thí ngh hóa học đại cương UTC

hóa học đại cương DH GTVT HN bản mới nhất 42022 Nội dung thí nghiệm1 Làm quen, sử dụng thiết bị thí nghiệm và an toàn thí nghiệm.2 Cân bằng hóa học và cân bằng pha.3 Tốc độ phản ứng hóa học.4 Xác định hiệu ứng nhiệt của một quá trình. (Giảm tải)5 Tính chất của dung dịch.6 Tính chất điện hóa.7Xác định thế ăn mòn và tốc độ ăn mòn của một số kim loại trong môitrường khác nhau. (Giảm tải)8 Ăn mòn và bảo vệ kim loại.

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA HỌC ỨNG DỤNG NHÓM Hà Nội , 4/2022 STT Họ tên Nguyễn Thành Đạt Đào Sỹ Đạt Đoàn Thanh Đạt Nguyễn Phương Đơng MỞ ĐẦU Thực hành Hóa học giúp sinh viên hiểu kĩ rõ ràng phần lý thuyết học lớp; biết cách ứng xử tiếp xúc làm việc với hóa chất; biết cách bảo vệ đồ dùng, vật liệu, thiết bị sử dụng hạn chế hư hỏng tác động mơi trường Thí nghiệm giúp sinh viên phát huy tính chủ động sáng tạo, tạo tiền đề cho việc học tập, nghiên cứu Đồng thời, qua thực hành sinh viên bổ sung kiến thức kỹ làm việc theo nhóm, tăng cường tính đồn kết sức cạnh tranh việc học tập nghiên cứu – nâng cao tinh thần sáng tạo ý thức bảo vệ tài ngun mơi trường, tính tự giác tiết kiệm NỘI QUY PHỊNG THÍ NGHIỆM Sinh viên phải làm đầy đủ thí nghiệm theo hướng dẫn giáo viên Trước vào làm thí nghiệm sinh viên phải đọc kỹ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm, sở lý thuyết theo yêu cầu thí nghiệm Khi sử dụng hóa chất phải tuân theo hướng dẫn, dùng xong hóa chất phải để lại vị trí cũ, khơng sử dụng ống hút chung cho lọ, khơng làm thí nghiệm khơng có chương trình Phải tập trung, cẩn thận làm thí nghiệm, trung thực khách quan theo dõi kết làm tường trình thí nghiệm Trước làm thí nghiệm phải rửa ống nghiệm, dụng cụ thí nghiệm Sau làm xong thí nghiệm phải rửa dụng cụ lau bàn, dọn dẹp Bàn giao lại dụng cụ thí nghiệm cho nhân viên thí nghiệm, báo cáo kết cho giáo viên có cho phép giáo viên Khơng ăn q, hút thuốc, nói chuyện khỏi phịng thí nghiệm chưa đồng ý giáo viên NỘI DUNG THÍ NGHIỆM (15 tiết) Bài Nội dung thí nghiệm Làm quen, sử dụng thiết bị thí nghiệm an tồn thí nghiệm Cân hóa học cân pha Tốc độ phản ứng hóa học Xác định hiệu ứng nhiệt q trình (Giảm tải) Tính chất dung dịch Tính chất điện hóa Xác định ăn mòn tốc độ ăn mòn số kim loại môi trường khác (Giảm tải) Ăn mòn bảo vệ kim loại Ghi chú: Thực hành xong, sinh viên nộp báo cáo thí nghiệm theo nội dung sau: • Nêu mục đích, sở lý thuyết thí nghiệm • Trình bày cách tiến hành thí nghiệm • Ghi kết thí nghiệm thu • Dựa vào kết thí nghiệm, sinh viên phải tính tốn kết giải thích tượng quan sát phương trình hóa học (nếu có) • Nhận xét so sánh (nếu có) kết thu từ thực hành với lý thuyết Bài LÀM QUEN, SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ AN TỒN THÍ NGHIỆM I Làm quen dụng cụ thí nghiệm I.1 Dụng cụ thủy tinh thường dùng: Hình Ống nghiệm Hình Phễu lọc Hình Cốc Hình Bình cầu Hình Ống đong Hình Cơng tơ hút I.2 Dụng cụ chia độ: ống đong, cốc chia độ, buret, pipet, bình định mức Hình Buret Hình Pipet Hình Bình định mức I.3 Các loại dụng cụ khác: Hình 10 Đèn cồn Hình 11 Bếp điện Hình 12 Lọ đựng hóa chất Hình 13 Kẹp ống nghiệm Hình 15 Bình tia (kẹp gỗ) Hình 14 Chổi rửa ống nghiệm Hình 16 Cân kỹ thuật Hình 17 Cân phân tích (đựng nước cất) II Các thao tác bản: II.1 Cách lấy hóa chất: Dạng lỏng: • Nếu lấy lượng (chừng 1ml dung dịch hóa chất lỏng) dùng cơng tơ hút, hút dung dịch nhỏ từ từ vào ống nghiệm (khoảng 11 giọt dung dịch tương ứng với ml); • Nếu lấy lượng lớn sử dụng pipet hút lượng dung dịch lớn lượng yêu cầu nhỏ từ từ giọt dung dịch từ pipet vào lọ đựng dung dịch gốc mực chất lỏng ngang với vạch đo sau nhỏ từ từ vào ống nghiệm lượng dung dịch cần (căn vào vạch chia thành cơng tơ hút) (xem hình 18) Hình 18 Cách lấy dung dịch hóa chất pipet Dạng rắn: • Nếu yêu cầu lấy lượng chừng hạt ngơ tinh thể dùng thìa có sẵn lọ đựng hóa chất tương ứng, lấy lượng theo kích cỡ chừng mà thí nghiệm yêu cầu: hạt ngơ, hạt gạo • Nếu u cầu lấy lượng xác vừa phải: sử dụng cân kỹ thuật để cân lượng hóa chất cần thiết; • Nếu u cầu lấy lượng hóa chất xác cỡ phần nghìn: sử dụng cân phân tích (do số lượng cân phân tích có hạn, sinh viên xem giảng viên hướng dẫn cách dùng lượng cụ thể để làm thí nghiệm giảng viên thầy thí nghiệm viên chuẩn bị trước buổi thí nghiệm) II.2 Cách nâng nhiệt độ: Sinh viên sử dụng đèn cồn bếp điện để thực thí nghiệm cần đun nóng dung dịch Khi đun nóng với đèn cồn sinh viên cần ý để đáy ống nghiệm (hoặc thành vật muốn đun nóng) vào chỗ nóng lửa đèn cồn, tức vị trí 2/3 lửa từ lên (hình 19) Sinh viên tuyệt đối khơng để đáy ống nghiệm vào sát bấc đèn cồn, làm ống nghiệm bị vỡ, không để thẳng ống nghiệm đun, làm chất lỏng sơi bắn thẳng lên cao gây nguy hiểm Hình 19 Cách đun lửa đèn cồn Để lượng dung dịch ống nghiệm nóng đều, không gây nguy hiểm cho thân người xung quanh, sinh viên cần lắc nhẹ ống nghiệm đun hướng miệng ống phía khơng có người.Ngồi ra, dùng đèn cồn, sinh viên cần ý đến lượng cồn đèn, cách châm lửa đèn tắt đèn, cụ thể sau: - Không nên để cồn đèn gần khơ kiệt cồn cịn q tạo hốn hợp nổ với không khí - Khơng rót cồn q đầy vào đèn - Khơng châm đèn cách lấy đèn cồn châm vào đèn cồn - Không thổi để tắt đèn mà phải dùng nắp đèn đậy lại II.3 Cách rửa ống nghiệm: Trước làm thí nghiệm, yêu cầu sinh viên phải làm ống nghiệm cách dùng chổi lơng có sẵn phịng thí nghiệm tiến hành bước sau: - Cầm nghiêng ống nghiệm xả nước từ vòi nước máy vào ống nghiệm cần rửa; - Lựa đưa chổi lông từ từ vào ống nghiệm (không ấn chổi vào ống nghiệm, làm dễ gây vỡ đáy ống nghiệm); - Xoay tròn chổi rửa lòng ống nghiệm để chổi lông cọ xát vào thành ống nghiệm; - Lặp lại bước lần; Dùng nước máy tráng lại, dùng nước cất tráng lại ống nghiệm; Úp ngược ống nghiệm lên giá đựng ống nghiệm; Tiếp tục rửa ống nghiệm khác III An tồn thí nghiệm: III.1 Với dụng cụ thiết bị dễ vỡ: Khi sử dụng dụng cụ dễ vỡ nên sinh viên cần nhẹ tay, tránh va chạm Khi đun nóng bình cầu, ống nghiệm phải đun từ từ đều, hơ nóng tồn ống nghiệm đun tập trung vào đáy ống nghiệm hướng miệng ống nghiệm phía khơng có người (xem phần II.2) III.2 Với thiết bị điện: Sinh viên cần kiểm tra độ an toàn nguồn điện hệ thống dây dẫn làm thí nghiệm cần tới nguồn điện (ví dụ: thí nghiệm điện phân nước, xác định khối lượng mol phân tử hợp chất,…) Với thí nghiệm điện phân dùng nguồn pin (cần kiểm tra pin trước dùng) thực ghép điện cực tạo pin, sinh viên cần kiểm tra kỹ đầu mối tiếp xúc bề mặt điện cực III.3 Với hóa chất: Trước thực hành hóa học, sinh viên cần tìm hiểu hóa chất dùng PTN để biết đặc tính như: tính độc, khả cháy, nổ, để tránh xảy sai sót tiến hành thí nghiệm, dẫn đến hậu đáng tiếc Nguyên tắc chung làm việc với hóa chất khơng nếm, ngửi hóa chất, khơng để hóa chất tiếp xúc trực tiếp vào thân người, vật xung quanh Với chất độc dễ bay hơi: Tất thí nghiệm có sử dụng chất độc dễ bay hơi, có mùi khó chịu, khí độc axit đặc phải tiến hành tủ hút nơi thống gió Với chất dễ cháy, dễ nổ: Khi làm việc với hóa chất làm việc áp suất thấp hay áp suất cao cần phải đeo kính bảo vệ cho mắt mặt, khơng để hóa chất gần nguồn nhiệt, cầu dao điện, Với chất lỏng sơi: Khơng cúi đầu phía chất lỏng đun sôi chất rắn đun nóng chảy để tránh bị hóa chất bắn vào mặt Khi đun nóng dung dịch ống nghiệm phải dùng kẹp gỗ để kẹp ống nghiệm ý quay miệng ống nghiệm phía khơng có người (xem phần II.2) Bài CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ CÂN BẰNG PHA I Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng nồng độ đến cân hóa học I.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất đến cân sau: FeCl3 Fe(SCN)3 + 3KSCN + 3KCl (vàng) (khơng màu) I.2 Dụng cụ - Hóa chất: 06 ống nghiệm sạch; 01 ống đong; (đỏ máu) Kẹp gỗ; Nước cất; (khơng màu) Dung dịch FeCl3 bão hịa; Dung dịch KSCN bão hòa; Tinh thể KCl I.3 Cách tiến hành: Cho 10ml nước cất vào ống nghiệm sạch, thêm vào 01 giọt dung dịch FeCl3 bão hịa 01 giọt dung dịch KSCN bão hòa, lắc đều, quan sát màu dung dịch thu Chia dung dịch thu 04 ống nghiệm đánh số từ đến 4: - Ống 1: dùng để so sánh; Ống 2: cho thêm vào ống từ đến giọt dung dịch FeCl3 bão hòa, quan sát màu dung dịch thu so sánh với ống 1; - Ống 3: cho thêm vào ống từ đến giọt dung dịch KSCN bão hòa, quan sát màu dung dịch thu so sánh với ống 1; - Ống cho thêm tinh thể KCl, lắc cho tan hết quan sát màu dung dịch thu so sánh với ống I.4 Yêu cầu: Ghi lại kết so sánh giải thích Kết thí nghiệm : - Phản tạo thành sản phẩm Fe(SCN)3 có màu đỏ máu - Ống nghiệm ống nghiệm có màu đậm ống nghiệm - Ống nghiệm có màu nhạt ống nghiệm Giải thích kết : - Cơ sở lí thuyết : Nguyên lí Le Chatelier: “ Một hệ trạng thái cân thay đổi yếu tố nồng độ, nhiệt độ hay áp suất cân dịch chuyển theo chiều chống lại thay đổi Bài TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH I Thí nghiệm 1: Đo nhiệt độ sơi chất lỏng I.1 Mục đích: Đo nhiệt độ sôi nước nguyên chất dung dịch NaCl bão hịa I.2 Dụng cụ - Hóa chất: 02 cốc chịu nhiệt 250 ml; 01 bếp điện; 01 nhiệt kế; Nước cất Dung dịch NaCl bão hòa; Cách tiến hành: I.3 - Cho 50 ml nước cất vào cốc chịu nhiệt 100 ml đánh số cốc 01 Cho 50 ml dung dịch NaCl vào cốc chịu nhiệt 100 ml, đánh số cốc 02; - Đặt cốc chất lỏng lên bếp điện, đun sôi dùng nhiệt kế đo nhiệt độ sôi I.4 Yêu cầu: Ghi lại kết quả, so sánh đưa nhận xét Kết thí nghiêm: - - - Nhiệt độ sơi nước cất 98.5⁰C Nhiệt độ sôi dung dịch NaCl bão hịa 107⁰C Thời gian đun sơi dung dịch NaCl bão hòa nhanh đun nước cất Giải thích kết quả: Cơ sở lí thuyết: Định luật Raoult: “ Độ tăng nhiệt độ sôi độ hạ nhiệt độ đơng đặc đung địch pha lỗng chứa chất tan không bay tỉ lệ với nồng độ dung dịch.” (trong điều kiện áp suất) Coi [NaCl] = cốc 1, cốc có [NaCl] > nên ∆ts > ⇒ Nhiệt độ sôi cốc chứa NaCl cao Trong dung dịch : NaCl → Na+ + Cl- tạo dòng đối lưu nhanh đun khiến dung dịch sôi nhanh II Thí nghiệm 2: Đo pH dung dịch II.1 Mục đích: Sử dụng giấy thị vạn đo pH số dung dịch nồng độ khác II.2 Dụng cụ - Hóa chất: Giấy thị vạn năng; Tờ giấy trắng; Dung dịch CH3COOH 1,0 M; Dung dịch CH3COOH 0,1 M; Dung dịch NH3 1,0 M; Dung dịch NH3 0,1 M; Dung dịch CH3COOH 0,01 M; Dung dịch NH3 0,01 M II.3 Cách tiến hành - Đặt mẩu giấy thị vạn lên tờ giấy trắng; Dùng công tơ hút chấm giọt nhỏ dung dịch cần đo giá trị pH vào mẩu giấy thị - vạn năng; - Mẩu giấy thị vạn sau ngấm giọt dung dịch chuyển màu; - So sánh màu thu mẩu giấy thị vạn với bảng màu có sẵn - ghi lấy giá trị pH vào bảng kết sau: II.3 Yêu cầu: Ghi lại kết nhận xét Kết thí nghiêm: 1M Với nồng độ Xác định pH 0,1 M 0,01 M Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết dung dịch CH3COOH 2 3 dung dịch NH3 10 9 Giải thích kết quả: - Dung dịch CH3COOH - Phương trình phản ứng : CH3COOH ⮀ CH3COO- + H+ [H+] có dung dịch làm cho giấy quỳ chuyển thanhd màu đỏ Dung dịch NH3 Phương trình phản ứng : NH3 + H2O ⮀ NH +4 + OH[OH-] có dung dịch làm giấy quỳ chuyển thành màu xanh III Thí nghiệm 3: Điều kiện hịa tan chất điện li tan III.1 Mục đích: Khảo sát điều kiện hịa tan CaCO3 (chất điện li tan) III.2 Dụng cụ - Hóa chất: 04 ống nghiệm sạch; Dung dịch CaCl2 0,00002 M; Dung dịch K2CO3 0,00002M; Ống đong; Dung dịch CaCl2 0,2 M; Dung dịch K2CO3 0,2 M; III.3 Cách tiến hành: - Đánh số bốn ống nghiệm từ 01 đến 04; Cho vào ống nghiệm số 01: ml dung dịch CaCl2 0,00002 M; Cho vào ống nghiệm số 02: ml dung dịch K2CO3 0,00002 M; Cho vào ống nghiệm số 03: ml dung dịch CaCl2 0,2 M; Cho vào ống nghiệm số 04: ml dung dịch K2CO3 0,2 M; Đổ ống nghiệm 02 vào ống nghiệm số 01 đổ ống nghiệm 04 vào ống nghiệm số 03; - Quan sát ghi lại tượng thí nghiệm III.4 Yêu cầu: Nhận xét giải thích tượng Kết thí nghiêm: - - Đổ ống nghiệm vào ống nghiệm kết tủa trắng xuất Đổ ống nghiệm vào ống nghiệm sau thời gian khơng có tượng xảy Giải thích kết quả: Phương trình phản ứng: CaCl2 + K2CO3 → CaCO3 (ít tan) +2KCl - - Ở ống nghiệm ống nghiệm nồng độ CaCl2 K2CO3 nhỏ nên lượng CaCO3 tạo thành it đủ để tan hết nước Ở ống nghiệm ống nghiệm nồng độ CaCl K2CO3 lớn ⇒ lượng CaCl2 K2CO3 lớn ⇒ lượng CaCO3 tạo thành lớn lượng CaCO3 tan 2ml dung dịch nhiều nên kết tủa xuất Bài TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA I Thí nghiệm 1: Đo sức điện động pin I.1 Mục đích: Chế tạo đo sức điện động pin Daniel - Jacobie I.2 Dụng cụ - Hóa chất: Cốc 50 ml Cầu KCl bão hịa Điện kế Điện cực Cu Zn Dung dịch CuSO4 M Dung dịch ZnSO4 M I.3 Cách tiến hành: Lập pin Daniel - Jacobie mô tả hình đo sức điện động pin Hình 21 Mơ hình thí nghiệm chế tạo đo sức điện động pin Daniell I.4 Yêu cầu: Ghi kết quả, so sánh với giá trị lý thuyết giải thích Kết thí nghiêm: - Giá trị vơn kế lệch khỏi vị trí ban đầu khoảng 1V - Giải thích kết quả: Nhúng Zn vào dung dịch ZnSO4 ta điện cực kim loại kẽm Kí hiệu Zn | Zn2+ Thế điện cực theo phương trình Nest là: RT 2+ φZn2+/Zn = Zn2+/Zn + log[Zn ] nF φ⁰ - Nhúng Cu vào dung dịch SO4 ta điện cực kim loại kẽm Kí hiệu Cu | Cu2+ Thế điện cực theo phương trình Nest là: RT 2+ φCu2+/Cu = Cu2+/Cu + log[Cu ] nF φ⁰ - Do chênh lệch hiệu điện hai đầu vơn kết bị lênh khỏi vị trí ban đầu + Điện cực Cu | Cu2+ điện cực dương ( đấu vào đầu dương vôn kế) + Điện cưc Zn | Zn2+ điện cực âm E = φCu2+/Cu -φZn2+/Zn = (V) II Thí nghiệm 2: Điện phân nước II.1 Mục đích: Xác định điện phân hủy trình điện phân nước II.2 Dụng cụ - Hóa chất: Nước cất axit hóa dung dịch H2SO4 (pH = 3,6) Thiết bị điện phân nước II.3 Cách tiến hành: - Bật công tắc máy chỉnh lưu (3) - Vặn núm điều chỉnh để tăng dần điện cho trình điện phân (0,1 V lần, giá trị 1,0 V) đến cực bắt đầu xuất bọt khí (điện phân bắt đầu - ý quan sát kĩ) - Đọc điện áp biến áp - phân hủy (Eph) Hình 22 Thiết bị điện phân nước II Yêu cầu: tính kết II.1 Tính phân cực điện phân điện phân nước (ở 25oC): Quá trình điện phân nước với điện cực trơ (Pt) pH = 3,6 (axit hóa dung dịch H2SO4) 25oC phân cực điện phân sau: - Khi chưa có dịng điện: H2SO4 H2 O = 2H+ + SO2− + + OH– H Khi có dịng điện chiều qua: Sự phóng điện Tạo điện cực Tạo pin phân cực Catot (–) Anot (+) H+ OH-, SO2− 2H+ + 2e → H2 OH– - 2e → O (–) (Pt)H2 | H+ || O2 | OH– (Pt) (+) 2H+ + 2e → H2 Áp dụng phương trình Nernst ToK, tính được: ⇒ φ – +) Xét điện cực (Pt)O2 | OH có phản ứng điện cực: Áp dụng phương trình Nernst ToK, tính được: φ II.2 - H+/H2 RT log[H+] nF = OH– - 2e → O + H2O O2/OH− = φ0 O2/OH− Epc = φ(+) - φ(−) Tính q điện phân nước: Ta có : Eph = 2.2 V ; Tphòng = 22⁰C pH = 3,6 ⇒ [H⁺] =10 -3,6 RT = log[H+] ⇒ φH+/H2 nF ⇒ φH+/H2 = 8,314(273+22) ln[10 -3,6] 96500 ⇒ φH+/H2 = - 0,103 V Mà [H⁺] =10 -3,6 ⇒ φ = φ0 O2/OH− ⇒ φO2/OH− H2O (Pt)O2 | OH– (Pt)H2 | H+ +) Xét điện cực (Pt)H2 | H+ có phản ứng điện cực: +) Thế phân cực điện phân: 2+ [OH⁻] =10 -10.4 RT - log[OH⁻] O2/OH− nF 8,314(273+22) = 0.401 ln[10 -10.4] 96500 ⇒ φO2/OH− = 0.705 V Lại có : Epc = φ(+) - φ(−) = 0,705 – (-0,103) = 0,808 (V) Eph = Epc + 𝜂 ⇒ 𝜂 = Eph - Epc = 2.2 – 0.808 = 1,392 (V - RT log[OH⁻] nF III Thí nghiệm 3: Điện phân dung dịch KI III.1 Mục đích: Quan sát tượng điện phân dung dịch KI III.2 Dụng cụ - Hóa chất: 01 ống nghiệm hình chữ U; Dung dịch phenolphtalein; III.3 Cách tiến hành: 02 điện cực graphit nhỏ; Hồ tinh bột; Nguồn điện 1,5 V; Dung dịch KI 0,1 M - Cho dung dịch KI vào ống nghiệm chữ U, cho vào đầu ống điện cực than chì - Nhỏ giọt hồ tinh bột vào đầu ống nghiệm chữ U (điện cực than chì nối với cực dương nguồn điện), đầu lại thêm vào giọt phenolphtalein (điện cực than chì nối với cực âm nguồn điện) thể qua hình 23, sau: Hình 23 Mơ hình thí nghiệm điện phân dung dịch KI III.4 Yêu cầu: Nêu tượng, giải thích viết phương trình phản ứng Kết thí nghiêm: - Tại cực dương Anot : Hồ tinh bột dần chuyển sang màu đen - Tại cực âm Anot : dung dịch ngả dần sang màu hồng tím, có bọt khí bám vào điện cực trơ grafit Giải thích kết quả: Xét điện phân dung dịch KI nước Khi chưa có dịng điện: KI → K+ + I⁻ H2O ⮀ H+ + OH⁻ - Khi có dịng điện chạy qua K (-) ← KI, H2O → A (+) I⁻, OH⁻ K⁺, H⁺ 2H⁺ + 2e → H2 2I⁻ - 2e → I2 đpdd Phương trình điện phân: 2KI + H2O → 2KOH + H2↑ + I2 - Tại cực dương Anot : 2I⁻ - 2e → I2 Sự xuất I2 khiến cho hồ tinh bột từ màu trắng chuyển dần sang màu đen - Tại cực dương Katot: 2H⁺ + 2e → H2 Sự xuất H2 nên xuất hiện tượng khí bám bào điện cực grafit Ion OH⁻ đóng vai trị hạt mang điện di chuyển từ anot sang katot Phía Katot có xuất OH⁻ nên làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng, xuất KOH khiến màu ngả tím IV Thí nghiệm 4: Điện phân dung dịch CuSO4 IV.1 Mục đích: Quan sát tượng xảy điện phân dung dịch CuSO4 IV.2 Dụng cụ - Hóa chất: 01 ốc 250 ml; Dung dịch CuSO4 1M 02 điện cực graphit loại to; Nguồn điện 1,5 V; IV.3 Cách tiến hành: - Nhúng hai điện cực than chì vào cốc đựng dung dịch CuSO4, nối hai điện cực với nguồn điện mơ tả hình 24, để vài phút Hình 24 Mơ hình thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO4 IV.4 Yêu cầu: Nêu tượng, giải thích viết phương trình phản ứng Kết thí nghiêm: - Tại cực dương : Xuất bọt khí bám vào điện cực - Tại cực âm : Điện cực xuất lớp mỏng kim loại bám vào, grafit màu đen dần chuyển sang màu đồng Giải thích kết quả: Xét điện phân dung dịch CuSO4 nước Khi chưa có dịng điện: - - CuSO4 → Cu2+ + SO42⁻ H2O ⮀ H+ + OH⁻ Khi có dịng điện chạy qua K (-) ← CuSO , H O → A (+) SO42⁻, OH⁻ 2OH⁻ - 2e → H2O +1/2O2 Cu2⁺, H⁺ Cu2⁺ + 2e → Cu đpdd Phương trình điện phân: CuSO4 + H2O → Cu↓ + 1/2O2↑ + H2SO4 - Tại cực âm Kanot : Cu2⁺ + 2e → Cu Nên xuất hiện tượng màu điện sáng dần ngả sang màu đồng tạo thành Cu↓ bề mặt bám vào - Tại cực dương Anot : 2OH⁻ - 2e → H2O +1/2O2 Xuất hiện tượng bọt khí bám vào cực dương O2 tạo thành bề mặt cực dương bám vào V Thí nghiệm 5: Hiện tượng dương cực tan điện phân dung dịch CuSO4 V.1 Mục đích: Quan sát tượng xảy điện phân dung dịch CuSO4 V.2 Dụng cụ - Hóa chất: 01 ốc 250 ml; 02 điện cực graphit loại to; Nguồn điện 1,5 V; Dung dịch CuSO4 M V.1 Cách tiến hành: - Nhúng hai điện cực than chì vào cốc đựng dung dịch CuSO4, nối hai điện cực với nguồn điện mô tả hình 24, để vài phút Đảo cực nguồn điện, quan sát sau vài phút V.1 Yêu cầu: Nêu tượng, giải thích viết phương trình phản ứng Kết thí nghiêm: - - Lúc dầu tượng xảy tương tự thí nghiệm số Tại cực âm có lớp kim loại bám vào Tại cưc dương xuất bọt khí bám vào điện cực - Sau đảo cực nguồn điện nhúng lại vào dung dịch Tại cực dương nơi có lớp kim loại mỏng bám vào dần chuyển màu đen grafit Giải thích kết quả: Hiện tượng gọi tượng dương cực tan - K (-) - ← CuSO , H O → A (+) Cu2⁺, H⁺ SO42⁻, OH⁻, Cu Cu2⁺ + 2e → Cu Cu - 2e → Cu2+ Đảo cực nguồn điện grafit có kim loại đồng bám vào trở thành điện cực dương Các chất ban đầu có trình điện phân bên Anot có thêm Cu Khả nhường e Cu dễ khả nhường e ion OH⁻ nên ưu tiên thực hiên phản ứng Cu - 2e → Cu2+ trước ⇒ Lớp kim loai ban đầu bám vào điện cực tan dần ⇒ Điện cực grafit trở màu đen vốn có Bài ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI A LÝ THUYẾT Ăn mòn kim loại phá hủy tự nhiên kim loại hợp kim tác động môi trường xâm thực Khi môi trường xâm thực dung dịch điện ly ăn mịn kim loại có chất điện hóa Tại hợp phần anot bề mặt kim loại xảy oxi hóa kim loại tạo thành ion: M - ne → Mn+ Tại hợp phần catot bề mặt xảy khử chất khử phân cực Trường hợp chất khử H+ mơi trường xâm thực thì: 2H+ + 2e → H2 Trường hợp chất khử oxi hòa tan mơi trường xâm thực OH- tạo thành từ khử nước (a) hay từ khử oxi hòa tan (b) theo phương trình: 2H2O + 2e → 2OH- + H2 (a) O2 + 2H2O + 4e → 4OH- (b) Một cách tổng quát, phản ứng ăn mòn diễn bề mặt kim loại sau: M + nH+ → Mn+ + n/2 H2 M + n/2O2 + nH2O→ Mn+ + 2nOHNhư hợp phần anot bề mặt kim loại kim loại bị ăn mịn tạo thành ion kim loại, hợp phần catot chất khử phân cực oxi hịa tan mơi trường xâm thực tạo thành môi trường bazơ Để bảo vệ kim loại chống lại ăn mòn, kim loại cần cách ly khỏi môi trường xâm thực lớp phủ kim loại (mạ điện) sơn Trong phương pháp điện hóa bảo vệ kim loại, người ta sử dụng phương pháp bảo vệ catot cách ghép điện hóa kim loại cần bảo vệ với kim loại khác điện cực chuẩn âm (phương pháp điện cực hy sinh) phương pháp bảo vệ anot cách đưa kim loại vào trạng thái thụ động Trong thí nhiệm này, vấn đề sau làm sáng tỏ: - Ăn mòn điện hóa học sắt - Bảo vệ kim loại sắt điện cực hy sinh (điện cực có tính khử mạnh sắt) - Bảo vệ kim loại dùng chất ức chế urơtrơpin (CH2)6N4 Nếu sắt bị ăn mịn tạo thành Fe2+ kết hợp với dung dịch K3[Fe(CN)6] tạo thành dung dịch K[FeIIFeIII(CN)6] có màu xanh Turbull Nếu sắt khơng bị ăn mịn xuất màu hồng tạo thành mơi trường bazơ B THỰC HÀNH I Dụng cụ - Hóa chất: Thạch aga; 04 đinh sắt; Giấy giáp; NaCl sắt; (đồng, kẽm) mỏng K3[Fe(CN)6] Phenolphthalein a) Tạo dung dịch thạch (aga) nóng cách hịa tan gam thạch aga 200 ml nước cất, đun nóng dung dịch Cho tiếp vào dung dịch ml dung dịch K3[Fe(CN)6] 0,1 M, sau cho gam NaCl ml phenolphtalein dung dịch A b) Làm kim loại: + Với thép, kẽm: dùng giấy giáp đánh bề mặt, rửa lau khô + Với đinh sắt: làm dầu, mỡ chất tẩy rửa bề mặt (xà phịng), sau hoạt hóa bề mặt dung dịch axit H2SO4 lỗng, rửa sạch, lau khơ Dung dịch thạch aga có tác dụng cho dung dịch bớt lỏng làm tăng hiệu chất thị Muối NaCl dung dịch tiếp xúc với kim loại làm cho dung dịch dẫn điện mạnh hơn, đẩy nhanh ăn mịn II Thí nghiệm: I Thí nghiệm 1: Ăn mịn điện hóa I.1 Mục đích: Theo dõi ăn mịn điện hóa học kim loại sắt I.2 Cách tiến hành: a) Lấy sắt mỏng, làm bề mặt, sau nhỏ vài giọt dung dịch A lên sắt (hình 26a) Quan sát thí nghiệm sau vài phút b) Cho dung dịch A vào cốc thủy tinh 50 ml hay 100 ml để nguội cắm đinh sắt Sau nối đinh Fe với điện cực pin điện (hình 26b) Chú ý đánh dấu đầu (+) (-) hai cực sắt Quan sát thí nghiệm sau vài phút I.3 Yêu cầu: Giải thích tượng nêu nhận xét Kết thí nghiêm: Sau thời gian bề mặt miếng sắt tiếp xúc với dung dịch A xuất a mảng vảy màu xanh b Dung dịch điện cực đinh sắt nối với cực âm nguồn điện chuyển sang màu hơng nhạt, có bọt khí xuất Dung dịch điện cực nối với cực âm nguồn điện chuyển dần sang màu xanh Giải thích kết quả: a Xảy ăn mịn điện hóa bề mặt sắt mỏng Fe + 2e → Fe2+ ; H2O +4e + O2 → 4OH⁻ Sản phẩm tạo thành Fe3[Fe(CN)6]2 có màu xanh nên xuất lớp vảy màu xanh bám bề mặt kim loại b Dưới tác dụng thúc đẩy dòng điện tượng ăn mịn xảy nhanh K (-) ← K3[Fe(CN)6] H2O, NaCl → A (+) Fe, H2O, Na⁺, K⁺ [Fe(CN)6]3⁻, Cl⁻, H2O, Fe H2O +2e → 2OH⁻ + H2 Fe - 2e → Fe2+ Tại cực âm Katot : H2O +2e → 2OH⁻ + H2↑ Việc tạo thành khí H2 nên điện cực xuất bọt khí Việc sử dụng bột aga làm dung dịch bớt lỏng khiến ion OH⁻ tạo thành điện âm di chuyển sang cực dương ⇒ chuyển màu sang hồng phenolphtalein điện cực âm có xuất OH⁻ (Cl⁻ đóng vai trị hạt mang điện ) - Tại cực dương anot : Fe - 2e → Fe2+ Fe2+ + [Fe(CN)6]3⁻ → Fe3[Fe(CN)6]2 có màu xanh đặc trưng ⇒ dung dịch điện cực dương xuất màu xanh - II Thí nghiệm 2: Bảo vệ kim loại phương pháp điện hóa II.1 Mục đích: Bảo vệ kim loại sắt phương pháp anot hy sinh II.2 Cách tiến hành: Cho dung dịch A vào cốc thủy tinh 50 ml hay 100 ml, để nguội cắm đinh sắt Zn đối diện Nối kim loại dây dẫn (hình 27) Quan sát thí nghiệm sau vài phút (màu dung dịch xung quanh kim loại) II.3 Yêu cầu: Giải thích tượng nêu nhận xét Kết thí nghiêm: - Dung dịch xung quanh đinh sắt chuyển sang màu hồng Giải thích kết quả: - Nếu nhúng đinh sắt tượng ăn mòn xảy trường hợp thí nghiệm thứ - Việc nối đinh sắt với miếng kim loại kẽm hình thánh nên pin điện: phần đinh sắt cực dương, phần miếng kim loại kẽm nối thêm vào cực âm - Cực âm : Zn → Zn2+ + 2e - Cực dương: H2O +4e + O2 → 4OH⁻ ⇒ Sự xuất OH⁻ xung quanh đinh sắt làm phenolphtalein dung dịch chuyển sang màu hồng ⇒ Các e di chuyển thông qua dây dẫn từ miếng kim loại kẽm sang đinh sắt Miếng Zn trở thành vật hi sinh bị ăn mòn đinh sắt bảo vệ III Thí nghiệm 3: Bảo vệ kim loại phương pháp sử dụng chất ức chế III.1 Mục đích: Chống ăn mịn sắt chất ức chế urơtrơpin (CH2)6N4 III.2 Cách tiến hành: - Lấy ống nghiệm, cho vào ống 1- 2ml dung dịch H2SO4 20% - Thả cẩn thận vào ống nghiệm đinh sắt Khi khí hiđrơ tương đối cho thêm vào ống nghiệm 0,05 gam urôtrôpin (bằng hạt đỗ), lắc nhẹ để tan hết urơtrơpin Ống nghiệm cịn lại dùng để so sánh Quan sát tượng III.3 Yêu cầu: Giải thích tượng nêu nhận xét Kết thí nghiêm: - Ống nghiệm cho urơtrơpin vào có lượng khí - Giải thích kết quả: Phản ứng hóa học: Fe + H2SO4 →FeSO4 + H2↑ - Tại ống nghiệm cho urơtrơpin xảy thêm phản ứng: (CH2)6N4 + 6H2O + 2H2SO4 → 2(NH4)2SO4 + 6HCOH Urôtrôpin làm giảm khả tác dụng Fe với H2SO4 làm giảm trình Fe tác dụng với H2SO ... phịng thí nghiệm chưa đồng ý giáo viên NỘI DUNG THÍ NGHIỆM (15 tiết) Bài Nội dung thí nghiệm Làm quen, sử dụng thiết bị thí nghiệm an tồn thí nghiệm Cân hóa học cân pha Tốc độ phản ứng hóa học. .. thí nghiệm khơng có chương trình Phải tập trung, cẩn thận làm thí nghiệm, trung thực khách quan theo dõi kết làm tường trình thí nghiệm Trước làm thí nghiệm phải rửa ống nghiệm, dụng cụ thí nghiệm... lý thuyết thí nghiệm • Trình bày cách tiến hành thí nghiệm • Ghi kết thí nghiệm thu • Dựa vào kết thí nghiệm, sinh viên phải tính tốn kết giải thích tượng quan sát phương trình hóa học (nếu có)