Hóa đại cương

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÀI GIẢNG THÍ NGHIỆM HÓA ĐẠI CƯƠNG Tổ chuyên môn Hóa biên soạn Bài KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA THỰC NGHIỆM HÓA HỌC 1.1 MỤC ĐÍCH Giúp cho cho sinh viên thực hiện được các thao tác bản của thí nghiệm hóa học 1.2 GIỚI THIỆU 1.2.1 Hóa chất: các loại, độ tinh khiết, tính năng, độc hại, sử dụng 1.2.2 Dụng cụ 1.2.2.1 Cân Là dụng cụ đo lường dùng để xác định khối lượng của vật, phòng thí nghiệm thường phân biệt loại cân: cân kỹ thuật cân phân tích - Cân kỹ thuật cân dùng để cân các khối lượng tương đối lớn (vài trăm gam), khối lượng nhỏ mà cân kỹ thuật cân được khoảng 1g Các loại cân kỹ thuật thường dùng là: cân Robeval, cân quang, cân bàn, … - Cân phân tích cân dùng để cân các khối lượng nhỏ từ 100g trở xuống đến 0,1mg (0,0001g) đó người ta thường gọi cân phân tích cân số lẻ cân số lẻ Có các loại cân phân tích: cân phân tích thường, cân phân tích điện, cân phân tích điện tử,… Không nên nhầm lẫn cân phân tích luôn chính xác cân kỹ thuật, nó chính xác cân các khối lượng nhỏ, khơng dùng cân phân tích để cân các khối lượng lớn 200g Trong trường hợp cân lượng nhỏ 10g, 20g, không cần độ chính xác cao, ta nên dùng cân kỹ thuật để nhanh Những quy định sử dụng cân: - Trước cân hay sau loạt phép cân liên tục cần kiểm tra lại trạng thái thăng của cân đĩa cân, lau bụi đĩa cân tếp tục cân - Khi sử dụng, thấy cân khơng bình thường, báo với giảng viên hướng dẫn, không tự ý sửa chữa - Không được cân vật nặng khối lượng quy định của cân - Không đụng mạnh vào cân cân dao động, đặt lấy quả cân, vật cân sau khoá cân Mở khoá hay đóng khoá phải nhẹ nhàng, thận trọng - Khi cân hoá chất không để trực tiếp lên đĩa cân, phải để mặt kính đồng hồ, chén sứ, lọ cân … Cân các chất dễ hút ẩm, chất lỏng bốc … dễ làm hỏng cân thiết phải dùng lọ rộng miệng có nút nhám với lượng lớn lọ cân với lượng nhỏ - Không cân vật quá nóng hay quá lạnh Vật cân phải có nhiệt độ phòng Nếu cân vật nóng hay lạnh phải đặt vào bình hút ẩm để trở lại nhiệt độ phịng cân - Khi cân được mở hai cửa bên, cửa trước dùng sửa chữa tháo lắp cân - Phải dùng cặp để gắp quả cân, không được cầm tay Các quả cân phải để đúng vị trí - Trong thí nghiệm, cần cân nhiều lần, để tránh sai số nên thực hiện cân 1.2.2.2 Dụng cụ thuỷ tinh Dựa công dụng của chúng có thể chia dụng cụ thủy tinh thành loại: - Dụng cụ thủy tinh không chia độ: ống nghiệm, cốc thủy tinh (becher), bình cầu, bình nón (bình tam giác) (erlen)… - Dụng cụ thủy tinh có chia độ: ống đong, cốc, pipet, buret, bình định mức… - Dụng cụ thủy tinh có tác dụng đặc biệt: bình kíp, bình tinh chế, ống sinh hàn, bình hút ẩm… a Dụng cụ thủy tinh khơng chia - Ớng nghiệm: có nhiều loại với kích thước khác nhau, được dùng chủ yếu để đựng hóa chất thực hiện các thí nghiệm lượng nhỏ - Cốc thủy tinh: có loại cốc có mỏ cốc không có mỏ Nó có nhiều dạng cao thấp với các thể tích khác từ 25ml đến lít Cốc thường làm thủy tinh chịu nhiệt, dùng để đựng hóa chất để thực hiện các phản ứng với lượng lớn so với ống nghiệm - Bình nón: thành mỏng đều, đáy bằng, miệng hẹp, đun được cốc thủy tinh Bình nón có cơng dụng: lắc quay tròn dễ nên trộn hóa chất nhanh, dùng đũa thủy tinh lấy được kết tủa đáy, miệng hẹp hạn chế sự bay Bình nón chủ yếu dùng để chuẩn độ - Bình cầu: có loại, bình cầu đáy bình cầu đáy trịn Cở bình cầu có thể dài, ngắn, rộng, hẹp Có loại bình cầu khơng nhánh bình cầu có nhánh Bình cầu đáy dùng để pha hóa chất, để đun nóng các chất lỏng Bình cầu đáy trịn dùng để cất, đun sôi làm thí nghiệm cần đun nóng Bình cầu có nhánh dùng để điều chế các chất khí - Phễu: dùng để rót chất lỏng b Dụng cụ thủy tinh có chia - Ớng đong: dùng để lấy chất lỏng có thể tích xác định Ớng đong hình trụ có dung tích từ 5ml, 10ml đến lít - Bình định mức: dùng để pha dung dịch có nồng độ xác định hay để đong chất lỏng tương đối chính xác Bình định mức bình cầu đáy bằng, cở dài, có ngấn nút nhám Ngấn cở bình xác định dung tích chất lỏng chứa bình 200C Các nhiệt độ khác, thể tích chất lỏng đổ tới ngấn sẽ lớn nhỏ dung tích ghi bình Nhiệt độ 20 0C được lấy làm nhiệt độ chuẩn phép đo lường thể tích Bình định mức thường dùng có dung tích 100, 250, 500ml… Khi rót chất lỏng vào bình định mức cần chú ý: + Cầm cở bình phía ngấn, khơng cầm bầu trịn của bình để tránh làm tăng nhiệt độ chất lỏng bình + Đở chất lỏng vào bình cách ngấn chừng 1-2ml dừng lại, dùng pipet cho chất lỏng từ từ đến vòm khum khớp với ngấn + Xác định vịm khum cần để mắt nhìn ngang với ngấn - Buret: Dùng để đo lượng nhỏ dung dịch, thường chính xác tới 0,1ml, vạch số phía Buret dùng để chuẩn độ có dung tích 25ml 50ml Đổ chất lỏng vào buret phải dùng phễu cuống ngắn không chạm tới vạch số không Sau đó mở khoá để dung dịch chảy xuống chiếm đầy phận buret nằm khoá đến tận đầu của ống Chú ý không để bọt khí phần chảy của buret Chỉ được đưa buret điểm 0, ống khơng cịn bọt khí Dùng xong phải rửa buret nước, cặp vào giá, quay đầu hở xuống Lấy khoá nhám ra, bọc giấy lọc đặt lại khoá vào buret Để đọc thể tích buret chính xác, thường để sau buret mảnh gấy trắng, nửa bôi đen làm ảnh Do phản xạ ánh sáng, mặt khum sẽ hoá đen đọc được rõ Thực hành sau: + Dùng becher 50ml cho nước vào buret + Kiểm tra khơng có bọt khí cịn sót lại buret + Chỉnh buret đến mức + Dùng tay trái điều chỉnh khoá buret cho 10ml nước từ buret vào bình nón - Pipet: dùng để lấy lượng chính xác chất lỏng Có loại: loại pipet có dung tích cố định loại chia độ Pipet thường có dung tích 10, 20, 25 50ml micro pipet dung tích 1, 5ml Cách sử dụng pipet: muốn lấy chất lỏng vào pipet phải dùng quả bóp cao su hoá chất, nước chúng ta có thể dùng miệng để tạo sự chênh lệch áp suất, tay trái cầm pipet, chú ý ngón trỏ của tay trái để gần miệng pipet có thể sẵn sàng bịt lại lấy chất lỏng Đặt đầu hở quả bóp cao su vào miệng pipet Nhúng pipet vào chất lỏng thả lỏng từ từ tay phải để chất lỏng vào pipet quá ngấn của pipet chút Dùng ngón trỏ tay trái bịt lại Nhấc pipet lên khỏi bề mặt chất lỏng, dùng giấy lau khơ chất lỏng bên ngồi pipet Sau đó nâng ngấn của pipet lên ngang mắt, mở ngón trỏ cho chất lỏng chảy từ từ giọt vòm khum khớp với ngấn chia độ Đưa pipet qua bình đựng, mở ngón trỏ cho chất lỏng chảy vào bình Nếu pipet có ngấn phía dùng ngón trỏ điều chỉnh cho khum chất lỏng lại khớp với ngấn pipet Nếu pipet không có ngấn để chất lỏng chảy hết, khơng dùng miệng thởi chất lỏng cịn dính lại đầu cuối pipet Sau hút chất lỏng xong phải rửa nước cất vào chỗ quy định Thực hành sau: - Dùng pipet 10ml lấy 10ml nước từ becher cho vào erlen (hút nước miệng) - Lặp lại phần thực hành hút nước quả bóp cao su c Dụng cụ thủy tinh có tác dụng đặc biệt - Ống sinh hàn: dùng để ngưng tụ các chất - 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 nhiệt kế có chứa chất lỏng Chất lỏng chứa nhiệt kế thường rượu màu, thuỷ ngân, toluen, pentan … Nhiệt kế chứa pentan đo nhiệt độ thấp đến -2200C Nhiệt kế thuỷ ngân đo đến nhiệt độ cao 5500C … Khi đo nhiệt độ chất lỏng, nhúng ngập bầu thuỷ ngân của nhiệt kế vào chất lỏng, khơng để bầu thuỷ ngân sát vào thành bình Theo dõi đến cột thuỷ ngân không thay đổi đọc kết quả, đọc kết quả để mắt ngang với mực thuỷ 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 của nhiệt kế, sẽ làm nhiệt kế nứt vỡ Cần đặc biệt lưu ý thuỷ ngân thuỷ ngân độc, không may nhiệt kế vỡ, dùng mảnh giấy thu gom hạt thuỷ ngân vào lọ, không được nhặt tay, khử thuỷ ngân sót bột lưu huỳnh, tạo hỗn hống với kẽm … đồng thời làm thay đởi khơng khí phịng: mở cửa, quạt thông gió … 1.2.2.3 Dụng cụ sứ Dụng cụ sứ sử dụng rộng rãi phòng thí nghiệm Dụng cụ sứ bền chắc, ít bị ăn mòn hoá chất, chịu được sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, đặc biệt chịu được nhiệt độ cao dụng cụ thuỷ tinh (có thể tới 12000C) Song có nhược điểm nặng, không suốt đắt tiền Thường dùng cốc, bát cô, chén sứ, cối chày, … Chén sứ: dùng để nung các chất, đốt cháy các chất hữu xác định tro… Có thể đun trực tiếp đèn khí, không cần lưới amiang Để nung đặt vào giá hình tam giác cân, giá có ba ống sứ, chọn loại giá có kích thước thích hợp để đặt chén nung vào giá phải ngập 1/3 chiều cao của chén, sau đó đặt lên vòng sắt lắp vào giá sắt Trong đa số trường hợp, nung cần đậy nắp Khi lấy nắp phải dùng kìm để gắp Nung xong làm nguội bình hút ẩm Chén sứ có thể chịu đến nhiệt độ 12000C lị nung Khơng dùng chén sứ nung nóng các chất kiềm Na2CO3, axit HF nóng chảy làm sứ phân huỷ Bát sứ: dùng để cô các dung dịch, trộn các hoá chất rắn với nhau, đun chảy các chất … Có thể đun các bát sứ các ngọn lửa trực tiếp đun qua lưới amiăng tốt Chày, cối sứ: dùng để nghiền hoá chất rắn Khi nghiền lượng chất rắn cối không quá 1/3 thể tích của cối Đầu tiên dùng chày cẩn thận giã nhỏ cục lớn kích thước hạt đậu, sau đó dùng tay tỳ chày xoáy mạnh chày vào cối cho chất rắn nhỏ dần Trong nghiền, thỉnh thoảng dừng lại, dùng bay để đảo trộn dồn chất cần nghiền cối Khi đạt đến kích thước cần thiết dung bay cạo chất cần nghiền dính vào đầu chày xung quanh thành cối sau đó đổ theo mỏ cối Khi nghiền các chất để làm thí nghiệm nổ, cối chày cần nghiền riêng rẽ Không được khuấy hỗn hợp nổ cối Sau nghiền xong rửa chày cối 1.2.3 Cách rửa dụng cụ hoá học Rửa dụng cụ hoá học cần biết tính chất của chất làm bẩn dụng cụ Từ đó chọn phương pháp rửa dung môi để rửa Có phương pháp rửa: phương pháp học phương pháp hoá học Phương pháp học Dụng cụ rửa chổi lông Nếu chất bẩn không phải chất béo, chất khơng tan nước dùng nước nóng nước lạnh Ví dụ rửa ống nghiệm cần chú ý: - Một tay cầm chổi, tay cầm chếch ống nghiệm - Cho nước vào ống nghiệm, cầm chổi xoay nhẹ lông chổi cọ sát vào đáy thành ống, đồng thời kéo chổi lên xuống, vừa kéo vừa xoay để rửa thành ống - Không thọc mạnh chổi vào đáy ống nghiệm làm vỡ, gây xát thương - Cần chọn chổi thích hợp với loại ống nghiệm Sau rửa nước máy, dùng nước cất tráng lại Để kiểm tra ống nghiệm cách cho nước cất vào đầy ống nghiệm úp ngược cho ống chảy hết, ống thành ống khơng cịn hạt nước bám vào, ống bẩn phải rửa lại Đối với chất bẩn không tan nước, có thể rửa các dung môi hữu như: ete, axeton, xăng, rượu etylic,… Phương pháp hoá học Thường dùng hỗn hợp sunfocromic, hỗn hợp dung dịch axit sunfuric với kali pemanganat, kiềm đặc,… để rửa Cách pha hỗn hợp sunfocromic: nghiền nhỏ 10g K 2Cr2O7 cho vào cốc, tẩm ướt – 5ml nước, vừa khuấy vừa thêm 100ml H 2SO4 98% Sau rửa xong dụng cụ, hỗn hợp sunfocromic được đở trở lại bình chứa để dùng lần sau Khi hỗn hợp chuyển sang màu xanh đen bỏ Hỗn hợp sunfocromic chất oxi hoá mạnh, tác dụng lên da quần áo phải cẩn thận sử dụng Dung dịch KMnO4 4% axit hoá H2SO4 đặc dung dịch rửa tốt Thường pha – 5ml H2SO4 đặc vào 100ml dung dịch KMnO4 4% Ngoài có thể pha kiềm rượu cách hoà tan – 10g NaOH 100ml rượu etylic để rửa Khi rửa dụng cụ cần ý Dụng cụ phải rửa sạch, tráng nước cất để vào nơi quy định Không dùng giấy lọc, khăn mặt lau thành bên các dụng cụ vừa rửa xong, có thể làm khô tủ sấy (trừ các dụng cụ chia độ) Tiết kiệm dùng chất rửa rẻ tiền, thu hồi dung dịch, chất quý hoá chất rắn dùng được Các dung dịch axit, kiềm đặc, chất độc, mùi thối … không được đổ vào chậu rửa 1.3 CÁCH TÍNH SAI SỐ CỦA KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thường phân biệt loại: - Sai số tuyệt đối:   a  b với a- giá trị lý thuyết , b – giá trị thực - Sai số tương đối: d= nghệm  100% a 1.4 THỰC HÀNH 1.4.1 Dụng cụ – hóa chất * Dụng cụ: - Cân điện tử (sai số 0,01) - Bộ chưng cất nước - Ống nghiệm 30ml, cốc 100ml - Giấy lọc, phễu, bình nón 100ml - Đũa thủy tinh - Bếp điện - Đèn cồn, kiềng ba chân, lưới amiăng - Pipet * Hóa chất: - Muối hạt - Naphtalen - AgNO3 0,1M - Nước cất 1.4.2 Thực tập cân - Cân vật ghi kết quả 1.4.3 Tinh chế chất rắn phương pháp kết tinh lại Cân gam muối ăn (NaCl) cân điện tử Lấy 25 ml nước cất cho vào cốc thể tích 100 ml, cho lượng muối vào khuấy cho tan, lọc hứng nước lọc vào cốc khác Cô nước lọc có váng tinh thể dừng lại Chú ý: khơng được đun khô nước Tắt lửa, để nguội cốc Thêm vào cốc ml rượu ngâm cốc vào chậu nước đá Sau xuất hiện tinh thể chừng phút, quan sát hiện tượng giải thích 1.4.4 Tinh chế chất rắn phương pháp thăng hoa Cho lượng naphtalen (hoặc I2 tinh thể, NH4Cl rắn) vào cốc khơ khơng có mỏ Đậy cốc bình cầu đáy trịn có đựng nước đến 1/2 bình Dùng cốc có mỏ phải bịt kín mỏ bơng Đặt cốc lên kiềng sắt có lót lưới amiăng Đun cốc đèn cồn Quan sát tinh thể chất thăng hoa bám vào đáy bình cầu Khi sự thăng hoa kết thúc, nhấc bình cầu gạt các tinh thể thăng hoa bám đáy bình cầu vào lọ thu hồi 1.4.4 Tinh chế chất lỏng phương pháp chưng cất Lắp hệ thống chưng cất gồm: ống sinh hàn, bình chưng cất, bình hứng theo hướng dẫn Cho 200 ml nước máy vào bình chưng cất, đun đèn cồn hay bếp điện có lót lưới amiăng, thu sản phẩm nước cất bình tam giác Lấy ml nước cất vào ống nghiệm, nhỏ đến giọt AgNO3 để thử độ tinh khiết của nước vừa cất Có thể đối chứng cách làm với nước máy ống nghiệm khác Nhận xét Hình 1.1: Hệ thống chưng cất 10 Bài DUNG DỊCH ĐIỆN LI 7.1 MỤC ĐÍCH Cung cấp cho sinh viên kiến thức thực nghiệm để khảo sát sự thủy phân của muối, chất thị màu axit bazơ, điều kiện hòa tan tạo thành chất kết tủa… 7.2 TÓM TẮT LÝ THUYẾT 7.2.1 Cân axit – bazơ Lý thuyết proton (Bronsted – Lowry) Axit tất cả tiểu phân (phân tử ion) có khả cho proton H +, bazơ tất cả tiểu phân có khả nhận proton H + Khi cho proton, axit tạo thành bazơ liên hợp với nó; nhận proton, bazơ tạo thành axit liên hợp với nó Ví dụ: NH3 + H2O � NH4+ + OH- Cặp axit - bazơ liên hợp: NH4+/ NH3, H2O/OHThực chất của phản ứng axit với bazơ sự chuyển proton Độ mạnh của axit phụ thuộc vào khả cho proton của nó được đặc trưng số axit Ka A + H2O � B + H3O+ � H 3O  �  B � � Ka   A Chỉ số axit: pKa = - lg Ka Hằng số axit Ka lớn (tức số axit pKa nhỏ) lực axit mạnh Độ mạnh của bazơ phụ thuộc vào khả nhận proton của nó được đặc trưng số bazơ Kb B + H2O � A + OH� OH  �  A � � Kb   B Chỉ số bazơ: pKb = - lg Kb Hằng số bazơ Kb lớn (tức số bazơ pK b nhỏ) lực bazơ mạnh Nước chất điện li yếu lưỡng tính: 25 H2O + H2O � H3O+ + OHcó tích số ion của nước K = [H3O+][OH-] = 10-14 25oC Cân điện li của nước tồn nước nguyên chất dung dịch nước Trong nước nguyên chất dung dịch trung tính: [H3O+] = [OH-] = 10-7 Dung dịch axit [H3O+] > [OH-] � [H3O+] > 10-7, [OH-] < 10-7 Dung dịch kiềm [H3O+] < [OH-] � [H3O+] < 10-7, [OH-] > 10-7 Như ta có thể dựa vào nồng độ ion H 3O+ hay ion OH- để biết tính chất môi trường của dung dịch Tuy nhiên để biểu thị môi trường cách tiện lợi hơn, người ta sử dụng đại lượng số hidro pH (hoặc số hidroxyl pOH) với quy ước: Chỉ số hidro pH = - lg [H3O+] Chỉ số hidroxyl pOH = - lg [OH-] pH + pOH = 14 (250C) Dung dịch trung tính: pH = pOH = Dung dịch axit: pH < 7, pOH > Dung dịch bazơ: pH > 7, pOH < Thuỷ phân muối phản ứng trao đổi các ion của muối với các ion của nước Theo Bronsted – Lowry, phản ứng thuỷ phân thực chất phản ứng chuyển proton mọi phản ứng axit – bazơ Có ba loại muối bị thuỷ phân là: muối axit yếu – bazơ mạnh; muối axit mạnh– bazơ yếu; muối axit yếu – bazơ yếu 7.2.2 Chất điện li tan Tại nhiệt độ xác định, dung dịch bão hoà chất điện li ít tan tích số nồng độ các ion với số mũ tương ứng số, số có tên tích số tan Ví dụ: Am Bn � mAn   nB m  m n TAm Bn  � An  �� B m � � �� � Tích số tan số cân bằng, độ lớn của nó phụ thuộc bản chất chất tan, nhiệt độ * Điều kiện hòa tan kết tủa chất điện ly ít tan: - Chất điện ly ít tan sẽ kết tủa tích số nồng độ ion của nó (với số mũ hệ số của ion phương trình điện ly) lớn tích số tan 26 - Chất điện ly ít tan sẽ hòa tan tích số nồng độ ion của nó (với số mũ hệ số của ion phương trình điện ly) bé tích số tan 7.3 DỤNG CỤ – HÓA CHẤT * Dụng cụ - Ống nghiệm - Điện cực, bóng đèn 9V, ổn áp - Cốc 100 * Hóa chất - Dung dịch HCl 0,1M - Phenolphtalein - Dung dịch NaOH 0,1N - Metyl da cam - Dung dịch NaCl/nước, NaCl/ rượu - Dung dịch CH3COOH 1,5M - Dung dịch HCl 1,5M - Dung dịch NaOH 1,5M - Dung dịch NH4OH 1,5M - Tinh thể NH4Cl, CH3COONa, NaCl, Na2CO3 - Dung dịch CaCl2 1M, 0,1M; 0,001M - Dung dịch Na2SO4 1M; 0,001M - Dung dịch Na2CO3 0,1M - Nước cất, giấy đo pH 7.4 THỰC HÀNH 7.4.1 Xác định môi trường dung dịch chất thị màu Lấy ống nghiệm, ống 1ml dung dịch sau: - Ống 1: dung dịch HCl 0,1M - Ống 2: dung dịch NaOH 0,1M - Ống 3: nước cất Nhỏ vào ống giọt metyl da cam Quan sát màu của các dung dịch ống nghiệm Ghi vào bảng Cũng tiến hành lần lượt thử màu với giấy đo pH phenolphthalein 27 Lập bảng màu các chất thị, theo dõi môi trường sau đây: Màu thị Môi trường dung dịch HCl 0,1M nước cất dung dịch NaOH 0,1M Metyl da cam pH Phenolphthalein 7.4.2 So sánh độ mạnh hay yếu các axit, bazơ (làm nhóm) Lắp dụng cụ hình vẽ bên Nhúng điện cực vào cốc nước cất, đóng mạch điện Theo dõi độ sáng của bóng đèn số của ampe kế Ghi hiện tượng nhận xét Lần lượt thay cốc nước các cốc đựng dung dịch HCl, CH 3COOH, NaOH, NH4OH có nồng độ 1,5M, có dán nhãn để khỏi nhầm lẫn tiến hành thí nghiệm So sánh độ sáng của bóng đèn đo các dung dịch khác Kết luận độ mạnh hay yếu của axit với axit, bazơ với bazơ Chú ý: nhúng điện cực vào cốc phải chiều sâu khoảng cách hai điện cực mọi dung dịch Trước nhúng điện cực vào loại dung dịch khác phải nhúng vào cốc nước cất để rửa dung dịch đo lần trước 7.4.3 Ảnh hưởng dung môi đến điện li (làm nhóm) Lấy cốc nhỏ, cốc đựng 80 ml dung dịch NaCl nước, cốc đựng 80 ml dung dịch NaCl rượu Lần lượt nhúng điện cực vào cốc đo độ dẫn điện của dung dịch đó Nhận xét 28 7.4.4 Sự thủy phân muối Lấy ống nghiệm, hút vào ống 1ml nước - Ống 1: thêm tinh thể NH4Cl hạt đậu - Ống 2: Thêm ít tinh thể CH3COONa - Ống 3: Thêm ít tinh thể NaCl - Ống 4: Thêm ít tinh thể Na2CO3 Lắc cho tan hết các tinh thể Dùng giấy thị màu vạn xác định pH của các dung dịch Giải thích kết quả xác định môi trường của dung dịch Viết các phương trình phản ứng thủy phân 7.4.5 Chất điện li tan Thí nghiệm 1: Lần lượt lấy vào ống nghiệm: - Ống 1: giọt dung dịch CaCl2 1M giọt dung dịch Na2SO4 1M - Ống 2: giọt dung dịch CaCl2 0,001M giọt dung dịch Na2SO4 0,001M Lắc đều, đun nóng nhẹ Quan sát sự tạo thành kết tủa ống nghiệm 5 Giải thích, biết TCaSO  6,1.10 Từ đó rút kết luận điều kiện tạo thành kết tủa Thí nghiệm 2: Lấy vào ống nghiệm 1ml dung dịch Na 2CO3 0,1M, thêm 1ml dung dịch CaCl2 0,1M, lắc nhẹ quan sát Thêm tiếp vào ống nghiệm giọt dung dịch HCl 0,1M dư 9 Quan sát giải thích Biết TCaCO  4,8.10 29 Bài PHẢN ỨNG OXY HÓA KHƯ 8.1 MỤC ĐÍCH Cung cấp cho sinh viên kiến thức thực nghiệm số phản ứng oxy hóa khử, chiều xảy của phản ứng oxy hóa khử 8.2 TÓM TẮT LÝ THUYẾT 8.2.1 Phản ứng oxy hóa khử Phản ứng oxy hóa khử phản ứng có sự thay đổi số oxy hóa của các nguyên tử trước sau phản ứng Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi số oxy hóa của các nguyên tử sự chuyển dời điện tử từ nguyên tử sang nguyên tử khác Chất oxy hóa chất nhận điện tử Các chất oxy hóa điển hình là: đơn chất của các nguyên tố có độ âm điện lớn (F2, Cl2, O2…), các cation kim loại có mức oxy hóa cao (Sn4+, Fe3+, Ce4+…), các aninon phức tạp đó nguyên tố trung tâm có mức oxy hóa cao (CrO42-, Cr2O72-, ClO-, MnO4-…)… Chất khử chất nhường điện tử Các chất khử điển hình: đơn chất của các nguyên tố có độ âm điện bé (các kim loại), các cation kim loại có mức oxy hóa thấp bền (Fe2+,Ge2+, Cr3+…), các anion phức tạp đó nguyên tố trung tâm có mức oxy hóa thấp (SO32-, NO2- ) Quá trình nhận electron của chất oxy hóa gọi quá trình khử Quá trình nhường electron của chất khử gọi quá trình oxy hóa 8.2.2 Cặp oxy hóa khử liên hợp Một chất (nguyên tử, phân tử, ion…) dạng oxy hóa sau nhận electron sẽ chuyển thành dạng khử tương ứng Ví dụ: Cu2+ + 2e � Cu Dạng oxy hóa dạng khử Cl2 + 2e � 2ClDạng oxy hóa dạng khử Cặp oxy hóa khử liên hợp được ký hiệu dạng Ox/dạng Kh Ví dụ: Cu2+/Cu, Cl2/2Cl8.2.3 Chiều phản ứng oxy hóa khử Cho cặp oxy hóa khử Ox 1/Kh1 Ox2/Kh2 với oxy hóa khử của cặp Ox1/Kh1 lớn cặp Ox2/Kh2 Chiều của phản ứng oxy hóa khử xảy sau: Ox1 + Kh2 � Kh1 + Ox2 30 Nghĩa dạng oxy hóa có oxy hóa khử lớn sẽ tác dụng được với dạng khử của cặp có oxy hóa khử bé 8.3 DỤNG CỤ – HÓA CHẤT * Dụng cụ - Ống nghiệm * Hóa chất - Dung dịch KI 0,1M - Dung dịch NaNO2 0,1M - Dung dịch H2O2 10% - Dung dịch KMnO4 0,1M - Dung dịch CuSO4 0,1N - Dung dịch hồ tinh bột - Dung dịch H2SO4 1M - Zn hạt 8.4 THỰC HÀNH Thí nghiệm 1: Lấy vào ống nghiệm 1ml dung dịch CuSO4 0,1M, thêm tiếp hạt Zn kim loại cỡ hạt ngô được đánh bề mặt giấy nhám Sau ÷ phút, quan sát bề mặt hạt Zn, giải thích viết phương trình phản ứng Thí nghiệm 2: Lấy vào ống nghiệm: - Ống 1: giọt dung dịch KMnO4 0,1M vài giọt dung dịch H2SO4 1M làm mơi trường - Ớng 2: giọt dung dịch KI 0,1M vài giọt dung dịch H2SO4 1M làm môi trường Thêm từ từ vào ống nghiệm giọt dung dịch NaNO 0,1M đến dư Quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích viết phương trình phản ứng Sau đó cho vài giọt hồ tinh bột vào ống Xác định chất oxy hóa, chất khử các phản ứng Thí nghiệm 3: Lấy vào ống nghiệm: - Ống 1: giọt dung dịch KMnO4 0,1M vài giọt dung dịch H2SO4 1M - Ống 2: giọt dung dịch KI 0,1M giọt dung dịch H 2SO4 1M giọt hồ tinh bột Lần lượt thêm vào cả ống nghiệm giọt dung dịch H 2O2 10% Quan sát hiện tượng xảy ống nghiệm, giải thích viết phương trình phản ứng Hãy cho biết vai trò của H2O2 phản ứng 31 Bài CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA 9.1 MỤC ĐÍCH Cung cấp cho sinh viên kỹ lắp nguyên tố Galvanic (pin), xác định suất điện động của pin thực nghiệm, xác định chiều của phản ứng oxy hóa khử khảo sát quá trình điện phân số dung dịch chất điện ly 9.2 TÓM TẮT LÝ THUYẾT 9.2.1 Thế điện cực Điện cực hệ nhiều pha dẫn điện tiếp xúc với đó xảy phản ứng oxy hóa khử Mỗi điện cực có xác định được gọi điện cực Ví dụ: điện cực Zn/Zn2+; điện cực Ag, AgCl/Cl- Nếu nồng độ dung dịch chất điện ly của điện cực 1M, nhiệt độ 25 0C điện cực đo được gọi điện cực tiêu chuẩn, ký hiệu E0 Ví dụ: Thế điện cực tiêu chuẩn của điện cực Zn/Zn2+: EZn 2 / Zn Thế điện cực tiêu chuẩn của điện cực Cu/Cu2+: ECu 2  0, 76V / Cu  0,34V Trường hợp dung dịch chất điện ly có nồng độ nhiệt độ 25 0C, điện cực được tính theo phương trình Nernst: EOx / kh  EOx / kh  0, 059  Ox  lg n  Kh 9.2.2 Nguyên tố Galvanic Nếu thực hiện phản ứng oxy hóa khử mà quá trình khử nơi quá trình oxy hóa nơi khác, cho electron chuyển qua dây dẫn mạch ngồi đó sẽ sinh dòng điện Nghĩa chúng ta chuyển hóa thành điện Đó nguyên tắc hoạt động của nguyên tố Galvanic Nhưng muốn cho electron chuyển từ nơi sang nơi khác chúng phải có sự chênh lệch điện Nghĩa phải có vị trí có điện khác Do đó để có được thiết bị chuyển hóa thành điện (nguyên tố Galvanic, pin) cần phải ghép nối điện cực có khác dây dẫn mạch Ví dụ: pin Daniel – Jacobi được ghép nối từ hai điện cực: Cu/Cu 2+ Zn/Zn2+ có cấu tạo sau: 32 V Zn Cu Dung dịch ZnSO4 1M Dung dịch CuSO4 1M Hình 9.1: Sơ đồ cấu tạo pin Daniel – jacobi (nguyên tố Galvani) Hoạt động của pin: - Ở mạch ngồi dịng điện chạy từ cực Cu sang cực Zn - Trong quá trình hoạt động cực Zn bị mịn dần, cịn cực Cu dày thêm lên - Điện cực Cu có dương hơn: gọi cực dương (+) - Điện cực Zn có âm hơn: gọi cực âm (-) - Phản ứng xảy điện cực: Cực (-): Zn � Zn2+ + 2e Cực (+): Cu2+ + 2e � Cu Zn + Cu2+ � Zn2+ + Cu � Như vậy: Ở cực dương xảy quá trình khử, chất oxy hóa nhận điện tử Ở cực âm xảy quá trình oxy hóa, chất khử nhường điện tử Kí hiệu pin:    Zn ZnSO41M CuSO41M Cu () Sức điện động (E) của nguyên tố Galvanic hiệu của điện cực dương của điện cực âm: E = E+ - E9.2.3 Sự điện phân Sự điện phân quá trình oxy hóa khử xảy bề mặt các điện cực cho dòng điện chiều qua chất điện ly trạng thái nóng chảy hay dung dịch Quá trình điện phân được thực hiện bình điện phân gồm điện cực nhúng vào dung dịch chất điện li (hay chất điện li nóng chảy) được nối với nguồn điện chiều bên Cực âm của nguồn điện được gọi catot cực dương gọi anot 9.2.3.1 Điện phân chất điện ly nóng chảy 33 Quá trình điện phân chất điện ly nóng chảy xảy đơn giản, điện cực có ion của chất điện ly chúng sẽ tham gia phóng điện Ví dụ: điện phân nóng chảy NaCl nhiệt độ 8500C Ở catot (-) Ở anot (+) Cl- � Cl2 + 1e Na+ + 1e � Na Phương trình phản ứng tởng quát: dpnc � Na + Cl2 NaCl ��� 9.2.3.2 Điện phân dung dịch chất điện ly Trong trường hợp này, sự có mặt các ion của chất điện ly có các ion H OH- nước điện ly, nên quá trình xảy phức tạp + - Quá trình xảy catot: các phản ứng có thể xảy Mn+ + ne � M(r) 2H+ + 2e � H2(k) (nếu môi trường axit sự khử điện hóa của H2O) 2H2O + 2e � H2 + 2OH- (nếu môi trường trung tính bazơ) Trong dung dịch nước, các ion kim loại kiềm, kiềm thổ ion nhôm không bị khử mà nước bị khử Nếu có mặt các cation kim loại kể từ Zn trở dãy điện hóa chúng sẽ bị khử theo thứ tự: cation kim loại có điện cực lớn dễ bị khử Quá trình xảy anot: anot có thể xảy sự phóng điện của các anion gốc axit của chất điện ly, ion OH-, tùy vật liệu làm điện cực anot mà nó có thể bị oxy hóa quá trình điện phân Vì chúng ta phân biệt trường hợp: a/ Anot trơ: trường hợp dùng C (graphit) hay Pt làm anot, thứ tự phóng điện của các anion sau: 2A- � A2 + 2e 2OH- � O2 + H2O (nếu môi trường bazơ) 2H2O � O2 + 2H+ + 2e (nếu môi trường trung tính axit) b/ Anot tan: Nếu dùng các kim loại Zn, Ni, Cu làm anot các kim loại dễ bị oxy hóa có điện cực nhỏ các cặp oxy hóa khử của các anion của anot, kết quả chúng bị tan quá trình điện phân được gọi anot tan (cực dương tan) 34 9.3 DỤNG CỤ – HÓA CHẤT * Dụng cụ - Cốc 50ml - Ống chữ U - Điện cực Zn - Điện cực Cu - Điện cực than chì - Volt kế - Cầu muối hình chữ U - Ổn áp 9.3.2 Hóa chất - Dung dịch ZnSO4 1M - Dung dịch KI 2M - Phenolphtalein - Dung dịch CuSO4 1M - Hồ tinh bột - Dung dịch KCl bão hòa 9.4 THỰC HÀNH 9.4.1 Nguyên tố Ganvanic (làm nhóm) Lấy hai cốc dung tích 100 ml, cốc đựng 80 ml dung dịch ZnSO 1N đặt vào đó Zn, cốc thứ hai đựng 80 ml dung dịch CuSO 1N đặt vào đó Cu Hai cốc nối với ống chữ U chứa đầy dung dịch KCl bão hịa, có nhét bơng hai đầu (không nhét chặt) Nối hai cực Zn Cu dây dẫn có mắc vôn kế ta được pin hay gọi ngun tố Ganvanic Nhìn vơn kế có thể biết suất điện động của pin Muốn có hiệu lớn ta ghép nối tiếp nhiều pin lại Viết ký hiệu của pin, biểu diễn các hiệu được tạo thành Viết các phương trình điện phân xảy các cực Cu Zn viết phương trình oxy hóa khử xảy pin Chuyển lượng phản ứng hóa học thành điện 9.4.2 Điện phân 9.4.2.1 Điện phân dung dịch muối kim loại đứng trước Al bằng điện cực trơ Đổ nước lã vào bình điện phân hình chữ U cho gần đầy Nhỏ thêm vào nhánh - giọt KI 2M Cắm hai điện cực trơ than chì cho ngập sâu vào dung dịch khoảng 3cm, nối các điện cực với hai cực của ắc quy Bên catot nhỏ thêm vài giọt phenolphthalein, bên anot nhỏ thêm vài giọt hồ tinh bột Sau 10 phút quan sát màu của dung dịch hai điện cực Viết phương trình điện phân, phương trình điện cực sự xuất hiện màu khu vực hai điện cực 9.4.2.2 Điện phân dung dịch muối kim loại đứng sau Al bằng điện cực trơ 35 Đở vào bình điện phân dung dịch CuSO4 1M Nối hai cực của bình điện phân với hai cực của ăc quy Quan sát hiện tượng xảy hai điện cực Viết phương trình phản ứng xảy hai điện cực phương trình điện phân 9.4.2.3 Điện phân dung dịch muối của kim loại đứng sau Al bằng điện cực kim loại (ứng dụng để mạ tinh chế kim loại) Vẫn bình điện phân đổi cực + Cực than có Cu bám vào thí nghiệm trước catot chuyển sang làm anot kim loại Cu + Cực than trước anot chuyển thành catot Quan sát hiện tượng Cu anot tan chuyển sang bám vào catot Viết phương trình phản ứng xảy các điện cực phương trình điện phân 36 MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 37 。C 0 mL 38 MỤC LỤC Bài 1: KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA THỰC NGHIỆM HÓA HỌC .2 Bài 2: XÁC ĐỊNH ĐƯƠNG LƯỢNG CỦA CaCO3 10 Bài 3: XÁC ĐỊNH HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC 12 Bài 4: CÂN BẰNG HÓA HỌC .14 Bài 5: ĐỘNG HÓA HỌC 17 Bài 6: DUNG DỊCH .22 Bài 7: DUNG DỊCH ĐIỆN LI .23 Bài 8: PHẢN ỨNG OXY HÓA KHƯ 29 Bài 9: CÁC QUÁ TRÌNH HÓA 31 ĐIỆN 39 ... đến tốc độ phản ứng 5.2 TÓM TẮT LÝ THUYẾT 5.2.1 Tốc độ phản ứng Tốc độ phản ứng hóa học đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh hay chậm của phản ứng hóa hoc Tốc trung bình của phản... môi trường của dung dịch Tuy nhiên để biểu thị môi trường cách tiện lợi hơn, người ta sử dụng đại lượng số hidro pH (hoặc số hidroxyl pOH) với quy ước: Chỉ số hidro pH = - lg [H3O+] Chỉ số