Báo cáo thực hành hóa lý 2

MỤC LỤCBài 1: Sử dụng thiết bị ec60 xác định độ dẫn điện đương lượng, tổng lượng chất rắn hòa tan trong một số dung dịch...1 Bài 02: Xác định độ dẫn điện đương lượng cực đại của chất điệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA HOÁ HỌC ỨNG DỤNG

BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA LÝ 2

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Anh Thư

MỤC LỤC

Bài 1: Sử dụng thiết bị ec60 xác định độ dẫn điện đương lượng, tổng lượng chất rắn hòa tan trong một số dung dịch 1 Bài 02: Xác định độ dẫn điện đương lượng cực đại của chất điện ly mạnh và chất điện ly yếu 6 Bài 3: Phương pháp chuẩn độ ph 8

Bài 5:Xác định suất điện động và thế điện cực pin nồng độ 29

34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

BÀI 1: SỬ DỤNG THIẾT BỊ EC60 XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐƯƠNG LƯỢNG, TỔNG LƯỢNG CHẤT RẮN HÒA TAN

TRONG MỘT SỐ DUNG DỊCH

 Mục tiêu bài học:

- Vận hành được thiết bị EC60

- Xác định được độ dẫn điện đương lượng, tổng lượng chất rắn hòa tan trongmột số dung dịch

1.Tóm tắt cơ sở lý thuyết :

Độ dẫn điện (EC) là khả năng tạo ra dòng điện của một dung dịch

Tổng chất rắn hòa tan TDS là đại lượng đo tổng chất rắn hòa tan có trong nước,còn gọi là tổng chất khoáng, tổng số các ion mang điện tích, bao gồm khóang chất,muối hoặc kim loại tồn tại trong một khối lượng nước nhất định, thương biểu hị bằnghàm số mg/l hoặc ppm TDS thường được lấy làm cơ sở ban đầu để xác định mức độsạch, tinh khiết của nguồn nước

Chất rắn tìm thấy trong nước ở hai dạng : lơ lửng và hòa tan

+ Chất rắn lơ lửng bao gồm bùn, trầm tích đáy, nước thải và sẽ không qua một bộ lọc.

+ Chất rắn hòa tan trong nước ngọt bao gồm các muối hòa tan các ion

Tổng chất rắn hòa tan TDS được xác định bằng bốc hơi một mẫu qua lọc đếnkhô, và sau đó tìm khối lượng của dư lượng khô mỗi lít nước Ngoài ra còn sử dụngthiết bị EC/TDS để xác định khả năng của các muối hòa tan và các ion của chúngtrong một mẫu không qua lọc thực hiện một dòng điện Độ dẫn sau đó chuyển đổi sangTDS Giá trị TDS có đơn vị mg/l

TDS được sử dụng kiểm tra môi trường Giá trị TDS sẽ thay đổi khi các ionđược đưa vào nước từ muối, axit, bazơ, khoáng chất cứng nước, hoặc chất khí hòa tantrong dung dịch ion hóa TDS chỉ đơn giản là cung cấp cho một dấu hiệu chung vềmức độ chất rắn hòa tan trong dòng nước

Nguồn của Tổng chất rắn hòa tan:

+ Các ion chung nước: Ca 2+ , Mg 2+ , HCO 3 + Phân bón trong nông nghiệp: NH 4 + , NO 3 - , PO 4 3- , SO 4 2 + Dòng chảy đô thị: Na + , Cl -

-+ Nhiễm mặn từ thủy triều, khoáng chất, hoặc nước tưới trở về: Na + , K + ,

Cl

-+ Lượng mưa acid: H + , NO 3 - , SO 4

2-Mức dự kiến: giá trị TDS trong hồ thường được tìm thấy là trong phạm vi từ 50đến 250 mg/L Ở các vùng nước cứng hoặc độ mặn cao, giá trị có thế cao hơn 500 mg/

l Nước uống sẽ có xu hướng 25-500 mg/l TDS Tiêu chuấn nước uống Hoa Kỳ

khuyến cáo TDS trong nước uống không được vượt quá 500 mg/l TDS Nước cấtthường sẽ có 0.5 đến 1.5 mg/l TDS.

Tiêu chuẩn nước sạch Việt Nam quy định TDS nhỏ hơn 100 mg/l Tiêu chuẩnnước uống quy định TDS nhỏ hơn 500 mg/l

Pipet 10 ml Beaker 100ml Buret 25 ml

3.Pha hóa chất

-Tính số gam của NaCl :mNaCl=n.M (dạng rắn)

Trong đó: (n là số mol,M là số khối)

-Tính nồng độ của axit nguyên liệu: C M =

-Tính thể tích của axit nguyên liệu cần dùng để pha loãng:C 1 V 1 =C 2 V 2

Tên hóa

chất

Nồng độ sau pha

Nồng độ hóa chất nguyên liệu

Thể tích sau pha loãng

Thể tích hoặc khối lượng nguyên liệu

Chú ý:thực hiện

đúng cácquy tắc antoàn khipha

III.kết quả thực hành:

1.Pha loãng dung dịch

 Pha 100 ml dung dịch với những nồng độ sau từ dung dịch Nacl 0.1 N :5x10-2 N ,3x10-2 N ,1.5x10-2 N ,1x10-2 N

+ Cách pha :

Ta có : C1V1=C2V2

<=> 100*5x10-2 = 0.1* V2

=>V2 =(100*5x10-2 )/ 0.1 = 50 ml

Cho 50 ml Nacl 0.1 N vào bình định mức 50 ml sau đó đổ vào bình định mức

100 ml, thêm từ từ nước cất cho đến vạch của bình định mức 100 ml Ta được 100 mldung dịch Nacl 0.05 N

Trong đó C1: nồng độ sau

V1 :thể tích sau khi pha

Làm tương tự với nồng độ còn lại

Lặp lại cách pha tương tự cho Hcl 0.1 N

Tiến hành thí nghiệm:

Rót 50ml dung dịch NaCl 0.03N vào cốc 100 ml khởi động thiết bịEC60 Tiến hành đo và ghi kết quả

-Làm tương từ đối với các mẩu còn lại

a.Bảng số liệu pha dung dịch :

STT

Dung dịch trước pha loãng Dung dịch sau pha loãng Nồng độ

Thể tích để pha loãng Nồng độ

Thể tích sau pha loãng

II TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1: EC là khả năng tạo ra dòng điện của một dung dịch

TDS là đại lượng đo tổng chất rắn hòa tan có trong nước hay còn gọi là tổngchất khoáng, tổng số các ion mang điện tích, bao gồm khoáng chất, muối hoặc kimloại tồn tại trong một khối lượng nước nhất định

Câu 2: Thiết bị EC60 hoạt động như thế nào ?

Cách sử dụng:

Tháo nắp đầu dò và nhấn nút ON/OFF

Nhúng đầu dò vào dungh dịch kiểm tra vafchojn một trong hai chế độ EC hoặcTDS với SET/ HOLD

Khuấy nhẹ dung dịch và chờ đợi cho việc đọc ổn định, tức là biểu tượng đồng

hồ cát trên màn hình LCD tắt EC ( hoặc TDS ) tự động bù trừ nhiệt độ và sẽ được hiểnthị trên màn hình LCD chính, trong khi nhiệt độ được hiển thị trên màn hình LCD thứcấp

Để tắt thiết bị, bấm ON/OFF Thông báo OFF sẽ xuất hiện trên màn hình phụ.Thả nút

Nguyên lý hoạt động của thiết bị:

Hai điện cực với một điện áp xoay chiều được đặt trong dung dịch Điều này tạo ramột dòng điện phù thuộc vào bản chất dẫn điện của dung dịch Thiết bị đọc dòng diệnnày và hiển thị theo đơn vị EC hoặc ppm.

Câu 3: Mối tương quan giữa EC và TDS :

Tổng lượng chất rắn hòa tan tỉ lệ thuận với dộ dẫn điện của nó, vì vậy lượngchất rắn cao độ dẫn điện sẽ cao

Câu 4:so sánh tổng chất rắn hòa tan tính toán trên lý thuyết và kết quả đo được của các dung dịch NaCl,HCl.giải thích?

Nhận xét:Hàm lượng TDS được xác định dựa vào khối lượng các chất rắn hòa

tan Do sử dụng nước không tinh khiết, trong thành phần của nước có lẫn một sốkhoáng chất.Trong quá trình thực nghiệm chưa chuẩn có thể do nhiệt độ phòng, hóachất, dụng cụ Vì vậy, hàm lượng TDS đo thực tế cao hơn hàm lượng TDS tính trên lýthuyết

Câu 5: Nước sông : EC và TDS của nước thủy cục (0.80ms,0.4ppt) đều <EC của nước

sông (1.2ms,0.6ppt)

Hàm lượng EC và TDS của nước sông cao hơn nước thủy cục ( vì nước thủycục được sử lí qua nhiều hệ thống nên hàm lượng EC và TDS sẽ thấp hơn nước sông )Câu 6 : Có 3 phương pháp chính làm giảm TDS trong nước là chưng cất, thẩm thấu

BÀI 02: XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐƯƠNG LƯỢNG CỰC ĐẠI CỦA CHẤT ĐIỆN LY MẠNH VÀ CHẤT ĐIỆN LY YẾU

 Mục tiêu bài học

- Biết cách pha hóa chất

- Sử dụng thiệt bị EC60

- xác định được độ dẫn điện đương lượng cực đại

I.Tóm tắt cơ sở lý thuyết :

Độ dẫn điện đương lượng cực đại của chất điện ly mạnh CH3COONa, NaCl,HCl được xác định từ độ dẫn điện  ở các nồng độ khác nhau nhờ định luật Conraus

XH2O là độ dẫn điện riêng của nước dùng để pha dung dịch Nếu XH2O<<XC thì

có thể bỏ qua XH2O trong biểu thức (2) Dựng đường thẳng biểu diễn phụ thuộc C = f(rồi ngoại suy tung độ góc ( để có o.

Độ dẫn điện đương lượng cực đại của chất điện li yếu CH3COONa không thểxác định bằng phương pháp trên mà được tính gián tiếp từ độ dẫn điện đương lượngcực đại của chất điện li mạnh có ion chung như CH3COONa, NaCl, HCl

1.Pha loãng dung dịch

Pha 100 ml dung dịch với những nồng độ sau từ dung dịch CH3COOH 0.1 N :5x10-2 N ,3x10-2 N ,1.5x10-2 N ,1x10-2 N

Làm tương tự với nồng độ còn lại

 Lặp lại cách pha tương tự cho HCl 0.1 N và NaCl 0.1N

Kết quả pha loãng nồng độ dung dịch CH3COONa 0.1N trong 100ml (thể tíchdung dịch lấy pha loãng không dưới 10ml để đảm bảo độ chính xác)

Hút 50ml dd loãng cho vào cốc 50ml sạch của từng mẫu.

Dùng máy đo độ dẫn EC60 để xác định độ dẫn của các dd trên

và ghi nhận số liệu(nhiệt độ và độ dẫn)

Lưu ý: trước khi sử dụng thiết bị EC 60 cần phải hiệu chỉnh lại máy bằng

dung dịch KCl ,và rửa điện cực thật kỹ trước khi đo.

 Đồ thị = cho dung dịch CH 3 COONa

Ngoại suy đường hồi quy về tung độ góc( C N = 0) => Độ dẫn điện đương

lượng cực đại c = 92.305 S.cm2.dlg-1)

Nhận xét: Giá trị độ dẫn điện đương lượng cực đại của CH3COONa dựa vào đồ

thị = ( = 87.756(S.cm2.dlg-1)) nhỏ hơn giá trị độ dẫn điện đương lượng

cực đại lấy từ phương trình hồi quy( c = 92.305 (S.cm2.dlg-1)

2.Đối với dung dịch NaCl:

Ngoại suy đường hồi quy về tung độ góc( C N = 0) => Độ dẫn điện đương

lượng cực đại c = 127.83 (S.cm2.dlg-1)

Nhận xét: Giá trị độ dẫn điện đương lượng cực đại của NaCl dựa vào đồ thị

= ( = 123.30 (S.cm2.dlg-1)) nhỏ hơn giá trị độ dẫn điện đương lượng cực

đại lấy từ phương trình hồi quy( c = 127.83 (S.cm2.dlg-1)

3.Đối với dung dịch HCl:

Ngoại suy đường hồi quy về tung độ góc( C N = 0) => Độ dẫn điện đương

lượng cực đại c = 388.01 (S.cm2.dlg-1)

Nhận xét: Giá trị độ dẫn điện đương lượng cực đại của CH3COONa dựa vào đồ

thị = ( = 384.65 (S.cm2.dlg-1)) nhỏ hơn giá trị độ dẫn điện đương lượng

cực đại lấy từ phương trình hồi quy( c = 388.01 (S.cm2.dlg-1))

V.CÂU HỎI CỦNG CỐ

1 Tính độ dẫn điện đương lượng cực đại của CH 3 COOH?

Ta có: 0 CH3COONa+ 0 NaCl+ 0 HCl = 92.305 + 127.83 +388.01

 Nhìn vào bảng số liệu ta còn có thể thấy độ dẫn điện đương lượng cực đại của

CH3COONa, NaCl trên thực nghiệm lớn hơn trên thực tế.còn HCl và CH3COOHngược lại

3 Hãy tính độ dẫn điện đương lượng của AgIO 3 ở 298 o K, biết độ dẫn điện đương lượng của NaIO 3 , CH 3 COONa, CH 3 COOAg ở 298 o K lần lượt là 9.11, 9 10, 10.28

- Biết cách pha hóa chất

- Định lượng hỗn hợp acid H2SO4 và H3PO4 bằng phương pháp chuẩn độ pHCơ

Trong bài thực hành này, chúng ta sẽ tiến hành chuẩn độ hỗn hợp hai acid

H2SO4 và H3PO4 bằng dung dịch NaOH chuẩn Từ số liệu thu được, ta vẽ đường Ph =

đương Điểm tương đương thứ nhất: chuẩn độ H2SO4 và chức thứ nhất của H3PO4 Điểm tương đương thứ 2: chuẩn độ chức thứ 2 của H3PO4.

Để viếc xác định Vtđ chính xác, ta có thể dựa vào:

- Đồ thị pH /V theo Vtb

-Tính 2Ph/(V)2

II.Hóa chất, dụng cụ và pha hóa chất:

1 Hóa chất, dụng cụ:

Buret 25ml: 01 Máy đo Ph: 01 NaOH 0.1N: 250ml

Pipet 10ml: 01 Máy khuấy từ: 01 H2C2O4: 100ml

III.Thực nghiệm:

1.Xác định nồng độ dung dịch chuẩn NaOH:

Chuẩn dung dịch NaOH 0.1N bằng H2C2O4 0.1N với chỉ thị phenolphtalein

2.Chuẩn độ dung dịch hỗn hợp H 2 SO 4 và H 3 PO 4 :

a.Chuẩn thô

Chuẩn máy đo Ph (calic máy ph bằng dung dịch điệm là 4; 7;10)

b.Chuẩn tinh:

Rữa sạch điện cực bằng nước cất và ngâm điện cực trong dung dịch KCl cónồng độ thích hợp với điện cực.

IV.KẾT QUẢ

1.Chuẩn lại nồng độ NaOH

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

Nồng độ NaOH: =CC2H2O4* VC2H2O4/ VNaOH =10* 0.1 /9.66 =0.103( N)

2.Kết quả chuẩn độ thô:

V.CÂU HỎI ( BÀI TẬP ) CŨNG CỐ

1 Vẽ đường biểu diễn pH =f(V)

a.Chuẩn thô:

y = 0.4167x - 0.0526 R² = 0.9128

b.Chuẩn tinh:

Ta có hệ :

Kết quả: x=0.082 (N), y= 0.062 (N)

3.Tại sao phải tiến hành chỉnh đệm Ph trước khi đo Ph hoặc chuẩn độ Ph.

Chúng ta cần phải tiến hành chuẩn độ Ph trước khi đo Ph là để cho máy đo Ph

ổn định giá trị Để khi chúng ta đo hoặc chuẩn độ Ph thì giá trị sẽ chính xác hơn

4.Thiết lập công thức tính nồng độ của H 2 SO 4 , H 3 PO 4.

Đầu tiên xác định nồng độ tương đương 1 và 2

Ctđ1=CNaOH.Vtđ1/Vhh= a

Ctđ2=CNaOH.Vtđ2/Vhh= b Sau đó Đặt x, y lần lượt là nồng độ (N) của H2SO4, H3PO4

Ta có hệ :

Ta xác định được nồng độ của H2SO4, H3PO4

BÀI 4:XÁC ĐỊNH THẾ ĐIỆN CỰC OXY HÓA KHỬ VÀ HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ

BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ KẾ

I.Cơ Sở Lý Thuyết

Thế chuẩn của hệ Fe+3/Fe+2 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ dungdịch Fe2+ bằng dung dịch KMnO4 chuẩn Đây là hệ oxy hóa khử nên điện cực chỉ thịphải là điện cực Pt Trong hệ luôn có cân bằng của phản ứng oxy hóa khử nên cânbằng được quyết định bởi nồng độ và thế chuẩn của hệ Fe3+/Fe2+ , và được tính bởiphương trình:

Fe 3+ + e Fe 2+

E = Eo

Fe3+, Fe2+ +

EFe3+/Fe2+=E đo + E so sánh

Sau tương đương hệ MnO4-,H+/Mn2+ dư nên thế điện cực được quyết định bởi tỉ

lệ nồng độ và thế chuẩn của hệ MnO4-/Mn2+

MnO 4 - + 8H + Mn 2+ + 4H 2 O

Từ đó biểu thức tính thế điện cực trước tương đương có dạng:

Nói chung trước điểm tương đương thế của điện cực là thế của hệ khảo sát nằmdưới beaker, sau tương đương là thế của hệ chất chuẩn nằm trên buret Tại điểm tươngđương thế thay đổi đột ngột

Điểm tương đương VE được xác định từ đường chuẩn độ tích phân hay vi phân.Biểu thức tính thế điện cực trước tương đương có dạng:

Fe 3+ , Fe 2+ +

Trong đó: E= E0 tại điểm V= 1/2Vtđ E0 là tung độ góc của đường tuyến tính biểu

diễn phụ thuộc giữa E và lg Số điện tử trao đổi được tính từ hệ số góc của đường

][

]][

[lg5

303.2

2

8 4

0

, 2 ,

RT E

L c 50ml dung d ch FeSOọc 50ml dung dịch FeSO ịch FeSO 4, cho 2ml FeSO4 + 10ml nước + 1ml Hc + 1ml H2SO4 đ m đ c ậm đặc ặc

Buret 25ml: 1

Pipet 10ml: 1

Giấy lọc: 3 tờ

Ống đong50ml:1

Phễu thủytinh: 1

Erlen250ml: 3

Bình địnhmức 50ml: 1

III.Tiến Hành Thí Nghiệm

Do Fe2+ không bền, dễ bị oxi hóa thành Fe3+ nên không thể pha trước dung dịch

Fe2+ không chứa Fe3+ Để dung dịch FeSO4 không chứa Fe3+ thì phải thêm Fe và H2SO4

vào dung dịch Fe sẽ đưa Fe3+ trở về Fe2+

2Fe 3+ + Fe  3Fe 2+

Tại sao phải thêm H 2 SO 4 vào?

Vì H2SO4 có tác dụng tránh sự kết tủa của ion chứa Fe3+ , làm chuyển dịch cânbằng về phía tạo ra Fe2+

Tại sao phải xác định lại nồng độ Fe 2+ sau mỗi lần thí nghiệm?

Vì nồng độ của Fe2+ trong dung dịch sẽ thay đổi theo thời gian nên mỗi lần sửdụng chúng ta cần phải chuẩn độ lại

Cho 10ml dung d ch FeSOịch FeSO 4 m i pha + 30ml nớc + 1ml H ước + 1ml Hc + 1ml H2SO4 đ m đ c vào ậm đặc ặc

beaker b t khu y và dd KCl bão hòaậm đặc ấy và dd KCl bão hòa

Ráp đi n c c Ag trong KCl bão hòa Pt trong h n h p m i phaện cực Ag trong KCl bão hòa Pt trong hỗn hợp mới pha ực Ag trong KCl bão hòa Pt trong hỗn hợp mới pha ỗn hợp mới pha ợp mới pha ớc + 1ml H

Nh l n lỏ lần lượt 1ml KMnO ần lượt 1ml KMnO ượp mới phat 1ml KMnO4 0.025 N vào dung d ch FeSOịch FeSO 4 kho ng 10mlảng 10ml

Ti p t c thêm m i l n 0.1ml cho đ n khi xu t hi n giá tr nh y v tục thêm mỗi lần 0.1ml cho đến khi xuất hiện giá trị nhảy vọt ỗn hợp mới pha ần lượt 1ml KMnO ấy và dd KCl bão hòa ện cực Ag trong KCl bão hòa Pt trong hỗn hợp mới pha ịch FeSO ảng 10ml ọc 50ml dung dịch FeSO

Ghi l i t t c các giá tr đi n th m i l n thêm, x lí s li u và làm báo cáoấy và dd KCl bão hòa ảng 10ml ịch FeSO ện cực Ag trong KCl bão hòa Pt trong hỗn hợp mới pha ở mỗi lần thêm, xữ lí số liệu và làm báo cáo ỗn hợp mới pha ần lượt 1ml KMnO ữ lí số liệu và làm báo cáo ố liệu và làm báo cáo ện cực Ag trong KCl bão hòa Pt trong hỗn hợp mới pha

Rửa sạch các điện cực trước khi ráp hệ thống

IV.Bảng kết quả:

Bảng số liệu:

- Chuẩn lại nồng độ của dung dịch FeSO4

Lần VKMnO4(ml) Eđo(mV) E/V

- Giá trị điện thế ở V tương ứng: Từ đồ thị trên ta xác định được:

lg EFe3+ ,Fe2+ E

0 Fe3+ ,Fe2+

Đồ thị E Fe3+ ,Fe2+ theo :

Từ đồ thị ta xác định được :

E0 Fe3+ ,Fe2+ = 0.5542(V)a= => n= = =0.2539

b=Eo

Fe3+, Fe2+=0.5542(mV)

V.Câu hỏi và bài tập củng cố

1.Viết các phản ứng xảy ra ở điện cực và viết sơ đồ pin tạo thành trong phản ứng oxi hóa khử trên.

Do Fe xảy ra phản ứng oxy hóa khử nên Fe là anod ( cực âm ), còn trên điệncực Cu ion bị khử từ Cu2+ về Cu nên Cu là catod ( cực dương ).Để đo SĐĐ phải nốiđiện cực Cu với cực dương còn Fe với cực âm.

Suất điện động của pin Daniel – Jacobi là

E = ( E0

Cu2+/ Cu - E0

Fe2+/Fe ) + ln( aCu2+ /aFe2+)Thế của các điện cực đo nhờ sự trợ giúp của các điện cực so sánh Cl-/AgCl,Ag.Điện cực khảo sát đóng vai trò catod nối với cực dương của máy đo còn điện cực sosánh đóng vai trò anod nối cực âm của máy đo

Eđo = Eđiện cực khảo sát – Eđiện cực so sánh

Thế điện cực kim loại được tính nhờ biểu thức

SĐĐ của pin nồng độ không tải được tính như sau

Dung dịch CuSO4 0.1M Dung dịch FeSO4 0.1 M

Dung dịch KCl 0.1 Dây Cu , Fe, Ag

Khoai tây, chanh Giấy nhám

Máy đo điện thế Beake Pipet

Bình định mức Nước cất

Điện cực Cu, Fe Pipet

III.Thực nghiệm.

1.Chuẩn bị thực nghiệm

Dùng giấy nhám nước đánh sạch các điện cực và các dây kim loại

Pha loãng dung dịch CuSO 4 và FeSO 4 0.1 M như bảng sau, đổ ra beaker

50 ml