03 th hoa dai cuong tt tuong van.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÀI GIẢNG

THỰC HÀNH

HÓA ĐẠI CƯƠNG

KS. TRẦN THỊ TƯỜNG VÂN

Dùng cho sinh viên ngành Môi trường và ngành Công nghệ sinh học

Năm xuất bản 2009

2

MỤC LỤC

Trang

Bài Mở đầu . ......................................................................................................... 3

Bài 1. Kỹ thuật phòng thí nghiệm . ..................................................................... 8

Bài 2. Pha chế dung dịch - Chuẩn độ . ............................................................. 21

Bài 3. Dung dịch điện li - Chất chỉ thị màu . ................................................... 30 Bài 4. Tốc độ phản ứng - Cân bằng hóa học . .................................................. 36

Bài 5. Phản ứng ôxi hóa-khử - Bậc phản ứng . ............................................... 42

3

BÀI MỞ ĐẦU

Hóa học là môn khoa học thực nghiệm. Thực hành hóa học giúp sinh viên củng cố và phát triển những kiến thức đã học được trong lý thuyết. Để biết được phương pháp nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết trong thực hành hóa học, sinh viên phải có một số kỹ năng cần thiết. Những kỹ năng này được rèn luyện dần và chủ yếu trong phòng thí nghiệm.

Để đảm bảo an toàn và đạt kết quả thực nghiệm tốt, mỗi sinh viên phải tuân thủnghiêm túc nội quy phòng thí nghiệm.

NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM

1. Tuân thủ đúng giờ giấc làm việc, sáng từ 6g45 đến 11g, chiều từ 12g30 đến 16g45. Đến trễ sau 5 phút sinh viên không được phép vào phòng thí nghiệm.

2. Chỉ những sinh viên có lịch học mới được vào phòng thí nghiệm. Khi vào phòng thí nghiệm phải đeo bảng tên và mặc áo blouse.

3. Trong giờ thực hành phải giữ yên lặng, trật tự. Không được hút thuốc và ăn uống trong phòng thí nghiệm. Không được tự ý ra khỏi phòng thí nghiệm mà không có sự cho phép của giáo viên.

4. Không được tự ý lấy dụng cụ, hóa chất không phải của mình, có ý thức bảo vệ và giữ gìn tài sản của phòng thí nghiệm.

5. Giữ sạch sẽ trong phòng thí nghiệm, sắp xếp dụng cụ, hóa chất ngăn nắp, lau dọn vệ sinh phòng thí nghiệm trước khi ra về.

6. Cần tiết kiệm hóa chất thí nghiệm, tránh gây đổ vỡ dụng cụ, hóa chất. Khi làm hư hỏng tài sản trong phòng thí nghiệm sinh viên phải bồi thường đầy đủ và chịu mọi hình thức kỷ luật.

7. Dụng cụ thí nghiệm làm xong phải rửa sạch sẽ trước khi trả cho cán bộ phòng thí nghiệm.

8. Không đổ rác thải, giấy lọc vào bồn rửa tránh gây tắc cống.

9. Khi có cháy, nổ, chập điện phải nhanh chóng cắt hết cầu dao điện và tham gia chữa cháy.

10. Trước khi ra về phải ngắt hết cầu dao máy lạnh, đèn, quạt, rút phích cắm tủ sấy, tủ hút, bếp điện…khóa van nước và khóa cửa cẩn thận.

4

QUY TẮC AN TOÀN PHÒNG THÍ NGHIỆM

1. Cẩn thận khi tiến hành thí nghiệm. Không được sử dụng những máy móc, dụng cụ mà chưa biết cách sử dụng. Phải hiểu rõ tính chất các hóa chất để tránh tai nạn đáng tiếc.

2. Không được dùng các dụng cụ thủy tinh chưa rửa sạch. Các dụng cụ thủy tinh bẩn phải để riêng hoặc rửa ngay sau khi dùng.

3. Tất cả các chai lọ đựng hóa chất phải có ghi nhãn. Khi dùng hóa chất phải đọc kỹnhãn hiệu, dùng xong phải để lại chỗ cũ. Nhãn ghi hóa chất bằng tiếng nước ngòai thì phải xem xét cẩn thận chỗ nào chưa rõ phải tra cứu tài liệu, không được đóan. Hóa chất chưa dùng ngay phải ghi lại để tránh nhầm lẫn. Trên thực tế phần lớn các hóa chất là chất độc nên phải hết sức cẩn thận.

4. Khi hút hóa chất bằng ống hút (pipet) phải sử dụng bóp cao su.

5. Khi theo dõi dung dịch đang sôi hoặc tinh thể đang chảy không được để mặt gần. Khi đổ một chất lỏng vào cốc phải để xa mặt. Nên dùng kính bảo hộ lao động.

6. Làm gì nguy hiểm phải chú ý cả người đứng bên cạnh. Đun một chất lỏng trong ống nghiệm phải để miệng ống quay về phía không có người. Lúc đun không được giữ ống nghiệm đứng yên mà phải lắc đều, đun toàn bộ bề mặt ống nghiệm ở phần chứa chất lỏng.

7. Khi làm việc với chất dễ cháy thì tuyệt đối:

- Không dùng lửa ngọn - Không làm việc bên cạnh lửa ngọn - Không để chất dễ cháy bên cạnh nguồn sinh nhiệt.

8. Khi làm việc với chất dễ nổ như nitrat, clorat, pemanganat, bicromat, peoxyt… thì phải cẩn thận và đúng qui cách.

9. Khi làm việc với các acid và bazơ mạnh: - Không để đổ ra ngoài. - Đổ acid hay bazơ vào nước khi pha loãng chúng (không được đổ nước vào

acid hay bazơ). - Sang chai phải dùng phễu (khi rót phải quay nhãn lên phía trên, chai kia phải

để trên bàn, tuyệt đối không cầm trên tay). - Không hút acid hay baz khi trong chai còn quá ít. - Khi đun sôi phải cho đá bọt hoặc bi thủy tinh… để điều hòa, tránh để bắn

hay trào ra ngoài. 10. Khi làm việc với dụng cụ thủy tinh:

5

- Tránh đỗ vỡ. - Dụng cụ loại nào dùng cho việc đó, chỉ được đun với dụng cụ thủy tinh chịu

nhiệt và dùng cho chân không những dụng cụ đặc biệt dùng trong chân không.

11. Khi làm việc với dụng cụ điện: - Tay phải thật khô, chỗ làm việc cũng phải khô. - Cẩn thận khi dùng điện có điện thế 220 Vol.

12. Khi tham gia chữa cháy, cần lưu ý: - Nếu cháy do các chất hữu cơ: axetat ethyl, benzen, toluen… phải dùng cát. - Nếu cháy do điện: trước tiên phải cắt cầu dao điện rồi dùng cát hoặc bình

phun CO2. 13. Khi bị vỡ đường ống dẫn nước trong phòng thí nghiệm, phải nhanh chóng khóa van của đường ống dẫn nước chính.

QUY TẮC BẢO HIỂM KHI LÀM THÍ NGHIỆM

1. Thí nghiệm với chất độc Trong phòng thí nghiệm có nhiều chất dễ gây ngộ độc như: asen, thủy ngân,

chì… và những hợp chất của chúng. Nhiều chất ảnh hưởng tới đường hô hấp như: hơi các halogen, khí cacbon oxit, khí hydro sunfua, nitơ peoxit…Vì vậy phải thận trọng khi sử dụng các chất này.

Thí nghiệm với các khí độc phải tiến hành trong tủ hút hoặc nơi thoáng gió, mởrộng cửa phòng. Chỉ nên lấy lượng hóa chất vừa đủ để làm được nhanh, giảm bớt khí độc bay ra. Khi ngửi các hóa chất, không để mũi gần miệng lọ, mà dùng tay phẩy nhẹ. Khi làm việc với khí độc cần có khẩu trang.

2. Thí nghiệm với các chất dễ ăn da và gây bỏng Các axit đặc, kiềm đặc, phốt pho trắng, brom lỏng…dễ ăn da, gây bỏng nặng.

Khi dùng chúng phải cẩn thận, không để rơi vào người, đặc biệt là mắt, không dính vào quần áo, sách vở, tài liệu, khi quan sát cần có kính che mắt.

Pha loãng axit H2SO4 phải đổ axit vào nước, rót chậm từng lượng nhỏ và khuấy đều, tuyện đối không được đổ nước vào axit. Khi đun dung dịch các chất dễ ăn da, gây bỏng phải thực hiện theo đúng cách đun hóa chất.

3. Thí nghiệm với các chất dễ cháy, dễ nổ Nhiều chất dễ cháy như: dầu hỏa, xăng, benzen, cồn, ete… dễ gây hỏa hoạn lớn

phải được để xa lửa và dùng lượng vừa phải. Khi cần đun nóng chúng, không đun trực tiếp mà phải đun cách thủy.

6

Làm thí nghiệm với các chất dễ cháy nổ phải thận trọng và theo đúng hướng dẫn trong tài liệu, cần có phương tiện bảo hiểm đầy đủ.

CÁCH SƠ CỨU KHI GẶP TAI NẠN

1. Khi bị thương Khi bị đứt tay, chảy máu nhẹ dùng bông thấm máu vết thương rồi bôi thuốc sát

trùng (cồn 900, thuốc tím loãng, cồn iot…). Vết thương động mạch, dùng dây cao su hay khăn tay buộc chặt phía trên vết thương, giữ vết thương khỏi nhiễm trùng, dùng bông sạch phủ lên vết thương rồi băng lại, nếu máu ra nhiều phải đưa đến trạm y tế.

2. Khi bị bỏng Bị bỏng vật nóng (thủy tinh, kim loại, nước sôi…) không rửa nước, không làm

vỡ những nốt phồng trên vết bỏng. Sau đó bôi vadơlin và băng vết bỏng lại. Có thểdụng axit picric hoặc tananh 2% bôi lên vết bỏng.

Bị bỏng axit đặc (H2SO4 đặc…), kiềm đặc phải rửa bằng vòi nước máy cho chảy mạnh từ 3 – 5 phút. Sau đó rửa lại vết thương do axit bằng dung dịch NaHCO3 2%, vết thương do kiềm bằng dung dịch CH3COOH 2%.

Khi bị axit bắn vào mắt, dùng bình cầu tia, rửa mắt nhiều lần bằng nước, sau rửa bằng dung dịch borac 2%. Nếu là kiềm, rửa bằng dung dịch axit acetic hoặc axit boric 2%.

Bị bỏng bởi phôt pho phải ngâm lâu trong dung dịch thuốc tím hoặc dung dịch CuSO4 5%, sau đó nhúng băng trước khi buộc vết thương bằng dung dịch CuSO4

5% rồi đưa đến trạm y tế để lấy hết phôt pho còn lại trong vết bỏng. Không bôi vadơlin lên vêt bỏng vì phôt pho hòa tan trong chất này.

Brom lỏng rơi lên da phải rửa lại nhiều lần bằng benzen hoặc dung dịch natri thiosunfat 5%, thấm khô, bôi vadơlin, băng lại và đưa đến trạm y tế.

3. Khi bị ngộ độc Hít phải khí độc như H2S, Cl2, Br2, CO, NO2…đưa ngay nạn nhân ra chỗ

thoáng khí. Nếu cần dùng bình oxy để thở.

Ăn uống phải chất độc như asen, thủy ngân, chì và các hợp chất của chúng, nhanh chóng cho nạn nhân nôn ra, rồi đưa đến trạm y tế cấp cứu.

7

4. Khi bị cháy Quần áo đang mặc trên người bị cháy với diện tích lớn, tuyệt đôi không được

chạy hoặc ra chỗ có gió, phải nằm xuống đất mà lăn, cháy ở diện tích bé, dùng khăn ướt, nước để dập tắt.

Nếu xảy ra cháy lớn trong phòng thí nghiệm, phải dùng bình chữa cháy. Khi cháy các hóa chất, tùy loại mà dùng các phương pháp chữa cháy thích hợp.

8

BÀI 1. KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM

1. Một số dụng cụ thí nghiệm 1.1. Dụng cụ thủy tinh

Trong phòng thí nghiệm có nhiều loại dụng cụ thủy tinh, theo công dụng của chúng, có thể chia thành 3 loại:

- Dụng cụ thủy tinh không chia độ: ống nghiệm, bình cầu, bình hình nón, phễu… - Dụng cụ thủy tinh có chia độ: ống đo, cốc, ống chuẩn độ, ống hút, bình định

mức… - Dụng cụ thủy tinh có tác dụng đặc biệt: bình hút ẩm, ống sinh hàn, nhiệt kế…

1.1.1. Dụng cụ thủy tinh không chia độỐng nghiệm

Ống nghiệm có nhiều loại với các kích thước khác nhau. Để giữ ống nghiệm trong khi làm việc, thường để chúng trên các giá đựng.

Ống nghiệm chủ yếu được dùng làm các thí nghiệm với lượng nhỏ. Chất phản ứng đựng trong ống nghiệm phải là lượng ít, vào khoảng 1/4, có khi chỉ là 1/8, dung tích ống nghiệm.

Muốn lắc ống nghiệm thì tay trái cầm ống nghiệm bằng ngón cái và ngón trỏ, cầm gần miệng ống nghiệm và đỡ ống nghiệm bằng ngón giữa, dùng ngón trỏ tay phải búng nhẹ vào phía dưới ống nghiệm. Nếu chất lỏng quá ½ ống nghiệm thì phải khuấy bằng đũa thủy tinh, đưa lên đưa xuống nhẹ nhàng tránh làm thủng đáy. Không được lấy ngón tay bịt ống nghiệm để lắc, làm như vậy không những đưa thêm chất lạ từ ngón tay vào ống nghiệm làm sai lệch kết quả thí nghiệm mà đôi khi còn gây tai nạn đến ngón tay.

Cốc thủy tinh

Cốc thủy tinh có dạng cao, thấp, rộng, hẹp với dung tích khác nhau từ 50ml đến 1 hoặc 2 lít. Có 2 loại cốc: cốc có mỏ và cốc không mỏ. Thông dụng nhất là cốc có mỏ, vì dễ dàng cho việc rót chất lỏng hơn.

Cốc thường làm bằng thủy tinh chịu nhiệt, dùng đựng hóa chất và để thực hiện các phản ứng như dùng ống nghiệm nhưng với lượng hóa chất nhiều hơn.

9

Bình hình nón

Bình hình nón có thành mỏng đều, đáy bằng, miệng hẹp, cũng có thể đun được như cốc thủy tinh. Do hình dạng của bình nên nó lắc quay tròn dễ, cho phép trộn nhanh hóa chất đựng trong bình, vì vậy bình hình nón thường được sử dụng để chuẩn độ. Cũng nhờ hình dạng của bình mà ta có thể dùng đũa thủy tinh chạm vào một điểm bất kỳ của bình, do đó dễ dàng hơn khi làm

sạch bình cũng như lấy hết các cặn dính ở thành bình.

Bình cầu

Bình cầu có nhiều cỡ khác nhau và nhiều loại khác nhau như bình cầu đáy bằng, bình cầu đáy tròn; bình cầu cổ ngắn hay cổ dài, cổ rộng hay cổ hẹp, cổnhám hay không nhám; loại chịu nhiệt hoặc không chịu nhiệt; loại có nhánh hoặc không có nhánh…

- Bình cầu đáy bằng dùng để đựng và pha hóa chất, hoặc để đun nóng các chất lỏng…

- Bình cầu đáy tròn dùng để cất, đun sôi hoặc làm những thí nghiệm cần đun nóng. Khi đun nên dùng kẹp mắc trên giá mà cặp cổ bình cầu và phải lót lưới amiăng. Bình cầu đáy tròn phải có giá để.

Phễu

Phễu dùng để lọc và rót chất lỏng. Phễu thủy tinh có kích thước khác nhau, thường có đường kính 6cm – 10cm. Hình dạng chung của các phễu là cuống dài, gốc phễu bằng 600, nhờ vậy sẽgiúp cho tốc độ chảy nhanh.

Khi dùng, người ta thường đặt phễu lên giá đỡ. Giá đỡ gồm giá sắt và vòng phễu sắt, tùy lọai phễu dùng lớn hay nhỏ mà chọn vòng phễu thích hợp để mắc. Cũng có khi người ta đặt phễu trực tiếp lên các dụng cụ hứng: chai, lọ, bình cầu, bình hình nón…

Khi rót chất lỏng, mức chất lỏng trong phễu phải thấp hơn miệng phễu 15mm. Không nên rót chất lỏng thắng vào phễu mà nên dùng đũa thủy tinh dẫn chất lỏng vào thành phễu.

10

1.1.2. Dụng cụ thủy tinh có chia độỐng đo hình trụ

Ống đo hình trụ được chia độ thành 1 ml hoặc 1/10 ml. Các ống đo hình trụ có dung tích từ 3ml, 5ml đến 1 lít. Khi dùng các ống đo cần chú ý độ chính xác phép đo thể tích phụ thuộc vào đường kính ống đo, ống đo càng rộng thì mức chính xác càng kém. Không được dùng những ống đo lớn để đo thể tích nhỏ.

Khi đong chất lỏng trong suốt, rót chất lỏng vào ống đo sao cho đáy dưới vòm khum của bề mặt chất lỏng ngang với vạch chia độcủa ống đo, vạch đó sẽ chỉ thể tích chất lỏng. Đối với chất lỏng đục hoặc có màu, xác định thể tích theo mặt trên của vòm khum.

Không được đun nóng ống đo cũng như không được đo chất lỏng đang nóng.

Bình định mức

Bình định mức là loại dụng cụ có thể tích chính xác chuyên dùng để pha chế những dung dịch có nồng độ xác định. Bình định mức là hình cầu đáy bằng, cổ dài, có ngấn và nút nhám. Ngấn ở cổ bình xác định dung tích chất lỏng chứa trong bình ở200C. Bình định mức thường dùng có dung tích 100, 250, 500 ml…

Khi pha dung dịch có nồng độ xác định từ chất rắn, cần thực hiện như sau: Trước tiên cân chính xác chất định pha, đổvào cốc ngòai rồi cho vào đó một ít dung môi để hòa tan, sau đó mới đổ vào bình định mức, tiếp tục đổ thêm dung môi cho tới vạch.

- Trước khi đổ dung môi cho tới vạch phải lắc dung dịch trong bình thật đều, dùng hai bàn tay đỡ đáy và nút bình định mức lắc cẩn thận không để dung dịch bắn lên miệng bình.

- Việc hòa tan thường làm giảm hoặc tăng nhiệt độ của dung dịch, nên phải chờcho đến khi nhiệt độ của dung dịch trong bình và nhiệt độ trong phòng thí nghiệm bằng nhau rồi mới cho thêm dung dịch cho tới vạch.

- Khi đổ dung môi cho tới vạch thì những giọt dung môi sau cùng phải đổ chính xác, nếu cần thì dùng pipet để nhỏ giọt từ từ, sau khi nhỏ một giọt ta phải chờ 1 đến 2 phút để dung môi có thời gian trôi xuống vì nó dính thành bình.

- Khi xác định vòm khum cần để mắt nhìn ngang với ngấn. - Chú ý cầm cổ bình phía trên ngấn, không cầm ở bầu tròn của bình để tránh làm

tăng nhiệt độ chất lỏng trong bình.

11

Ống hút (Pipet)

Pipet dùng để lấy một lượng chính xác chất lỏng. Pipet là một ống thủy tinh nhỏ, ở giữa có bầu hoặc không. Pipet thường có dung tích 1, 2, 3, 5, 10, 20, 25, 50ml. Ngoài ra, người ta còn sử dụng micro pipet để lấy những thể tích nhỏ chất lỏng với độ chính xác cao hơn.

Phân loại pipet: pipet một vạch và pipet hai vạch, pipet chia độ và pipet có dung tích cố định (pipet bầu).

- Đối với pipet một vạch thì khi ta hút chất lỏng đến vạch trên và thả tay cho chất lỏng chảy ra hết là đã lấy được đúng thể tích ghi trên pipet.

- Đối với pipet hai vạch thì thể tích ghi trên pipet là thể tích chứa giữa hai vạch đó. Vì vậy đối với pipet hai vạch này, khi ta hút chất lỏng đến vạch trên và thả tay cho chất lỏng chảy ra đến vạch dưới thì dừng lại, lúc đó sẽlấy được đúng thể tích ghi trên pipet.

- Pipet chia độ là loại pipet tại phần giữa có các vạch chia độ. - Pipet bầu là loại pipet thường có bầu ở giữa, dùng để đo một thể tích

chính xác do pipet quy định.

Muốn lấy chất lỏng vào pipet phải dùng quả bóp cao su.

- Trước hết dùng tay phải bóp quả cao su để tạo ra sự chênh lệch áp suất, tay trái cầm pipet, chú ý ngón trỏ của tay trái để gần miệng trên pipet có thể sẵn sàng bịt lại khi đã lấy xong chất lỏng.

- Đặt đầu hở quả cao su vào miệng pipet. Nhúng pipet vào chất lỏng và thả lỏng từtừ tay phải để chất lỏng vào pipet cho tới quá vạch trên của pipet một chút. Dùng ngón trỏ tay trái bịt lại.

- Nhấc pipet ra khỏi bề mặt chất lỏng, dùng giấy lau khô chất lỏng bên ngoài pipet. Sau đó nâng vạch của pipet lên ngang mắt, hé mở ngón trỏ để chất lỏng chảy từng giọt cho tới khi vòm khum khớp với vạch chia độ.

- Đưa pipet sang bình đựng, mở ngón trỏ cho chất lỏng chảy vào bình. Nếu pipet có vạch ở phía dưới thì dùng ngón trỏ điều chỉnh cho vòm khum chất lỏng còn lại khớp với vạch dưới pipet. Nếu pipet không có vạch dưới thì để chất lỏng chảy ra hết, không dùng miệng thổi xuống giọt chất lỏng còn dính lại đầu cuối pipet.

12

Ống chuẩn độ (Buret)

Buret dùng để đo một lượng nhỏ dung dịch. Buret là một ống thủy tinh đầu dưới vuốt nhỏ lại, trên thành ngoài dọc theo chiều dài của buret có khắc vạch chia ra ml và 0,1ml, vạch số 0 ở phía trên. Buret dùng để chuẩn độthường có dung tích 10ml, 25ml và 50ml.

Thường buret có hai loại: loại có khóa nhám và loại ống cao su. Buret có khóa nhám có thể sử dụng cho các hóa chất trừ dung dịch kiềm. Đối với dung dịch kiềm thì ta nên dùng buret ống cao su.

Ngoài 2 loại buret nói trên, trong phòng thí nghiệm còn dùng microburet. Microburet khác với buret thường ởchỗ nó không chia độ theo 0,1ml mà theo 0,01ml, vì vậy nó chính xác hơn.

Khi sử dụng buret để chuẩn độ, cần thực hiện theo các động tác sau:

Phần chuẩn bị:

- Rửa sạch buret trước khi sử dụng. Buret sạch là khi ta rót dung dịch thì dung dịch chảy từ từ theo thành bên trong của buret và không dính giọt nào trên thành buret. Khi sử dụng mà buret còn ướt thì ta phải tráng buret vài lần bằng dung dịch chuẩn độ.

- Rót dung dịch chuẩn độ vào buret: dùng loại phễu nhỏ có cuống ngắn, cuống phễu không được chạm tới vạch số 0. Trước khi rót ta phải xem lại đã khóa buret chưa. Sau đó mở khóa để dung dịch chảy xuống chiếm đầy phần buret nằm dưới khóa đến tận đầu cùng của ống vuốt. Dung dịch rót vào phải cao hơn vạch số 0 khoảng 3 – 4cm. Chú ý để cho phần dưới buret không có bọt khí, vì nếu có bọt khí thì khi chuẩn độ ta không thể đọc đúng thể tích hóa chất đã sử dụng. Trường hợp có bọt khí thì ta mở khóa cho chất lỏng chảy mạnh xuống cốc hứng để bọt khí theo ra.

- Cứ mỗi lần chuẩn độ ta phải rót dung dịch vào buret cho đến vạch số 0.

Phần định lượng:

- Dùng tay trái cẩn thận mở khóa cho dung dịch chảy từ từ tới vạch số 0; nhìn ngang tầm mắt thấy mặt khum tiếp xúc với vạch số 0 thì dừng.

- Khi định lượng, dung dịch chảy trong buret không được nhanh quá vì khi chảy nhanh dung dịch không kịp xuống hết, vì vậy kết quả thực nghiệm sẽ sai.

- Mỗi lần chuẩn độ nên xuất phát từ vạch số 0.

13

Khi tiến hành xong thí nghiệm, buret phải được rửa sạch bằng nước thường và tráng lại bằng nước cất, cặp nó vào giá và quay đầu hở xuống để bụi không rơi vào buret. Đối với loại buret có khóa nhám thì cần lấy khóa ra bọc khóa bằng giấy lọc sạch rồi lại đặt khóa vào buret, làm như vậy thì phần nhám được bảo vệ ít bị hỏng và cũng không bị dò chảy. Bình thường ta có thể bôi khóa buret bằng một lớp vadơlin mỏng rồi xoay qua lại để lớp vaselin phân bố đều trước khi sử dụng.

1.1.3. Dụng cụ thủy tinh có tác dụng đặc biệt Bình hút ẩm

Bình hút ẩm là bình làm bằng thủy tinh dầy, phía dưới hình nón cụt, phía trên hình trụ, nắp đậy bằng thủy tinh có gờmài nhám cho kín. Bình hút ẩm dùng làm khô từ từ các chất, bảo vệ các chất dễ hút ẩm trong không khí.

Có 2 loại bình: bình hút ẩm thường, bình hút ẩm chân không.

Ở đáy bình để các chất hút ẩm: CaCl2 khan, NaOH rắn, H2SO4 đặc, P2O5, silicagel…Những chất cần làm khô đựng trong cốc. chén sứ, mặt kính đồng hồ…đặt vào bình, trên khay sứ. Miệng bình và nắp thủy tinh mài nhám luôn bôi lớp vadơlin mỏng. Khi mở bình phải đẩy nắp trượt về một bên theo chiều ngang, không được nhấc nắp theo chiều thẳng đứng. Khi đậy nắp, đẩy nắp trượt từ bên cạnh dần vào khít với miệng bình. Muốn di chuyển bình hút ẩm, dùng hai ngón tay cái giữlấy nắp bình vì nó dễ bị trượt.

Trong trường hợp đặt chén nung nóng vào bình sau khi đậy nắp, phải đẩy nắp qua lại vài lần để không khí nóng thoát ra ngoài, sau đó mới đậy nắp cố định, để khi nguội áp suất trong bình giảm, nắp được giữ chặt.

Ống sinh hàn

Ống sinh hàn dùng để ngưng tụ các chất hơi. Tùy theo chức năng mà ống sinh hàn có hình dạng và tên gọi khác nhau.

Ống sinh hàn thẳng dùng cất nước hay cất chất lỏng, đểphân ly các chất lỏng hòa tan lẫn nhau. Ống sinh hàn thẳng có hình dạng một ống thủy tinh dài và một đầu rộng ra, bao quanh ống này là một bao bằng thủy tinh.

Ống sinh hàn bầu và ống sinh hàn xoắn là loại ống sinh hàn ngược chủ yếu dùng để ngưng lại các chất dễ bay hơi trong bình phản ứng. Cũng có thể dùng loại này để cất chất lỏng nhưng khi dùng phải lắp đứng, nếu lắp nghiêng chất lỏng sẽ đọng lại trong

14

ống sinh hàn. Đối với ống sinh hàn ngược, ống ngưng tụ bên trong có thể có dạng tràng hạt hay xoắn ruột gà. Cấu tạo của ống sinh hàn loại này sẽ làm tăng bề mặt làm lạnh và như vậy hơi sẽ ngưng tụ tốt hơn.

Nước làm lạnh ống sinh hàn bao giờ cũng cho chảy vào vòi dưới và chảy ra ởvòi trên. Lắp như vậy để đảm bảo ống sinh hàn luôn luôn đầy nước. Nếu ta lắp ngược lại thì trong ống sinh hàn sẽ không đầy nước, nó làm cho ống sinh hàn nóng và những chỗ đó sẽ nứt và sự ngưng tụ cũng hạn chế. Thường dùng nước máy đểchạy ống sinh hàn.

Nhiệt kế

Có nhiều loại dụng cụ để đo nhiệt độ: nhiệt kế lỏng, nhiệt kế điện trở, piromet nhiệt điện, piromet quang học.

Nhiệt kế lỏng là nhiệt kế có chứa chất lỏng. Chất lỏng đựng trong nhiệt kế thường là rượu màu, thủy ngân, toluen, pentan…Nhiệt kết chứa pentan đo nhiệt độ thấp đến -2200C. Nhiệt kế thủy ngân đo đến nhiệt độcao nhất là 5500C.

Khi đo nhiệt độ một chất lỏng, nhúng ngập bầu thủy ngân của nhiệt kế vào chất lỏng, không để bầu thủy ngân sát vào thành bình. Theo dõi đến khi cột thủy ngân không dâng lên nữa mới đọc kết quả, đểmắt ngang với mực thủy ngân.

Sử dụng nhiệt kế phải cẩn thận, tránh va chạm mạnh, rơi vỡ, không để nhiệt kế thay đổi nhiệt độ đột ngột, không được đo nhiệt độ cao quá nhiệt độ cho phép, sẽlàm nhiệt kế nứt vỡ. Cần đặc biệt lưu ý thủy ngân và hơi thủy ngân rất độc, nếu không may nhiệt kế vỡ, dùng mảnh giấy thu gom phần lớn các hạt thủy ngân vào lọ, không được nhặt bằng tay, khử thủy ngân còn sót bằng bột lưu huỳnh, hoặc tạo hỗn hống với kẽm…đồng thời làm thay đổi không khí trong phòng: mở cửa, quạt thông gió…

1.2. Dụng cụ bằng sứ Dụng cụ bằng sứ cũng được sử dụng rộng rãi trong

phòng thí nghiệm. Dụng cụ bằng sứ bền chắc, ít bị hóa chất ăn mòn, chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột, đặc biệt chịu được nhiệt độ cao hơn dụng cụ thủy tinh (có thể tới 12000C). Song có nhược điểm là nặng, không trong suốt và đắt tiền.

Thường dùng là cốc sứ, chén sứ, bát sứ, chày, cối sứ, thìa bay…

15

Chén sứ

Chén sứ dùng để nung các chất, đốt cháy các chất hữu cơ khi xác định tro…

Trong đa số trường hợp, khi nung cần đậy nắp. Khi lấy nắp ra phải dùng kìm đểgắp. Nung xong làm nguội trong bình hút ẩm.

Bát sứ

Bát sứ dùng để cô các dung dịch, trộn các hóa chất rắn với nhau, đun chảy các chất…

Có thể đun các bát sứ bằng ngọn lửa trực tiếp nhưng nếu đun qua lưới vẫn tốt hơn.

Chày, cối sứ

Chày, cối sứ dùng để nghiền hóa chất rắn.

Khi nghiền, lượng chất rắn trong cối không quá 1/3 thể tích của cối. Đầu tiên dùng chày cẩn thận giã nhỏ những cục lớn cho đến khi kích thước bằng hạt đậu, sau đó dùng tay tỳ chày và xoáy mạnh chày vào cối cho chất rắn nhỏ dần. Trong khi nghiền thỉnh thoảng dừng lại, dùng thìa bay để đảo và dồn chất cần nghiền vào giữa cối. Khi đạt đến kích thước cần thiết dùng thìa bay cạo sạch chất cần nghiền dính vào đầu chày và xung quanh thành cối sau đó đổ ra theo mỏ cối. Sau khi nghiền xong, rửa sạch chày cối ngay.

1.3. Dụng cụ bằng sắt, bằng gỗ, bằng kim loại Dụng cụ bằng sắt gồm giá sắt, con bọ, cặp sắt,

vòng kiềng, cặp gắp chén nung, lưới amiăng, kẹp mo…Dụng cụ bằng gỗ có giá để ống nghiệm, cặp ống nghiệm…

Giá sắt rất cần cho phòng thí nghiệm hóa học. Cùng với giá sắt thường có đủ các vòng, cặp, con bọ. Khi cặp ống nghiệm hay các loại bình phải có cao su hay giấy lót nơi tiếp xúc giữa cặp sắt và dụng cụ thủy tinh để tránh nứt vỡ.

Đối với cặp ống nghiệm, khi đã cho ống nghiệm vào cặp rồi, không nên dùng bàn tay nắm lấy cả 2 nhánh ống nghiệm, chỉ cầm chắc lấy nhánh dài và cho ngón tay cái gần sát vào phía trong nhánh ngắn. Như vậy sẽ cặp chặt ống nghiệm và không bị rơi.

Phòng thí nghiệm có tủ hút để tiến hành thí nghiệm với chất độc hoặc có mùi khó chịu như hydro sunfua, hydro clorua, các halogen, nitơ dioxit… Khi không thí nghiệm, tủ hút có thể dùng để cất các hóa chất độc, dễ bay hơi, có mùi khó chịu

16

như brom lỏng, các axit đặc (H2SO4, HNO3, HCl…), các chất dễ cháy như CS2, ete, benzen…

2. Một số loại máy thông dụng Để tiến hành đo đạc các số liệu trong quá trình thí nghiệm, thường sử dụng một sốloại máy đo đơn giản sau:

Cân Cân dùng để xác định khối lượng.

Trong phòng thí nghiệm thường phân biệt 2 loại cân: cân kỹ thuật và cân phân tích.

- Cân kỹ thuật là cân dùng để cân các khối lượng tương đối lớn (vài trăm gram), khối lượng nhỏ nhất mà cân kỹ thuật cân được khoảng 0,01g.

- Cân phân tích là cân dùng để cân các khối lượng nhỏ từ 100g trở xuống đến 0,1mg (0,0001g), do đó người ta cũng thường gọi cân phân tích là cân có 4 số lẻ.

Không nên nhầm lẫn rằng cân phân tích luôn chính xác hơn cân kỹ thuật, nó chỉ chính xác hơn khi cân các khối lượng nhỏ. Vì vậy không dùng cân phân tích đểcân các khối lượng lớn hơn 200g. Trong trường hợp cân 1 lượng nhỏ 10g, 20g, nếu không cần độ chính xác cao, ta nên dùng cân kỹ thuật để nhanh hơn.

Máy đo pH Máy đo pH là máy đo được sử dụng để xác định chỉ số hydro (pH) của các dung

dịch.

Máy đo độ dẫn diện Máy đo độ dẫn diện là loại máy dùng để xác định hàm lượng các muối hòa tan

trong dung dịch thông qua việc xác định độ dẫn điện của chúng.

Lò nung Lò nung được sử dụng khi tiến hành các thí nghiệm với chất rắn ở nhiệt độ cao.

17

Tủ sấy Tủ sấy được sử dụng để làm khô các vật liệu, sản phẩm, các dụng cụ và hóa chất

bằng nhiệt.

3. Một số kỹ thuật cơ bản trong phòng thí nghiệm 3.1. Rửa dụng cụ hóa học Rửa dụng cụ hóa học cần biết tính chất của những chất làm bẩn dụng cụ. Từ đó

chọn phương pháp rửa cũng như dung môi để rửa.

Có 2 phương pháp rửa: phương pháp cơ học và phương pháp hóa học

Phương pháp cơ học Dụng cụ rửa là chổi lông. Nếu chất bẩn không phải là chất béo, chất không tan

trong nước thì dùng nước nóng hoặc nước lạnh. Nếu chất bẩn không tan trong nước, có thể rửa bằng các dung môi hữu cơ như: ete, axeton, xăng, rượu etylic…

Khi rửa ống nghiệm bằng chổi lông, cần chú ý:

- Một tay cầm chổi, một tay cầm hơi chếch ống nghiệm - Cho nước vào ống nghiệm, cầm chổi xoay nhẹ để cho lông chổi cọ sát vào đáy

và thành ống, đồng thời kéo chổi lên xuống, vừa kéo vừa xoay để rửa thành ống. - Không thọc mạnh chổi vào đáy ống sẽ làm ống nghiệm bị vỡ. - Cần chọn chổi thích hợp với từng loại ống.

Phương pháp hóa học Thường dùng hỗn hợp sunfocromic, hỗn hợp axit sunfuric với kali ppemanganat,

kiềm đặc…để rửa.

Khi rửa các dụng cụ cần chú ý: - Dụng cụ phải rửa sạch, tráng bằng nước cất rồi để vào nơi quy định. - Không dùng giấy lọc, khăn mặt lau thành bên trong các dụng cụ vừa rửa xong.

Có thể làm khô các dụng cụ trong tủ sấy (trừ các dụng cụ có chia độ). - Các dung dịch axit, kiềm đặc, chất độc, mùi thối… không được đổ vào chậu rửa.

3.2. Làm khô các dụng cụ Các dụng cụ có thể làm khô nguội và sấy khô nóng.

Để làm khô nguội, dụng cụ sau khi rửa sạch được úp lên các giá đựng. Dụng cụ đã rửa sạch, cần tránh không bị bẩn lại, có thể để trong bình hút ẩm.

Sấy khô nóng dụng cụ bằng đèn cồn, bếp điện, đèn khí hoặc trong tủ sấy ở nhiệt độ 800C – 1000C. Với các dụng cụ có chia độ không được sấy khô nóng, nếu cần làm khô, tráng dụng cụ bằng rượu, sau bằng ete.

18

3.3. Cách sử dụng hóa chất Ngay từ đầu, sinh viên phải làm quen với việc dùng lượng hóa chất nhỏ để làm

thí nghiệm.

Lấy hóa chất rắn phải dùng thìa sạch và khô, không bốc hóa chất bằng tay, tránh bưng cả lọ mà đổ. Nút của lọ hóa chất khi đặt xuống bàn, đặt ngửa nút. Hóa chất rơi vãi, dùng thừa không được vào lọ, trừ trường hợp hóa chất quý, đắt tiền. Khi cần cho hóa chất rắn vào ống nghiệm, gấp băng giấy thành máng, cho hóa chất vào đầu máng, từ từ đưa xuống đáy ống nghiệm, gõ nhẹ cho hóa chất rơi xuống.

Lấy hóa chất lỏng phải dùng ống nhỏ giọt, không để đầu ống hút chạm vào thành dụng cụ, không để lẫn ống hút của lọ hóa chất này sang lọ hóa chất khác. Nếu có hướng dẫn lấy một lượng lớn, khi rót dung dịch phải xoay nhãn về phái trên, nếu dung dịch có rơi rớt ra ngoài không làm hỏng nhãn. Khi lấy hóa chất độc và ăn da không được dùng tay cầm ống nghiệm mà phải dùng cặp. Nên cặp ống nghiệm ở vịtrí cách miệng ống khoảng 1/5 bề dài ống.

3.4. Hòa tan Để pha chế các thuốc thử trong phòng thí nghiệm thường phải hòa tan chất tan

trong dung môi (chất rắn trong chất lỏng, chất lỏng trong chất lỏng, chất khí trong chất lỏng).

Nếu là chất rắn phải nghiền nhỏ, khuấy đều, khi cần thiết có thể đun nóng.

Hòa tan 2 chât lỏng cần lắc bình luôn để cho dung dịch đồng nhất. Tùy theo lượng chất hòa tan mà chọn dụng cụ thích hợp. Những dụng cụ hòa tan thường dùng là ống nghiệm, cốc, bình hình nón, bình định mức… Hòa tan trong ống nghiệm thì lắc ngang. Hòa tan trong bình cầu, bình định mức, bình tam giác thì lắc tròn. Hòa tan trong cốc phải khuấy dung dịch bằng đũa thủy tinh có đầu bọc cao su, nếu khuấy lâu dùng máy khuấy từ hoặc động cơ điện chạy đũa khuấy.

3.5. Lọc Lọc là phương pháp tách hòan toàn pha rắn ra khỏi pha lỏng. Có nhiều cách lọc:

lọc thường, lọc nóng, lọc dưới áp suất thấp…

Lọc thường

Lọc thường dùng phễu thủy tinh và giấy lọc.

Khi lọc phải chọn giấy lọc phù hợp và vừa kích thước của phễu lọc. Có 2 cách gấp giấy lọc: giấy lọc gấp hình chóp khi cần lấy kết tủa, giấy lọc nhiều nếp khi cần lọc nhanh và lấy nước lọc.

19

Cách lọc được tiến hành như sau: - Trước tiên đặt giấy lọc vào phễu, mép giấy lọc cách miệng phễu khoảng 5 –

10mm, tẩm ướt giấy lọc bằng dung môi sạch rồi dùng ngón tay trỏ ấn nhẹ đểgiấy lọc ép sát vào thành phễu đẩy hết bọt khí giữa phễu và giấy lọc ra ngoài. Như vậy khi lọc cuống phễu sẽ đầy nước lọc. Cột chất lỏng có tác dụng như bơm hút, kéo chất lỏng trong phễu chảy nhanh hơn.

- Sau đó đặt phễu trên giá lọc có lỗ tròn vừa phễu, phía dưới đặt cốc sao cho cuống phễu chạm vào thành cốc để tạo dòng chảy liên tục. Khi rót, dùng đũa thủy tinh đặt sát mỏ cốc để tránh rơi vãi. Chất lỏng chỉ được đổ cách mép phễu 8 – 10mm. Nên lọc phần chất lỏng trong nước, chất lỏng còn ít mới khuấy kết tủa lên và đổ tất cả vào phễu lọc.

Lọc dưới áp suất thấp

Lọc dưới áp suất thấp được sử dụng khi cần lọc nhanh và muốn thu được kết tủa khô.

Lọc nóng

Lọc nóng được sử dụng khi lọc những chất dễ kết tinh.

3.6. Đun nóng, chưng và nung 3.6.1. Đun nóng Trong phòng thí nghiệm thường đun nóng bằng đèn cồn, đèn khí, bếp điện…

Đun chất lỏng trong bình cầu, cốc, bình hình nón…phải đặt trên giá sắt có lưới amiăng, cần thiết phải cặp vào giá bằng cặp sắt có lót. Sau khi đun xong không để bình cầu, cốc, bình hình nón…vào chỗ lạnh, nên để trên gỗ, giấy khô để khỏi vỡ.

Đun chất lỏng trong ống nghiệm dùng cặp gỗ, cặp cách miệng ống 1/5 chiều dài, cầm hơi nghiêng, miệng ống không hướng về phía có người. Lúc đầu hơ nhẹ

20

toàn thể ống nghiệm, vừa đun, vừa lắc để tránh hiện tượng chậm sôi, không nên đun ngọn lửa thẳng vào đáy ống nghiệm, nếu không thì dung dịch có thể vì sôi bùng lên mà trào và bắn ra ngoài. Khi bọt khí bắt đầu xuất hiện, đưa ống sang bên để gần hay bên trên ngọn lửa, tiếp tục đun bằng không khí nóng.

3.6.2. Chưng Chưng là phương pháp đun sôi ở nhiệt độ không đổi. Tùy theo yêu cầu của thí

nghiệm mà dùng phương pháp thích hợp: Chưng cách thủy, cách cát…

Chưng cách thủy Chưng cách thủy ở nhiệt độ khoảng 1000C. Dụng cụ chuyên dùng đốt nóng

bằng điện, có nắp hợp thành các vòng kim loại có thể đặt bình phản ứng to nhỏkhác nhau, bên cạnh bình có ống thủy tinh nhỏ thông với bên trong để báo mực nước. Nếu không có bình cách thủy chuyên dụng có thể dùng đèn cồn, đèn khí hay bếp điện chưng cách thủy bằng cách đặt bình phản ứng hay ống nghiệm vào cốc trên giá tròn ngập trong nước.

Chưng cách cát Chưng cách cát ở nhiệt độ khoảng 400-5000C, dụng cụ là bếp cách cát,

phương pháp chưng tương tự như trên.

3.6.3. Nung Nung là đun nóng ở nhiệt độ cao, thường dùng lò nung đạt từ 1000 – 12000C.

Dụng cụ nung nóng thường bằng sứ, thạch anh hay thủy tinh chịu nhiệt.

21

BÀI 2. 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. Nguyên tắc 2.1. Dung dịch và nồng độ dung dịch

Dung dịch là một hệ đồng nhất giữa chất tan và dung môi.

Nồng độ là một đại lượng đặc trưng cho dung dịch, thể hiện quan hệ về lượng giữa chất tan và dung môi. Nồng độ rất đa dạng, trong hóa học thường sử dụng các loại nồng độ sau:

- Nồng độ mol: cho biết số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch.

CM = số mol chất tan

thể tích dung dịch (l)

- Nồng độ đương lượng: cho biết số đương lượng chất tan có trong 1 lít dung dịch.

CN = số đương lượng

thể tích dung dịch(l)

Số đương lượng chất tan = Số mol chất tan x Hệ số đương lượng

Hệ số đương lượng (z): phụ thuộc vào bản chất của chất đó và phản ứng mà chất đó tham gia.

+ Nếu phản ứng là phản ứng axit - bazơ: z là số ion H+ hay ion OH- mà một phân tử, ion của chất đó tác dụng vừa đủ.

+ Nếu phản ứng là phản ứng ôxi hóa - khử: z là số electron mà một phân tử, ion của chất đó cho hay nhận.

- Nồng độ khối lượng trên thể tích: cho biết khối lượng chất tan (thường là g hay mg) có trong 1 đơn vị thể tích dung dịch (thường là l hay ml).

C (g/l, mg/l, hay mg/ml) = khối lượng chất tan (g hay mg)

thể tích dung dịch (l hay ml)

Lưu ý: 1g/l = 1mg/ml = 1000mg/l. Không sử dụng nồng độ g/ml.

- Nồng độ phần trăm về khối lượng: cho biết tỉ lệ về phần trăm giữa khối lượng của chất tan và khối lượng của dung dịch.

22

C%= khối lượng chất tan

khối lượng dung dịch x 100%

Mối quan hệ giữa các loại nồng độ:

- Mối quan hệ giữa C(g/l) và C%: C% = C(g/l)10.d

d (g/ml): khối lượng riêng của dung dịch.

Đối với dung dịch loãng: d ≈ 1g/ml, khi đó 1 % ≈ 10g/l.

- Mối quan hệ giữa C(g/l) và CM: CM = C(g/l)

M

- Mối quan hệ giữa CM và CN: CN = CM x z

Người ta thường ký hiệu một cách đơn giản CM là M và CN là N.

2.2. Pha chế dung dịch 2.2.1. Công thức tính pha chế dung dịch theo các nồng độPha chế từ chất rắn

- Pha theo nồng độ mol CM:

mct = P

V MC Pha AM 100 1000

...

Trong đó:

+ mct khối lượng mẫu cần cân pha, g. + CM nồng độ mol dung dịch cần pha, M. + MA phân tử gam của chất cần pha, g/mol. + VPha thể tích dung dịch cần pha, ml. + P là độ tinh khiết của hoá chất, %.

- Pha theo nồng độ đương lượng CN:

mct = P

V ÑC Pha N 1001000. .

Trong đó:

+ mct khối lượng mẫu cần cân pha, g. + CN nồng độ đương lượng dung dịch cần pha, N. + Đ đương lượng gam của chất cần pha, g/đương lượng. (Đ = M/z) + VPha thể tích dung dịch cần pha, ml. + P là độ tinh khiết của hoá chất, %.

23

- Pha theo nồng độ phần trăm C(%):

mct = P

dV C pha 100 .100

(%).

Trong đó:

+ mct khối lượng mẫu cần cân pha, g. + C% nồng độ phần trăm dung dịch cần pha, %. + Vpha thể tích dung dịch cần pha, ml. + d là khối lượng riêng của dung dịch cần pha, g/ml. + P độ tinh khiết của hoá chất, %.

Pha chế từ chất lỏng - Pha theo nồng độ mol CM:

Vđđ = d P

V MC Pha M

10. .. .

Trong đó:

+ Vđđ thể tích hoá chất đậm đặc cần hút để pha, ml. + CM nồng độ mol hoá chất cần pha, M. + M phân tử gam hóa chất cần pha, g/mol. + VPha thể tích mẫu cần pha, ml. + P độ tinh khiết của hoá chất, %. + d là khối lượng riêng của dung dịch cần pha, g/ml.

- Pha theo nồng độ đương lượng CN:

Vđđ = dPV ĐC Pha N

. 10.. .

Trong đó:

+ Vđđ thể tích hoá chất đậm đặc cần hút để pha, ml. + CN nồng độ đương lượng hoá chất cần pha, N. + Đ đương lượng gam hóa chất cần pha, g/đương lượng. + VPha thể tích mẫu cần pha, ml. + P độ tinh khiết của hoá chất, %. + d là khối lượng riêng của dung dịch cần pha, g/ml.

- Pha theo nồng độ phần trăm C(%):

Vđđ = phaV dCd C

1 1

2 2

24

Trong đó:

+ Vđđ thể tích dung dịch có nồng độ cao ban đầu, ml.

+ Vpha thể tích dung dịch cần pha, ml. + C1 nồng độ phần trăm của dung dịch có nồng độ cao ban đầu, %. + C2 nồng độ phần trăm của dung dịch cần pha, %. + d1 là khối lượng riêng của dung dịch có nồng độ cao ban đầu, g/ml. + d2 là khối lượng riêng của dung dịch cần pha, g/ml. + Với các dung dịch có nồng độ xấp xỉ nhau, có thể xem d1 ≈ d2

2.2.2. Cách pha chế dung dịch Pha chế dung dịch chuẩn

Nếu có chất gốc thì cân một lượng đã tính trên cân phân tích, hòa tan trong bình định mức rồi thêm nước tới vạch ngấn. Khi không có chất gốc, trước hết pha dung dịch có nồng độ gần đúng, sau đó dùng dung dịch chất gốc khác để xác định lại nồng độ dung dịch vừa pha. Ví dụ: dùng dung dịch axit oxalic chuẩn để xác định lại nồng độ của dung dịch natri hydroxit vừa pha.

Để điều chế các dung dịch chuẩn độ, trong thực hành thường dùng “chất tiêu chuẩn”. Những chất đó là lượng của những chất rắn khác nhau được cân chính xác hoặc là những thể tích của các dung dịch chuẩn độ được đo chính xác cần thiết đểpha 1 lít dung dịch 0,1N, đều được bỏ vào một ống thủy tinh nhỏ đã hàn kín (gọi là fixanan). Tiến hành pha chế dung dịch chuẩn độ bằng “chất tiêu chuẩn” như sau: Đục thủng lỗ thủy tinh, cho dần lượng chất hoặc lượng dung dịch trong ống đó vào bình định mức 1 lít rồi hòa tan và pha loãng dung dịch thu được bằng nước cất đến vạch ngấn.

Pha chế dung dịch từ dung dịch có nồng độ khác Pha loãng dung dịch

Pha loãng dung dịch là thêm nước vào để dung dịch có nồng độ nhỏ hơn. Gọi C1, C2 và V1, V2 là nồng độ và thể tích dung dịch trước và sau khi pha loãng, vì lượng chất tan không đổi nên C1V1 = C2V2. Nếu Vn là thể tích nước dùng pha loãng thì V2 = V1 + Vn và biểu thức trên có dạng:

C1V1 = (V1 + Vn)C2 Pha trộn dung dịch

Giả sử trộn V1 ml dung dịch có nồng độ C1 với V2 ml dung dịch chất đó có nồng độ C2 thu được V = (V1 + V2) ml dung dịch chất đó có nồng độ C, và biểu thức trên có dạng:

C1V1 + C2V2 = CV

25

2.3. Xác định nồng độ dung dịch 2.3.1. Xác định nồng độ dung dịch bằng phù kế

Tỷ khối của dung dịch thay đổi theo nồng độ, nếu biết nồng độ của dung dịch có thể suy ra tỷ khối và ngược lại, dựa vào bảng tỷ khối có sẵn.

Tỷ khối thường được xác định bằng phù kế. Phù kế là dụng cụ riêng để đo nhanh tỷ khối của chất lỏng, là một phao rỗng bằng thủy tinh. Phần trên có bảng chia độ tương ứng với các giá trị của tỷ khối đã được hiệu chỉnh ở nhiệt độ xác định có ghi trong bảng, phần dưới là bầu chứa đầy hạt chì giữ cho phù kế ở vị trí thẳng đứng khi nhúng vào dung dịch.

Thường phù kế được dùng để đo tỷ khối trong khoảng 0.2 – 0.4 đơn vị. Ví dụ. có phù kế chia độ từ 1.000 – 1.200 hoặc 1.400; từ 1.400 – 1.600…nên thường dùng một bộ gồm nhiều phù kế khác nhau để đo tỷ lệ trong một khoảng rộng.

Cách xác định nồng độ dung dịch bằng phù kế:

Đổ chất lỏng nghiên cứu vào bình có dạng như ống đo nhưng không chia độ, có thể tích phù hợp và đã làm khô. Mức chất lỏng phải thấp hơn miệng bình. Thả phù kế sạch và khô vào chất lỏng. Phù kế phải ở giữa bình không được chạm vào thành bình. Để mắt trên cùng một mặt phẳng với mức chất lỏng, đọc giá trị tỷ khối theo vạch của thang chia độ khớp với bề mặt chất lỏng. Biết được tỷ khối tra bảng sẽ có nồng độ của dung dịch. Trong trường hợp giá trị tỷkhối tìm được từ thực nghiệm không có trong bảng thì tính nồng độtheo phép nội suy. Trước khi đo, có thể đưa chất lỏng về nhiệt độxác định bằng cách để chúng vào bình điều nhiệt. Khi đo xong, bỏphù kế ra, rửa sạch, lau khô, đặt vào hộp, cất vào nơi quy định.

2.3.2. Xác định nồng độ dung dịch bằng phương pháp chuẩn độ Chuẩn độ là phương pháp xác định nồng độ chưa biết của một dung dịch theo

nồng độ đã biết của một dung dịch khác bằng cách đo thể tích của các dung dịch tương tác.

Vì các chất phản ứng với nhau theo đương lượng nên nồng độ của các dung dịch trong phép chuẩn độ thường dùng là nồng độ đương lượng.

A + B → C + D Định luật đương lượng phát biểu như sau: nếu 2 chất tác dụng với nhau vừa đủ

thì số đương lượng tương ứng của 2 chất là bằng nhau.

Số đương lượng chất A = Số đương lượng chất B

hay NA.VA = NB.VB

Xác định nồng độ dung dịch bằng

phù kế: 1. Phù kế, 2. Ống đo

26

A: Chất đã biết nồng độ (dung dịch chuẩn) B: Chất cần xác định nồng độ

Nếu xác định được thể tích VA, VB trong quá trình chuẩn độ, biết được NA, sẽtính được NB.

Thời điểm chất A thêm vào vừa đủ tác dụng hoàn toàn với chất B gọi là điểm tương đương. Thời điểm có thể quan sát được sự thay đổi màu sắc, kết tủa xuất hiện…gọi là điểm kết thúc. Hiển nhiên là điểm tương đương và điểm kết thúc càng gần nhau thì phép chuẩn độ càng chính xác. Những chất gây ra hiện tượng màu sắc thay đổi, kết tủa xuất hiện gọi là chất chỉ thị.

Phương pháp chuẩn độ được áp dụng cho nhiều loại phản ứng: phản ứng trung hòa, phản ứng oxi hóa khử, phản ứng tạo kết tủa, phản ứng tạo phức…

3. Hóa chất - Dụng cụ 3.1. Hóa chất

Muối ăn NaCl tinh thể Axit oxalic H2C2O4.2H2O tinh thểDung dịch NaOH chưa biết nồng độ Chỉ thị phenolphtalein

3.2. Dụng cụ 01 Cân kỹ thuật 01 Cân phân tích 01 Đũa thủy tinh 01 Pipet 5ml 01 Pipet 10ml 01 Pipet 25ml 04 Bình định mức 100ml 01 Ống đong 100ml 01 Phù kế 01 Phễu thủy tinh 01 Buret 10ml 03 Bình bình nón 125ml 05 Cốc 100ml 01 Cốc 250ml

27

4. Tiến hành Thí nghiệm 1. Pha dung dịch NaCl 10% từ NaCl rắn

Biết khối lượng riêng của dung dịch NaCl 10% có giá trị d = 1,090g/ml (tra trong bảng tỷ khối), dựa vào công thức tính ở mục 2.2.1., hãy tính khối lượng NaCl rắn cần lấy để pha 100ml dung dịch NaCl 10%.

Lưu ý: Sinh viên cần đưa kết quả tính toán cho giáo viên kiểm tra trước rồi mới tiến hành cân.

Dùng cân kỹ thuật, cân chính xác lượng NaCl rắn đã tính toán vào cốc 100ml. Thêm khoảng 50ml nước cất vào cốc, dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan muối, sau đó đổ dung dịch vào bình định mức 100ml. Dùng bình tia tráng lại cốc và đổ phần nước tráng này vào bình định mức. Tiếp tục cho thêm nước cất vào bình định mức gần đến vạch ngấn, dùng pipet nhỏ từng giọt nước cất vào bình định mức đến khi vòm khum của dung dịch trùng với vạch ngấn. Dùng nút đậy kín bình định mức, giữ chặt nút và lật ngược bình vài lần.

Đổ dung dịch vừa pha từ bình định mức qua ống đong 100ml. Sử dụng phù kế để đo tỷ khối của dung dịch, từ đó suy ra khối lượng riêng của dung dịch.

Lưu ý: Đổ dung dịch NaCl 10% vừa pha ra một cốc riêng để sử dụng cho thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3.

Dùng giá trị khối lượng riêng vừa xác định bằng phù kế để kiểm tra lại nồng độphần trăm của dung dịch NaCl vừa pha.

Thí nghiệm 2. Pha loãng dung dịch Hãy tính thể tích dung dịch đậm đặc NaCl 10% (d = 1,090 g/ml) và thể tích

nước cất (d = 1,000 g/ml) cần lấy để pha thành 100ml dung dịch NaCl 5% (d = 1,070 g/ml), có thể dựa vào công thức tính ở mục 2.2.1. hoặc dựa vào sơ đồ đường chéo để tính toán.

Lưu ý: Sinh viên cần đưa kết quả tính toán cho giáo viên kiểm tra trước rồi mới tiến hành pha loãng.

Dùng pipet để lấy thể tích dung dịch NaCl 10% cần thiết cho bình định mức 100ml. Tiến hành định mức bằng nước cất cho đến vạch ngấn. Dùng nút đậy kín bình định mức, giữ chặt nút và lật ngược bình vài lần.


Lưu ý: Đổ dung dịch NaCl 5% vừa pha ra một cốc riêng để sử dụng cho thí nghiệm 3.

28


Thí nghiệm 3. Pha trộn dung dịch Hãy tính thể tích dung dịch NaCl 10% (d = 1,090 g/ml) và thể tích dung dịch

NaCl 5% (d = 1,070 g/ml) cần lấy để pha thành 100ml dung dịch NaCl 6% (d = 1,062 g/ml), dựa vào sơ đồ đường chéo để tính toán.

Lưu ý: Sinh viên cần đưa kết quả tính toán cho giáo viên kiểm tra trước rồi mới tiến hành pha trộn.

Dùng pipet để lấy thể tích dung dịch NaCl 10% cần thiết cho bình định mức 100ml. Tiến hành định mức bằng dung dịch NaCl 5% cho đến vạch ngấn. Dùng nút đậy kín bình định mức, giữ chặt nút và lật ngược bình vài lần.



Thí nghiệm 4. Pha dung dịch H2C2O4 0.1 N từ H2C2O4.2H2O rắn Hãy tính khối lượng H2C2O4.2H2O rắn cần lấy để pha 100ml dung dịch H2C2O4

0.1 N, dựa vào công thức tính ở mục 2.2.1..

Lưu ý: Sinh viên cần đưa kết quả tính toán cho giáo viên kiểm tra trước rồi mới tiến hành cân.

Dùng cân phân tích, cân chính xác lượng H2C2O4.2H2O rắn đã tính toán vào cốc 100ml. Thêm khoảng 50ml nước cất vào cốc, dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan lượng tinh thể này, sau đó đổ dung dịch vào bình định mức 100ml. Dùng bình tia tráng lại cốc và đổ phần nước tráng này vào bình định mức. Tiến hành định mức bằng nước cất cho đến vạch ngấn. Dùng nút đậy kín bình định mức, giữ chặt nút và lật ngược bình vài lần.

Lưu ý: Đổ dung dịch H2C2O4 0.1 N vừa pha ra một cốc riêng để sử dụng cho thí nghiệm 5.

Thí nghiệm 5. Xác định nồng độ của dung dịch NaOH bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch H2C2O4 0.1 N

Phản ứng chuẩn độ:

H2C2O4 + NaOH → Na2C2O4 + H2O

Tráng sạch buret bằng chính dung dịch H2C2O4 0.1 N trước khi sử dụng.

29

Đổ dung dịch chuẩn H2C2O4 0.1N vào buret cao hơn vạch số 0 khoảng 2ml. Sau đó mở khóa cho dung dịch chảy xuống từ từ đến khi vòm khum của dung dịch trùng với vạch số 0 thì khóa lại, chú ý không để bọt khí còn lại trong buret.

Lấy 3 bình hình nón 100 ml sạch và khô. Dùng pipet hút 5 ml dung dịch NaOH chưa biết nồng độ vào mỗi bình hình nón, thêm 2-3 giọt chỉ thị phenolphtalein vào mỗi bình hình nón.

Đặt bình hình nón chứa dung dịch NaOH chưa biết nồng độ dưới buret. Tay trái mở từ từ khóa buret, nhỏ từng giọt dung dịch H2C2O4 0.1 N 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. Ghi thể tích H2C2O4 0.1 N đã dùng.

Tiến hành chuẩn độ 3 lần ứng với 3 bình hình nón đã chuẩn bị.

Lấy giá trị trung bình các thể tích H2C2O4 0.1 N đã dùng để tính nồng độ dung dịch NaOH.

Lưu ý:

- Về nguyên tắc, chất chuẩn đưa lên trên buret, chất cần chuẩn để ở dưới bình hình nón.

- Vì NaOH là một chất có tính nhớt, nếu đưa lên trên buret sẽ khó rửa buret, mặt khác NaOH sẽ ăn mòn thủy tinh làm cho một số buret sử dụng nút thủy tinh bịăn mòn và dính chặt lại. Ngoài ra, nếu để NaOH ở trên thì khi chảy xuống sẽ tăng khả năng tiếp xúc với không khí dẫn đến thay đổi nồng độ NaOH. Vì những lí do đó, NaOH trong hầu hết các trường hợp chuẩn độ đều được cho vào bình hình nón phía dưới.

5. Câu hỏi 1. Nội dung cuả quy tắc chéo là gì? Ứng dụng cuả quy tắc chéo? 2. Đương lượng của một hợp chất là gì? Cách tìm đương lượng của một hợp

chất trong phản ứng trung hòa, trong phản ứng oxy hóa khử? 3. Phát biểu nội dung định luật đương lượng? Cho biết ý nghĩa của biểu thức

CNAxVA = CNBxVB. 4. Chuẩn độ là gì? Phân biệt dung dịch chuẩn và dung dịch cần chuẩn độ. Thế

nào là điểm tương đương? Thế nào là điểm kết thúc?

30

BÀI 3. DUNG DỊCH ĐIỆN LI – CHẤT CHỈ THỊ MÀU

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. Nguyên tắc Để giải thích khả năng dẫn điện của dung dịch, Areniut (Arrehnius) giả định

chất điện li là chất phân li thành các ion bị sovat hóa dưới tác dụng của các phân tửdung môi.

Tùy theo mức độ dẫn điện của dung dịch mà phân biệt:

- Chất điện li mạnh là chất ion hóa hoàn toàn trong nước. - Chất điện li yếu là chất chỉ ion hóa một phần trong nước.

Đặc trưng cho mức độ điện li của chất điện li trong dung dịch ở nồng độ xác định, dùng độ điện li.

Độ điện li α của một chất điện li yếu là tỷ số giữa số phân tử bị ion hóa trên tổng số phân tử chất điện li.

Độ điện li phụ thuộc vào bản chất của chất điện li, bản chất của dung môi, nhiệt độ, nồng độ của dung dịch. Khi tăng nồng độ dung dịch chất điện li thì α giảm và ngược lại.

Ví dụ, đối với dung dịch HCl:

Nồng độ M 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001

α (%) 92,0 94,4 97,2 98,1 99,0

Cân bằng trong dung dịch chất điện li yếu đặc trưng bằng hằng số cân bằng K, gọi là hằng số điện li.

Ví dụ, đối với chất điện li yếu AB:

AB ↔ A+ + B- [ ][ ]

[ ]ABB AK

−+

=

31

- Đối với axit yếu là hằng số điện li axit. Ký hiệu là Ka

- Đối với yếu là hằng số điện li bazơ. Ký hiệu là Kb

Giữa hằng số điện li K và độ điện li α có mối liên hệ:

CK=α (1)

Hệ thức (1) cho thấy khi nồng độ C giảm, độ điện li α tăng. Nói cách khác khi pha loãng dung dịch, sự điện li của chất điện li tăng (định luật pha loãng Otvan (Ostward.w)).

Nước là chất điện li yếu, sự tự ion hóa của nước được biểu thị bởi cân bằng:

2H2O ↔ H3O+ + OH- Theo định luật tác dụng khối lượng:

22

3

O H

OH OH

a

a aK

−+

=

Vì mức độ ion hóa của nước rất nhỏ (ở 2980K, αH2O = 1,81.10-9) nên có thểxem hoạt độ của nước bằng đơn vị, hoạt độ của các ion bằng nồng độ của chúng. Vậy:

[H3O+].[OH-] = OH2K (2)

Hằng số này gọi là tích số ion của nước. Hệ thức (2) không chỉ đúng cho nước tinh khiết mà cho tất cả các dung dịch loãng của các chất trong nước. Trong nước tinh khiết ở 2980K:

[H3O+] = [OH-] = 1,00.10-7 mol/l Ở điều kiện nhiệt độ trên:

- [H3O+] = 1,00.10-7 mol/l: môi trường trung tính - [H3O+] < 1,00.10-7 mol/l: môi trường axit - [H3O+] > 1,00.10-7 mol/l: môi trường bazơ

Cách biểu thị tính chất của môi trường như vậy khá phức tạp, vì thế trong hóa học thường dùng đại lượng pH:

pH = -lg[H3O+] Tương tự như vậy, có thể định nghĩa pOH và pK:

pOH = -lg[OH-] pK = -lgK

Suy ra: pOH + pH = p OH2K

32

Tóm lại: a. môi trường trung tính: pH = 7; pOH = 7 b. môi trường axit: pH < 7; pOH > 7 c. môi trường bazơ: pH > 7; pOH < 7 d. pH + pOH = 14


C2H5OH 1M C12H22O11 1M (Đường saccarozơ) H2SO4 1 M NaOH 1M Na2SO4 1M H2SO4 0,1 M NaOH 0,1M Chỉ thị phenolphtalein Chỉ thị metylcam CH3COOH 0,1M CH3COONa tinh thể NH4OH 0,1M NH4Cl tinh thể

3.2. Dụng cụ 01 Mạch điện 05 Cốc 02 Pipet 2ml 01 Pipet 5ml 01 Pipet 10ml 01 Pipet 25ml 10 Ống nghiệm 01 Giá đỡ ống nghiệm 01 Đũa thủy tinh 01 Hộp giấy đo pH 01 Máy đo pH 04 Cốc 100ml 01 Cốc 250ml

33

4. Tiến hành Thí nghiệm 1: Độ dẫn điện của dung dịch các chất điện li

Cho 40ml nước cất vào cốc đựng dung dịch chất điện li đến vạch ngang đã đánh dấu trên 2 điện cực. Đóng mạch điện. Quan sát xem đèn có sáng không và đọc cường độ dòng điện trên ampe kế. Ngắt mạch.

Thay cốc nước cất lần lượt bằng các dung dịch rượu etylic 1M, đường 1M, axit sunfuric 1M, natri hydroxyt 1M và natri sunfat 1M. Quan sát bóng đèn và đọc cường độ dòng điện mỗi dung dịch.

Lưu ý:

- Đối với mỗi phép đo, các cốc chứa lượng dung dịch như nhau (40ml) sao cho mức dung dịch đúng đến vạch đã dánh dấu trên hai điện cực.

- Trước mỗi lần thí nghiệm cần rửa sạch điện cực bằng nước cất và lau khô.

Lưu ý: Giữ lại dung dịch axit sunfuric 1M sau khi đo độ dẫn điện để sử dụng tiếp tục trong thí nghiệm 2.

So sánh độ dẫn điện của các dung dịch điện li nói trên. Giải thích. Viết phương trình điện li của các dung dịch đó.

Thí nghiệm 2. Ảnh hưởng của sự pha loãng đến độ dẫn điện Pha chế các dung dịch pha loãng từ dung dịch axit sunfuric 1M với các hệ số

pha loãng lần lượt là 2, 4, 8 và 16 lần. Đối với mỗi lần pha loãng, sử dụng pipet đểlấy thể tích dung dịch axit sunfuric 1M đã tính toán cho vào cốc, sau đó thêm vào cốc thể tích nước cất còn lại, trộn đều dung dịch trước khi sử dụng.

Lưu ý: Tính toán để pha thể tích các dung dịch một cách phù hợp (40ml), đảm bảo vừa đủ vạch ngang đã đánh dấu trên 2 điện cực.

Tiến hành đo lần lượt độ dẫn điện của các dung dịch axit sunfuric đã được pha loãng này.

Lưu ý: Đo bắt đầu từ dung dịch loãng đến dung dịch đặc để tránh sai số.

So sánh kết quả thu được về độ dẫn điện của dung dịch axit sunfuric 1M (từkết quả thí nghiệm 1) và của các dung dịch axit sunfuric đã được pha loãng. Vẽ đồthị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào nồng độ dung dịch điện li. Giải thích.

Mạch điện: 1. Hai điện cực và cốc đựng dung dịch chất điện li,

2. Bóng đèn, 3. Ampe kế, 4. Nguồn điện một chiều

34

Thí nghiệm 3. Xác định màu của chất chỉ thị màu Lấy 2 ống nghiệm. Cho vào ống thứ nhất 3 giọt phenolphtalein và ống thứ hai 3

giọt metylcam. Thêm vào mỗi ống 3 giọt H2SO4 0,1M. Quan sát màu từng ống và ghi nhận lại màu vào bảng kết quả.

Lấy 2 ống nghiệm khác. Cũng tiến hành như trên nhưng thêm vào mỗi ống 3 giọt NaOH 0,1M.

Lấy 2 ống nghiệm khác. Cũng tiến hành như trên nhưng thêm vào mỗi ống 3 giọt nước cất.

Chất chỉ thị màu Axit Bazơ Trung tínhPhenolphtalein

Metylcam Thí nghiệm 4. Cân bằng trong dung dịch axit yếu

Dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch axit acetic 0.1M, nhỏthêm vào mỗi ống 1-2 giọt metyl da cam. Một ống để so sánh, ống thứ hai thêm vài tinh thể natri acetat, lắc đều. So sánh màu trong 2 ống nghiệm. Giải thích. Rút ra kết luận về sự chuyển dịch cân bằng trong thí nghiệm này.

Thí nghiệm 5. Cân bằng trong dung dịch bazơ yếu Dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 2ml dung dịch amoniac 0.1M, nhỏ

thêm vào mỗi ống 1-2 giọt phenolphtalein. Một ống để so sánh, ống thứ hai thêm vài tinh thể amoni clorua, lắc đều. So sánh màu trong 2 ống nghiệm. Giải thích. Rút ra kết luận về sự chuyển dịch cân bằng trong thí nghiệm này.

Thí nghiệm 6. Xác định pH của dung dịch a. Dùng giấy đo pH

Dùng giấy đo pH để xác định pH của nước cất, dung dịch H2SO4 0,1 M và dung dịch NaOH 0,1M.

Lưu ý: Dùng đũa thủy tinh chấm một giọt dung dịch cần xác định pH lên một mẫu giấy đo pH. Đọc pH bằng cách so màu trên thang màu.

b. Dùng máy đo pH Dùng máy đo pH để xác định pH của nước cất, dung dịch H2SO4 0,1 M và

dung dịch NaOH 0,1M.

35

Lưu ý:

- Giáo viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo pH. - Dùng bình tia rửa sạch điện cực trước và sau khi đo, dùng giấy thấm nhẹ vào

đầu điện cực chứ không lau. Cẩn thận khi sử dụng, tránh va chạm vào đầu điện cực.

c. Dùng công thức tính Dùng công thức tính lại pH của nước cất, dung dịch H2SO4 0,1 M và dung dịch

NaOH 0,1M, dựa vào nồng độ ion H+ và ion OH-.

5. Câu hỏi 1. Thế nào là một chất điện li mạnh, một chất điện li yếu? 2. Thế nào là tích số ion của nước? Thế nào là pH của dung dịch?

36

BÀI 4. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG - CÂN BẰNG HÓA HỌC

1. Mục đích Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học.

2. Nguyên tắc 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Các phản ứng hóa học có thể là đồng thể hay dị thể. Các phản ứng được gọi đồng thể khi chúng diễn ra trong hệ 1 pha. Ngược lại các phản ứng dị thể xảy ra trong môi trường không đồng nhất giữa các chất ở những pha khác nhau (rắn – lỏng, khí – lỏng).

Tốc độ của phản ứng thường đo bằng biến thiên nồng độ của một trong các chất tham gia hay tạo thành sau phản ứng trong một đơn vị thời gian.

Đối với phản ứng tổng quát:

aA + bB → cC + dD (1) Tốc độ trung bình của phản ứng:

tC v

ΔΔ±=

Tốc độ tức thời của phản ứng:

dtdC

tCv

t ±=

ΔΔ±=

→Δ 0lim

Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bản chất của phản ứng và các điều kiện tiến hành như: nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác…

- Ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng

Định luật tác dụng khối lượng: “Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ của phản ứng tỷlệ với tích nồng độ của các chất phản ứng được lũy thừa lên với số mũ bằng hệ sốtỉ lượng tương ứng”.

Với phản ứng (1), tốc độ được biểu diễn bằng biểu thức:

bB

aACkC v =

Hệ số tỷ lệ k là hằng số tốc độ của phản ứng hóa học, cũng được gọi là “ tốc độriêng” vì thực tế k = v khi nồng độ của mỗi chất ban đầu bằng đơn vị. Hằng số tốc độ phụ thuộc vào bản chất của các chất phản ứng, nhiệt độ.

37

Trong hệ dị thể, tốc độ phản ứng còn phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa các pha.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh đến tốc độ phản ứng. Sự tăng nhiệt độ rất nhỏ có thểlàm tăng tốc độ phản ứng rất lớn.

Số lần biến đổi tốc độ phản ứng (hay hằng số tốc độ) khi nhiệt độ thay đổi 100C gọi là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng, ký hiệu là γ.

t

t

kk 10+=γ

kt, kt+10 là hằng số tốc độ ở các nhiệt độ t và t+10, suy ra:

t n

t n k k γ=+ 10.

Nghĩa là khi nhiệt độ tăng theo cấp số cộng thì hằng số tốc độc tăng theo cấp sốnhân.

Với phản ứng đồng thể, đa số trường hợp, hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng có giá trị trong giới hạn từ 2 – 4, đó là quy tắc Van Hốp (Wan’t Hoff). Quy tắc này chỉ gần đúng trong khoảng nhiệt độ không cao, ít có giá trị khoa học.

Sau này, Areniut (Arrehnius) dựa trên kết quả thực nghiệm đã mô tả chính xác hơn ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng bằng phương trình:

RT EAe k /*−= (2) + A: hằng số được gọi là thừa số trước lũy thừa, có trị số riêng cho mỗi loại

phản ứng và không phụ thuộc vào nhiệt độ. + e: cơ số của logarit tự nhiên + T: nhiệt độ tuyệt đối + E*: năng lượng hoạt hóa + R: hằng số khí lý tưởng

Từ phương trình (2), T nằm ở số mũ nên khi tăng T thì k tăng rất nhanh.

- Ảnh hưởng của chất xúc tác

Chất xúc tác là chất làm tăng hay giảm tốc độ phản ứng hóa học, sau phản ứng bản chất hóa học cũng như lượng của nó không thay đổi.

Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng gọi là xúc tác dương, làm giảm tốc độphản ứng gọi là chất xúc tác âm. Có xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể.

38

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi đó tốc độ phản

ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch, vì vậy ở trạng thái cân bằng hóa học các chất tác dụng ngừng biến đổi và cân bằng hóa học là cân bằng động.

Với phản ứng tổng quát:

aA + bB ↔ cC + dD Trạng thái cân bằng đặc trưng bằng hằng số cân bằng:

[ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

N

TC B A

D CKKK ==

[A], [B], [C], [D] là nồng độ cân bằng của các chất.

Tùy theo từng trường hợp cụ thể, hằng số cân bằng sẽ mang những tên gọi tương ứng: hằng số điện li, hằng số thủy phân…

Tất cả các hằng số cân bằng đều có chung một đặc điểm, ở nhiệt độ nhất định, giá trị chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất.

Sự chuyển dịch phản ứng từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác là sự chuyển dịch cân bằng. Khi thay đổi một trong các yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, áp suất…sẽ làm chuyển dịch cân bằng.

Áp dụng nguyên lý Lơsatơlie (Le Chatelier): “Sự thay đổi một yếu tố cân bằng làm chuyển dịch cân bằng theo chiều chống lại sự thay đổi đó”, có thể dự đoán được chiều chuyển dịch cân bằng.


Na2S2O3 0,2M H2SO40,2M KMnO4 0,05N H2C2O4 0,1N MnSO4 0,2M H2SO4 1M Nhôm lá K2CrO4 0,1M K2Cr2O7 0,2% NaOH 1M

39

3.2. Dụng cụ 03 Pipet 2ml 03 Pipet 5ml 10 ống nghiệm 01 Giá đỡ ống nghiệm 01 Bình điều nhiệt 01 Cân phân tích 04 Cốc 100ml 01 Cốc 250ml

4. Tiến hành Thí nghiệm 1. Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong hệ đồng thể

Thực hiện phản ứng giữa natri thiosunfat với axit sunfuric, giữ nguyên nồng đô axit sunfuric, thay đổi nồng độ natri thiosunfat.

Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2↑ + S↓Dùng pipet cho 3 ống nghiệm, mỗi ống 3ml axit sunfuric 0,2M.

Lấy 3 ống nghiệm khác đánh số thứ tự 1, 2, 3. Dùng pipet cho vào ống thứ nhất 1 ml natri thiosunfat 0,2M và 2 ml nước cất; ống thứ hai 2 ml natri thiosunfat 0,2M và 1 ml nước cất; ống thứ ba 3 ml natri thiosunfat 0,2M.

Đổ nhanh dung dịch axit sunfuric từ 1 trong 3 ống nghiệm đã chuẩn bị ở trên vào ống nghiệm 1, lắc đều. Dùng đồng hồ bấm giây theo dõi thời gian từ lúc đổ 2 dung dịch cho tới khi xuất hiện kết tủa đục sữa.

Tiến hành thí nghiệm với ống nghiệm 2 và 3 tương tự như ống 1.

Lưu ý: Quan sát kết tủa đục sữa như nhau trong các lần thí nghiệm.

Ghi kết quả vào bảng, nhận xét và giải thích kết quả.

Lưu ý: Tốc độ phản ứng có thể tính theo công thức v = 1/Δt (Δt là thời gian thực hiện phản ứng).

STT Thể tích Tỷ lệ

nồng độNa2S2O3 C1:C2:C3

Δt V=1/Δt

Tỷ lệ tốc độ phản ứng

V1:V2:V3H2SO4 Na2S2O3 H2O Tổng

1

2

3

40

Thí nghiệm 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Thực hiện phản ứng giữa kali penmanganat và axit oxalic trong môi trường axit

ở các nhiệt độ khác nhau.

5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Dung dịch kali penmanganat lúc đầu có màu tím, khi phản ứng kết thúc dung dịch trong suốt, không màu.

Dùng pipet lấy vào ống nghiệm thứ nhất 2ml dung dịch kali penmanganat 0,05N, vào ống nghiệm thứ hai 2ml dung dịch axit oxalic 0,1N và 2ml dung dịch axit sunfuric 0,2M.

Đổ dung dịch từ ống nghiệm thứ hai vào ống nghiệm thứ nhất. Dùng đồng hồbấm giây ghi thời gian từ lúc trộn đến khi dung dịch mất màu hoàn toàn. Ghi lại nhiệt độ phòng.

Tiến hành thí nghiệm tương tự như trên nhưng ở các nhiệt độ khác nhau: 400C và 500C, thực hiện trong bình điều nhiệt.

Lưu ý:

- Trước khi trộn hai dung dịch 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.

- Sau khi trộn hai dung dịch không nhấc ống nghiệm ra khỏi bình điều nhiệt.


Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ, nhận xét đồ thị.

NhiSTT ệt độ phản ứng Thời gian Δt Tốc độ phản ứng v = 1/Δt Hệ số nhiệt độ γ

1 Nhiệt độ phòng (300C)

2 400C

3 500C

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 2 ml dung dịch axit oxalic 0,1N và

2ml axit sunfuric 0,2M. Thêm vào ống nghiệm thứ nhất 1-2 giọt mangan sunfat.

Sau đó dùng pipet cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 1ml dung dịch kali penmanganat 0,05N. Theo dõi thời gian từ lúc trộn 2 dung dịch đến khi dung dịch mất màu hoàn toàn.


41

STT 4 V KMnO

4SO2HV 4O2C2HV Dung dịch

MnSO4 Δt v = 1/Δt

1

2

Thí nghiệm 4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng trong hệdị thể.

Dùng pipet lấy vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 5ml dd H2SO4 1M.

Cân hai miếng nhôm lá với khối lượng bằng nhau (0,05g).

Cho vào ống nghiệm thứ nhất phần nhôm lá được để nguyên miếng và cho ống nghiệm thứ hai phần nhôm lá đã được cắt thành từng mảnh nhỏ. Quan sát hiện tượng xảy ra. So sánh tốc độ phản ứng của nhôm với axit ở 2 ống nghiệm. Theo dõi thời gian phản ứng hết ở từng ống nghiệm. Cho biết diện tích tiếp xúc ảnh hưởng thế nào đến tốc độ phản ứng.

Thí nghiệm 5. Ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng hóa học Trong dung dịch ion crom (VI) có cân bằng:

2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O7

2- + H2O (ion cromat) (ion dicromat)

màu vàng màu da cam Lấy 4 ống nghiệm:

- Ống 1 và 2: dùng pipet cho vào mỗi ống 1ml dung dịch kali cromat. - Ống 3 và 4: dùng pipet cho vào mỗi ống 1ml dung dịch kali dicromat.

Ống 1 và 3 dùng để so sánh.

Ống 2 cho thêm 2-3 giọt dung dịch axit sunfuric 1M, so sánh màu của dung dịch với ống 1 và 3. Ống 4 cho thêm 2-3 giọt dung dịch natri hydroxit 1M, so sánh màu của dung dịch với ống 1 và 3.

Giải thích sự thay đổi màu sắc.

5. Câu hỏi 1. Tại sao trong các lần tiến hành phản ứng ở thí nghiệm 1, 2, 3, tổng thể tích

của các dung dịch phản ứng phải cố định? 2. Tại sao xem tốc độ phản ứng bằng nghịch đảo của khoảng thời gian phản

ứng? Nếu hiểu chính xác thì v = 1/Δt có đúng là tốc độ của phản ứng đang khảo sát không? Quan niệm như vậy có ảnh hưởng tới kết quả thí nghiệm không?

3. Giải thích về vai trò chất xúc tác trong phản ứng xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể?

42

BÀI 5. PHẢN ỨNG ÔXI HÓA-KHỬ - BẬC PHẢN ỨNG

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. Nguyên tắc 2.1. Phản ứng ôxi hóa – khử

Phản ứng oxi hóa – khử 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).

Một phản ứng oxi hóa – khử bao giờ cũng gồm 2 quá trình: cho và nhận electron.

- Quá trình cho electron là quá trình oxi hóa (hay sự oxi hóa). - Quá trình nhận electron là quá trình khử (hay sự khử).

Chất cho eletron là chất khử, chất nhận electron là chất oxi hóa. Khi chất khửcho electron thì nó chuyển thành dạng oxi hóa tương ứng. Ngược lại khi chất oxi hóa nhận electron thì nó chuyển thành dạng khử tương ứng.

Chất oxi hóa và chất khử của cùng một nguyên tố hợp thành một cặp oxi hóa – khử. Mỗi phản ứng oxi hóa – khử đều có 2 cặp oxi hóa – khử.

Ví dụ phản ứng:

MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

gồm hai cặp oxi hóa – khử là −4MnO /Mn2+ và Fe3+/Fe2+.

Để đánh giá định lượng khả năng oxi hóa – khử của các chất dùng đại lượng thế điện cực.

Trường hợp tổng quát với một cặp oxi hóa – khử:

Ox + ne → Kh (1) Thế điện cực được xác định bằng phương trình Nec (W.NERNST):

[ ][ ]OxKh

nE E lg 059, 00 −= (2)

Trong đó:

+ E0: Thế điện cực chuẩn đo ở nhiệt độ T = 2980K; [Ox] = [Kh] + E: Thế điện cực ở điều kiện đã cho

43

+ n: Số electron trao đổi + [Kh], [Ox]: hoạt độ (hay nồng độ) cân bằng của dạng khử và dạng oxi

hóa.

Từ bảng thế điện cực chuẩn, nhận thấy: Cặp oxi hóa – khử nào có thế chuẩn càng lớn thì dạng oxi hóa của nó là chất oxi hóa càng mạnh. Ngược lại những cặp oxi hóa – khử nào có thể chuẩn càng nhỏ thì dạng khử của nó là những chất khửmạnh.

Đại lượng thế điện cực phụ thuộc vào nồng độ của dạng oxi hóa và dạng khử, phụ thuộc vào nhiệt độ, phụ thuộc vào pH…Ví dụ, ion −

4MnO có thể bị khử đến Mn2+, MnO2, −2

4MnO tùy thuộc vào pH của dung dịch nên quá trình oxi hóa – khửcũng xảy ra khác nhau:

MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + 24H2O

MnO4- + 2e → MnO4

2- Vậy thế điện cực chuẩn của 3 cặp oxi hóa – khử này cũng khác nhau.

Trong nhiệt động học, mọi phản ứng hóa học chỉ có thể xảy ra theo chiều làm giảm biến thiên thế đẳng áp có nghĩa là ΔG < 0, với phản ứng oxi hóa – khử ta có ΔG = -nFE. Vậy phản ứng oxi hóa – khử chỉ xảy ra khi E > 0 hay E = ϕ2 - ϕ1 > 0

Ở đây: ϕ2: thế của cực dương, ϕ1 là thế của điện cực âm tức là ϕ2 > ϕ1

Điều này có nghĩa là phản ứng oxi hóa – khử chỉ có thể tự xảy ra theo chiều: Dạng oxi hóa (Ox2) của cặp oxi hóa – khử (Ox2/Kh2) có thế điện cực ϕ2 lớn hơn sẽoxi hóa dạng khử (Kh1) của cặp oxi hóa – khử (Ox1/Kh1) có thế điện cực ϕ1 nhỏ hơn.

2.2. Xác định bậc phản ứng Với một phản ứng hóa học tổng quát:

aA + bB → cC + dD Vận tốc phản ứng trung bình được định nghĩa là:

tC V

ΔΔ±=

Dấu (+) nếu ΔC là biến thiên nồng độ sản phẩm.

Biểu thức để tính vận tốc tức thời là:

m B

nkC A C dtdC V =±=

44

Trong đó:

+ k: hằng số ở một nhiệt độ nhất định + n: bậc phản ứng theo A + m: bậc phản ứng theo B + n + m: bậc tổng quát của phản ứng

Giá trị của m và n được xác định bằng thực nghiệm chứ không thể rút ra trực tiếp từ phương trình phản ứng.

Với phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường axit:

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

Để đo vận tốc phản ứng ta phải xác định tỉ số ΔC/Δt, trong đó ΔC là biến thiên nồng độ sản phẩm (ta chọn lưu huỳnh) trong khoảng thời gian Δt. Thường trong thực nghiệm người ta cố định ΔC và đo Δt. Giá trị ΔC phải nhỏ để coi như nồng độcác chất chưa thay đổi đáng kể và vận tốc xác định được coi là vận tốc tức thời. Tuy nhiên nếu quá nhỏ thì Δt cũng rất nhỏ, khó đo.

Trong thí nghiệm này ta cố định ΔC bằng cách ghi nhận thời gian từ lúc bắt đầu phản ứng đến khi dung dịch bắt đầu chuyển sang màu đục. Như vậy, khi vận tốc phản ứng tăng chỉ có Δt giảm còn nồng độ lưu huỳnh sinh ra trong khoảng thời gian Δt lúc nào cũng như nhau (độ đục như nhau).

- Để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 ta cố định nồng độ H2SO4, tăng dần nồng độ Na2S2O3. Ví dụ ở thí nghiệm thứ nhất, nồng độ Na2S2O3 là x, nồng độ H2SO4 là y, thời gian Δt là t, ở thí nghiệm thứ hai, nồng độ Na2S2O3 là 2x, nồng độ H2SO4 là y, thời gian là t2, ta có:

n m ykx tCV =Δ=1

1 (1)

n m yx ktCV ) 2(2

2 =Δ= (2)

Từ (2)/(1), suy ra:

2 lg

lg2 lglg 2 2

1

2

1

2

1 tt

mm tt

tt m =→=→=

- Để xác định bậc phản ứng theo H2SO4, ta cố định nồng độ Na2SO3 và tăng dần nồng độ H2SO4. Kết quả tính n cũng được thực hiện tương tự như khí tính m.

45


H2SO4 1M CuSO4 1M Kẽm hạt Đinh sắt (sinh viên tự mang theo) KMnO4 0,02M KI 0,1M KNO2 bão hòa NaOH 1M Na2SO3 tinh thể H2SO4 0,4 M Na2S2O3 0,1 M

3.2. Dụng cụ 10 Ống nghiệm 01 Giá đỡ ống nghiệm 02 Pipet 2ml 02 Pipet 5ml 02 Pipet 10ml 01 Pipet 25ml 06 Bình hình nón 125ml 05 Cốc 100ml 01 Cốc 250ml

4. Tiến hành Thí nghiệm 1. Phản ứng ôxy hóa – khử

Lấy 2 ống nghiệm, ống 1 cho 2ml dung dịch axit sunfuric 1M, ống 2 cho 2ml dung dịch đồng sunfat 1M. Cho vào ống nghiệm 1 vài hạt kẽm, ống nghiệm 2 một đoạn dây sắt (hoặc đinh sắt). Quan sát hiện tượng. Viết phương trình. Giải thích.

Thí nghiệm 2. Một chất vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử Lấy 2 ống nghiệm: ống 1 chứa 1ml dung dịch kali pemanganat 0,02M và 2-3

giọt dung dịch axit sunfuric 1M, ống 2 chứa 1ml dung dịch kali iođua 0,1M và 2-3 giọt dung dịch axit sunfuric 1M.

Nhỏ 1ml dung dịch bão hòa kali nitrit vào mỗi ống. Quan sát hiện tượng. Viết phương trình phản ứng. Vai trò của kali nitrit trong mỗi trường hợp có gì khác nhau?

46

Thí nghiệm 3. Ảnh hưởng của môi trường đến phản ứng oxi hóa – khử Lấy 3 ống nghiệm, mỗi ống đựng 1 ml dung dịch kali pemanganat 0,02M.

Ống 1: thêm 2 – 3 giọt dung dịch axit sunfuric 1M. Ống 2: thêm 2 – 3 giọt nước cất. Ống 3: thêm 2 – 3 giọt dung dịch natri hydroxyt 1M.

Thêm tiếp vào mỗi ống vài hạt tinh thể natri sunfit.

Dựa vào sự thay đổi màu của các dung dịch, nhận biết sản phẩm tạo thành sau phản ứng trong từng ống nghiệm. Viết phương trình phản ứng. Giải thích hiện tượng.

Lưu ý: Biết rằng ion −24MnO trong dung dịch có màu xanh lá cây, ion −

4MnO có màu tím, ion Mn2+ có màu hồng nhạt và không màu trong dung dịch rất loãng, còn MnO2 ít tan có màu nâu.

Thí nghiệm 4. Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 Phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường axit:

H2SO4 + Na2S2O3 Na2SO4 + H2O + SO2↑ + S↓ Chuẩn bị 2 ống nghiệm đựng H2SO4 và 2 bình hình nón đựng Na2S2O3 và H2O

theo bảng sau:

STT Ống nghiệm

V(ml) H2SO4 0,4 M Bình hình nón

V(ml) Na2S2O3 0,1 M V(ml) H2O

1 8 4 8

2 8 8 4

Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và bình hình nón:

- Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình hình nón. - Bấm đồng hồ (khi hai dung dịch tiếp xúc nhau). - Lắc nhẹ bình hình nón, sau đó để yên bình hình nón, quan sát khi vừa thấy

dung dịch chuyển sang đục thì bấm đồng hồ lần nữa. - Đọc Δt.

Lặp lại mỗi thí nghiệm 3 lần để lấy giá trị trung bình.

Tính toán để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3.

47

Thí nghiệm 5. Xác định bậc phản ứng theo H2SO4 Làm tương tự thí nghiệm 4 với lượng H2SO4 và Na2S2O3 theo bảng sau:

STT Ống nghiệm

V(ml) H2SO4 0,4 M Bình hình nón

V(ml) Na2S2O3 0,1 M V(ml) H2O 1 4 8 8

2 8 8 4

Tính toán để xác định bậc phản ứng theo H2SO4.

5. Câu hỏi 1. Định nghĩa phản ứng ôxy hóa – khử. Thế nào là chất ôxy hóa, chất khử, sự

ôxy hóa, sự khử? 2. Dựa vào phương pháp thí nghiệm, vận tốc xác định được trong các thí

nghiệm 4 và thí nghiệm 5 được xem là vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời?

03 th hoa dai cuong tt tuong van.pdf

Documents