skkn một số vấn đề về lý thuyết và kĩ năng trong thực hành hoá học phân tích

1 Lý do chọn đề tài

Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm có nhiệm vụ minh họa, kiểm chứng các qui luật lí thuyết, đồng thời tạo điều kiện cho việc dự đoán, phát hiện các qui luật của hóa học Mặt khác, thực nghiệm còn góp phần hình thành những phẩm chất cho những người làm các công việc liên quan trực tiếp đến hóa học Trực giác do rèn luyện mà có, tuy nhiên nếu chỉ dựa vào lí thuyết thì cũng sẽ đạt độ uyên bác nhất định, nhưng qua việc vận dụng kiến thức vào trong một vấn đề thực tế thì học sinh mới có được trực giác tốt Vì trong thực nghiệm, bản chất của hiện tượng mới được bộc lộ với đủ khía cạnh của nó

Đặc biệt, trong các đề của kì thi học sinh giỏi năm nay đã quan tâm nhiều hơn đến thực hành hoá học như kì thi học sinh giỏi quốc gia và học sinh giỏi tỉnh Để phục vụ cho hoạt động giảng dạy thực hành hóa học phổ thông, làm phong phú thêm tài liệu về thí nghiệm thực hành hóa học và ôn thi học sinh giỏi, chúng tôi

chọn đề tài “ Một số vấn đề về lý thuyết và kĩ năng trong thực hành hoá học phân tích” để tìm ra mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành cũng như rèn luyện

kĩ năng cần thiết trong việc thực hành các bài phân tích ion và chuẩn độ

2 Mục đích nghiên cứu

Biên soạn tài liệu bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng về thực hành hoá học phân tích nhằm phục vụ cho đối tượng học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Xác định hệ thống các yêu cầu về kiến thức và kỹ năng về thực hành hoá học

4 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

- Đề thi cấp Tỉnh, Quốc gia và Olimpic Quốc tế hằng năm

- Kiến thức của các đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia, chọn đội tuyển quốc gia thi Olympic hoá học quốc tế

5 Phương pháp nghiên cứu: các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng là phân tích, so sánh, đối chiếu, khảo sát, thống kê, phân loại và tổng hợp

6 Cấu trúc của chuyên đề

Phần thứ nhất: Mở đầu Phần thứ hai: Nội dung Phần thứ ba: Kết luận

7 Ứng dụng của đề tài: sản phẩm của đề tài áp dụng trong Trường THPT

Chuyên Bắc Giang và các trường THPT trong toàn tỉnh Bắc Giang

Riêng với bộ môn Hóa học, hiện nay chưa có tài liệu, giáo trình hướng dẫn thực hành phục vụ cho học sinh thi học sinh giỏi quốc gia

Đề tài được xây dựng trên cơ sở bám sát chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình chuyên sâu môn Hóa học do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành; tăng dần độ khó để cho học sinh tham gia thi học sinh giỏi quốc gia có đủ kiến thức, kỹ năng thực hành cần thiết

II Vấn đề dạy và học thực hành của môn Hóa học trong trường chuyên II.1 Vai trò của dạy và học thực hành môn Hóa học đối với học sinh trường chuyên

“…Không thể hình dung được việc giảng dạy hóa học trong nhà trường mà

lại không có quan sát, không có thí nghiệm học tập” B.P Exipốp (trong cuốn

những cơ sở của LLDH) Quan sát và thí nghiệm là các phương pháp nghiên cứu

cơ bản của khoa học tự nhiên, của các môn khoa học thực nghiệm, trong đó có môn hóa học Hóa học là môn khoa học đã và sẽ không thể phát triển được nếu không có quan sát, thí nghiệm

Quan sát và thí nghiệm đã tạo khả năng cho các nhà khoa học phát hiện và khai thác các sự kiện, hiện tượng mới, xác định những quy luật mới, rút ra những kết luận khoa học và tìm cách vận dụng vào thực tiễn Đối với quá trình dạy học môn hóa, quan sát và thí nghiệm cũng là phương pháp làm việc của học sinh (HS), nhưng với HS những bài tập quan sát hoặc các thí nghiệm được giáo viên (GV) trình bày hay do chính các em tiến hành một cách độc lập dưới sự tổ chức, hướng dẫn của GV để giải quyết những vấn đề đã biết trong khoa học, rút ra những kết luận cũng đã biết Tuy vậy, vẫn là mới đối với học sinh

Thông qua quan sát, thí nghiệm, bằng các thao tác tư duy, phân tích, trừu tượng hóa và khái quát hóa giúp các em xây dựng các khái niệm Bằng cách đó các em nắm kiến thức một cách vững chắc và giúp cho tư duy phát triển

Quan sát và thí nghiệm đòi hỏi phải có những phương tiện, thiết bị phục vụ cho tiến hành các thí nghiệm

Quan sát và thí nghiệm không chỉ cho phép HS lĩnh hội tri thức một cách sâu sắc, vững chắc mà còn tạo cho các em một động lực bên trong, thúc đẩy các em hăng say học tập

Những phân tích trên đây không chỉ cho chúng ta thấy rõ tầm quan trọng của thí nghiệm thực hành hóa học (TNTHHH) mà còn nhấn mạnh đến phương pháp sử dụng các TNTHHH đó như thế nào để đạt được hiệu quả cao, đáp ứng mục tiêu dạy học hiện nay của sự nghiệp giáo dục

II.2 Thực trạng thí nghiệm thực hành môn hóa học THPT và các giải pháp cải tiến thực trạng

Hiện nay số lượng và chất lượng TNTHHH chưa đáp ứng được yêu cầu của việc dạy học nói chung và đặc biệt là yêu cầu về đổi mới dạy học nói riêng Tình trạng đó có thể có nhiều nguyên nhân, phần vì kinh phí cho lĩnh vực này còn hạn hẹp, phần vì trách nhiệm của nhà sản xuất (có mà không sử dụng được, dùng được thì cũng chóng hỏng), phần vì thiếu một sự quản lí chỉ đạo, động viên những người làm tốt, có nhiều cải tiến, sáng tạo trong TNTHHH

Hiệu quả của việc dạy học còn tùy thuộc vào phương pháp sử dụng các TNTHHH Nếu một bức tranh, một thí nghiệm chỉ được sử dụng để minh họa, củng cố những điều GV đã trình bày thì sẽ hạn chế tư duy sáng tạo của HS, HS hầu như không thu lượm được gì thêm về mặt kiến thức, nếu không phải chỉ là để rèn luyện kĩ năng quan sát, thí nghiệm Nhưng nếu được sử dụng theo con đường tìm tòi nghiên cứu (khám phá) để đi đến kiến thức cần lĩnh hội (kiến thức mới) sẽ có ý nghĩa khác cơ bản so với loại hình thí nghiệm trên, nó giúp HS có điều kiện, cơ hội phát triển tư duy sáng tạo- một phẩm chất và năng lực cần có ở con người mới mà nhà trường có trách nhiệm đào tạo

Đi theo con đường này, sau khi đã hiểu được nhiệm vụ cần làm sáng tỏ (mục đích của thí nghiệm) bằng tư duy tích cực, HS sẽ hình thành được các giả định (trong nghiên cứu khoa học đây chính là bước xây dựng giả thuyết về vấn đề nghiên cứu)

Khi giả định được hình thành, trong đó hàm chứa con đường phải giải quyết, HS dự kiến kế hoạch giải quyết để chứng minh cho giả định đã nêu Hai bước nêu giả định và dự kiến kế hoạch giải quyết chứng minh cho giả định là hai bước đòi hỏi tư duy tích cực và sáng tạo Đây là những cơ hội rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS rất tốt, là giai đoạn tiến hành thí nghiệm tưởng tượng (“ Thí nghiệm trong tư duy”) định hướng cho hành động thí nghiệm tiếp theo dựa trên kế hoạch đã được HS thiết kế (kế hoạch dự kiến)

Cuối cùng, căn cứ vào kết quả thí nghiệm, HS rút ra kết luận, nghĩa là HS lĩnh hội được kiến thức từ thí nghiệm mà không phải do thầy truyền đạt và HS tiếp thu một cách thụ động

Hiện nay, hầu hết các bài thực hành thí nghiệm trong chương trình phổ thông được bố trí ở cuối mỗi chương chỉ mang tính củng cố minh họa cho các kiến thức lý thuyết Các bài thực hành phần lớn là bày sẵn từng bước cho HS làm Số tiết thực hành vẫn còn ít so với lý thuyết

Trong khi chờ đợi sự thay đổi về thực hành thí nghiệm, đòi hỏi lòng nhiệt tâm vì sự nghiệp giáo dục của các thầy cô đang tiến hành các bài thực hành hiện có theo phương thức mới ở những nội dung phù hợp và cũng có thể bổ sung thêm các thí nghiệm vào tiết dạy khi có thể và có điều kiện thích hợp

II.3 Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả

Dạy thực hành, mục đích chính là rèn các kỹ năng, thao tác chân tay, quan sát, các đức tính kiên nhẫn, biết chấp nhận thất bại và tự tìm cách khắc phục thất bại để đạt được mục đích của mình Vì vậy HS phải tự mình làm thí nghiệm cho dù các thao tác ban đầu còn vụng về và thường xuyên thất bại Như vậy, nếu quan niệm thực hành chỉ là minh họa, trình diễn để HS xem thì việc tổ chức cho cả lớp HS vào một phòng thí nghiệm làm cùng lúc là được, nhưng HS không thể hình thành được kỹ năng cũng như rèn luyện được những đức tính cần thiết của người làm khoa học Còn nếu để HS tự làm thì lại phải chia lớp thành các nhóm nhỏ tối đa khoảng 6 em thì các em mới có thể tự làm thí nghiệm được và HS chỉ hình thành được kỹ năng khi làm đi làm lại nhiều lần một kỹ năng nhất định

Một quan niệm không đúng về dạy thực hành là GV thường không đưa ra các tình huống khác thường để dạy HS cách phân tích rút ra các kết luận phù hợp cũng như không biết cách tìm ra nguyên nhân khi thí nghiệm không thành công HS được yêu cầu phải tìm ra nguyên nhân (đưa ra giả thuyết) và làm thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình là đúng Như vậy, mục đích cốt lõi của dạy thực hành là rèn các kỹ năng khéo léo trong các thao tác chân tay, các kỹ năng bố trí thí nghiệm, thu thập kết quả, giải thích kết quả thực nghiệm, lý giải đưa ra các giả thuyết và tự tiến hành các thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình là đúng chứ không đơn thuần là minh họa cho các bài lý thuyết

Như vậy, dạy thực hành phát triển các kỹ năng tổng hợp và do vậy tất cả các HS cần được dạy và làm thực hành Lưu ý là ngay cả trong các kỳ thi Olympic hóa học quốc tế có sử dụng các trang thiết bị hiện đại thì điểm của HS cao hay thấp không phụ thuộc vào thiết bị trừ khi HS chưa được làm quen với thiết bị đó Vì sử dụng thiết bị hiện đại cũng chỉ để thu thập số liệu, trong khi đó các kỹ năng

đơn giản như: Pha loãng hóa chất, xử lý số liệu thu được, rút ra các kết luận phù hợp, sắp xếp thời gian hợp lý,…lại quyết định kết quả cuối cùng

III Những phẩm chất và năng lực của học sinh chuyên Hóa

- Có năng khiếu hóa học thể hiện qua việc say mê tìm hiểu khoa học đặc biệt là hóa học

- Có kiến thức cơ bản về hóa học vững vàng, sâu sắc và hệ thống

- Có năng lực tư duy hóa học tốt, thể hiện qua khả năng quan sát, nhận xét các hiện tượng tự nhiên cũng như khả năng thể hiện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, suy luận và khái quát hóa cao

- Có khả năng vận dụng các kiến thức cơ bản một cách linh hoạt và sáng tạo khi gặp vấn đề mới

- Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, chuẩn xác và có khả năng vận dụng tốt vào bài tập cũng như thực tiễn cuộc sống

- Luôn có thái độ học tốt, tích cực tham gia vào bài học

- Có ý thức tự bổ sung kiến thức, hoàn thiện bài học sau mỗi buổi học - Cập nhật kiến thức từ nhiều nguồn thông tin Đồng thời có khả năng xử lý thông tin tốt

- Có khả năng phân tích các sự vật và hiện tượng thông qua các dấu hiệu đặc trưng

- Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tượng

- Luôn tìm nhiều hướng giải khác nhau và tìm cách đi tới kết luận một cách ngắn nhất

- Có khả năng phân tích và tổng hợp các giả thuyết hiệu quả nhất

- Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy hoạt động, nhằm đạt được kết quả mong muốn

- Biết vận dụng tổ hợp các kiến thức liên môn học để giải quyết vấn đề linh hoạt - Biết suy xét đúng sai từ một loạt các sự kiện

- Biết tạo ra các nhận xét tương tự hay tương phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trưng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra

- Biết đưa ra các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm sau khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm

- Thao tác thực hành dứt khoát, gọn gàng trong khi làm thí nghiệm

- Biết kiên nhẫn và kiên trì trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết qua thực nghiệm hoặc đi đến một số vấn đề lý thuyết mới dựa vào thực nghiệm

IV Quy trình cho một bài thí nghiệm thực hành IV.1 Chuẩn bị thí nghiệm

GV phải có kế hoạch đảm bảo chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, hóa chất, mẫu vật và các điều kiện cần thiết khác để thí nghiệm thành công

Tùy từng bài thực hành cụ thể có thể giao cho HS chuẩn bị một phần, nhưng GV phải kiểm tra

IV.2 Các bước tiến hành một buổi thực hành thí nghiệm

- Bước1: GV phổ biến nội quy an toàn trong phòng thí nghiệm Điều này là hết sức cần thiết và phải làm ngay mỗi lần HS vào phòng thí nghiệm Bên cạnh đó cũng cần phổ biến cách cấp cứu trong các trường hợp cần thiết

- Bước 2: GV nêu mục tiêu của thí nghiệm (hoặc hướng dẫn HS phát biểu mục tiêu thí nghiệm), phải đảm bảo mỗi HS nhận thức rõ mục tiêu làm thí nghiệm để làm gì?

- Bước 3: GV hướng dẫn HS cách tiến hành thí nghiệm, phải đảm bảo mỗi HS nhận thức rõ mục tiêu làm thí nghiệm như thế nào? Bằng cách nào?

GV giới thiệu quy trình thí nghiệm: HS có thể tự đọc quy trình thí nghiệm nếu có sẵn trong SGK hoặc GV giới thiệu cho HS Sau đó, HS tự kiểm tra các loại hóa chất, thiết bị, mẫu vật xem có đáp ứng được với yêu cầu bài thực hành hay không

- Bước 4: HS tiến hành thí nghiệm theo quy trình đã biết để thu thập số liệu - Bước 5: HS xử lý số liệu thực nghiệm

- Bước 6: HS viết báo cáo thí nghiệm thực hành và nộp cho GV

- Bước 7: GV yêu cầu HS nêu các hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng Đây là giai đoạn có nhiều thuận lợi để tổ chức HS học theo phương pháp tích cực GV có thể dùng hệ thống câu hỏi dẫn dắt theo kiểu nêu vấn đề giúp HS tự giải thích các kết quả Từ đó, HS rút ra kết luận và đánh giá công việc đã làm

Cuối buổi GV có thể đưa ra các tình huống khác với thí nghiệm để HS suy ngẫm và tìm cách lý giải

Chú ý: Các thí nghiệm hóa học có thể là định tính hoặc định lượng Nếu là

các thí nghiệm định tính thì GV yêu cầu HS không nên quá tiết kiệm hóa chất (có thể lấy nhiều hơn một chút so với quy định) để quan sát kết quả dễ hơn Còn nếu là thí nghiệm định lượng thì cần chính xác lượng hóa chất mới có kết quả

CHƯƠNG II: MỘT SỐ KIẾN THỨC KỸ THUẬT PHÒNG THÍ NGHIỆM I Kỹ thuật đun nóng, chiết, hoà tan, lọc

I.1 Đun nóng

- Khi đun nóng, chú ý để đáy ống nghiệm vào chỗ nóng nhất của ngọn lửa đèn cồn, tức là ở vị trí khoảng 1/3 chiều cao của ngọn lửa tính từ trên xuống Khi đun cần chú ý đặt đáy của vật muốn đun vào chỗ nóng nhất của ngọn lửa

- Trong quá trình đun nóng cần lắc nhẹ và xoay đều ống nghiệm, nghiêng miệng ống nghiệm về phía không có người

- Không để lượng cồn trong đèn cạn gần hết (vì dễ tạo với không khí thành hỗn hợp nổ) Không nên rót cồn vào đèn quá đầy (chỉ rót đến ngấn cổ đèn) Không được châm đèn bằng cách cho 2 ngọn đèn châm vào nhau (dẽ xảy ra cháy do cồn tràn ra ngoài) Không được dùng miệng để thổi tắt đèn mà phải dùng chụp nắp đèn đậy lại

I.2 Chiết

- Chiết là phương pháp dùng để tách chất ra khỏi hỗn hợp chất rắn hoặc dung dịch hoặc huyền phù bằng dung môi thích hợp ở nhiệt độ phòng hoặc ở nhiệt độ sôi của dung môi

- Dung môi để chiết phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Dung môi phải có khả năng hoà tan chất định chiết lớn hơn dung môi cũ và không bị trộn lẫn với dung môi cũ, nghĩa là tỉ khối 2 dung môi phải khác nhau nhiều

+ Dung môi đem dùng phải dễ tách ra khi tinh chế lại, ít có khả năng tạo nhũ tương và ít độc

- Phương pháp chiết thường được dùng trong trường hợp các chất lỏng hoà tan có hạn hoặc không tan lẫn nhau Vì vậy, khi lựa chọn dung môi chiết phải chú ý đến độ tan của chất vào dung môi Độ tan của chất phụ thuộc vào bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc giữa chất tan và dung môi Do đó, khi chiết phải lắc kĩ, khi có sự tạo thành huyền phù, nhũ tương khi lắc thì phải phá sự tạo huyền phù đó

- Để chiết chất lỏng người ta dùng phễu chiết

+ Trước khi chiết phải kiểm tra lại khoá và bôi azơlin vào khoá phễu

+ Đổ dung dịch vào phễu chiết, thêm dung môi vào sao cho thể tích chỉ chiếm khoảng 2/3 thể tích của phễu

+ Lượng dung môi cho vào chỉ chiếm khoảng 1/5 đến 1/3 thể tích dung dịch + Đậy nút, một tay giữ nút và phễu, một tay giữ khoá phễu, lắc nhẹ và dốc lên, dốc xuống nhiều lần Khi lắc thường làm tăng áp suất trong phễu, do đó cần phải để ngược phễu, mở khoá phễu để cân bằng với áp suất bên ngoài, sau đó đóng khoá phễu lại

+ Lắc xong, cặp phễu vào giá, để yên một lúc cho phân lớp 2 chất lỏng sau đó mở khoá phễu và tách lấy các phần khác nhau tuỳ thuộc vào tỉ khối của dung dịch Nếu lớp dưới là dung dịch cần lấy thì để lại một ít trong phễu; nếu lấy lớp trên thì cho chảy quá một ít chất lỏng

- Khi chiết những chất dễ tạo thành nhũ tương, phải chú ý lắc nhẹ nếu nhũ tương tạo thành do một lượng kết tủa tạo thành trên bề mặt phân chia hai pha lỏng thì phải lọc; nếu do sức căng bề mặt thì dùng rượu etylic để phá sức căng bề mặt phân chia giữa 2 pha Nếu do tỉ khối của 2 chất lỏng không lớn lắm thì thường thêm dung dịch NaCl bão hoà để tăng tỉ khối của dung dịch nước Tốt hơn hết là để lắng trong một thời gian dài

- Chiết chất rắn

Trong phòng thí nghiệm để chiết các chất rắn người ta

dùng bộ Soklet để chiết liên tục

+ Chất rắn định chiết đã được nghiền nhỏ, gói trong giấy lọc và đặt vào phần B của máy chiết

+ Cho dung môi vào bình cầu (tuỳ thuộc vào lượng chất chiết mà cho lượng dung môi khoảng 1

thể tích bình cầu, lắp sinh hàn hồi lưu ở trên rồi đun cho sôi dung môi Hơi dung môi bay lên và hoà tan chất bọc trong giấy lọc rơi xuống bình cầu qua ống dẫn hơi ngưng tụ Cứ như vậy, nồng độ của chất tan trong dung môi tăng lên theo thời gian đun hồi lưu Nếu chất tinh chế hoà tan vào dung môi thì ta sẽ thu được dung dịch chất tinh chế trong bình cầu, cô cạn để đuổi dung môi ra hết, thu được lại chất rắn Nếu trong hỗn hợp chất rắn, các chất bẩn hoà tan vào dung môi thì phần chất rắn thu được sẽ tinh khiết Nếu chất tan là chất phụ và chất tinh chế sẽ còn lại trong bình

Máy chiết Soklet

chiết, chỉ việc lấy chất rắn trong giấy lọc ra, làm khô sẽ thu được chất tinh khiết

I 3 Hoà tan, lọc I.3.1 Hoà tan

- Khi hoà tan 2 chất lỏng vào nhau cần luôn luôn lắc bình đựng để dung dịch nhanh đồng nhất

- Khi hoà tan chất rắn vào chất lỏng (nước cất), nếu chất rắn có kích thước lớn ta phải nghiền nhỏ thành bột trước khi hoà tan

- Có thể dùng các dụng cụ thủy tinh khác nhau (cốc thủy tinh, bình cầu, bình tam giá, bình định mức…) để hoà tan các chất Có thể dùng con khuấy để khuấy dung dịch trong quá trình hoà tan

- Thông thường khi tăng nhiệt độ, quá trình hoà tan các chất rắn tăng theo Vì vậy, có thể đun nóng khi hoà tan, đặc biệt là một số hợp chất khó hoà tan như Al(OH)3, SiO2…

I.3.2 Lọc

- Lọc là phương pháp tách chất rắn không hoà tan ra khỏi dung dịch lỏng - Trong phòng thí nghiệm người ta dùng giấy lọc để lọc, hoặc có thể dùng bông thủy tinh để lọc

- Giấy lọc (trong phòng thí nghiệm thường dùng loại xanh và vàng) được gấp thành hình nón theo kích thước của phễu lọc sao cho giấy lọc bám sát vào thành tường của phễu

- Gấp giấy lọc sao cho mép của giấy lọc cách miệng phễu khoàng 5 đến 10 mm Dùng bình tia nước cất phun vào ép giấy sát vào phễu để đẩy hết bong bóng khí ở cuống phễu và giấy ra ngoài Đặt phễu lọc trên vòng đỡ của giá thí nghiệm (hoặc đặt trên cốc thủy tinh, bình tam giác…)

- Muốn lọc được nhanh, trước khi lọc nên để lắng, không làm vẫn kết tủa lên và lọc phần nước trong trước

- Trong trường hợp cần lọc nhanh ta dùng phương pháp lọc chân không II Kỹ thuật cân, pha chế dung dịch các nồng độ %, nồng độ M II.1.Cân

Khi cần hoá chất cần lưu ý: - Đối với cân đĩa

+ Phải đặt cân ở mặt bàn phẳng, khi chưa cân kim phải chỉ ở vị trí thăng bằng, nếu chưa thăng bằng ta phải điều chỉnh lại

+ Đặt những quả cân có khối lượng cần cân đã biết trước lên đĩa cân bên trái sau đó cho hoá chất vào đĩa cân bên phải cho đến khi thăng bằng

+ Tuyệt đối không được đổ trực tiệp hoá chất lên đĩa cân mà phải đổ hoá chất lên mặt tờ giấy (hoá chất rắn) hoặc cốc thủy tinh (hoá chất lỏng…) đã được đặt trước trên đĩa cân

- Đối với cân điện tử có hiện số

+ Đặt tờ giấy (hoặc cốc thuỷ tinh) lên đĩa cân

+ Bật nút điều khiển và điều chỉnh cân về trạng thái ban đầu (chỉ số 0.0000)

+ Cho hoá chất vào và đọc số hiển thị trên màn hình (số hiển thị trên màn hình chính là khối lượng của hoá chất cần đo theo đơn vị gam)

+ Cho cân về trạng thái không hoạt động trước khi lấy vật cân ra để tránh hỏng đầu kim cân

II.2 Pha chế dung dịch

Những qui tắc chung về pha chế dung dịch

- Bình, lọ dùng để pha chế dung dịch phải được rửa sạch và tráng nước cất trước khi pha

- Phải dùng nước cất để pha hoá chất

- Trước khi pha dung dịch cần tính toán cẩn thận lượng chất tan và dung môi - Dung dịch kiềm đặc phải pha trong bát sứ (tránh nứt, vỡ cốc)

- Sau khi pha xong dung dịch phải cho vào lọ có màu sắc thích hợp, đậy nút kín, dán nhãn cẩn thận, để đúng vị trí qui định

- Người ta thường dùng các loại ống đong, bình định mức, pipet chia độ để pha chế dung dịch Để pha chế dung dịch theo nồng độ phần trăm (%) và nồng độ mol/lit người ta dùng bình định mức Tuỳ theo lượng dung dịch cần pha mà sử dụng các loại bình định mức có dung tích khác nhau (loại 250 ml, 500 ml,

1000 ml)

II.2.1 Nồng độ phần trăm (C%)

Pha chế dung dịch chất rắn trong nước theo nồng độ %

- Chất rắn không ngậm nước như NaCl, BaCl2 Trước khi pha cần tính toán lượng chất tan, lượng nước cần dùng là bao nhiêu, dựa vào biểu thức tính nồng độ %

% ct100

 Trong đó: mct là khối lượng chất tan

mdd là khối lượng dung dịch

Ví dụ 1: Pha 250 gam dung dịch nồng độ 10% một chất A

Theo biểu thức trên thì mdd = 250 g; C% = 10%

- Chất rắn ngậm nước như CuSO4.5H2O, CoCl2.6H2O…Trước hết phải tính lượng chất tan (không ngậm nước) cần lấy Tiếp theo tính lượng chất tan ngậm nước tương ứng với lượng chất tan trên, sau đó tính toán lượng nước cần dùng

Nếu goi m1, M1 là khối lượng và khối lượng mol của chất tan và m2, M2 là khối lượng mol của chất tan ngậm nước, ta có: 22

m M

Ví dụ 2: Pha 160 gam dung dịch CuSO4 10% từ muối CuSO4.5H2O

Để có 160 g dung dịch CuSO4 10% thì lượng CuSO4 cần lấy là 16 g (m1)

m  M  M  (CuSO4.5H2O)→ mdm = 160-25 = 135 g Vậy để có 160 g dd CuSO4 10% cần lấy 25 g CuSO4.5H2O hoà tan trong 135g nước

- Pha chế dung dịch chất lỏng trong nước theo nồng độ %

Phương pháp này thường dùng để pha loãng axit, kiềm… từ một dung dịch có nồng độ cao cho trước

Phương pháp đường chéo Giả sử dung dịch 1 có nồng độ C1%, khối lượng dd là m1; dung dịch 2 có nồng độ C2%, khối lượng dd là m2 và C1>C2 Khi trộn lẫn 2 dd lại ta được dd C% và khối lượng dung dịch sẽ là m = (m1 + m2)



Ví dụ 3: Pha 240 gam dung dịch H2SO4 10% từ dung dịch H2SO4 60%

(H2SO4)

60% 10

10% (H2O)

0% 50

II.2.2.Nồng độ mol/lit (CM)

Công thức tính: CMnV

 Trong đó n là số mol chất tan; V (lit) là thể tích

dung dịch

- Pha chế dd chất rắn và dd chất lỏng trong nước theo nồng độ mol/lit - Dùng bình định mức để pha chế dung dịch

Ví dụ : Pha 250 ml dung dịch NaOH 1M từ NaOH rắn

Cân chính xác 10 g NaOH rắn cho vào cốc thủy tinh (loại 200 ml), Cho khoảng 150 ml nước cất vào cốc cho đến khi tan hết, sau đó cho vào bình định mức loại 250 ml, thêm nước cất cho đến vạch chỉ định mức 250 ml

itH O

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VÀ PHẢN ỨNG CỦA CÁC ION TRONG DUNG DỊCH

Bài 1 TÍNH CHẤT VÀ PHẢN ỨNG CỦA CÁC CATION KIM LOẠI KIỀM THỔ, CÁC CATION NHÓM II: Ca2+

, Sr2+, Ba2+ I Tính chất chung

Các cation nhóm II (M2+) là ion tương ứng của các nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm IIA của bảng tuần hoàn Các ion Ca2+

, Sr2+, Ba2+ đều không màu, có tính oxi hóa rất yếu, dung dịch có phản ứng gần như trung tính Khả năng tạo phức của các cation nhóm II đều kém Tính chất đặc trưng của chúng là khả năng tạo các muối ít tan như muối sunfat (MSO4), muối cromat (McrO4), muối cacbonat (MCO3), muối oxalat (MC2O4) Độ tan của các muối thay đổi theo quy

luật đối với các ion trong nhóm

Độ tan của muối MSO4 và McrO4 tăng dần từ Ba2+ đến Ca2+ nên dung dịch bão hòa của CaSO4 làm kết tủa ion Ba2+ dễ hơn ion Sr2+ Cũng do BaCrO4ít tan nhất nên có thể tách hoàn toàn Ba2+ ra khỏi Cr2+ và Ca2+ dưới tác dụng của BaCrO4 bằng dung dịch K2Cr2O7 ở pH thích hợp

Ngược lại, độ tan của MCO3 và MC2O4 lại giảm dần từ Ba2+ đến Ca2+ nên quá trình chuyến hoá các muối MSO4 sang các muối MCO3 thì BaSO4 khó chuyển hóa nhất còn CaSO4 lại dễ chuyển hóa nhất Cũng do CaC2O4 ít tan hơn cả nên có thể dùng (NH4)2C2O4 làm thuốc thử để phát hiện CaC2O4 trong dung dịch chứa phức 2

II Tính chất của các ion II.1 Ion Ca2+

II.1.1 Phản ứng với ion sunfat

SO CaSO  Ca SO 

Khi cho tác dụng với dung dịch Na2CO3 bão hòa thì kết tủa CaSO4 dễ chuyển hóa thành CaCO3

II.2.3 Phản ứng với oxalat

II.2.5 Phản ứng màu lửa: màu đỏ son II.3 Ion Ba2+

II.3.1 Phản ứng với ion sunfat

Kết tủa BaCrO4 màu vàng, có pKs = 9,93, tan được trong các axit mạnh tạo dung dịch 2

Điểm này khác với ion Sr2+

nên có thể tách hoàn toàn Ba2+ trong hỗn hợp Ba2+ + Sr2+ dưới dung dịchạng kết tủa BaCrO4 bằng K2Cr2O7 ở môi trường đệm axetat

II.3.5 Phản ứng màu lửa: màu vàng lục III Hướng dẫn thực hành

III.1 Nghiên cứu các phản ứng ion và minh họa lí thuyết cân bằng ion III.1.1 Phản ứng của ion Ca2+

a) Lấy 2 giọt dung dịch Ca(NO3)2, thêm 2 giọt H2O, thêm tiếp 2 giọt H2SO4 M Quan sát sự vẩn đục của dung dịch, thêm tiếp 2 giọt rượu C2H5OH Nhận xét hiện tượng và giải thích

b) Lấy 2 giọt dung dịch Ca(NO3)2, thêm 2 giọt H2SO4 2M, thêm tiếp 3 giọt rượu C2H5OH, đun cách thủy 3 phút Li tâm, lấy kết tủa rửa sạch, thêm vào đó 1 ml dung dịch Na2CO3 bão hòa, khuấy đều, đun cách thủy, li tâm, tách bỏ dung dịch Thêm 2 – 3 giọt CH3COOH 2M vào kết tủa Quan sát mức độ hòa tan của kết tủa và giải thích

c) Lấy 2 giọt dung dịch Ca(NO3)2, thêm 2 giọt dung dịch (NH4)2C2O4 Nhận xét màu sắc, trạng thái của kết tủa Li tâm, tách lấy phần kết tủa, chia kết tủa làm 2 phần:

- Phần 1: thêm 3 giọt HCl 2M

- Phần 2: thêm từ từ CH3COOH 2M

Hãy giải thích hiện tượng quan sát được

d) Lấy 1 giọt dung dịch Ca(NO3)2, thêm 3 giọt (NH4)2SO4 bão hòa, đun cách thủy, li tâm, lấy phần dung dịch Thêm vào 3 giọt (NH4)2C2O4 Hãy quan sát hiện tượng và giải thích

III.1.2 Phản ứng của ion Sr2+

a) Lấy 2 giọt Sr(NO3)2, thêm 2 giọt H2O, thêm tiếp 2 giọt dung dịch H2SO4, đun cách thủy 3 phút Quan sát hiện tượng Thêm tiếp 2 giọt rượu C2H5OH Nhận xét mức độ xuất hiện của kết tủa Li tâm, lấy phần kết tủa, thử tính tan trong HNO3 2M

b) Lấy 2 giọt dung dịch Sr(NO3)2, thêm 3 giọt nước thạch cao, lắc đều, đun cách thủy 3 phút rồi để lắng Hãy quan sát mức độ vẩn đục của dung dịch và giải thích

c) Lấy 2 giọt dung dịch Sr(NO3)2, thêm 2 giọt (NH4)2SO4, lắc đều, li tâm, tách lấy phần kết tủa Thêm vào đó 1 ml dung dịch Na2CO3 bão hòa, khuấy đều, đun cách thủy 3 phút, lại li tâm và tách lấy phần kết tủa (làm 3 lần) Thử tính tan của kết tủa trong CH3COOH 2M Hãy giải thích hiện tượng thí nghiệm

d) Lấy 2 giọt dung dịch Sr(NO3)2, thêm 2 giọt dung dịch (NH4)2C2O4 Nhận xét sự xuất hiện kết tủa Li tâm, tách lấy phần kết tủa, chia làm 2 phần:

- Phần 1: thêm 3 giọt dung dịch HCl 2M

- Phần 2: thêm từ từ dung dịch CH3COOH 2M Quan sát hiện tượng và giải thích

e) Lấy 2 giọt dung dịch Sr(NO3)2, thêm vào 2 giọt dung dịch (NH4)2SO4

bão hòa, đun cáchthủy 3 phút Li tâm, tách lấy phần dung dịch, thêm vào đo 3 giọt dung dịch (NH4)2C2O4, kết tủa có xuất hiện hay không ? Giải thích ?

f) Lấy 2 giọt dung dịch Sr(NO3)2, thêm vào 2 giọt dung dịch K2Cr2O4 Nhận xét hiện tượng

g) Lấy 2 giọt dung dịch Sr(NO3)2, thêm vào 2 giọt dung dịch K2Cr2O4 Nhận xét hiện tượng, thêm tiếp 3 giọt dung dịch CH3COONa, kết quả có gì thay đổi không ? Giải thích ?

III.1.3 Phản ứng của ion Ba2+

a) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm tiếp 2 giọt dung dịch H2SO4 2M Nhận xét hiện tượng So sánh với kết quả thí nghiệm của các ion Sr2+

và Ca2+ Li tâm, tách lấy phần kết tủa và thử tính tan trong HNO3 2M và HCl 2M

b) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm 3 giọt nước thạch cao, lắc đều, đun cách thủy 3 phút, để lắng Nhận xét hiện tượng So sánh với kết quả thí nghiệm đối với ion Sr2+

và giải thích

c) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm 3 giọt dung dịch SrSO4 bão hòa lắc đều, đun cách thủy 3 phút, để lắng Nhận xét hiện tượng So sánh với kết quả thí nghiệm (b) và giải thích

d) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm 2 giọt dung dịch (NH4)2SO4 2M, lắc đều Li tâm, tách lấy phần kết tủa, thêm vào đó 1 ml dung dịch Na2CO3 bão hòa, khuấy đều, đun cách thủy 3 phút Lại li tâm, tách lấy phần kết tủa (lặp lại 3 lần thêm Na2CO3 bão hòa) Thử tính tan của kết tủa trong CH3COOH 2M So sánh với kết quả của thí nghiệm chuyển hóa SrSO4 và CaSO4 thành các muối cacbonat và rút ra kết luận

e) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm 2 giọt dung dịch (NH4)2C2O4 Nhận xét hiện tượng So sánh với kết quả thí nghiệm với Sr2+

, Ca2+ và kết luận khả năng tạo muối oxalat của các cation nhóm II Li tâm, tách lấy phần kết tủa, chia 2 phần để thử tính tan của kết tủa trong HCl 2M và CH3COOH 2M

f) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm 2 giọt dung dịch K2CrO4 Quan sát hiện tượng So sánh với kết quả thí nghiệm tạo muối cromat của ion Sr2+

Hãy giải thích sự khác nhau Li tâm, tách lấy phần kết tủa, thêm vào đó 3 giọt dung dịch HCl 2M, lắc đều Sau đó lại thêm tiếp 3 giọt dung dịch NaOH 2M hãy quan sát sự đổi màu sắc và trạng thái của sản phẩm, giải thích sự thay đổi đó

g) Lấy 2 giọt dung dịch BaCl2, thêm 2 giọt dung dịch K2CrO4 Nhận xét hiện tượng, thêm tiếp 3 giọt CH3COONa Kết quả có gì thay đổi hay không ? Giải thích ? So sánh với kết quả thí nghiệm đối với ion Sr2+

và rút ra kết luận

III.2 Nhận biết dung dịch mất nhãn III.2.1 Thí nghiệm 1

a) Yêu cầu:

Cho 5 dung dịch mất nhãn: CaCl2; Ca(NO3)2, BaCl2; Sr(NO3)2

Hãy nhận biết các dung dịch bằng thực nghiệm Chỉ sử dụng các thuốc thử là K2Cr2O7; AgNO3 và dung dịch nước thạch cao (CaSO4 bão hòa); NaOH

b) Cách tiến hành:

- Bước 1: Lấy 5 ống nghiệm sạch, mỗi ống 0,5 ml một loại dung dịch mất nhãn Thêm tiếp vào ống 1 giọt dung dịch AgNO3 Nhận xét hiện tượng và chia 5 dung dịch thành 2 nhóm: nhóm (1) có xuất hiện kết tủa, nhóm (2) không có hiện tượng gì

- Bước 2: Thêm vào 3 giọt dung dịch nước thách cao vào 2 ống nghiệm thuộc nhóm (1) Nhận xét và rút ra kết luận

- Bước 3: Thêm 3 giọt dung dịch K2Cr2O7 vào các ống nghiệm đựng o,5 ml dung dịch mất nhãn thuộc nhóm (2) Nhận xét hiện tượng, thêm tiiếp 2 giọt dung dịch NaOH 2M vào mỗi ống Quan sát hiện tượng và tự rút ra kết luận

Hãy viết các phương trình phản ứng ion minh họa quá trình nhận xét

- Bước 2: Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch CH3COOH vào các muối không tan Nhận xét hiện tượng, thêm tiếp 3 giọt dung dịch HCl 2M vào các muối không tan còn lại Rút ra kết luận về sự nhận biết

Viết các phương trình ion minh họa quá trình nhận biết

III.3 Nhận biết các ion trong hỗn hợp III.3.1 Thí nghiệm 1:

a) Yêu cầu:

Cho hỗn hợp A gồm có các ion: Ba2+, Ca2+, Cl-, H+, NH4

Bằng phương pháp thực nghiệm, hãy nhận biết sự có mặt của các cation trong hỗn hợp A Chỉ được sử dung dịchụng các thuốc thử: dung dịch (NH4)2SO4, (NH4)2C2O4, NaOH, bột Zn, giấy quỳ tím

- Bước 3: Lấy vào ống nghiệm 0,5 ml hỗn hợp A, thêm từng giọt (NH4)SO4

bão hòa, khuấy đều, li tâm, tách riên hai phần kết tủa và dung dịch

- Bước 4: Dùng dây Pt sạch, lấy một ít kết tủa (phần 1), tẩm HCl đặc, đốt trên ngọn lửa vô sắc Nhận xét màu ngọn lửa

- Bước 5: Thêm vào phần dung dịch (phần 2) 3 giọt (NH4)2C2O4 Nhận xét hiện tượng hoặc dùng đũa Pt nhúng vào dung dịch, rồi đốt trên ngọn lửa vô sắc Nhận xét màu của ngọn lửa

Viết các phương trình phản ứng dung dịchạng ion minh họa quá trình nhận biết Lập sơ đồ phân tích hỗn hợp

III.3.2 Thí nghiệm 2:

a) Yêu cầu:

Cho hỗn hợp B gồm các ion: Ba2+, OH-, Sr2+, K+ Bằng thực nghiệm, hãy nhận biết sự tồn tại của các ion trong hỗn hợp Chỉ sử dụng thuốc thử: dung dịch FeCl3, Na2CO3, K2Cr2O7 và CaSO4 bão hòa

- Bước 5: Thêm từng giọt dung dịch CaSO4 bão hòa vào phần dung dịch, lắc đều Nhận xét trạng thái của dung dịch và kết luận

Viết các phương trình phản ứng dạng ion Lập sơ đồ phân tích hỗn hợp

IV Câu hỏi kiểm tra

1 So sánh và giải thích hiện tượng xảy ra trong mỗi trường hợp sau:

a) Nhỏ từng giọt dung dịch CaSO4 bão hòa vào dung dịch BaCl2 b) Nhỏ từng giọt dung dịch CaSO4 bão hòa vào dung dịch SrCl2 c) Nhỏ từng giọt dung dịch SrSO4 bão hòa vào dung dịch CaCl2

2 Viết phương trình ion, giải thích hiện tượng xảy ra trong hai thí nghiệm sau:

a) Nhỏ từng giọt dung dịch K2Cr2O7 vào hỗn hợp Ba2+, Sr2+, thêm đệm axetat

b) Nhỏ từng giọt dung dịch K2Cr2O7 vào hỗn hợp Ca2+, Sr2+ cho tới dư Thêm tiếp đệm axetat

3 Viết phương trình ion, giải thích hiện tượng xảy ra trong hai thí nghiệm sau:

a) Nhỏ từng giọt dung dịch K2Cr2O7 vào hỗn hợp Ca2+, Sr2+ cho tới dư Thêm tiếp hai giọt dung dịch Ba(OH)2

b) Nhỏ từng giọt dung dịch K2Cr2O7 vào hỗn hợp Ca2+, Sr2+ cho tới dư Thêm tiếp 2 giọt dung dịch BaCl2

4 Hãy nêu nguyên tắc chuyển hóa các muối sunfat thành muối cacbonat

Trong các muối sunfat nhóm II, muối nào dễ chuyển hóa nhất và muối nào khó chuyển hóa nhất ? Vì sao ?

5 Nêu hiện tượng, viết phương trình ion đối với thí nghiệm: nhỏ từng giọt

dung dịch CH3COOH cho tới dư vào kết tủa thu được sau khi chuyển muối MSO4 thành muối MCO3 trong 2 trường hợp:

a) Hiệu suất chuyển hóa 100%

b) Hiệu suất chuyển hóa nhỏ hơn100%

6 Dung dịch A chứa các ion: K+, Ba2+, Ca2+, Xn- Hãy xác định ion X

khi nhúng giấy quỳ vào dung dịch A thì:

a) Quỳ tím chuyển thành màu xanh b) Quỳ tím không đổi màu

Biết X

có thể là một trong những ion sau: Cl-, 23

CO, CH3COO-, 224

C O 

7 Cho 5 chất rắn màu trắng mất nhãn: BaCO3, Ba(HCO3)2, BaSO4, BaO, Ba(CH3COO)2 Hãy nhận biết các chất theo yêu cầu sau:

a) Được tự chọn thuốc thử không hạn chế

b) Chọn 2 thuốc thử trong các chất sau: NaOH, HNO3, K2CrO4, H2O, quỳ tím

Bài 2 TÍNH CHẤT VÀ PHẢN ỨNG CỦA CÁC CATION Ag+, Pb2+, 2+2

HgTẠO MUỐI CLORUA ÍT TAN

I Tính chất chung

- Trong dung dịch Ag+ không màu, có tính axit yếu tuy nhiên Ag vần thể hiện tính khử khi phản ứng với các chất oxi – hóa mạnh như HNO3, H2SO4 đặc Đặc biệt, trong một số hợp chất tính khử của Ag tăng lên rõ rệt Ion Ag+

tạo một số phức bền:

Ag NH  (với i =1  2)

( 1)ii

AgCl  (với i =1  4)

- Trong dung dịch ion Pb2+ bền, không màu, có tính axit PbO2 có tính oxi – hóa mạnh trong môi trường axit Hầu hết các muối Pb đều tan trong kiềm dư (trừ PbS)

Hg có hai trạng thái hóa trị +1 và +2 - Ở dạng 2

Hg không bền có khuynh hướng tự oxi hóa – khử thành Hg và Hg2+

- Ở dạng Hg2+ tạo phức amin bền

II Tính chất các ion II.1 Ion Ag+

II.1.1 Phản ứng với ion X- (Cl-, Br-, I-)

ss