóa học.    20
- Xem thêm -