LỜI GIỚI THIỆU Sách hướng dẫn Thí nghiệm Hóa lý 2 được dùng làm tài liệu giảng dạy chính thức cho môn học Thí nghiệm Hóa lý 2 dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học Trường Đại học Thủy lợi Thí nghi[.]
LỜI GIỚI THIỆU Sách hướng dẫn Thí nghiệm Hóa lý dùng làm tài liệu giảng dạy thức cho mơn học Thí nghiệm Hóa lý dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Thủy lợi Thí nghiệm Hóa lý minh họa lý thuyết hóa lý thơng qua thí nghiệm Ngồi mục đích củng cố kiến thức lí thuyết hóa lý, mơn học cịn nhằm mục đích hướng dẫn, rèn luyện cho sinh viên kỹ thực hành hóa lý Sách hướng dẫn Thí nghiệm Hố lý có thời lượng 15 tiết (1 tín chỉ) gồm bài: Bài 1: Đo độ dẫn điện, xác định độ phân ly số phân ly chất điện ly yếu Bài 2: Đo sức điện động, xác định điện cực Bài 3: Xác định số vận chuyển theo phương pháp Hittorf Bài 4: Điều chế keo xác định ngưỡng keo tụ Bài 5: Xác định độ nhớt dung dịch cao phân tử Mỗi thí nghiệm bao gồm phần: phần I đề cập đến nội dung thí nghiệm, phần II đề cập đến hướng dẫn chuẩn bị viết báo cáo thí nghiệm, nhằm giúp sinh viên chuân bị tốt nắm vững thí nghiệm Các thực hành tham khảo từ giáo trình thực hành nước làm thực nghiệm kiểm tra cẩn thận Trong trình biên soạn Sách hướng dẫn Thí nghiệm Hố lý, chúng tơi góp ý nhiều cán Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội nhiều cán Bộ mơn Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Thủy lợi Chúng xin chân thành cảm ơn bảo, góp ý tận tình thầy bạn đồng nghiệp Tuy Sách hướng dẫn Thí nghiệm Hố lý khơng tránh khỏi thiếu sót nội dung hình thức Vì chúng tơi mong góp ý chân thành thầy, giáo, bạn sinh viên để hoàn thiện thêm cho Sách hướng dẫn Thí nghiệm Hố lý thời gian tới Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2017 Các tác giả MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC PHÀN 1: NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM BÀI 1: ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN, XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN LY VÀ HẰNG SỐ PHÂN LY CỦA CHẤT ĐIỆN LY YỂU BÀI 2: ĐO SỨC ĐIỆN ĐỘNG - XÁC ĐỊNH ĐIỆN THÉ ĐIỆN cực 10 BÀI 3: XÁC ĐỊNH SỐ VẬN CHUYỂN THEO PHƯƠNG PHÁP HITTORF 15 BÀI 4: ĐIỀU CHẾ KEO VÀ XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ 21 BÀI 5: XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT DUNG DỊCH CAO PHÂN TỬ 24 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN CHUẨN BỊ VÀ VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 43 PHẰN1 NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM BÀI 1: ĐO Độ DẪN ĐIỆN, XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN LY VÀ HẰNG SỐ PHÂN LY CỦA CHAT ĐIẸN LY YỂU I Mục đích Nắm nguyên tắc đo độ dẫn chất điện li Áp dụng phương pháp đo độ dẫn điện chất điện li yếu để xác định độ phân li a số phân li Kpii chất điện li II Cơ sở lý thuyết Khả dẫn điện vật dẫn đặc trưng độ dẫn điện L, đại lượng nghịch đảo điện trở R Với vật dẫn có tiết diện khơng đơi: R = Pt- với R s đó, p điện trở suất (íl.cm), £ độ dài (cm) s (cm2) tiết diện ngang vật dẫn Đơn vị đo L Q'1 hay s (simen) Các đại lượng đặc trưng cho tỉnh chất dẫn điện dây dẫn loại hai: Độ dân điện riêng X (đọc kapa) x = “_x“ R s (Q'em ’) đó, R điện trở (Q) tích dung dịch chất điện li có nồng độ Cn (đlg/L) đặt hai điện cực có tiết diện s (cm2) cách (cm) nhiệt độ định Đơn vị đo độ dẫn điện riêng X Q_l/cm hay s/cm Gọi tỉ sô — = B = hăng sơ bình, ta có: s B z R Độ dân điện đương lượng Ả (đọc lamđa) À= z>2°00 (Q_1.cm2.đlg_1) (1-1) Độ phân li a cùa dung dịch điện li tính theo cơng thức: À a = —— z» (1.2) đó, Àoo độ dẫn điện đương lượng pha lỗng vơ Hằng số phân li dung dịch điện li loại 1, ví dụ CH3COOH, tính theo cơng thức: Đẻ xác định / phải xác định điện trở R dung dịch số bình B = Thực tế thường đo đo độ dẫn điện theo phương pháp dùng cầu Wheatstone phương pháp dùng máy đo độ dẫn điện a) Xác định độ dẫn điện riêng theo phương pháp cầu đo Wheatstone: © Xác định điện trở R Sơ đồ đo điện trở R dung dịch theo nguyên tắc cầu Wheatstone (hình 1.1) Hình 1.1 Sơ đồ đo điện trở R dung dịch theo nguyên tắc cầu Wheatstone Cầu Wheatstone đạt cân điều kiện sau thiết lập: —- = —— Khi kim R2 r3 điện G khơng, tức khơng có dịng điện qua BD Để thuận tiện, ta cố định R1 R2 thay đối R3 cầu cân Nguồn điện dùng cho mạch đo xoay chiều có điện thấp (~4V) tần số từ 5001000 Hz Dùng điện xoay chiều đế tránh tượng điện phân phân cực chất điện li © Xác định hăng sơ bình B = — Sử dụng chất điện li chuấn biết trước %ch, tiến hành xác định Rch xác định số bình B = — Xch‘Bch Sau đo R biết B, tính Y- — R b) Xác định độ dân điện riêng theo phương pháp dùng mảy đo độ dân điện Máy đo độ dẫn điện Jenway 4510 Conducdivity Meter đo trực tiếp độ dẫn điện L = -^ R Để xác định số bình B, người ta sử dụng chất điện li chuẩn biết trước xch, tiến hành đo độ dân điện Lch xác định B =■ ^ch Sau đo L biết B, tính được: X - L.B Dung dịch chuẩn thường dùng KC1 có nồng độ xác định XKC1=LKCI.B -> B = |^ (1.4) ^KCl Nồng độ KCl (N) Độ dân điện riêng/ 25°c (S/cm) 0,10 0,012890 0,02 0,002765 0,01 0,001411 nhiệt độ• 25°c ta có X00,H + = 349,7; Àco,CH3COO = 41,0 • nhiệt độ■ T khác 25°c, °giá trị• Ầ00,H À,oo,CH3COO tính theo hệ thức: • R_ dẦ p-; x_~ ^,25 dT B = const nên (1.5) 25) ^00,X,T — ^oo,X,25 + ^OO,X,25 *Px(T với 'H B =0,0142; kBCH =0,0244; T° theo thang độ Celcius 3COO“ ’ III Hóa chat dụng cụ Hóa chất Dung dịch CH3COOH 0,1 N: 100 mL Dung dịch KC1 0,02 N: 100 mL Nước cất: lít Dụng cụ Máy Jenway 4510 Conductivity Meter: Pipet 50 mL: Cốc 50 mL: Pipet 10 mL: Cốc 250 mL: Pipet mL: Bình định mức 100 mL: Bình tia nước cất: Quả bóp cao su: IV Thực nghiệm Sử dụng máy đo độ dẫn điện Jenway 4510 Conducdivity Meter để đo độ dẫn điện dung dịch KC1 0,02 N; dung dịch CH3COOH có nồng độ 0,1; 0,05; 0,01; 0,005 0,001 N Xác định số bình B: rửa bình đo điện cực nước cất, tráng dung dịch KC1 0,02 N cần đo Sau cho khoảng 20mL dung dịch KC1 0,02 N cần đo vào bình đo đến mức đủ ngập điện cực Tiến hành đo độ dẫn điện L ba lần Ghi kết thí nghiệm vào bảng sau: Dung dịch KC1 0,02 N Lần Lần Lần Độ dẫn điện L (Q_1) Lấy giá trị độ dẫn điện trung bình để tính số bình B Pha 100 mL dung dịch CH3COOH có nồng độ 0,1; 0,05; 0,01; 0,005 0,001 N từ dung dịch ban đầu CH3COOH 0,1 N nước cất Tráng bình đo độ dẫn nước cất, sau tráng dung dịch CH3COOH cần đo Đo độ dẫn điện L dung dịch CH3COOH tương tự trên, theo trình tự lỗng trước, đặc sau Sau lần đo lại phải tráng dung dịch cần đo Khi đo độ dẫn điện phải ổn định nhiệt độ, độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiệt độ Ghi kết thí nghiệm vào bảng sau: Nồng độ dung dịch CH3COOH (N) 0,001 0,005 0,01 0,05 0,1 Độ dẫn điện L (Q_1) V Hướng dẫn tính tốn Tính giá trị X A, a K theo công thức cho phần sở lý thuyết hồn thành báo cáo thí nghiệm BÀI 2: ĐO SỨC ĐIỆN ĐỘNG, XÁC ĐỊNH ĐIỆN THÉ ĐIỆN cực I Mục đích Nắm cách đo sức điện động pin điện hóa (pin Jacobi - Daniell) Xác định điện cực điện cực Zn/Zn2+ điện cực Cu/Cu2+ Đối chiếu kết đo với giá trị sức điện động tính theo cơng thức Nernst ứng dụng đo sức điện động đế xác định pH dung dịch điện cực quinhiđron II Cơ sở lý thuyết Đo sức điện động E (viết tắt sđđ) pin điện hóa đo cơng hữu ích cực đại pin pin làm việc thuận nghịch Theo định nghĩa: sức điện động pin điện hóa tồng đại số tất điện Galvani bề mật phân cách pha pin pin làm việc thuận nghịch E — cptiếp xúc kim loại dung dịch + cpkhuếch tán + cptiếp xúc kim loại kim loại Trong (ptiếp xúc kim loại kim loại «(pkhuếch tán Ọtiếp xúc kim loại dung dịch = « có cầu muối KC1 bão hịa, cịn (p+ -