Đây là một thí nghiệm thực hành dành cho lớp học. Tốt nhất là học sinh làm việc theo cặp vì thiết lập và bắt đầu thí nghiệm đòi hỏi nhiều cánh tay hơn. Một học sinh có thể thêm sợi magiê vào axit và nắp bình, trong khi người kia bắt đầu đồng hồ. Trong quá trình thí nghiệm, một học sinh có thể đọc và ghi lại các giá trị. Thí nghiệm chính chỉ mất một vài phút. Nhưng hãy dành ít nhất 30 phút để học sinh cài đặt, đọc giá trị và vẽ đồ thị.
Trong thí nghiệm này, khí hydro (dễ cháy) được tạo ra. Học sinh không được tiếp xúc với bất kỳ nguồn lửa nào.
Trang thiết bị
Thiết bị
- Bảo vệ mắt
- Bình tròn (100 cm3)
- Nút cao su có một lỗ và ống dẫn phải phù hợp với bình tròn (ghi chú 1)
- Bồn hoặc chậu rửa bát nhựa (ghi chú 2)
- Bình đo (100 cm3), x2
- Giá đỡ kẹp và kẹp
- Đồng hồ bấm giờ
- Giấy đồ thị
Ghi chú về thiết bị
- Cần sử dụng nút cao su cho bình. Nút tre là quá thấm và sẽ rò rỉ. Ống qua nút nên là một đoạn ngắn của thủy tinh, sau đó có thể kết nối với ống cao su linh hoạt.
- Có thể sử dụng bơm tiêm thay vì bồn nước và bình đo. Nhưng chúng rất đắt tiền và có lẽ tốt nhất là giáo viên sử dụng trong một buổi thuyết trình. Không được để bơm tiêm tiếp xúc với nước, hoặc êmbăm sẽ bị kẹt trong ống.
Các chất
- Dây magiê cắt thành đoạn dài 3 cm
- Axit hydrocloric loãng, 1M
Lưu ý về sức khỏe, an toàn và kỹ thuật
- Đọc hướng dẫn về an toàn và sức khỏe tiêu chuẩn của chúng tôi
- Đeo bảo vệ mắt suốt thời gian. Đảm bảo không có ngọn lửa trần trụi.
- Dây magiê, Mg(s) – xem CLEAPSS Hazcard HC059a. Dây magiê nên sạch và không có hiện tượng ăn mòn hoặc oxy hóa rõ rệt. Nếu cần, vệ sinh bằng cách chà các đoạn dây với giấy nhám mịn để loại bỏ lớp oxy hóa.
- Axit hydrocloric, HCl(aq) – xem CLEAPSS Hazcard HC047a và CLEAPSS Recipe Book RB043. Axit hydrocloric nên có nồng độ khoảng 1M để có tốc độ phản ứng hợp lý. Mỗi lần thí nghiệm cần 50 cm3. Mặc dù có nguy hiểm thấp, nhưng cần đeo bảo vệ mắt vì bạn có thể bị phun khi bong bóng nhỏ vỡ.
- Khí hydro, H2(g) (CỰC KỲ DỄ CHÁY) – xem CLEAPSS Hazcard HC048. Đảm bảo tất cả các ngọn lửa trần trụi được tắt và không có nguồn lửa khác nào dành cho học sinh.
Thực hiện
- Đo 50 cm3 axit hydrocloric 1M bằng một trong hai ống đo. Đổ axit vào bình tròn 100 cm3.
- Chuẩn bị thiết bị như hình vẽ. Đổ nửa đầy bồn hoặc chậu với nước.
- Đổ đầy ống đo còn lại với nước và đảm bảo nó không hết nước khi bạn đảo ống.
- Khi bạn đã sẵn sàng, thêm một dải magiê dài 3 cm vào bình, đặt nút lại vào bình càng nhanh càng tốt và bắt đầu đồng hồ bấm giờ.
- Ghi lại khối lượng khí hiđro được phát ra tại các khoảng thời gian thích hợp (ví dụ: 10 giây). Tiếp tục đếm giờ cho đến khi không còn khí nào được phát ra nữa.
Ghi chú giảng dạy
Phương trình phản ứng là: magiê + axit hydrocloric → muối magiê + hiđro
Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Học sinh theo dõi tốc độ phản ứng giữa magiê và axit bằng cách đo lượng khí được tạo ra ở các khoảng thời gian 10 giây.
3 cm dây magiê thường có khối lượng 0.04g và tạo ra 40 cm3 khí hiđro khi phản ứng với axit dư. 50 cm3 axit hydrocloric 1M là sự dư thừa axit sáu lần.
Trong phản ứng này, magiê và axit dần dần bị hết. Tuy nhiên, axit dư, vì vậy chủ yếu là sự mất magiê (diện tích bề mặt trở nên nhỏ hơn) gây ra sự thay đổi trong tốc độ.
Nếu vẽ đồ thị của khối lượng (trục y) theo thời gian (trục x), độ dốc của đồ thị sẽ cao nhất ở đầu. Điều này cho thấy rằng phản ứng nhanh nhất ở đầu. Khi magiê được sử dụng hết, tốc độ giảm đi. Điều này có thể thấy trên đồ thị, khi độ dốc trở nên ít dốc hơn và sau đó cân đối khi phản ứng dừng lại (khi không còn sản sinh khí nữa).
Phản ứng này là phản ứng tiết nhiệt, nhưng axit loãng vẫn còn dư và tăng nhiệt độ chỉ khoảng 3.5°C. Có một số gia tốc về tốc độ phản ứng do tăng nhiệt độ. Một số học sinh có thể chú ý đến bình trở nên hơi ấm và có thể được hỏi làm thế nào nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và làm thế nào họ có thể điều chỉnh thí nghiệm để làm nó trở thành một ‘thí nghiệm công bằng’.
