BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VÔ CƠ _ NHÓM 9
1
Báo cáo thí nghiệm hóa vô cơ
Kim loại kẽm
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VÔ CƠ _ NHÓM 9
2
Bài 1: KIM LOẠI KIỀM
THÍ
NGHIỆM
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM VÀ QUAN
SÁT HIỆN TƯỢNG
PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG, GIẢI THÍCH
HIỆN TƯỢNG, TÍNH TOÁN
1
Điều chế Na2CO3 bằng phương
pháp Solvay:
Sục CO2 vào erlen 125ml chứa
50ml dung dịch NaCl bão hòa trong
NH3. Ngâm erlen trong chậu nước
lạnh, đợi cho đến khi có tinh thể trắng
tạo thành. Lọc chân không lấy tinh thể
(tráng bằng cồn, không tráng bằng
nước lạnh).
Lấy một ít tinh thể trên cho vào
cốc nước. Thêm vào một giọt
phenolphtalein ta thấy dung dịch
chuyển sang màu hồng nhạt.
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 bị đục dần. Nếu để trong một
thời gian dài thì nước vội bị đục sẽ
trong trở lại.
CO2 bị hấp thụ trong nước tạo thành H2CO3
theo phản ứng:
CO2 + H2O H2CO3
NH3 + H2CO3 NH4+ + HCO3-
HCO3- + Na+ NaHCO3
Cả 4 chất: NaCl, NH4HCO3, NaHCO3 và NH4Cl
đều tan trong nước nhưng NaHCO3 hơi ít tan hơn
nên tách ra dưới dạng tinh thể (dung dịch ban đầu là
bão hòa NH3). Đây là sự cân bằng giữa khả năng
phản ứng và tốc độ phản ứng. Nhiệt độ vừa phải để
vận tốc không chậm và độ tan của NaHCO3 không
lớn hơn độ tan của NaCl.
Tinh thể NaHCO3 là muối tan trong H2O có
tính bazơ yếu:
H2O + HCO3- OH- + H2CO3 (a)
H2CO3 CO2 + H2O
H2CO3 không bền phân hủy tạo CO2 làm cân bằng
của phản ứng (a) dịch chuyển về phía tạo ra OH-
làm phenolphtalein hóa hồng.
Do xảy ra các phản ứng sau đây:
2NaHCO3
o
t
Na2CO3 + CO2 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 tan
Kết luận:
Điều chế Na2CO3 bằng phương pháp
Solvaycos thể tái sử dụng lại NaCl và CO2 vào quy
trình sản xuất, sản phẩm có độ tinh khiết cao do
NaHCO3 ít tan hơn các sản phẩm còn lại nên dễ
chiết tách.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VÔ CƠ _ NHÓM 9
3
2
Quan sát màu ngọn lửa của kim
loại kiềm:
Nhúng một đầu mẫu giấy lọc
vào dung dịch LiCl bão hòa rồi đưa
vào ngọn lửa đèn cồn ta thấy ngọn lửa
có màu đỏ tía.
Làm thí nghiệm tương tự như
trên với dung dịch NaCl bão hòa ta
thấy ngọn lửa có màu vàng, còn với
dung dịch KCl bão hòa thì ta th
ấy
ngọn lửa có màu tím.
Khi thay LiCl bằng Li2SO4
thì
thấy màu ngọn lửa không thay đổi.
Ở trong ngọn lửa, những electron của
nguyên tử và ion kim loại kiềm được kích thích
nhảy lên các mức năng lượng cao hơn. Khi trở về
những mức năng lượng ban đầu, các electron này
phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ trong vùng
khả kiến. Vì vậy, ngọn lửa có màu đặc trưng cho
từng kim loại.
Do anion
2
4
giữ electron chặt hơn Cl-
nên năng lượng từ ngọn lửa đèn cồn không đủ lớn
để kích thích electron lên trạng thái kích thích nên
Li+ trong Li2SO4 không thể hiện được tính chất như
LiCl.
Kết luận:
Khi đốt cháy cation kim loại kiềm (trong hợp
chất với anion thích hợp) sẽ cho ngọn lửa có màu
đặc trưng. Trong phân nhóm chính nhóm IA, khi đi
từ trên xuống dưới màu đặc trưng của ngọn lửa sẽ
chuyển từ đỏ đến tím, nghĩa là năng lượng tăng dần
do bán kính nguyên tử tăng, electron dễ chuyển
sang mức năng lượng cao hơn.
3
Phản ứng của kim loại kiềm với
nước:
Cho nước vào chén sứ đến ½
thể tích, nhỏ vào đó 1 giọt
phenolphtalein. Dùng kẹp sắt lấy một
mẫu kim loại Na, dùng dao nhựa cắt
thành một mẫu nhỏ (1x1mm) ta thấy
Na rất mềm. Cho mẫu Na vừa cắt vào
chén sứ ta thấy Na phản ứng với nước
mãnh liệt làm nước nóng lên, có khói
trắng bay lên, có tia lửa xẹt, mẫu Na
chạy trên mặt nước.Phản ứng ban đầu
rất nhanh nhưng sau đó chậm dần và
dung dịch chuyển sang màu hồng.
Làm lại thí nghiệm trên nhưng
thay nước bằng dung dịch CuSO4
0.5M ta thấy phản ứng xảy ra mãnh
liệt hơn thí nghiệm trên: Na bốc cháy
kèm theo tiếng nổ, có khói trắng xuất
hi
ện, có kết tủa m
àu lam và t
ại
ch
ỗ bốc
Phương trình phản ứng:
Na + H2O NaOH +
1
2
H2 (a)
H2 +
1
2
O2 H2O (b)
Khói trắng là hỗn hợp của H2 và hơi nước.
Do phản ứng (a) tỏa nhiệt rất lớn tạo điều kiện cho
phản ứng (b) xảy ra.
Do phản ứng sinh ra NaOH là một bazơ
mạnh nên dung dịch có chứa phenolphtalein hóa
hồng. Một phần NaOH sinh ra bao quanh mẫu làm
giảm bề mặt tiếp xúc của Na với H2O nên phản ứng
xảy ra chậm. H2 sinh ra phân bố không đồng đều
tạo nên lực nâng và lực đẩy, đẩy Na chạy trên mặt
nước.
Ngoài phản ứng (a) còn có phản ứng:
2NaOH + CuSO4 Cu(OH)2 + Na2SO4
xanh lam
Natri phản ứng mãnh liệt hơn vì:
+ Trong TN đầu NaOH vừa tạo thành bao quanh
mẫu Na làm giảm bề mặt tiếp xúc giữa Na với H2O.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VÔ CƠ _ NHÓM 9
4
cháy có tủa màu đen. Dung dịch
chuyển sang màu hồng sau đó mất
màu hồng đi.
+ Trong TN sau NaOH vừa tạo thành đã phản ứng
ngay với CuSO4 nên không làm giảm bề mặt tiếp
xúc giữa Na với H2O. Vì vậy, phản ứng mãnh liệt
hơn.
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.
Kết tủa màu đen là do nhiệt tỏa ra của phản
ứng (a) làm nhiệt phân tủa Cu(OH)2 thành CuO có
màu đen:
Cu(OH)2 o
t
CuO (đen) + H2O
Kết luận:
Kim loại kiềm mềm, dễ cắt, rất hoạt động về
mặt hóa học. Trong các phản ứng chúng thể hiện
tính khử mạnh.Ở điều kiện thường, trong không khí
khô kim loại thường được phủ 1 lớp oxít. Trong
không khí ẩm thì lớp oxít sẽ kết hợp với hơi nước
tạo thành các hydroxít kết hợp với CO2 tạo muối
carbonat vì vậy kim loại kiềm thường được bảo
quản trong bình kín hoặc ngâm trong dầu hỏa.
4
Độ tan của các muối kim loại kiềm:
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 Nà 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.
NaF + LiCl NaCl + LiF
Vì NH4OH đặc làm dung môi phân cực hơn mà
LiF có một phần liên kết cộng hóa trị nên tủa nhiều
hơn.
OH- + H2PO4- H2O + HPO42-
OH- + HPO42- H2O + PO43-
3Li+ + PO43- LiPO4
Kết luận:
Đa số các muối kim loại kiềm là dễ tan trừ
một số muối của Li.
Các muối của K+ dễ tan hơn của Li+ vì khi
thay LiCl bằng KCl thì trong các ống đều không có
hiện tượng.
Lắc chung hỗn hợp gồm 0.5g
LiCl và 0.5g KCl với 3ml cồn trong
becher 50ml khoảng 5 phút. Lọc và
rửa phần rắn không tan 3 lần, mỗi lần
với 1ml cồn. Phần cồn qua lọc và cồn
dùng để rửa gộp chung trong một
becher. Đun cách thủy đền khi cạn khô
Khi hòa tan hỗn hợp bằng cồn thì do Li
+
có
bán kính nguyên tử nhỏ nên lực hút hạt nhân vơi
electron ngoài cùng lớn làm cho độ phân cực trong
muối LiCl giảm mà cồn là dung môi phân yếu nên
LiCl được hòa 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.
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VÔ CƠ _ NHÓM 9
5
5
sẽ thu được 2 khối rắn: một ở trên lọc
và một do cô cạn. Lấy mẫu rắn trên lạo
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, không có hiện tượng
gì xảy ra.
Ống 2: thêm 10 giọt acid piric
vào có xuất hiện kết tủa hình kim.
Làm tương tự với mẫu rắn thu
được do cô cạn thì ta thấy mẫu này có
chứa Li2+.
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
tương tự với nó.