ĐẠI CƯƠNG BÀI 1: DỤNG CỤ VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CƠ BẢN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC
BÀI 1 DỤNG CỤ VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CƠ BẢN TRONG PHÒNG THÍ
- Nhận biết được các loại dụng cụ thường dùng trong phòng thí nghiệm hóa học và trình bày được mục đích sử dụng của các dụng cụ đó
- Rửa các dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp rửa thông thường (nước xà phòng, chổi lông…), phương pháp siêu âm và làm khô dụng cụ đúng quy trình sau khi rửa
- Gấp giấy lọc đúng yêu cầu, ghi kết quả thí nghiệm đúng quy định
- Phần I: Giới thiệu dụng cụ phòng thí nghiệm
- Phần II: Độ lặp lại, sai số phép đo và ghi chép số liệu thí nghiệm
- Phần III: Thực hành: Rửa, sấy dụng cụ, gấp giấy lọc
PHẦN I: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ PHÒNG THÍ NGHIỆM
2.1 Dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm:
Dụng cụ trong phòng thí nghiệm và cách sử dụng ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả thí nghiệm Vì vậy, người làm thí nghiệm phải biết cách sử dụng các dụng cụ và yêu cầu chất lượng của dụng cụ trong phòng thí nghiệm
Các dụng cụ thí nghiệm phải chịu được nhiệt, chịu được sự ăn mòn hóa chất… Ngoài ra dụng cụ thủy tinh dùng cho phòng thí nghiệm cần phải được sạch về mặt hóa học Vì vậy, trước khi sử dụng các dụng cụ phải được rửa sạch
2.1.1 Dụng cụ thủy tinh để chứa hóa chất lỏng, rắn:
Dụng cụ thủy tinh để chứa hóa chất lỏng, rắn có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau:
Bình nón – Bình tam giác
Bô can – Chậu rửa thủy tinh
Cốc thủy tinh có mỏ
Hình 1.4 Các loại chai đựng hóa chất, thuốc thử
2.1.2 Dụng cụ thủy tinh dùng để xác định thể tích, tỷ trọng dung dịch, chất lỏng:
- Ống đong, cốc đong: Có vạch chia thể tích dùng để đong những khối lượng dung dịch không cần có độ chính xác cao Khi đong nên chọn ống đong nào có thể tích gần nhất với thể tích cần đong Để tránh sai lầm trong lúc đọc mức đong, phải đặt ống đong trên một mặt phẳng và có tầm mắt ngang tầm với bề mặt chất lỏng
- Bình định mức: Bình định mức thường có dung tích 10 ml, 50 ml, 100 ml, 500 ml,
1000 ml… Dung tích của bình được ghi ở bầu bình và giới hạn dung tích là vòng tròn trên cổ bình
- Cốc thủy tinh chia vạch: Trong trường hợp không cần độ chính xác cao, cốc thủy tinh chia vạch cũng có thể dùng để đong, đo thể tích chất lỏng
- Pipet: Dùng để đong, hút dung dịch có độ chính xác cao hơn Có rất nhiều loại pipet thủy tinh khác nhau, mỗi loại đều được thiết kế phù hợp với mục đích nghiên cứu Hiện nay, trong các phòng thí nghiệm đều nghiêm cấm việc hút pipet bằng miệng, thay vì thế người ta dùng quả bóp bằng cao su, quả bóp hút an toàn 3 van, pipet hút bằng nhựa hoặc dùng pipet hút tự động
Pipet thủy tinh thẳng chia vạch: pipet chia vạch (ống hút chia vạch): phía đầu có ghi thể tích toàn phần và thể tích giữa các vạch Có 2 loại:
• Loại chia vạch đến tận cùng: Khi dùng loại pipet này, ta phải thả hết mới đủ thể tích ghi trên pipet
• Loại chia vạch không tận cùng: Khi dùng loại pipet này, ta không thả hết mà chỉ thả đến vạch qui định đúng thể tích toàn phần ghi trên thân pipet
Pipet bầu: Có ngấn trên thanh (một hoặc hai ngấn)
• Pipet bầu 2 ngấn: Dung tích của pipet tính từ ngấn trên đến ngấn dưới Dung tích đó được đo chính xác và ghi trên bầu pipet ở nhiệt độ 20 o C ghi trên pipet (dùng loại pipet này chính xác nhất)
• Pipet bầu 1 ngấn: Dung tích của pipet tính từ ngấn trên đến đầu pipet (khi pipet bị sứt ở phía đầu thì thể tích sẽ không chính xác nữa)
• Pipet Pasteur: Pipet Pasteur là loại pipet bằng nhựa hoặc thủy tinh dùng để chuyển các lượng nhỏ chất lỏng, không chia vạch hoặc chuẩn độ theo thể tích cụ thể Bầu pipet tách rời thân Loại này còn gọi là pipet nhỏ giọt
• Pipet hút bằng nhựa: Pipet loại này được làm bằng nhựa PE trong suốt Vòi hút nhỏ, thon, dài Bầu hút to Khi lấy dung dịch, chất lỏng, ta bóp bầu hút để đẩy không khí ra rồi cho đầu hút vào dung dịch, thả cho bầu hút trở lại trạng thái ban đầu và hút
13 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ dung dịch Pipet loại này có cấu trúc tương tự pipet Pasteur nhưng là dụng cụ bằng nhựa có bầu liền với thân
Pipet Pasteur thủy tinh chia vạch
• Micropipet: Là loại pipet nhỏ (0,1 ml; 0,2 ml) dùng để hút mẫu bệnh phẩm Khi sử dụng nó phải mao dẫn, không được hút để tránh bọt khí làm mất độ chính xác
• Pipet tự động: Là loại pipet bằng nhựa có những nấc vặn khác nhau điều chỉnh thể tích theo ý muốn Có đầu nhựa lắp vào khi sử dụng Loại pipet này sử dụng đơn vị đo là
“micro lớt” viết tắt là àl
• Pipet điện tử: Khi sử dụng pipet cơ học, độ chính xác và đồng đều của quá trình hút, nhả dung dịch không cao, và phụ thuộc nhiều vào kỹ năng của người làm thí nghiệm Để khắc phục vấn đề này, pipet điện tử được sử dụng thay thể loại thông thường đó Với loại pipet điện tử, thể tích, tốc độ hút, nhả dung dịch phụ thuộc vào sự chuyển dịch của piston trong pipet điện tử Chế độ hoạt động của piston do người sử dụng cài đặt Các thông số hiện trên màn hình pipet điện tử Do đó, thể tích dung dịch được hút, nhả giữa các lần hút, nhả không khác nhau Thể tích hút, nhả không phụ thuộc vào lực thao tác của tay như khi sử dụng pipet cơ Hiện nay, nhiều phòng lab trên thế giới đã có xu hướng chuyển sang dùng hoàn toàn loại pipet điện tử Pipet điện tử có loại đơn kênh (một đầu hút) và đa kênh (nhiều đầu hút) Ngoài độ chính xác, thao tác nhanh, pipet
14 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ điện tử còn cho phép người làm thí nghiệm trộn 2 dung dịch ngay trong đầu hút: Cài đặt hút dung dịch 1, rồi sau đó hút dung dịch 2 trong khi dung dịch 1 vẫn trong đầu ống hút
Pipet điện tử đơn kênh
Pipet điện tử đa kênh
Buret: Buret là ống thủy tinh dài, chia độ theo thể tích, phần dưới vuốt bé, có van khóa và tận cùng bằng một đầu thuôn nhọn Pipet có nhiều kiểu và dung tích khác nhau (thông thường các buret có dung tích 2 ml – 25 ml) được khắc trên thân ống Buret có độ chính xác tới 0,1 – 0,01 ml Buret được sử dụng trong phương pháp phân tích chuẩn độ: Dung dịch chuẩn trong buret được làm đầy đến vạch 0 Khi chuẩn độ kết thúc, thể tích mẫu chuẩn đã sử dụng được tính từ vạch 0 đến đáy mặt cong của dung dịch buret (với dung dịch có màu để trên buret thì không lấy đáy mặt cong đọc kết quả)
Phễu nhỏ giọt thủy tinh
LỌC – RỬA, CHIẾT TÁCH, CẤT NƯỚC
1.1 Rửa sạch được kết tủa BaSO 4 dưới áp suất thường
1.2 Tách được một chất lỏng ra khỏi hỗn hợp lỏng bằng bình chiết
1.3 Lắp đặt được bộ dụng cụ cất nước và cất được nước máy thành nước tinh khiết
2.1.1 Lọc – rửa sản phẩm: a) Lọc:
Thuật ngữ "lọc" được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và sản xuất Hàng ngày, chúng ta thường xuyên nghe thấy như: nước lọc, máy lọc nước, máy lọc không khí, lõi lọc, màng mọc, vải lọc, tấm lọc không khí, lưới lọc bụi
Lọc là phương pháp tách chất rắn ra khỏi chất lỏng bằng cách cho qua một màng lọc
Màng lọc rất đa dạng Màng lọc có thể là giấy lọc, màng thủy tinh xốp, bông thường, bông thủy tinh, cát, than hoạt, vải, cát…Trong phòng thí nghiệm giấy lọc, màng thủy tinh xốp (phễu lọc xốp thủy tinh), bông thường, bông thủy tinh, than hoạt thường được sử dụng Quá trình lọc có lọc bề mặt, lọc sâu, lọc thẩm thấu
- Lọc bề mặt: Các chất cần tách khỏi chất lỏng được giữ trên bề mặt màng lọc
- Lọc sâu: Chất cần tách được giữ sâu trong lớp vật liệu làm màng lọc nhờ cấu trúc rỗng xốp của vật liệu Ví dụ: than hoạt tính
- Lọc thẩm thấu: Lọc thẩm thấu là quá trình các phân tử có kích thước nhỏ hơn xuyên qua lớp vật liệu nhờ áp lực hoặc chênh lệch nồng độ
Hình 2.1 Các qua trình lọc:
Phương pháp lọc: Lọc dưới áp suất thường và lọc dưới áp suất thấp
- Lọc dưới áp suất thường:
➢ Dung dịch tự chảy trong điều kiện áp suất trên và dưới phễu lọc bằng nhau Dụng cụ là phễu thủy tinh và giấy lọc…, đũa thủy tinh, giá đỡ, cốc thủy tinh hoặc bình tam giác
➢ Tùy thuộc vào mục đích lọc: Lọc lấy dịch lọc hay lọc lấy chất kết tủa Nếu lọc lấy dịch lọc, giấy lọc được gấp thành nhiều nếp gấp Nếu lọc lấy chất kết tủa, giấy lọc được gấp phẳng (Cách xếp giấy lọc trình bày ở phần thực hành)
- Lọc dưới áp suất thấp: Phương pháp này dùng để lọc nhanh Trong phương pháp này, dụng cụ lọc là phễu thủy tinh xốp, phễu Buchner và giấy lọc, máy hút chân không, bình hút chân không… Nếu lọc bằng phễu thủy tinh xốp thì không dùng giấy lọc b) Rửa kết tủa:
Có hai phương pháp rửa kết tủa hay dùng là rửa gạn và rửa trên phễu lọc
➢ Rót dung môi rửa vào cốc chứa chất kết tủa Dùng đũa thủy tinh khuấy đều chất kết tủa rồi để lắng Khi chất kết tủa lắng hoàn toàn, chắt bỏ phần dung dịch Quy trình trên lặp lại nhiều lần đến khi trong dung môi rửa không có các ion chất tạo chất kết tủa
➢ Nếu rửa tủa trong ống nghiệm thì có thể dùng máy ly tâm để lắng chất kết tủa nhanh hơn
- Rửa trên phễu lọc: Có thể dùng phễu áp suất thường (Phễu thủy tinh, tự chảy), phễu áp suất thấp (Phễu Buchner, phễu thủy tinh xốp và máy bơm chân không)
Lưu ý: Khi rửa chất kết tủa cần chọn những dung môi không hòa tan chất kết tủa
2.1.2 Chiết tách hỗn hợp chất lỏng:
Phương pháp tách: Ta có thể thu từng chất riêng biệt từ một hỗn hợp có 2 hoặc 3 chất lỏng, rắn không tan vào nhau bằng phương pháp tách: Các chất lỏng không tan vào nhau và có tỷ trọng khác nhau Nếu để hỗn hợp đứng yên một thời gian, các chất lỏng sẽ phân lớp Dựa vào tính chất này, ta có thể tách hỗn hợp các chất lỏng thành các chất lỏng riêng biệt
Phương pháp chiết: một chất ra khỏi hỗn hợp nhiều chất dựa trên nguyên tắc các chất khác nhau có độ tan khác nhau đối với các dung môi khác nhau và các dung môi đó phải không tan vào nhau
Ví dụ: Chất A, B, C tan trong dung môi 1 Muốn tách chất A khỏi hỗn hợp A, B, C ta phải tìm dung môi 2 không hòa tan trong dung môi 1 và hòa tan tốt chất A Cho dung môi
2 và dung môi 1 có chứa chất A, B, C vào phễu chiết rồi lắc đều, để lắng Dung môi 1 và
2 sẽ phân thành 2 lớp Mở khóa phễu chiết để tách dung môi 1 khỏi dung môi 2 Cuối cùng tách chất A khỏi dung môi 2
Cất là phương pháp dùng để tinh chế, tách hỗn hợp các chất lỏng thành các chất riêng biệt dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất
Nước sông hồ, biển và ngay cả nước sinh hoạt chứa nhiều chất tan vô cơ, hữu cơ và vi sinh vật Để được nước sạch, nước tinh khiết, từ xa xưa con người đã dùng phương pháp cất nước Ngày nay, ở quy mô công nghiệp, người ta hay dùng phương pháp trao đồi ion kết hợp màng lọc và các phương pháp tiệt khuẩn Ở quy mô phòng thí nghiệm, phương pháp cất nước vẫn được sử dụng
Những hợp chất hữu cơ từ sự phân hủy thực vật, đồ vật tan trong nước thường có nhiệt bay hơi thấp hơn nhiệt bay hơi của nước Vì vậy, để được nước tinh khiết, trước khi cất nước cần phải phá hủy các hợp chất hữu cơ tan trong nước
- Dung dịch bạc nitrat (AgNO3) 5 %
- Dung dịch bari clorid (BaCl2) 0,1 M
- Dung dịch acid sulfuric (H2SO4) 10 %
- Bình cầu 200 ml - Ống sinh hàn
- Giá sắt và cặp đỡ - Đũa thủy tinh
- Cốc có mỏ 100 ml - Đèn cồn
- Pipet 10 ml, 20 ml - Giấy lọc
- Phễu thủy tinh - Kéo cắt giấy
2.3.1 Lọc rửa chất kết tủa:
Cho 5 ml dung dịch H2SO4 10 % vào cốc có mỏ Cho từ từ từng giọt BaCl2 0,1 M vào cốc trên cho đến khi không thấy kết tủa trắng (phản ứng hoàn toàn)
Rửa gạn : Thêm khoảng 10 ml nước cất vào cốc chứa chất kết tủa và khuấy bằng đũa thủy tinh rồi để lắng Khi chất kết tủa lắng hoàn toàn, gạn bỏ phần nước
Rửa trên phễu : Gấp giấy lọc lấy tủa và chuẩn bị bộ dụng cụ như hình 22
KẾT TINH, THĂNG HOA Error! Bookmark not defined BÀI 4: XÁC ĐỊNH SỐ PHÂN TỬ NƯỚC KẾT TINH TRONG CuSO 4 nH 2 O XÁC ĐỊNH ĐƯƠNG LƯỢNG NGUYÊN TỐ MAGNESI (Mg)
- Trình bày được nguyên tắc phương pháp kết tinh lại, phương pháp thăng hoa và ứng dụng các phương pháp đó
- Thực hiện được quy trình tinh chế KNO 3 lẫn nhiều tạp chất thành KNO 3 sạch bằng phương pháp kết tinh lại ở phòng thí nghiệm
- Thực hiện được quy trình tinh chế cafein lẫn tạp chất thành cafein tinh khiết bằng phương pháp thăng hoa
Một số dung môi như nước, cồn có thể hòa tan được nhiều chất khác nhau Nhưng một dung môi, với một thể tích (hoặc khối lượng) nhất định, trong cùng điều kiện áp suất và nhiệt độ chỉ hòa tan được một lượng chất tan tối đa nhất định Dung dịch thu được gọi là dung dịch bão hòa Để so sánh khả năng hòa tan của các chất khác nhau đối với một dung môi, người ta đưa ra khái niệm độ tan Độ tan của một chất trong một dung môi là nồng độ dung dịch bão hòa bền vững của chất đó ở nhiệt độ và áp suất nhất định
Thông thường, độ tan được biểu diễn bằng số gam tối đa có thể tan được trong 100 g dung môi ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định Ví dụ: Ở điều kiện áp suất bình thường, nhiệt độ bằng 20 o C, độ tan của một số muối trong nước khác nhau được biểu diễn trong bảng 3.1 :
Bảng 3.1 Độ tan của một số muối:
35 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ Độ tan của nhiều chất tăng theo chiều tăng nhiệt độ Nhưng cũng có chất (NaCl) độ tan không phụ thuộc sự thay đổi nhiệt độ Lợi dụng tính chất này, ta có thể tách chất tan khỏi dung dịch bằng cách cô để giảm khối lượng dung môi hoặc giảm nhiệt độ để tạo dung dịch quá bão hòa
Khi dung dịch quá bão hòa (lượng chất tan trong dung dịch lớn hơn độ tan), chất tan sẽ tạo thành tinh thể lắng xuống ta gọi là kết tinh
Hình 3.1 Giản đồ độ tan các chất: Để thu được muối tinh khiết từ muối lẫn nhiều tạp chất, người ta hòa tan muối đó vào dung môi thích hợp đến bão hòa, lọc, cô hoặc hạ nhiệt độ rồi để chất tan kết tinh Quá trình này gọi là kết tinh lại Tùy thuộc vào yêu cầu độ tinh khiết, kết tinh lại có thể lặp lại 2, 3 lần
Mỗi chất ở thể rắn, phần lớn, có cấu trúc mạng tinh thể và một số nhỏ ở dạng vô định hình Do cấu trúc mạng tinh thể, những chất ở thể rắn trong điều kiện áp suất nhất định thường nóng chảy và bay hơi ở điều kiện nhiệt độ xác định Nhiệt độ mà ở đó một chất chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng gọi là nhiệt nóng chảy, trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái hơi gọi là nhiệt bay hơi Trong suốt quá trình nóng chảy và quá trình bay hơi của một chất, nhiệt độ không thay đổi dù vẫn gia nhiệt Nguyên nhân là nhiệt bổ sung dùng để tiếp tục phá vỡ mạng tinh thể, chuyển thể rắn thành thể lỏng, chuyển thể lỏng thàng thể hơi
Thông thường, áp suất hơi của chất rắn nhỏ hơn áp suất hơi của chất lỏng rất nhiều Một số ít chất rắn có áp suất hơi lớn ở điều kiện thường mới có thể chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi
Thăng hoa là sự chuyển thẳng từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi không qua trạng thái lỏng của một chất Ví dụ: cafein, đá khô CO2 Ứng dụng tính chất này để tinh chế những chất có khả năng thăng hoa nhưng bị lẫn một số chất khác
Hình 3.2 biểu diễn trạng thái các chất Mỗi vùng biểu diễn một trạng thái (pha) của chất Nói chung, trạng thái rắn bền ở nhiệt độ thấp, áp suất cao; trạng thái hơi bền ở nhiệt độ cao áp suất thấp; trạng thái lỏng bền ở điều kiện trung gian Đường cong AD là đường hóa lỏng (Nóng chảy, đông đặc), đường cong AC là đường sôi (hóa lỏng); đường AB là đường thăng hoa (kết tụ)
Hình 3.2 Giản đồ trạng thái của nước:
Ba đường cong chuyển trạng thái gặp nhau tại A Điểm A gọi là điểm ba Ở áp suất khí quyển, khi đun nóng, chỉ những chất có áp suất hơi bão hòa ở điểm ba cao hơn áp suất khí quyển mới thăng hoa
Trong thực tế có một vài chất, ví dụ iod, tại điểm ba, áp suất hơi bão hòa thấp hơn áp suất khí quyển nhưng vì trên bề mặt tinh thể iod luôn có một áp suất hơi lớn, nên có thể tinh chế iod bằng phương pháp thăng hoa
3 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ:
- Cafein bột (lẫn tạp) - HCl 10 %
- Cu mảnh - KCl tinh thể
- Bát sứ, chày sứ, cối sứ - Pipet 10 ml, 20 ml
- Cốc có mỏ 100 ml (2 cái) - Dây Platin
- Đũa thủy tinh - Phễu thủy tinh
- Giấy lọc, bông - Kiềng sắt
Trước khi thực hành phải kiểm tra dụng cụ, hóa chất Dụng cụ thủy tinh, sứ phải rửa sạch, sấy khô trước khi tiến hành thí nghiệm a) Thí nghiệm 1 Điều chế KNO 3 từ dung dịch KCl và NaNO 3 :
Bằng cân kỹ thuật số, cân 10 g NaNO3 trong cốc thủy tinh thứ nhất và cân 8 g KCl trong cốc thủy tinh thứ 2
Cho 50 ml nước cất vào cốc thứ nhất để hòa tan NaNO3 Theo dõi hiệu ứng nhiệt hòa tan NaNO3 trong nước Nhận xét hiện tượng xảy ra
Cho 30 ml nước cất vào cốc thứ hai để hòa tan KCl Theo dõi hiệu ứng nhiệt hòa tan KCl trong nước cất Nhận xét hiện tượng xảy ra
Cho dung dịch KCl vào cốc chứa dung dịch NaNO3, dùng đũa thủy tinh khuấy đều Theo dõi hiệu ứng nhiệt phản ứng và nhận xét hiện tượng xảy ra
Chuyển toàn bộ dung dịch trên sang bát sứ có cán rồi cô trên đèn cồn đến khi xuất hiện váng NaCl trên bề mặt dung dịch ( Hình 3.3 ) và lọc nóng lấy dịch lọc ( Hình 3.4 ) Để nguội dịch lọc, KNO3 kết tinh và lắng Trong quá trình KNO3 kết tinh không được khuấy dung dịch Khi nhiệt độ dung dịch đạt nhiệt độ phòng, gạn lấy tủa KNO3 Phần dung dịch lại cô, để nguội lấy KNO3 kết tinh Gộp phần tinh thể thu được vào mặt kính đồng hồ
Hình 3.3 Cô trong bát sứ Hình 3.4 Lọc nóng Định tính KNO3: Xác định sản phẩm thu được có phải KNO3 không
- Xác định ion K + : Dùng dây platin đốt tinh thể thu được Nếu ngọn lửa đèn gas có màu tím chứng tỏ trong tinh thể có K +
- Xác định ion NO3 - Hòa tan một ít tinh thể trong ống ngiệm có vài giọt H2SO4 đặc sau đó thêm một mảnh đồng nhỏ Nếu có khí màu nâu bay lên chứng tỏ có ion NO3 - Giải thích hiện tượng, viết phương trình phản ứng b) Thí nghiệm 2: Tinh chế K 2 Cr 2 O 7 bằng phương pháp kết tinh lại:
PHA DUNG DỊCH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ
1.1 Pha được một dung dịch có nồng độ N, M cần thiết từ các hóa chất tinh khiết hoặc từ các dung dịch gốc có sẵn
1.2 Xác định được nồng độ một dung dịch bằng các phương pháp tỷ trọng kế và chuẩn độ
Nồng độ là cách biểu thị thành phần của dung dịch Nó chỉ lượng chất tan có trong một khối lượng hay một thể tích nhất định của dung môi hoặc dung dịch
Có nhiều phương pháp biểu thị nồng độ dung dịch Một số phương pháp thường hay được sử dụng:
- Nồng độ phần trăm (%) biểu diễn số gam chất tan trong 100 gam dung dịch (kt/kl; kl/tt)
- Nồng mol/lit (M) : biểu diễn số mol chất tan trong 1 lít dung dịch
- Nồng độ molan (m) biểu diễn số mol chất tan trong 1000 g dung môi
- Nồng độ phần mol (X) biểu diễn số mol chất tan hay số mol dung môi trên tổng số mol của dung dịch
Trong đó: nA- số mol dung môi nB- số mol chất tan
XA- phân số mol dung môi
XB- Phân số mol chất tan
- Nồng độ đương lượng( N) : biểu diễn số đương lượng gam (E) chất tan trong 1 lít dung dịch
2.1.2 Một số phương pháp xác định nồng độ dung dịch thông thường: a) Xác định nồng độ dung dịch bằng phương pháp đo tỷ trọng:
Tỷ trọng biểu thị khối lượng một chất lỏng nào đó lớn hoặc nhỏ hơn bao nhiêu lần so với khối lượng của cùng một thể tích nước ở cùng nhiệt độ
Dung dịch có nồng độ khác nhau có tỷ trọng khác nhau Vì vậy người ta có thể xác định nồng độ dung dịch bằng phương pháp đo tỷ trọng Để đo tỷ trọng một dung dịch người ta dùng tỷ trọng kế hoặc phù kế
Khi đo tỷ trọng bằng phù kế, giá trị tỷ trọng của dung dịch cần đo được đọc ngay trên phù kế Để xác định tỷ trọng dung dịch chính xác hơn, người ta dùng tỷ trọng kế Tỷ trọng kế là bình nhỏ có cổ hẹp có vạch ngấn dung tích 5, 10 hoặc 25 ml Khi đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế, được tính theo công thức
𝑃 1 − 𝑃 Trong đó: d – tỷ trọng dung dịch
P – khối lượng tỷ trọng kế
P1 – khối lượng tỷ trọng kế chứa nước cất đến vạch
P2 – khối lượng tỷ trọng kế chứa chất lỏng đến vạch
Khi biết tỷ trọng dung dịch, ta có thể tìm nồng độ dung dịch qua bảng tra cứu
Khi giá trị tỷ trọng đo được không trùng với giá trị trong bảng tra cứu, ta phải tính nồng độ dung dịch qua phép nội suy giữa hai đại lượng gần nhau nhất Phương pháp nội suy chỉ nên dùng trong những trường hợp dung dịch không quá đậm đặc và hàm lượng các chất trong dung dịch thay đổi tỷ lệ thuận với sự thy đổi của tỷ trọng
Tỷ trọng các dung dịch ghi trong bảng được đo ở nhiệt độ xác định Ví dụ ở 20 0 C Nếu đo tỷ trọng ở nhiệt độ khác thì cần phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ b) Xác định nồng độ dung dịch bằng phương pháp chuẩn độ:
Nội dung phương pháp chuẩn độ: Hai chất 1 và 2 trong dung dịch 1 và 2 tương tác với nhau Phản ứng không còn xảy ra khi chất 1 phản ứng hết với chất 2 Điểm kết thúc phản ứng gọi là điểm tương đương Vận dụng tính chất này, ta xác định nồng độ chưa biết của một chất trên cơ sở nồng độ đã biết của chất khác
Ví dụ: Ta cho dung dịch 2 chưa biết nồng độ tác dụng với dung dịch 1 có thể tích
V1, nồng độ đã biết N1 Khi đạt điểm tương đương, ta đã dùng hết một thể tích V2 của dung dịch 2
Theo định luật đương lượng đã trình bày ta có:
- Phù kế - NaOH (chất rắn tinh khiết)
- Tỷ trọng kế - H2C2O4 dung dịch chuẩn 0,1N
2.3.1 Xác định nồng độ dung dịch NaOH pha sẵn bằng phù kế:
Dung dịch NaOH được rót vào trong một ống đong, và phù kế được thả nhẹ vào trong bình cho đến khi nó nổi lơ lửng Vị trí mà bề mặt dung dịch NaOH tiếp xúc với phù kế được đánh dấu và được so sánh trên thang đo bằng dải vạch đặt nằm trong phù kế Khối lượng riêng của dung dịch NaOH được đọc trực tiếp trên thang đo (thường theo đơn vị gam trên xentimet khối)
Tra bảng để xác định nồng độ M, nồng độ
% của dung dịch Hình 5.1 Phù kế
2.3.2 Pha dung dịch NaOH 1N, 0,1N: a) Pha dung dịch NaOH 1N:
Rửa sạch cốc cân có nắp, sấy khô Tính toán và cho vào cốc cân một khối lượng NaOH tinh thể vừa đủ để pha 100 ml dung dịch NaOH 1N Cho tinh thể NaOH đã cân vào bình định mức 100 ml Chú ý tráng cốc cân bằng nước cất Thêm nước cất vừa đủ 100 ml b) Pha dung dịch NaOH 0,1N từ dung dịch NaOH 1N:
Dùng pipet 10 ml lấy 10 ml dung dịch NaOH 1N vừa pha vào bình định mức 100 ml rồi thêm nước cất vừa đủ 100 ml Ta thu được 100 ml nồng độ 0,1 N c) Xác định nồng độ đương lượng của dung dịch NaOH 1N vừa pha bằng phương pháp đo tỷ trọng:
Rửa sạch tỷ trọng kế rồi tráng bằng nước cất, sấy khô
Cân tỷ trọng kế đã sấy khô bằng cân kỹ thuật hiện số được khối lượng P Đổ nước cất vào tỷ trọng kế đến đúng vạch rồi cân trên cân kỹ thuật được P1
48 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ Đổ hết nước rồi sấy khô tỷ trọng kế trong tủ sấy (có thể tráng tỷ trọng kế bằng cồn để sấy nhanh khô Đổ dung dịch NaOH 1N vừa pha đến vạch rồi cân, được giá trị P2
Từ các dữ liệu cân thu được, tỷ trọng dung dịch NaOH 1N được tính theo công thức:
𝑃 1 − 𝑃 Dựa vào bảng tra cứu, xác định nồng độ dung dịch thông qua giá trị d của dung dịch d) Xác định nồng độ đương lượng của dung dịch NaOH 0,1N bằng phương pháp chuẩn độ acid – base:
Cho dung dịch NaOH 0,1N pha ở mục
4.2.2 vào buret 20 ml vừa đủ 20 ml
Dùng pipet bầu 10 ml lấy 10 ml dung dịch acid oxalic 0,1 N pha sẵn ở phòng thí nghiệm cho vào bình nón thể tích 100 ml, rồi thêm vào bình nón vài giọt phenolphtalein làm chỉ thị màu
Tiến hành chuẩn độ đến khi dung dịch trong bình nón xuất hiện màu hơi hồng thì dừng chuẩn độ Ghi thể tích dung dịch
NaOH 0,1 N trong buret đã dùng Tiến hình chuẩn độ 3 lần
Hình 5.2 Bộ chuẩn độ acid – base
HOOC-COOH + 2NaOH → NaOOC-COONa + 2H2O
Hình 5.3 Phương pháp chuyển dung dịch:
3 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP:
1 Có thể bố trí thí nghiệm chuẩn độ acid-base ngược lại thí nghiêm trên (cho acid vào NaOH) không? Giải thích Nêu nguyên tắc chọn chỉ thị màu trong phép chuẩn độ acid-base
2 Hãy cho biết để pha được 1 lít dung dịch CuSO4 0,1M cần bao nhiêu gam muối đồng (II) sunfat ngậm nước?
3 Có dung dịch H2SO4 nồng độ 49% d = 1,385 g/ml Từ dung dịch này làm thế nào để pha được: 1 lít dung dich H2SO4 0,5N; 200 ml dung dịch H2SO4 0,2 M
TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
Bằng thực nghiệm chứng minh được sự ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng
Tốc độ phản ứng là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm ứng trong một đơn vị thời gian,
Theo quy ước: nồng độ được tính bằng mol/l Thời gian là giây (s), phút (ph), giờ (h) Xét phản ứng: A → B Ở thời điểm t1: nồng độ chất A là C1 mol/l Ở thời điểm t2: Nồng độ chất A là C2 mol/l (C1 > C2)
Tốc độ trung bình của phản ứng tính theo A trong khoảng thời gian t1 → t2 thì:
Tốc độ tức thời của phản ứng:
2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
Theo định luật tác dụng khối lượng, tốc độ phản ứng A → B có thể viết dưới dạng: V= k[A] Trong đó k- Hằng số tốc độ phản ứng [A]- Nồng độ chất tham gia phản ứng a) Ảnh hưởng của nồng độ:
Khi nồng độ chất phản ứng tăng, tốc độ phản ứng tăng Điều này thể hiện ở phương trình biểu diễn sự phụ thuộc tốc dộ phản ứng vào nồng độ Nồng độ tăng, số tiểu phân tham gia phản ứng trong một thể tích nhất định tăng dẫn đến số va chạm của các tiểu phân tăng Vì vậy tốc độ phản ứng tăng b) Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng
Giải thích: khi nhiệt độ phản ứng tăng dẫn đến hai hệ quả sau:
- Tốc độ chuyển động của các phân tử tăng, dẫn đến số va chạm đủ năng lượng giữa các chất phản ứng tăng
- Số va chạm có hiệu quả giữa các chất phản ứng tăng nhanh Đây là yếu tố chính làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi tăng nhiệt độ c) Ảnh hưởng của áp suất:
- Đối với phản ứng có chất khi tham gia, khi áp suất tăng (nồng độ chất khí tăng), tốc độ phản ứng tăng
- Khi tăng áp suất, khoảng cách giữa các phân tử càng nhỏ, va chạm có hiệu quả hơn, phản ứng xảy ra nhanh hơn d) Ảnh hưởng của diện tích bề mặt: Đối với phản ứng có chất rắn tham gia, khi diện tích bề mặt tăng, tốc độ phản ứng tăng Vì diện tích bề mặt chất phản ứng tăng sẽ tạo điều kiện tiếp xúc của tham gia phản ứng tăng Vì vậy khi một chất rắn được nghiền càng nhỏ thì tiết diện chất phản ứng tăng nên tốc độ phản ứng tăng e) Ảnh hưởng của chất xúc tác:
- Chất xúc tác là chất có tác dụng làm tăng tốc độ của phản ứng nhưng không bị tiêu hao trong phản ứng
- Những chất xúc tác làm cho quá trình xảy ra nhanh hơn là chất xúc tác dương Trong kĩ thuật hiện đại xúc tác dương được sử dụng rộng rãi
- Những chất xúc tác làm cho quá trình xảy ra chậm được gọi là chất xúc tác âm
- Vai trò chất xúc tác: Chất xúc tác kết hợp với 1 trong các chất tham gia phản ứng, ví dụ chất A, tạo thành chất trung gian AK Khi A kết hợp với K thì A được hoạt hóa nên AB tác dụng với B nhanh hơn và tạo AB, trả lại K
K không bị mất đi trong quá trình phản ứng
- Xúc tác đồng thể: Chất làm xúc tác cùng pha với chất tham gia phản ứng
- Xúc tác dị thể: Chất xúc tác và chất phản ứng không cùng pha
- H2SO4 0,1M - Đá vôi cục nhỏ
- Ống nghiệm, đũa thủy tinh - Nhiệt kế, đèn cồn
- Đồng hồ bấm giây - Pipet chia độ
- Kẹp gỗ, kiềng sắt, lưới amiang - Cân phân tích
- Cốc thủy tinh chịu nhiệt 500 ml
2.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng
Chuẩn bị 6 ống nghiệm sạch, khô xếp thành hai hàng trên giá ống nghiệm: Hàng một đánh số thứ tự 1, 2, 3 dãy thứ 2 đánh số thứ tự 1 ’ , 2 ’ ,3 ’
Hàng 1: Cho vào mỗi ống nghiệm đúng 2 ml dung dịch H2SO4 0,1M
- Cho vào ống nghiệm 1: 3 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M
- Cho vào ống nghiệm 2: 2 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M và 1 ml H2O
- Cho vào ống nghiệm 3: 1 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M và 2 ml H2O
Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để kiểm tra tốc độ phản ứng giữa H2SO4 và Na2S2O4 Trong dung dịch có nồng độ khác nhau
H2SO4+ Na2S2O3 → Na2SO4+ SO2 + S↓ + H2O Đổ dung dịch H2SO4 trong ống nghiệm 1 vào ống nghiệm 1 ’ Dùng đồng hồ bấm giây tính thời gian từ khi đổ 2 dung dịch vào nhau đến khi bắt đầu xuất hiện kết tủa lưu huỳnh (S) như làn khói mỏng trong dung dịch Ta được thời gian t1
Tiến hành như trên đối với cặp ống nghiệm 2 và 2 ’ , cặp ống nghiệm 3 và 3 ’ Thời gian phản ứng là t2, và t3
Mỗi thí nghiệm trên được tiến hành 3 lần để tính tốc độ trung bình V1, V2, V3
Kết quả thí nghiệm ghi vào bảng sau:
1 2 ml (ống 1) 3 ml (ống 1 ’ ) 0 t 1= V1 2 2 ml (ống 2) 2 ml (ống 2 ’ ) 1 t 2= V2 3 2 ml (ống 3) 1 ml (ống 3) 2 t 3= V3 Hãy cho biết thí nghiệm nào có tốc độ phản ứng lớn nhất Giải thích
2.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Thí nghiệm này vẫn sử dụng phản ứng:
H2SO4+ Na2S2O3 → Na2SO4+ SO2 + S↓ + H2O
Chuẩn bị 6 ống nghiệm đặt thành 2 dãy trên giá ống nghiệm và đánh số các ống nghiệm dãy thứ nhất là 1, 2, 3 và dãy thứ 2 là 1 ’ , 2 ’ , 3 ’
- Dãy 1: Cho 2 ml dung dịch H2SO4 0,05 M vào mỗi ống ngiệm
- Dãy 2: Cho 2 ml dung dịch Na2S2O3 0,1 M vào mỗi ống ngiệm ở
Chuẩn bị dụng cụ như hình vẽ:
Hình 6.1 Mô hình bộ dụng cụ xác định sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Xác định tốc độ phản ứng
Thời gian phản ứng (giây)
Tốc độ phản ứng ( S -1 ) Hệ số γ
Xác định thời gian phản ứng t 1 ở nhiệt độ phòng T 1 : Cho ống nghiệm 1 và 1 ’ vào vị trí như hình vẽ và để yên 2-3 phút Ghi nhiệt độ T1 Sau đó, một tay cầm đồng hồ bấm giây, một tay rút ống nghiệm 1 đổ dung dịch H2SO4 0,05 M vào ống nghiệm 1 ’ và bấm đồng hồ Khi xuất hiện tủa trắng của lưu huỳnh (S) lại bấm và ghi thời gian phản ứng là t1
Xác định thời gian phản ứng t 2 ở nhiệt độ T 2 = T 1 + 10 o C: Cho 2 ống nghiệm 2 và 2 ’ vào vị trí như vẽ Dùng đèn cồn nâng nhiệt độ lên 10 0 C và giữ nhiệt độ này trong 2-3 phút Các bước tiếp theo tiến hành như thí nghiệm trên Thời gian phản ứng đo được là t2
Xác định thời gian phản ứng t 3 ở nhiệt độ T 3 = T 2 + 10 0 C: Cho 2 ống nghiệm 3 và 3 ’ vào vị trí như vẽ Dùng đèn cồn nâng tiếp nhiệt độ thêm 10 0 C để được T3= T2+ 10 0 C rồi giữ nhiệt độ này trong thời gian 2-3 phút Các bước tiếp theo tiến hành như hai thí nghiệm trên Kết quả thí nghiệm ghi vào bảng trên
Tất cả thí nghiệm trong thí nghiệm 2 phải tiến hành 2 lần
Hãy cho nhận xét về sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
2.3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của xúc tác đến tốc độ phản ứng
Xét phản ứng phân hủy H2O2
H2O2 → H2O + 1/2 O2 a) Ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của xúc tác đồng thể:
Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 2 ml H2O2 10% Một ống để nguyên, một ống được thêm 1-2 giọt K2CrO4 5% Trong ống nghiệm chứa K2CrO4 5% có sự đổi màu do tạo phức
54 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ hoạt động giữa K2CrO4 và H2O2 Quan sát và so sánh tốc độ sủi bọt khí oxy ở hai ống nghiệm b) Ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của xúc tác dị thể:
Chuẩn bị 2 ống nghiệm sạch
Cho vào ống nghiệm 1: 2 ml H2O2 nồng độ 10%
Cho vào ống nghiệm 2: 2 ml H2O2 nồng độ 10% và một ít bột MnO2
Quan sát tốc độ sủi bọt ở hai ống nghiệm và rút ra kết luận ảnh hưởng của xúc tác đồng thể và dị thể đến tốc độ phản ứng phân hủy của H2O2
2.3.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của diện tích bề mặt chất tham gia phản ứng đến tốc độ phản ứng
Thí nghiệm dựa vào phản ứng giữa CaCO3 và HCl:
CaCO3+ HCl → CaCl2+ CO2↑ + H2O Ống nghiệm 1: Cân cục đá vôi cỡ 2 hạt gạo được khối lượng m g Cho cục đá vôi vừa cân vào ống nghiệm 1 Thêm vào ống nghiệm trên 3 ml HCl 1M đồng thời bấm đồng hồ tính giây Tính thời gian t1 phản ứng giữa CaCO3 và HCl bắt đầu đến khi kết thúc Ống nghiệm 2: Cân m g bột đá vôi (bằng khối lượng cục đá vôi ở thí nghiệm 1) rồi cho vào ống nghiệm 2 Thêm 3 ml HCl 1M vào ống nghiệm 2 đồng thời bấm giây, tính thời gian t2 từ khi phản ứng bắt đầu đến khi phản ứng kết thúc
So sánh t1, t2, giải thích sự khác nhau đó
3 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP:
pH VÀ DUNG DỊCH ĐỆM
pH VÀ DUNG DỊCH ĐỆM
1.1 Xác định được pH của dung dịch bằng chỉ thi màu và bằng máy đo pH
1.2 Giải thích được bằng lý thuyết và thực nghiệm pH dung dịch đệm có pH ít thay đổi khi thêm một ít acid hoặc base
2.1.1 pH và xác định pH: a) Khái niệm pH:
Nước điện ly theo phương trình:
2H2O ⇌ H3O + + OH - Tích số nồng độ ion của nước [H3O + ] và [OH - ] là một hằng số chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ: Ở t% 0 C: Kn=[H3O + ][OH - ] = 10 -14
Nước tinh khiết ở 25 0 C, tức môi trường trung tính nồng độ ion [H3O + ] và [OH - ] bằng nhau nên:
Nếu thêm acid, nồng độ [H3O + ] tăng, tạo thành môi trường acid:
Nếu thêm base, thì nồng độ [OH - ] tăng, tạo môi trường kiềm:
[H3O + ] < 10 -7 mol/l, [OH - ] > 10 -7 mol/l Để thuận tiện cho việc biểu thị độ acd, độ base của dung dịch, người ta dùng chỉ số pH (hoặc base pOH) với định nghĩa: pH= - lg[H3O + ] hoặc pOH = -lg[OH - ] Ở môi trường trung tính: pH = pOH = 7
Dung dịch có tính acid – môi trường acid: pH < 7
Dung dịch có tính base – môi trường kiềm: pH > 7
Lưu ý: Dù ở môi trường nào của một dung dịch, tổng pH và pOH cũng bằng 14 pH + pOH = 14 b) Phương pháp xác định pH và pOH: Để xác định pH (hoặc pOH) một dung dịch, ta có thể dùng phương pháp so màu hoặc đo điện thế
➢ Xác định pH bằng phương pháp so màu (bằng chỉ thị màu):
Chỉ thị màu: Chất chỉ thị màu (CTM) là những acid hữu cơ yếu hay base hữu cơ yếu, điện li thuận nghịch (kí hiệu HA) và đặc biệt anion A - và phân tử HA có màu khác nhau Khi cho CTM vào nước thì cân bằng được thiết lập:
Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía phải (→) dung dịch có màu của A - Nếu cân bằng (CB) dịch chuyển về phía trái (←) dung dịch có màu của HA Nếu một trong một hệ có hai chất có màu khác nhau thì việc quan sát bằng mắt chỉ cho phép ta nhận được màu của một chất khi nồng độ của nó ít nhất gấp 10 lần nồng độ chất kia
Bảng 7.1 Một số chất chỉ thị acid– base thường dung trong phòng thí nghiệm
Tên thường dùng Dung môi Màu dạng acid
Methyl dacam (Heliantin) Nước Đỏ hồng Vàng 3,1 – 4,4
Bromphenol xanh Nước Vàng Nâu tím 3,0 – 4,6
Brom crezol lục Nước Vàng Xanh 3,8 – 5,4
Methyl đỏ Nước Đỏ hồng Vàng 4,4 – 6,2
Quỳ tím Nước Đỏ Xanh 5,0 - 8
Brom thymol xanh Nước Vàng Xanh 6,2 – 7,6
Phenol đỏ Nước Vàng Đỏ 6,4 – 8,0
Thymol xanh Nước Vàng Xanh 8,0 – 9,6
Trong thực tế, dùng CTM để xác định môi trường là acid, base hay trung tính, tức là xác định pH của dung dịch dựa trên sự thay đổi màu sắc của CTM
Xem cấu tạo và sự thay đổi màu sắc của một số chỉ thị màu:
- Methyl da cam (heliantin) : Là chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính với hằng số acid
O – Na + Ở môi trường kiềm và trung tính, nó có màu vàng là màu của anion
Trong môi trường acid, anion này kết hợp với H + chuyển thành
Cân bằng sau đây được thiết lập:
Phenolphtalein dạng acid không màu Phenolphtalein dạng base màu đỏ
Khoảng pH đổi màu: Khoảng pH đổi màu là khoảng pH mà ở đó dung dịch chuyển từ màu này sang màu khác
Ví dụ: Khoảng pH chuyển màu của phenolphtalein là 8-10 Nghĩa là ở pH < 8 phenolphtalein không màu, ở pH > 10 phenolphtalein có màu hồng tím, trong khoảng pH
= 8-10 có màu trộn lẫn 2 màu trên Để xác định pH của một dung dịch, người ta phải dùng nhiều chỉ thị màu khác nhau
Trong kỹ thuật hóa học, do yêu cầu người ta đã chế ra chất “chỉ thị màu vạn năng” (CTMVN) Đó là hỗn hợp các chất CTM có vùng chuyển màu rất rộng và tùy theo pH của dung dịch mà CTM này cho các màu khác nhau
Một trong những công thức của CTMVN như sau
Bromthymol xanh 0,39 g/l của CTM này thay đổi theo từng đơn vị pH: pH 3 4 5 6 7 8 9 10
Màu Đỏ Đỏ da cam Da cam Vàng Vàng lục Xanh lục Xanh Tím
➢ Xác định pH bằng phương pháp đo điện thế:
Nguyên tắc: Đo pH của dung dịch bằng phương pháp điện hóa là đo điện thế phát sinh trên bề mặt của điện cực chỉ thị ion H + (mà điện thế của nó chỉ phụ thuộc vào nồng độ ion H + của dung dịch cần đo) khi ghép điện cực chỉ thị H + cần đo đó với điện cực so sánh hay điện cực chuẩn để tạo ra một pin điện hóa Đo sức điện động của pin EP, rồi tính ra pH dựa vào công thức Nernst
Có 3 loại điện cực chỉ thị đạt nguyên tắc trên được dùng để đo pH: điện cực chỉ thị là điện cực hydro, điện cực quinhydro hoặc điện cực thủy tinh: Điện cực thủy tinh là điện cực thông dụng nhất để đo pH khi ghép nó với điện cực calomel bão hòa theo sơ đồ pin:
(-)Ag,AgCl|HCl(dd)|| H + (pHx)|| KCl(bão hòa)| Hg2Cl2,Hg,Pt(+)
Khi chuẩn máy bằng các dung dịch đệm, ta đã loại bỏ 0 TT nên công thức tính pH có dạng gọn hơn:
0 , 059 cal p E pH E − Điện cực thủy tinh có những ưu điểm
- Khoảng đo pH rộng, cân bằng thiết lập nhanh
- Đo được pH của dung dịch chứa cả chất oxy hóa và chất khử
Nhược điểm thường gặp là:
- Dễ vỡ, giá thành đắt
- Khó bảo quản, màng thủy tinh dễ bị mốc làm giảm khả năng dẫn điện, các cân bằng thiết lập chậm, đo lâu mà kết quả không ổn định
Dung dịch đệm là dung dịch khi thêm một lượng nhỏ acid, một lượng nhỏ base hay pha loãng thì pH của dung dịch rất ít thay đổi
Dung dịch đệm acid: gồm acid yếu và muối của acid yếu (ví dụ như CH3COOH &
CH3COONa) pH dung dịch này ít thay đổi vì nếu thêm acid, tức là thêm H + , thì gốc
CH3COO - trong CH3COONa kết hợp với H + tạo acid yếu CH3COOH khó phân ly nên pH của dung dịch coi như không thay đổi Ngược lại, nếu thêm base tức thêm OH - , thì OH - sẽ kết hợp với CH3COOH tạo muối và nước nên pH coi như không thay đổi:
CH3COOH + OH - → CH3COO - + H2O pH của hệ đệm này được tính theo công thức: pH = pKa - lg 𝐶 𝑎
𝐶 𝑏 pKa= - lgKa (Ka- Hằng số điện ly của acid)
Ca, Cb là nồng độ mol/l của acid CH3COOH và CH3COO -
Từ công thức tính pH dung dịch đệm trên, chúng ta thấy pH dung dịch đệm phụ thuộc vào tỷ lệ Ca/Cb, nghĩa là để pha dung dịch đệm có pH mong muốn, ta có thể tính toán và chuẩn bị
Ví dụ: Giả thiết ta có dung dịch đệm CCH3COOH= 0,2 mol/l và CCH3COONa= 0,2 mol/l Hãy tính pH dung dịch
Giải: Vì CH3COOH là acid yếu, nên lượng CH3COOH phân ly thành CH3COO - và
H + là không đáng kể nên CCH3COOH = 0,2 mol/l, và CH3COONa điện ly hoàn toàn nên
CCH3COONa= 0,2 mol/l Biết pKCH3COOH= 1,85.10 -5 Từ đó áp dụng công thức trên ta tính pH: pKCH3COOH= - lg 1,85 10 -5 = 4,74 pH= p𝐾 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻 - lg 𝐶 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻
Dung dịch đệm base: Gồm base yếu và muối của base yếu (ví dụ như NH4OH &
NH4Cl) pH của hệ đệm này được tính theo công thức: pH = 14 – (pKb – lg 𝐶 𝑏
Lý luận tương tự ta có thể tính pH dung dịch đệm base
Lưu ý: Mỗi dung dịch đệm chỉ có khả năng giữ pH ổn định trong một giới hạn nhất định Khả năng đó được thể hiện bằng dung lượng đệm: Dung lượng đệm là số mol acid mạnh hoặc base manh thêm vào 1 lít dung dịch đệm để pH dung dịch thay đổi 1 đơn vị Dung
60 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ lượng đệm càng lớn thì khả năng cố định pH của dung dịch đệm càng lớn Nồng độ dung dịch càng đặc thì dung lượng đệm càng lớn Dung lượng đệm cực đại khi pH = pK
2.2 HOÁ CHẤT VÀ DỤNG CỤ:
- Thymol xanh - Chỉ thị vạn năng
- CH3COONa 0,1M - Methyl da cam
- HCl 0,1M - Al2(SO4)3 tinh thể
- Na2S, NaCl tinh thể - Giấy quỳ các loại
- NH4OH 0,1M - (CH3COO)2Ca tinh thể
- KCl dung dịch bão hòa - Alizarin vàng
- Ống nghiệm - Cốc có mỏ
- Bình tia nước cất - Đũa thủy tinh
2.3.1 Thí nghiệm 1: Chất chỉ thị vùng acid, trung tính, base
Quan sát màu của các chất chỉ thị trong các môi trường khác nhau:
Lấy 9 ống nghiệm sạch và chia đều cho 3 thí nghiệm sau:
Ba ống nghiệm thí nghiệm 1 :
- Ống nghiệm 1: Cho 1 giọt methyl da cam và 3 giọt HCl
- Ống nghiệm 2: Cho 1 mẫu quỳ tím và 3 giọt HCl 0,1M
- Ống nghiệm 3: Cho 1 giọt phenolphtalein và 3 giọt HCl 0,1M
Quan sát màu ở 3 ống nghiệm
Ba ống nghiệm thí nghiệm 2: Lấy 3 ống nghiệm 4, 5, 6 và cho vào mỗi ống chất chỉ thị như trên rồi thêm vào mỗi ống 3 giọt dung dịch NaCl 0,1 M Quan sát màu của từng ống
Ba ống nghiệm thí nghiệm 3: Lấy tiếp 3 ống nghiệm 7, 8, 9 rồi cho vào từng ống chất chỉ thị như thí nghiệm 1 và 2 Sau đó cho vào mỗi ống nghiệm 3 giọt dung dịch NaOH 0,1 M
Quan sát màu ở trong từng ống nghiệm của 3 thí nghiệm trên
Kết quả quan sát được ghi vào bảng sau:
Chất chỉ thị Màu chỉ thi trong mội trường
2.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định pH do sự thủy phân của muối
Lấy 4 ống nghiệm đánh số 1, 2, 3, 4 Và cho vào mỗi ống nghiệm
- Ống nghiệm 1: 1 ml nước và vài tinh thể Al2(SO4)3
- Ống nghiệm 2: 1 ml nước và vài tinh thể Na2S
- Ống nghiệm 3: 1 ml nước và vài tinh thể NaCl
- Ống nghiệm 4: 1 ml nước và vài tinh thể (CH3COO)2Ca
Lắc cho tan hết tinh thể rồi dung giấy chỉ thị màu vạn năng để tìm pH ở mỗi ống nghiệm Viết các phản ứng thủy phân để giải thích các kết quả thu được
2.3.3 Thí nghiệm 3: Sử dụng các chỉ thị để xác định pH của một dung dịch
Nguyên tắc: Có nhiều chỉ thị màu và có dung dịch chưa biết pH Để xác định pH dung dịch này, tiến hành các bước sau:
- Lấy 1 ml của dung dịch chưa biết pH vào ống nghiệm và thêm 2 giọt phenolphthalein
- Nếu dung dịch có màu hồng cánh sen, dung dịch có pH = 8-10
- Nếu dung dịch có màu hồng tím, dung dịch có pH > 10 Khi đó ta sử dụng các chỉ thị vùng kiềm để xác định pH cụ thể
- Nếu dung dịch không màu, dung dịch có pH < 8 Khi đó tiếp theo ta sử dụng các chỉ thị vùng acid Để xác định pH cụ thể
Lưu ý: Mỗi lần thay đổi chỉ thị màu, phải thay đổi ống nghiệm
Kiểm tra kết quả xác định pH bằng chỉ thị màu vạn năng
Ghi kết quả vào bảng sau: pH Dung dịch
A B C pH xác định bằng các chỉ thị màu pH xác định bằng chỉ thị màu vạn năng
2.3.4 Thí nghiệm 4: Pha chế dung dịch đệm
Pha dung dịch đệm 1: Dùng pipet chính xác cho vào ống nghiệm 1: 5 ml CH3COOH 1
M và 5 ml CH3COONa 1 M Lắc đều, tính pH dung dịch theo công thức Biết pKCH3COOH
PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ - BẬC PHẢN ỨNG
1 MỤC TIÊU BÀI THỰC TẬP:
1.1 Khảo sát phản ứng oxy hóa - khử và chiều của phản ứng oxy hóa - khử 1.2 Xác định được bậc phản ứng bằng thực nghiệm
2 NỘI DUNG BÀI THỰC TẬP:
2.1.1 Phản ứng ôxi hóa – khử:
Phản ứng oxy hóa – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxy hóa của các nguyên tố (số oxy hóa còn gọi là bậc oxy hóa, mức oxy hóa, trạng thái oxy hóa) Một phản ứng oxy hóa – khử bao giờ cũng gồm 2 quá trình: cho và nhận electron
Quá trình cho electron là quá trình oxy hóa (hay sự oxy hóa)
Quá trình nhận electron là quá trình khử (hay sự khử)
Chất cho eletron là chất khử, chất nhận electron là chất oxy hóa Khi chất khử cho electron thì nó chuyển thành dạng oxy hóa tương ứng Ngược lại khi chất oxy hóa nhận electron thì nó chuyển thành dạng khử tương ứng Chất oxy hóa và chất khử của cùng một nguyên tố hợp thành một cặp oxy hóa – khử Mỗi phản ứng oxy hóa – khử đều có 2 cặp oxy hóa – khử liên hợp
MnO4 - + 5Fe 2+ + 8H + → Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H2O gồm hai cặp oxy hóa – khử là: MnO4 -/Mn 2+ và Fe 3+ /Fe 2+ Để đánh giá định lượng khả năng oxy hóa – khử của các chất được đưa vào sử dụng đại lượng thế điện cực Trường hợp tổng quát với một cặp oxy hóa – khử:
Thế điện cực được xác định bằng phương trình Nec (W NERNST):
• E 0 : Thế điện cực chuẩn đo ở nhiệt độ T = 298 0 K; [Ox] = [Kh]
• E: Thế điện cực ở điều kiện đã cho
• n : Số mol electron trao đổi
• [Kh], [Ox] hoạt độ (hay nồng độ) dạng khử, dạng oxy hóa ở trạng thái cân bằng
Từ bảng thế điện cực chuẩn, nhận thấy: Cặp oxy hóa – khử nào có thế chuẩn càng lớn thì dạng oxy hóa của nó là chất oxy hóa càng mạnh Ngược lại những cặp oxy hóa – khử nào có thể chuẩn càng nhỏ thì dạng khử của nó là những chất khử mạnh Đại lượng thế điện cực phụ thuộc vào nồng độ của dạng oxy hóa và dạng khử, phụ thuộc vào nhiệt độ, phụ thuộc vào pH…Ví dụ, ion MnO4 - có thể bị khử đến Mn 2+ , MnO2, MnO4 2- tùy thuộc vào pH của dung dịch nên quá trình oxy hóa – khử cũng xảy ra khác nhau:
Vậy thế điện cực chuẩn của 3 cặp oxy hóa – khử này cũng khác nhau Trong nhiệt động học, mọi phản ứng hóa học chỉ có thể xảy ra theo chiều làm giảm năng lượng tự do Gibb nghĩa là ΔG < 0, với phản ứng oxy hóa – khử ta có ΔG = -nFE Vậy phản ứng oxy hóa – khử chỉ xảy ra khi E > 0 hay E = 𝜑2 - 𝜑1 > 0
Trong đó:𝜑1thế điện cự âm
2.1.2 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: V=± ∆C
Dấu (+) nếu ΔC là biến thiên nồng độ sản phẩm
Biểu thức để tính vận tốc tức thời là: V= ± dC dt = kCA nCB m
• k: hằng số tốc độ phản ứng ở một nhiệt độ nhất định
• n: bậc riêng phản ứng theo A
• m: bậc riêng phản ứng theo B
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 acid:
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 độ các chất chưa thay
66 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ 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 trắng 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:
Từ V2/V1 suy ra: t1 t2 = 2 m → lg t1 t2 = mlg2 ° → m = lg t1 t2 lg2 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
Kẽm hạt Đinh sắt (sinh viên tự mang theo)
2.1.1 Phản ứng oxy hóa – khử:
Lấy 2 ống nghiệm, ống 1 cho 2 ml dung dịch acid sunfuric 1M, ống 2 cho 2 ml dung dịch đồng sunfat 1 M 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 và giải thích?
2.1.2 Một chất vừa có tính oxy hóa vừa có tính khử:
Lấy 2 ống nghiệm: ống 1 chứa 1 ml dung dịch kali pemanganat 0,02 M và 2-3 giọt dung dịch acid sunfuric 1 M, ống 2 chứa 1 ml dung dịch kali iodit 0,1 M và 2-3 giọt dung dịch acid sunfuric 1 M
2.1.3 Ảnh hưởng của môi trường đến phản ứng oxy hóa – khử:
Lấy 3 ống nghiệm, mỗi ống đựng 1 ml dung dịch kali pemanganat 0,02 M
- Ống 1: thêm 2 – 3 giọt dung dịch acid sunfuric 1 M
- Ống 2: thêm 2 – 3 giọt nước cất
- Ống 3: thêm 2 – 3 giọt dung dịch natri hydroxyd 1 M
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 MnO 4 2- trong dung dịch có màu xanh lá cây, ion MnO 4 - có màu tím, ion Mn 2+ không màu trong dung dịch loãng, còn MnO 2 ít tan có màu nâu
2.1.4 Xác định bậc phản ứng theo Na 2 S 2 O 3:
Phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường acid:
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:
Lần lượt cho phản ứng từng cặp ống nghiệm và bình hình nón:
- Đổ nhanh acid 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
Lặp lại mỗi thí nghiệm 3 lần để lấy giá trị trung bình
Tính toán để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3
2.1.5 Xác định bậc phản ứng theo H 2 SO 4 :
Tiến hành tương tự thí nghiệm 2.3.4 với lượng H2SO4 và Na2S3O3 theo bảng sau: STT Ống nghiệm
Tính toán để xác định bậc phản ứng theo H2SO4
3 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP:
4 CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ: a) Định nghĩa phản ứng oxy hóa – khử Thế nào là chất oxy hóa, chất khử, sự oxy hóa, sự khử? b) Dựa vào phương pháp thí nghiệm, tốc độ xác định được trong các thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5 được xem là tốc độ trung bình hay tốc độ tức thời?
PHỨC CHẤT
- Nhận biết được các loại dụng cụ thường dùng trong phòng thí nghiệm hóa học và trình bày được mục đích sử dụng của các dụng cụ đó
- Rửa các dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp rửa thông thường (nước xà phòng, chổi lông…), phương pháp siêu âm và làm khô dụng cụ đúng quy trình sau khi rửa
- Gấp giấy lọc đúng yêu cầu, ghi kết quả thí nghiệm đúng quy định
- Phần I: Giới thiệu dụng cụ phòng thí nghiệm
- Phần II: Độ lặp lại, sai số phép đo và ghi chép số liệu thí nghiệm
- Phần III: Thực hành: Rửa, sấy dụng cụ, gấp giấy lọc
PHẦN I: GIỚI THIỆU DỤNG CỤ PHÒNG THÍ NGHIỆM
2.1 Dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm:
Dụng cụ trong phòng thí nghiệm và cách sử dụng ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả thí nghiệm Vì vậy, người làm thí nghiệm phải biết cách sử dụng các dụng cụ và yêu cầu chất lượng của dụng cụ trong phòng thí nghiệm
Các dụng cụ thí nghiệm phải chịu được nhiệt, chịu được sự ăn mòn hóa chất… Ngoài ra dụng cụ thủy tinh dùng cho phòng thí nghiệm cần phải được sạch về mặt hóa học Vì vậy, trước khi sử dụng các dụng cụ phải được rửa sạch
2.1.1 Dụng cụ thủy tinh để chứa hóa chất lỏng, rắn:
Dụng cụ thủy tinh để chứa hóa chất lỏng, rắn có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau:
Bình nón – Bình tam giác
Bô can – Chậu rửa thủy tinh
Cốc thủy tinh có mỏ
Hình 1.4 Các loại chai đựng hóa chất, thuốc thử
2.1.2 Dụng cụ thủy tinh dùng để xác định thể tích, tỷ trọng dung dịch, chất lỏng:
- Ống đong, cốc đong: Có vạch chia thể tích dùng để đong những khối lượng dung dịch không cần có độ chính xác cao Khi đong nên chọn ống đong nào có thể tích gần nhất với thể tích cần đong Để tránh sai lầm trong lúc đọc mức đong, phải đặt ống đong trên một mặt phẳng và có tầm mắt ngang tầm với bề mặt chất lỏng
- Bình định mức: Bình định mức thường có dung tích 10 ml, 50 ml, 100 ml, 500 ml,
1000 ml… Dung tích của bình được ghi ở bầu bình và giới hạn dung tích là vòng tròn trên cổ bình
- Cốc thủy tinh chia vạch: Trong trường hợp không cần độ chính xác cao, cốc thủy tinh chia vạch cũng có thể dùng để đong, đo thể tích chất lỏng
- Pipet: Dùng để đong, hút dung dịch có độ chính xác cao hơn Có rất nhiều loại pipet thủy tinh khác nhau, mỗi loại đều được thiết kế phù hợp với mục đích nghiên cứu Hiện nay, trong các phòng thí nghiệm đều nghiêm cấm việc hút pipet bằng miệng, thay vì thế người ta dùng quả bóp bằng cao su, quả bóp hút an toàn 3 van, pipet hút bằng nhựa hoặc dùng pipet hút tự động
Pipet thủy tinh thẳng chia vạch: pipet chia vạch (ống hút chia vạch): phía đầu có ghi thể tích toàn phần và thể tích giữa các vạch Có 2 loại:
• Loại chia vạch đến tận cùng: Khi dùng loại pipet này, ta phải thả hết mới đủ thể tích ghi trên pipet
• Loại chia vạch không tận cùng: Khi dùng loại pipet này, ta không thả hết mà chỉ thả đến vạch qui định đúng thể tích toàn phần ghi trên thân pipet
Pipet bầu: Có ngấn trên thanh (một hoặc hai ngấn)
• Pipet bầu 2 ngấn: Dung tích của pipet tính từ ngấn trên đến ngấn dưới Dung tích đó được đo chính xác và ghi trên bầu pipet ở nhiệt độ 20 o C ghi trên pipet (dùng loại pipet này chính xác nhất)
• Pipet bầu 1 ngấn: Dung tích của pipet tính từ ngấn trên đến đầu pipet (khi pipet bị sứt ở phía đầu thì thể tích sẽ không chính xác nữa)
• Pipet Pasteur: Pipet Pasteur là loại pipet bằng nhựa hoặc thủy tinh dùng để chuyển các lượng nhỏ chất lỏng, không chia vạch hoặc chuẩn độ theo thể tích cụ thể Bầu pipet tách rời thân Loại này còn gọi là pipet nhỏ giọt
• Pipet hút bằng nhựa: Pipet loại này được làm bằng nhựa PE trong suốt Vòi hút nhỏ, thon, dài Bầu hút to Khi lấy dung dịch, chất lỏng, ta bóp bầu hút để đẩy không khí ra rồi cho đầu hút vào dung dịch, thả cho bầu hút trở lại trạng thái ban đầu và hút
13 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ dung dịch Pipet loại này có cấu trúc tương tự pipet Pasteur nhưng là dụng cụ bằng nhựa có bầu liền với thân
Pipet Pasteur thủy tinh chia vạch
• Micropipet: Là loại pipet nhỏ (0,1 ml; 0,2 ml) dùng để hút mẫu bệnh phẩm Khi sử dụng nó phải mao dẫn, không được hút để tránh bọt khí làm mất độ chính xác
• Pipet tự động: Là loại pipet bằng nhựa có những nấc vặn khác nhau điều chỉnh thể tích theo ý muốn Có đầu nhựa lắp vào khi sử dụng Loại pipet này sử dụng đơn vị đo là
“micro lớt” viết tắt là àl
• Pipet điện tử: Khi sử dụng pipet cơ học, độ chính xác và đồng đều của quá trình hút, nhả dung dịch không cao, và phụ thuộc nhiều vào kỹ năng của người làm thí nghiệm Để khắc phục vấn đề này, pipet điện tử được sử dụng thay thể loại thông thường đó Với loại pipet điện tử, thể tích, tốc độ hút, nhả dung dịch phụ thuộc vào sự chuyển dịch của piston trong pipet điện tử Chế độ hoạt động của piston do người sử dụng cài đặt Các thông số hiện trên màn hình pipet điện tử Do đó, thể tích dung dịch được hút, nhả giữa các lần hút, nhả không khác nhau Thể tích hút, nhả không phụ thuộc vào lực thao tác của tay như khi sử dụng pipet cơ Hiện nay, nhiều phòng lab trên thế giới đã có xu hướng chuyển sang dùng hoàn toàn loại pipet điện tử Pipet điện tử có loại đơn kênh (một đầu hút) và đa kênh (nhiều đầu hút) Ngoài độ chính xác, thao tác nhanh, pipet
14 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ điện tử còn cho phép người làm thí nghiệm trộn 2 dung dịch ngay trong đầu hút: Cài đặt hút dung dịch 1, rồi sau đó hút dung dịch 2 trong khi dung dịch 1 vẫn trong đầu ống hút
Pipet điện tử đơn kênh
Pipet điện tử đa kênh
Buret: Buret là ống thủy tinh dài, chia độ theo thể tích, phần dưới vuốt bé, có van khóa và tận cùng bằng một đầu thuôn nhọn Pipet có nhiều kiểu và dung tích khác nhau (thông thường các buret có dung tích 2 ml – 25 ml) được khắc trên thân ống Buret có độ chính xác tới 0,1 – 0,01 ml Buret được sử dụng trong phương pháp phân tích chuẩn độ: Dung dịch chuẩn trong buret được làm đầy đến vạch 0 Khi chuẩn độ kết thúc, thể tích mẫu chuẩn đã sử dụng được tính từ vạch 0 đến đáy mặt cong của dung dịch buret (với dung dịch có màu để trên buret thì không lấy đáy mặt cong đọc kết quả)
Phễu nhỏ giọt thủy tinh
PHÂN NHÓM V A
1 MỤC TIÊU BÀI HỌC: Điều chế, nhận biết được một số phức chất đơn giản
Phức chất hay hợp chất phối trí là những chất được tạo nên bởi sự kết hợp giữa ion (kim loại, phi kim) với những ion, phân tử khác có cặp electron tự do bằng liên kết phối trí, có thể tồn tại trong tinh thể và cả trong dung dịch
Thành phần của phức chất gồm có cầu nội, cầu ngoại Cầu nội có thể mang điện tích dương (phức cation), điện tích âm (phức anion), hoặc không mang điện tích (phức trung hòa) Trong cầu nội có ion trung tâm (chất tạo phức) và phối tử Số liên kết giữa ion trung tâm và phối tử gọi là số phối trí
Phức chelat: Nếu phối tử có dung lượng phối trí bằng hoặc lớn hơn hai thì tạo phức chelat (nội phức) với ion trung tâm Phức chelat thường có độ bền cao
Hằng số không bền: Độ bền của phức chất được thể hiện bằng hằng số không bền
Kcb càng nhỏ phức càng bền Một ion trung tâm có thể tạo phức với các phối tử khác nhau Một phối tử có thể tạo phức với các ion trung tâm khác nhau Phức nào có hằng số không bền nhỏ hơn sẽ được tạo thành trước
- Màu của phức: Phức chất có ion trung tâm là nguyên tố chuyển tiếp thường có màu Hiện tượng này được giải thích bằng sự chuyển electron từ mức năng lượng thấp nhất lên mức năng lượng cao ở phân lớp d (thuyết trường phối tử) do hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy
- Phức chất và phản ứng oxy hóa – khử: Các phân tử phức cũng tham gia phản ứng oxy hóa – khử
- Na2S2O3 1N - HCl 2N - K3[Fe(CN)6 và CoCl2
- K4[Fe(CN)6] 0,5N - HNO3 đặc - C2H5OH tuyệt đối
- AgNO3 0.1N - Bi(NO3)3 0,5M - Giấy chị thị vạn năng
- NH4OH đặc - KI 0,5N và 10%
2.3.1 Thí nghiệm 1: Điều chế phức anion
1-1 Điều chế phức chất của Bi 3+
Cho vào ống nghiệm 3 – 4 giọt dung dịch Bi(NO3)3 0,5 M, thêm tiếp từng giọt dung dịch KI 0,5N đến khi xuất hiện tủa màu sẫm Tiếp tục cho thêm vài giọt KI 0,5N thì tủa tan do tạo thành phức K[BiI4]
1-2 Điều chế phức chất của Hg 2+
- Ống nghiệm 1: 2 – 3 giọt Hg(NO3)2 0,5N, để nguyên làm ống kiểm tra
- Ống nghiệm 2: 2 – 3 giọt Hg(NO3)2 0,5N + từng giọt dung dịch KI 0,5N cho đến khi có tủa HgI2 xuất hiện Tiếp tục cho thêm dung dịch KI 0,5N thì tủa tan do tạo thành phức [HgI4] 2- Quan sát màu tủa và màu phức
- Thử cho vào ống nghiệm 1 và 2 vài giọt dung dịch NaOH và quan sát xem ống nào có tủa HgO Giải thích hiện tượng
1-3 Điều chế phức chất của Ag +
Cho vào ống nghiệm vài giọt AgNO3 0,1N, thêm tiếp từng giọt dung dịch Na2S2O3
1N cho đến khi có tủa Ag2S2O3 xuất hiện Tiếp tục cho thêm dung dịch Na2S2O3 thì tủa tan do tạo thành phức [Ag(S2O3)2] 3- Quan sát màu tủa và màu phức
Chú ý: Na2S2O3 phải cho nhanh vì Ag2S2O3 không bền
2.3.2 Thí nghiệm 2: Điều chế phức cation
2-1 Điều chế phức chất của Ni 2+
Cho vào ống nghiệm 3 – 4 giọt dung dịch NiSO4 0,5N, thêm vài giọt dung dịch NaOH 1N đến khi xuất hiện kết tủa Ni(OH)2 Ly tâm, rồi dùng pipet hút bỏ phần dung dịch Thêm vào 5 – 6 giọt dung dịch NH4OH đặc Hiện tượng gì xảy ra? Quan sát màu tủa và màu phức
2-2 Điều chế phức chất của Cu 2+
Cho vào ống nghiệm 5- 6 giọt dung dịch CuSO4 0,5M, thêm dần dung dịch NH4OH đặc đến khi tan hết tủa để tạo phức của Cu 2+ với amoniac Thêm vào ống nghiệm một thể tích cồn bằng thể tich dung dịch phức Do tan kém trong hỗn hợp cồn- nước, nên phức [Cu(NH3)4]SO4 tủa xuống Quan sát màu tủa và màu phức
2-3 Điều chế phức qua của Co 2+
- Ống nghiệm 1: 5- 6 giọt nước cất + vài tinh thể CoCl2 đã nghiền nhỏ Khuấy mạnh đến khi tan hết
- Ống nghiệm 2: 5- 6 giọt cồn + vài tinh thể CoCl2 đã nghiền nhỏ Khuấy mạnh đến khi tan hết
Nhận xét màu của dung dịch CoCl2 trong cồn và trong nước Viết công thức phức của CoCl2.6H2O biết Co 2+ phối trí 6 và 6 phân tử nước đều trong nội cầu Viết công thức phức của CoCl2.6H2O trong cồn biết trong cồn CoCl2.6H2O mất 2 phân tử nước nhưng số phối trí của Co 2+ vẫn là 6
2.3.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu độ bền của ion phức và phá phức
- Ống nghiệm 1: 4 - 5 giọt dung dịch AgNO3 0,1N + 4 – 5 giọt dung dịch NaCl 5% Thêm dần từng giọt NH4OH đặc cho đến khi tủa AgCl tan hoàn toàn do tạo phức [Ag(NH3)2]Cl
- Ống nghiệm 2: 4 – 5 giọt dung dịch AgNO3 0,1N + 4 – 5 giọt dung dịch NaCl 5% Thêm dần từn giọt Na2S2O3 1N cho đến khi tủa AgCl tan hoàn toàn do tạo phức
Thêm tiếp vào mỗi ống nghiệm trên 2 giọt dung dịch KI 10% rồi lắc nhẹ Cho biết ở ống nghiệm nào xuất hiện tủa AgI
Viết phương trình tạo thành phức và phân ly của 2 phức [Ag(NH3)2] + , [Ag(S2O3)2] 3- , hằng số không bền của hai phức và cho biết hằng số không bền của phức nào nhỏ hơn (phức nào bền hơn)?
2.3.4 Thí nghiệm 4: Phức chất trong phản ứng oxy hóa – khử
4-1 Tính oxy hóa của K 3 [Fe(CN) 6 ]:
Cho vào ống nghiệm: 8 – 10 giọt dung dịch KI 0,5N + 6 – 8 giọt dung dịch HCl 2N + 5 – 6 giọt dung dịch benzen Nhận thấy lớp benzen vẫn không màu Thêm vào vài tinh thể K3[Fe(CN)6] rồi khuấy đều Màu lớp benzen thay đổi chứng tỏ iod được giải phóng
4-2 Tính khử của K 4 [Fe(CN) 6 ]:
- Ống nghiệm 1: 5 – 6 giọt dung dịch K4[Fe(CN)6] 0,5N + 6 – 7 giọt dung dịch AgNO3
- Ống nghiệm 1: 5 – 6 giọt dung dịch K3[Fe(CN)6] 0,5N + 6 – 7 giọt dung dịch AgNO3
Nhận xét màu của hai kết tủa tạo thành Ag4[Fe(CN)6] và Ag3[Fe(CN)6] Thêm vào ống nghiệm có tủa trắng bạc ferocianid 5 – 7 giọt dung dịch HNO3 đặc Quan sát sự chuyển màu của chất kết tủa và so sánh màu với Ag3[Fe(CN)6]
2.3.5 Thí nghiệm 5: Điều chế phức chelat
- Ống nghiệm 1: 5 – 6 giọt dung dịch CaCl2 0,1M + 4 – 5 giọt dung dịch Na2EDTA 0,1M + 4 – 5 giọt dung dịch Na2CO3 1M
- Ống nghiệm 2: 5 – 6 giọt dung dịch CaCl2 0,1M + 4 – 5 giọt dung dịch Na2CO3 1M+ 4-5 giọt H2O
Quan sát xem ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa và giải thích
- Tiến hành thí nghiệm như trên nhưng thay CaCl2 bằng MgCl2
- Giải thích tại sao để làm mềm nước, người ta lại thêm vào nước Na2EDTA (gọi là complexon III hay Trilon B)?
Công thức cấu tạo của Na2EDTA
Công thức tạo phức chelat Ca 2+ với Na2EDTA
3 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP:
1) Viết phương trình tạo phức trong các thí nghiệm trên Đọc tên các phức được tạo thành
2) Bài tập: a) Xác định mức oxy hóa (điện tích) và số phối trí của chất tạo phức trong các phức sau:
K2[Cd(CN)4] [Pt(NH3)2Cl2]
K[PtNH3Cl5] H[Co(CN)4(OH2)2] Ca[ZnF6]
Na3[AgS2O3] [Pt(NH3)5Cl]Cl3
Na2[Fe(CN)5 b) Xác định điện tích và dấu các ion phức sau:
PHÂN NHÓM 4 A
1.1 Điều chế được các halogen và hợp chất của chúng với hydro
1.2 Thực hiện được các phản ứng oxy hóa –khử của các halogen và các hợp chất của chúng
1.3 Thực hiện được một số phản ứng định tính các halogen và các ion halogen
Các halogen (flor, clor, brom, iod) được tìm thấy trong vỏ trái đất cũng như trong nước của đại dương, biển và hồ muối dưới dạng halogenid: NaCl, KCl, NaBr, KBr, NaI, KI, CaF2, v.v Từ các hợp chất này có thể điều chế được các halogen bằng phương pháp hóa học hoặc phương pháp điện hóa
Halogen là chất có tính oxy hóa Tính oxy hóa giảm dần theo dãy flor – clor – brom – iod Điều này thể hiện bằng các giá trị của thế oxy hóa khử tiêu chuẩn của các nửa phản ứng:
Hydro halogenid (HF, HCl,HBr, HI) có ý nghĩa to lớn trong kỹ thuật, đặc biệt là hydro clorid và dung dịch nước của nó – acid clohydric Trong các hợp chất này, các halogen ở trạng thái oxy hóa âm (–1) nên chúng là chất khử Tính khử của các hydro halogenid tăng theo thứ tự ngược lại với sự tăng dần tính oxy hoá của các halogen Như vậy, hydro iodid là chất khử mạnh nhất
Trong nhiều hợp chất halogen có mức độ oxy hóa dương đặc biệt là kali clorat KClO3 Hợp chất này là chất oxy hóa mạnh, tính oxy hóa thể hiện ở trạng thái hòa tan, trạng thái nóng chảy và trạng thái rắn Trong dung dịch kali clorat bị khử đến kali clorid và đến clor tự do Trong môi trường acid, ở điều kiện tiêu chuẩn tính oxy hóa của kali clorat thể hiện thế oxy hóa khư theo các giá trị:
Kali clorat ở dạng bột rắn được sử dụng trong diêm, hỗn hợp gây cháy, pháo sáng và pháo hoa Trong trường hợp này, tính chất oxy hóa của nó được giải thích bằng sự phân hủy khi đun nóng và giải phóng oxy theo phương trình:
Tinh thể: KCl, KBr, NaCl (hoặc NaBr,
NaI) KClO3, KOH Ống nghiệm thủy tinh Chén nung bằng sứ Đèn cồn
Pipet thẳng Đũa thủy tinh Cốc có mỏ 50 ml, 100 ml
Dụng dịch: KCl 5%, KBr 5%, KI 5%,
Dung dịch H2SO4 đậm đặc và 1 M
Bột KMnO4, MnO2 hoặc K2Cr2O7
Quỳ tím, chỉ thị vạn năng
Thí nghiệm 1: Điều chế các halogen
Chuẩn bị 3 ống nghiệm sạch, khô rồi dùng thìa nhỏ cho vào mỗi ống nghiệm một muối KCl, KBr và KI (hoặc NaCl, NaBr, NaI) dạng tinh thể và một thìa nhỏ bất kỳ chất oxy hóa nào trong số KMnO4, MnO2 hoặc K2Cr2O7 dạng bột Lắc để trộn đều các chất trong ống nghiệm Thêm 2-3 giọt acid sulfuric đặc vào tất cả các ống nghiệm và quan sát các chất khí clor, brom và iod có màu khác nhau bay lên Các halogen là chất độc nên thí nghiệm cần được tiến hành trong tủ hút
Sau khi phản ứng đã kết thúc, thêm 5-6 giọt natri thiosunfat vào từng ống nghiệm để khử các halogen đến halogenid vô hại
Clor cũng có thể được điều chế từ acid HCl Thí nghiệm được thực hiện như sau: Dùng thìa nhỏ thêm một chất oxy hóa (KMnO4 hoặc MnO2) dạng bột vào ống nghiệm rồi nhỏ tiếp 2-3 giọt acid clorhydric đặc Sau khi phản ứng đã kết thúc, thêm 5–6 giọt Na2S2O3 vào ống nghiệm
Trong báo cáo, mô tả thí nghiệm, viết các phương trình phản ứng và cho biết màu sắc của các halogen Cân bằng tất cả các phản ứng bằng phương pháp bán phản ứng
Hãy giải thích tại sao phương pháp này không thể áp dụng để thu được flo
Thí nghiệm 2: Điều chế các hydro halogenid
Điều chế hydro clorid: Dùng thìa nhỏ cho natri clorid tinh thể vào ống nghiệm khô và thêm 4-5 giọt acid sulfuric đặc Trong ống nghiệm, một chất khí bay lên chứng tỏ phản ứng đã xảy ra Đưa vào miệng ống nghiệm giấy quỳ xanh tẩm nước (có thể thay giấy quỳ bằng giấy chỉ thị màu vạn năng) và quan sát sự thay đổi màu sắc của nó
Viết báo cáo mô tả trải nghiệm, viết phương trình các phản ứng và giải thích sự thay đổi màu của chất chỉ thị Giải thích tại sao trong thí nghiệm phải dùng natri clorid tinh thể và acid đặc, không phải là dung dịch muối và không phải là acid loãng
Điều chế hydro bromid, hydro iodid: Dùng thìa nhỏ cho vào hai ống nghiệm khô tinh thể: natri (hoặc kali) bromid, iodid Thêm vào mỗi ống nghiệm 4-5 giọt acid phosphoric đậm đặc Hơ nóng nhẹ các ống nghiệm trên đèn cồn Sự trương nở của các muối và các chất khí thoát ra chứng tỏ phản ứng đã xảy ra Đưa giấy quỳ tẩm nước vào miệng ống nghiệm Quan sát sự thay đổi màu của giấy quỳ
Trong báo cáo thực tập, mô tả thí nghiệm, giải thích sự thay đổi màu của chỉ thị màu, viết phương trình phản úng, giải thích tại sao các thí nghiệm không sử dụng acid sulfuric (như trong sản xuất hydro clorid), mà là acid orthophosphoric
Thí nghiệm 3: Tính khử của hydrohalogenid và halogenid
Lấy 3 ống nghiệm và thêm vào mỗi ống nghiệm 4–5 giọt dung dịch FeCl3 và 2–3 giọt dung dịch acid sulfuric loãng (1M) Thêm 3-4 giọt dung dịch KI (ống thứ nhất), KBr (ống thứ hai) và KCl (ống thứ ba) Căn cứ vào sự thay đổi màu của dung dịch, xác định trong ống nghiệm nào FeCl3 bị khử thành FeCl2 và oxi hóa halogenid Viết phương trình phản ứng So sánh thế oxi hóa khử của các ion halogenid với thế nủa phản ứng:
Giải thích kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm 4: Tính oxy hóa của kali clorat
Tương tác KClO 3 vơi kali iodid: Cho vào ống nghiệm 4–5 giọt dung dịch KI, thêm
2-3 giọt dung dịch kali clorat hoặc một vài tinh thể muối khô và 3-4 giọt acid sulfuric loãng Quan sát sự xuất hiện của màu nâu của dung dịch Giải thích thí nghiệm, viết phương trình phản ứng
Oxy hóa acid clohydric: Cho vào ống nghiệm 1/3 thìa nhỏ tinh thể kali clorat và thêm 2-3 gioti acid clohydric đặc Quan sát khí bay ra và màu của nó Viết phương trình phản ứng
KẼM, CADMI, THỦY NGÂN
1.1 Điều chế được các hợp chất thường gặp của các nguyên tố nitrogen, phosphor, antimon, bismuth
1.2 Thực hiện được một số phản ứng thể hiện tính chất của các hợp chất trên
Nitrogen có nhiều hợp chất nhưng người ta thường chú ý đến những hợp chất hay gặp và có nhiều ứng dụng như amoniac (NH3), acid nitro, acid nitric và muối nitrit
Trong công nghiệp, amoniac được sản xuất bằng cách tổng hợp từ nitrogen và hydro có xúc tác Trong các phòng thí nghiệm, để thu được amoniac, người ta sử dụng các phản ứng giữa muối amoni (ví dụ, NH4Cl) và kiềm Thuốc thử được sử dụng ở dạng rắn hoặc ở dạng dung dịch đậm đặc Phản ứng diễn ra theo hai giai đoạn: 1) hình thành amoni hydroxyd; 2) Phân hủy amoni hydroxyd giải phóng NH3
Amoniac không màu, nhưng nó dễ dàng được phát hiện bằng nhiều cách khác nhau:
1) bằng mùi; 2) sử dụng giấy chỉ thị màu tẩm ướt để tạo màu với amoniac dạng khí; 3) Cho khí hydro clorid tác dụng với amoniac, tạo thành tinh thể amoni clorid ở dạng khói trắng (đưa đũa thủy tinh tẩm dung dịch acid clohydric đặc vào ống nghiệm trong đó có phản ứng xảy ra)
Amoniac có tính khử Ở thể khí, đun nóng, nó khử ion kim loại trong các oxyd thành kim loại, còn ở dạng tan trong môi trường acid, nó làm mất màu dung dịch natri permanganat và làm đổi màu kali dicromat, tạo thành muối mangan (II) và crom (III) còn amoniac bị oxy hóa thành nitrogen
Acid nitrơ HNO2 và muối của nó, nitrit, có hai tính chất oxy hóa và khử: trong các phản ứng với chất khử mạnh (KI, SnCl2, H2S), chúng là chất oxy hóa (bị khử đến nito (II) oxyd, nhưng với chất oxy hóa mạnh (KMnO4, K2Cr2O7 , KClO3) thì chúng là chất khử (bị oxy hóa thành nitrat)
Acid nitric và muối của nó có tính oxy hóa Với đặc tính này này, acid nitric được sử dụng trong các phản ứng với kim loại và phi kim, còn nitrat được sử dụng để phá mẫu khoáng chất Các phản ứng trong đó các khoáng vật trơ về mặt hóa học như pyrolusit MnO2
, cromit FeO3 Cr2O3 , rutil TiO2, zircon ZrSiO4 và một số khác chuyển thành các hợp chất tan thích hợp cho quá trình chế biến tiếp theo gọi là phá mẫu Việc phá mẫu thường được tiến hành bằng cách nung chảy với hỗn hợp kiềm và muối nitrat
Trong số các hợp chất của phosphor, giá trị thực tế lớn nhất là acid ortophosphoric và muối của nó
Trong công nghiệp, acid orthophosphoric được sản xuất bằng cách tác dụng acid sulfuric với hợp chất calci phosphat tự nhiên (superphosphat):
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3 CaSO4 + 2 H3PO4
Còn trong các phòng thí nghiệm acid này được thu nhận bằng phản ứng của phosphor đỏ với acid nitric Acid orthophosphoric có thể phát hiện bằng cách cho nó phản ứng với dung dịch amoni molypdat để tạo thành một hợp chất phức màu vàng tươi
Acid orthophosphoric là acid yếu nên các muối hòa tan của nó (orthophosphat kim loại kiềm) bị thủy phân Nhưng phần lớn phosphatt không hòa tan trong nước, trong acid, trong kiềm Sự hình thành các phosphat không tan trên bề mặt kim loại được sử dụng để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn Trong kỹ thuật hoạt động này được gọi là phosphat hóa
Các hợp chất arsen, antimon, bismuth:
Do bán kính nguyên tử arsen, antimon và bismuth tăng dần nên tính chất hóa học của chúng thay đổi theo quy luật: asren là một phi kim loại, antimon là một kim loại lưỡng tính cao còn bismuth là một kim loại thể hiện lưỡng tính yếu Do độc tính cao nên ở các phòng thực tập người ta ít làm những bài thực tập với hợp chất arsen Đối với antimon và bismuth, các hợp chất của chúng được quan tâm nhiều nhất ở trạng thái oxy hóa +3 và +5: hydroxyd, muối và sulfid
- Tinh thể: KOH (hoặc NaOH), NH4Cl,
- Dung dịch pha loãng: KMnO4 1%,
- Dung dịch đậm đặc: HNO3 đặc
- Kim loại: Zn, Mg, Cu
- Cốc có mỏ 50 ml, 100 ml
Thí nghiệm 1: Điều chế và nhận biết amoniac
Cho tinh thể amoni clorid và natri hydroxyd (hoặc KOH), vào ống nghiệm và đun nhẹ trên đèn cồn
Nhận biết amoniac sinh ra trong ống nghiệm bằng cách sử dụng giấy chỉ thị vạn năng tẩm ướt hoặc dùng đũa thủy tinh được làm ẩm bằng acid clohydric đậm đặc
Trong báo cáo, hãy mô tả thí nghiệm, viết phương trình phản ứng tạo amoniac, và và khói trắng ở đũa thủy tinh
Thí nghiệm 2: Tính khử của amoniac
Lấy 2 ống nghiệm và nhỏ 5-6 giọt dung dịch kali permanganat vào ống nghiệm thứ nhất, và kali dicromat vào ống nghiệm thứ hai, acid hóa chúng bằng acid sulfuric rồi nhỏ thêm từng giọt dung dịch amoniac vào mỗi ống cho đến khi dung dịch thứ nhất mất màu và dung dịch thứ hai đổi màu Trong báo cáo, viết và cân bằng các phương trình nửa phản ứng
Thí nghiệm 3: Tính oxy hóa khử của nitrit a) Tính oxy hóa: b) Tính oxy hóa của nitrit: Tiến hành phản ứng giữa dung dịch NaNO2 (hoặc KNO2) với dung dịch NaI (hoặc KI) đã acid hóa trong ống nghiệm (dưới tủ hút) Chú ý quan sát sự thay đổi màu của dung dịch và màu của khí bay ra Trong báo cáo, hãy mô tả thí nghiệm và viết phương trình phản ứng:
• Nitrit với iodid khi có mặt acid sulfuric;
• Oxy hóa tạo oxyd nitric (II) bằng oxy trong khí quyển tại miệng ống nghiệm Cân bằng phản ứng đầu tiên bằng phương pháp nửa phản ứng c) Tính khử của nitrit: Chọn hai chất oxy hóa đã biết và tiến hành khử chúng bằng natri nitrit (hoặc kali nitrit) trong môi trường acid Hãy viết các bước tiến hành thí nghiệm, viết các phương trình phản ứng Giải thích nguyên nhân lưỡng tính của nitrit
Thí nghiệm 4: Tương tác giữa acid nitric với kim loại
Lưu ý: Các thí nghiệm vói acid nitric phải tiến hành trong tủ hút
Trong các ống nghiệm khác nhau tiến hành sáu thí nghiệm tương tác giữa acid nitric loãng (từ giá hóa chất) và acid nitric đặc (trong tủ hút) vói magiesi, kẽm và đồng Các hạt kẽm và đồng sau thí nghiệm được rửa sạch bằng dòng nước máy để làm các thí nghiệm sau Mô tả những điều quan sát được, viết và cân bằng phương trình của phản ứng và kết luận Trong kết luận phải thể hiên bản chất tự nhiên của kim loại (vị trí trong dãy điện thế) và nồng độ của acid nitric ảnh hưởng đến thành phần sản phẩm khử trong các phản ứng này
Thí nghiệm 5: Phá mẫu khoáng chất bằng nitrat nóng chảy
MỘT SỐ PHẢN ỨNG ĐỊNH TÍNH
1.1 Điều chế được các hợp chất thường gặp của các nguyên tố carbon, silic, gecmani, thiếc, chì
1.2 Thực hiện được một số phản ứng thể hiện tính chất của chúng
Phân nhóm chính của nhóm IV hệ thống tuần hoàn DI Mendeleev có các nguyên tố hóa học carbon, silic, germani, thiếc và chì Các chất đơn giản và nhiều hợp chất của các nguyên tố này được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sinh hoạt của con người
Carbon là cơ sở của hóa học hữu cơ, nhưng trong hóa học vô cơ, các hợp chất của carbon cũng được trình bày khá đầy đủ Việc nghiên cứu các hợp chất carbon vô cơ bắt đầu từ việc điều chế carbon dioxyd và các muối carbonat không tan, với việc nghiên cứu sự thủy phân của các muối carbonat tan
Khi nghiên cứu các hợp chất của silic, người ta đặc biệt chú ý đến acid silicic, vì đây là trường hợp của acid không hòa tan và trạng thái giống như gel của vật chất mà học sinh được làm quen khi nghiên cứu hóa học Thí nghiệm thu được chất không tan và thủy phân các silicat hòa tan, vì chúng cho phép bạn so sánh chúng với các hợp chất carbon tương tự
Germani và các hợp chất của nó rất hiếm và nên không được sử dụng cho mục đích thực tập Trái lại, thiếc, chì và các hợp chất của chúng được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm thực hành Các kim loại này có thể thu được từ các dung dịch muối của chúng bằng cách chuyển vị của các kim loại hoạt động hơn Oxyd và hydroxyd các kim loại này là chất lưỡng tính Đặc biệt chú ý đến quá trình oxy hóa - khử tính chất của hợp chất thiếc và chì Thiếc (II) clorid được sử dụng trong phòng thí nghiệm hóa học và cho các mục đích kỹ thuật như một chất khử, và chì dioxyd là một trong những chất oxy hóa mạnh nhất
Các nguyên tố của một phân nhóm thường có tính chất giống nhau, nhưng mỗi nguyên tố cũng có tính chất riêng Đối với thiếc và chì, sự khác biệt thể hiện rõ ràng, đặc biệt, khi điều chế và hòa tan các sulfid SnS không tan trong acid loãng nhưng tan trong HCl đặc và trong acid có tính oxy hóa, nó không tương tác với sulfid của các nguyên tố kiềm và amoni sulfid Thiếc (IV) sulfid (SnS2) là sulfoanhydrid, tức là nó tương tác với các dung dịch sunfid của các nguyên tố kiềm và amoni để tạo thành muối sulfo hòa tan (Ví dụ
Pb3Bi2S6) Chì (II) sulfid PbS thuộc các sulfid hòa tan trong acid oxy hóa và chì (IV) sulfid không tồn tại do phân hủy ngay tại thời điểm hình thành nhờ phản ứng
- Dung dịch HCl đặc và HCl 2N
- Dung dịch pha loãng: Na2CO3 5%,
- Bộ dụng cụ để lắp thiết bị điều chế
- Cốc có mỏ 50 ml, 100 ml
Thí nghiệm 1: Điều chế khí CO2 và độ hòa tan của CO2 trong nước
Lắp bộ dụng cụ điều chế CO2 theo Hình a hoặc bình b: 1-.bình phản ứng, 2- nút bình, 3- ống dẫn khí CO2 , 4-ống nghiệm đung nước cất
Hình 13.1: Sơ đồ lắp dụng cụ điều chế khí CO 2
1-Bình phản ứng, 2-Nút cao su, 3-Ống dẫn khí, 4-Ống nghiệm thủy tinh chứa nước
Tùy điều kiện phòng thí nghiệm, điều chế CO2 bằng dụng cụ theo hình a hoặc b
Cho vào bình phản ứng (1) 3-4 miếng nhỏ đá vôi rồi thêm 5 giọt nước và 10 giọt acid HCl đặc Đậy nhanh bình phản ứng bằng nút 2, hạ thấp đầu ống thoát khí 3 vào ống nghiệm đựng nước cất 4 Cho khí đi qua trong 2-3 phút, sau đó kiểm tra môi trường dung dịch thu được trong ống nghiệm bằng giấy chỉ thị vạn năng
Viết sơ đồ cân bằng CO2 trong nước và sơ đồ cân bằng này chuyển dịch như thế nào khi thêm kiềm, acid vào dung dich
Thí nghiệm 2: Điều chế carbonat ít tan
Lấy 3 ống nghiệm, cho vào từng ống nghiệm một dung dịch muối calci, stronti, bari tan Sau đó thêm từng giọt dung dịch natri carbonat vào từng ống nghiệm trên Để chất kết tủa trong từng ống nghiệm lắng xuống rồi dùng pipet loại bỏ phần dung dịch trong từng ống nghiệm Thêm từng giọt acid clohydric đậm đặc vào chất kết tủa trong ống nghiệm Hãy cho biết hiện tượng gì xảy ra trong các ống nghiệm? Viết phương trình phản ứng thu muối carbonat trong các ống nghiệm thu được và tương tác của chúng với acid clohyrdic ở dạng phân tử và ion-phân tử
Thí nghiệm 3: Sự thủy phân các muối carbonat tan
Hãy dùng giấy chỉ thị màu vạn năng xác định môi trường dung dịch natri và kali carbonat Viết các phương trình phản ứng thủy phân dạng phân tử và dạng ion và giải thích tại sao ở cả hai trường hợp môi trường giống nhau
Thí nghiệm 4: Điều chế acid silicic
Thêm 6-7 giọt dung dịch acid HCl 2N vào ống nghiệm có 4-5 giọt natri silicat Quan sát phản ứng tạo gel acid silicic Viết phương trình phản ứng Hãy giải thích vì sao công thức acid silicic H2SiO3 là công thức điều kiện, thành phần thực của gel là gì?
Thí nghiệm 5: Điều chế muối silicat ít tan
Thêm 3-4 giọt dung dịch bari clorid, niken (II) clorid và đồng (II) sulfat vào ba ống nghiệm Thêm vào mỗi ống trên 2-3 giọt dung dịch natri silicat Mô tả thí nghiệm, viết phương trình phản ứng ở dạng phân tử và ion-phân tử, cho biết màu chất kết tủa
Thí nghiệm 6: Thủy phân muối silicat tan
Sử dụng giấy chỉ thị vạn năng, xác định môi trường dung dịch natri silicat Viết phương trình thủy phân ở dạng phân tử và dạng ion Giải thích tại sao môi trường của dung dịch Na2SiO3 kiềm hơn dung dịch Na2CO3
Thí nghiệm 7: Điều chế thiếc và chì
Cho dung dịch thiếc (II) clorid vào một ống nghiệm và thêm chì (II) nitrat vào ống nghiệm thứ 2 Cho vào mỗi ống nghiệm trên một hạt kẽm Quan sát sự xuất hiện các tinh thể nhỏ của kim loại thiếc và chì trên các hạt kẽm Viết các phương trình phản ứng và giải thích hiện tượng trên Cho biết có khả năng xảy ra những phản ứng như trên không nếu hạt kẽm được thay thế bằng miếng đồng? Hãy giải thích?
Thí nghiệm 8: Điều chế thiếc (II), chì (II) Hydroxyd và nghiên cứu tính acid-base của chúng
Thiếc (II) hydroxyd: Cho dung dịch thiếc (II) clorid phản ứng với amoni hydroxyd trong hai ống nghiệm Để nghiên cứu tính chất của thiếc (II) hydroxyd, hãy thêm acid clohydric vào một ống nghiệm, thêm một lượng dư dung dịch kiềm vào ống nghiệm thứ hai Quan sát hiện tượng, viết phương trình phản ứng của các phản ứng trong hai ống
91 | T h ự c t ậ p H ó a đ ạ i c ư ơ n g – V ô c ơ nghiệm dưới dạng phân tử và dạng ion biết rằng trong dung dịch kiềm một phức hydroxo được hình thành
Chì (II) hydroxyd: Cho chì (II) nitrat tác dụng với amoni hydroxyd trong hai ống nghiệm thu được chì (II) hydroxyd Lưu ý màu sắc của chất kết tủa trong hai ống nghiệm Hòa tan chất kết tủa trong ống nghiệm thứ nhất bằng cách thêm vào ống nghiệm thứ nhất acid nitric 2N và ống nghiệm thứ hai một dung dịch kiềm Viết phương trình phản ứng tạo chì (II) hydroxyd và tương tác của chì hydroxyd với acid và kiềm ở dạng phân tử và ion Tại sao có thể dùng acid sulfuric, acid hydrocloric để hoà tan Sn(OH)2, nhưng không thể hòa tan Pb(OH)2 bẵng những acid này?
Kết luận về tính acid-base của thiếc(II), chì(II) hydroxyd
Thí nghiệm 9: Điều chế thiếc (IV) hydroxyd và chì (IV) oxyd và nghiên cứu tính acid- base của chúng