GIÁO ÁN Hóa học phân tích định lượng

KẾ HOẠCH BÀI GIẢNG Tên mơn học: Hóa học phân tích định lượng Tên học: Phương pháp phân tích thể tích Số tiết giảng: 08 tiết Đối tượng: Dược sĩ trung cấp Giáo viên: Dương Thị Oanh Mục tiêu học tập: Sau học xong học, học sinh cần: Hiểu nguyên tắc chung phương pháp phân tích thể tích Hiểu điểm tương đương, điểm kết thúc biết cách xác định chúng Biết yêu cầu phản ứng dùng phân tích thể tích phương pháp phân tích thể tích Biết cách chuẩn độ dùng phân tích thể tích Biết dung dịch dùng phân tích thể tích Hiểu cách tính kết phân tích thể tích ĐỒ DÙNG VÀ TRANG THIẾT BỊ DẠY HỌC: + Phấn, bảng, máy chiếu + Giáo án lý thuyết HÌNH THỨC TỔ CHỨC DẠY HỌC: Thuyết trình phương pháp dạy học tích cực I ỔN ĐỊNH LỚP HỌC: (02 phút) 1.Tổng số học sinh - Có mặt: - Vắng mặt: + Có lý do: + Khơng có lý Kiểm tra cũ: (05 phút)  Dự kiến kiểm tra: Tên học sinh Điểm Nguyễn Văn A Nguyễn Văn B Câu hỏi kiểm tra cũ: Nêu nguyên tắc chung phương pháp phân tích khối lượng? Nêu thao tác chung phân tích khối lượng? II KẾ HOẠCH BÀI GIẢNG Hoạt động giảng dạy Thời S Nội dung học gian Hoạt động Hoạt động T (phút) GV HS T Các dung dịch dùng phân tích thể tích 1.1 Dung dịch phần trăm - Thuyết trình - Phát vấn 1.2 Dung dịch đương lượng 1.2.1 Đương lượng gam - Thuyết trình - Phát vấn 1.2.2 Dung dịch đương lượng - Thuyết trình - Phát vấn 1.2.3 Tác dụng dung dịch đương lượng - Thuyết trình - Phát vấn 1.3 Độ chuẩn - Thuyết trình - Phát vấn - Nghe giảng, ghi chép - Trả lời 13 - Nghe giảng, ghi chép - Trả lời - Nghe giảng, ghi chép - Trả lời - Nghe giảng, ghi chép - Trả lời - Nghe giảng, ghi 10 10 10 - Trả lời Nguyên tắc chung phương pháp phân tích thể tích - Thuyết trình - Phát vấn Điểm tương đương,điểm kết thúc 3.1 Điểm tương đương - Thuyết trình cách xác định điểm tương - Phát vấn đương - Điểm tương đương - Cách xác định điểm tương đương - Thuyết trình 3.2 Điểm kết thúc - Phát vấn Yêu cầu phản ứng phân tích thể tích - Thuyết trình - Phát vấn Phân loại phương pháp phân tích thể tích - Thuyết trình - Phát vấn Các cách chuẩn độ 6.1 Chuẩn độ thẳng (trực tiếp) - Thuyết trình - Phát vấn 6.2 Chuẩn độ thừa trừ (chuẩn độ ngược) - Thuyết trình - Phát vấn - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi 25 - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi 15 - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi - Nghe giảng, ghi - Trả lời câu hỏi - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi - Nghe giảng, ghi 5 5 6.3 Chuẩn độ Tính kết phân tích thể tích 7.1 Tính kết phương pháp định lượng trực tiếp phương pháp Cách 1: Tính theo nồng độ đương lượng Cách 2: Tính theo độ chuẩn 7.2 Tính kết phương pháp thừa trừ Củng cố Hướng dẫn tự học Tài liệu tham khảo - Thuyết trình - Phát vấn - Trả lời câu hỏi - Nghe giảng, ghi - Trả lời câu hỏi - Thuyết trình - Phát vấn - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi 110 - Thuyết trình - Phát vấn - Nghe, ghi - Trả lời câu hỏi - Nghe, ghi chép Nghe, ghi chép Giáo viên 110 - Thuyết trình -Thuyết trình TRƯỞNG BỘ MÔN Dương Thị Oanh 10 BÀI GIẢNG CHI TIẾT BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH A MỤC TIÊU Hiểu nguyên tắc chung phương pháp phân tích thể tích 2 Hiểu điểm tương đương, điểm kết thúc biết cách xác định chúng Biết yêu cầu phản ứng dùng phân tích thể tích phương pháp phân tích thể tích Biết cách chuẩn độ dùng phân tích thể tích Biết dung dịch dùng phân tích thể tích Hiểu cách tính kết phân tích thể tích B NỘI DUNG 1.CÁC DUNG DỊCH DÙNG TRONG PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 1.1 Dung dịch phần trăm - Là dung dịch có nồng độ biểu thị số gam chất tan có 100g dung dịch ( kí hiệu C%) C%  mct 100 mdd - Cơng thức tính: Trong đó: mct: khối lượng chất tan (g) mdd: khối lượng dung dịch (g) mdd = d.Vdd mà ngành dược thường coi d = 1g/ml nên C%  mct 100 Vdd - Ví dụ 1: Tính lượng NaCl nguyên chất cần dùng để pha 100ml DD NaCl 10%? Cách tính: - Áp dụng cơng thức: C%= m c.t C.Vd d 100 � m c.t  V d.d 100 - Thay số cho vào CT - Ví dụ 2: Cần pha 1lít dung dịch HCl 0,3% cần ml dung 10.100 m   10( g ) c t dịch HCl 36,5% ? 100 Cách tính: - Tính khối lượng HCl cần dùng: C%= m c.t C.Vdvì.d lít = 1000ml 100 � m c.t  V d.d 100 - Tính thể tích dung dịch HCl 36,5% cần dùng: C%= m c.t C.Vd d 100 � m c.t  V d.d 100 1.2 Dung dịch đương lượng 1.2.1 Đương lượng gam - Đương lượng gam chất khối lượng tính gam chất phản ứng vừa đủ với đương lượng gam hidro hay với đương lượng gam chất khác (kí hiệu E) - Cơng thức tính: M E  với n E : đương lượng gam chất cần xác định M: khối lượng mol phân tử chất cần xác định n : tùy theo loại hợp chất mà có giá trị khác - Cách xác định n: + Base: số nhóm OH tham gia phản ứng phân tử base + Acid: số nguyên tử hidroacid tham gia phản ứng phân tử acid + Muối: tổng hóa trị nguyên tử kim loại tham gia phản ứng phân tử muối + Chất OXH –K: số electron trao đổi - Ví dụ: Dựa vào phương trình phản ứng sau, tính đương lượng gam hợp chất tham gia phản ứng 1, NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O 2, Ba(OH)2 + CH3COOH  (CH3COO)2Ba + 2H2O 3, FeCl2 + Ca(OH)2  Fe(OH)2 + CaCl2 4, FeCl3 + CuNO3  Fe(NO3)3 + CuCl2 5, Fe2O3 + CO  Fe + CO2 6, CuO + CO  Cu + CO2 1.2.2 Dung dịch đương lượng - Là dung dịch có nồng độ biểu thị số đương lượng gam chất tan có 1000ml dung dịch (kí hiệu CN) CN  mct 1000 E.Vdd - Cơng thức tính: Trong đó: mct: khối lượng chất tan (g) Vdd: thể tích dung dịch (ml) E: đương lượng gam chất tan (g) - Ví dụ: Tính lượng NaOH nguyên chất cần lấy để pha lít dung dịch NaOH 0,1N? Cách tính: + Áp dụng CT: m C E.V CN = c.t E.Vd.d 1000 � m c.t = N d.d 1000 + Thay số cho vào công thức trên: mc.t  0,1.40.1000  4g 1000 1.2.3 Tác dụng dung dịch đương lượng - Theo định luật tác dụng đương lượng: Trong phản ứng hóa học đương lượng gam chất phản ứng vừa đủ với nhiêu đương lượng gam chất hay hai chất có số đương lượng gam tác dụng vừa đủ với - Khi hai DD có nồng độ đương lượng chúng tác dụng với theo thể tích - Khi hai DD có nồng độ đương lượng khác mà tác dụng vừa đủ với thể tích chúng tỉ lệ nghịch với nồng độ Giả sử DD A có nồng độ N1, thể tích V1 DD B có nồng độ N2, thể tích V2 N1 V2  N V1  N V = N V thì: 1 2 - Ví dụ: Xác định nồng độ đương lượng 10ml DD CH3COOH cần dùng để tác dụng vừa đủ với 20ml DD NaOH 0,1N? Cách tính sau: + Áp dụng cơng thức: N1.V1 = N V2 � N1 = N V2 V1 + Thay số cho vào công thức: N1 = 0,1.20 = 0,2 N 10 1.3 Độ chuẩn - Độ chuẩn dung dịch biểu thị số gam chất tan có 1ml dung dịch (kí hiệu T) Ví dụ: TH SO = 0,0098 g/ml 1ml DD acid sulfuric có chứa 0,0098 gam H2SO4 nguyên chất T mc.t Vdd Công thức tính: Trong đó: T: độ chuẩn dung dịch (g/ml) Vdd: thể tích dung dịch (ml) mc.t: khối lượng chất tan (g) - Độ chuẩn dung dịch A theo chất cần xác định B số gam chất B tác dụng vừa đủ với 1ml dung dịch chất A (kí hiệu TA/B) Ví dụ: THCl/Na CO = 0,0053 g/ml 1ml DD acid HCl tác dụng vừa đủ với 0,0053 gam Na2CO3 nguyên chất (hay ml HCl tương đương 0,0053 gam Na2CO3 ) - Cơng thức tính: TA / B  N A E B 1000 Trong đó: TA/B: độ chuẩn dung dịch A chất cần xác định B NA: nồng độ đương lượng dung dịch A EB: đương lượng gam chất cần xác định B Ví dụ: Tính độ chuẩn dung dịch HCl NaOH, biết định lượng DD NaOH dùng DD chuẩn độ HCl 0,1 N? Cách tính sau: + Áp dụng cơng thức: TA/B = N E N A E B hay THCl/NaOH = HCl NaOH 1000 1000 + Thay số chon vào công thức trên: THCl/NaOH = 0,1.40  0, 004 g / ml 1000 NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH - Phương pháp phân tích thể tích dựa sở đo thể tích xác dung dịch thuốc thử biết nồng độ xác tiêu thụ vừa đủ phản ứng hóa học với chất cần định lượng R+X = P + Q Từ thuốc thử R có nồng độ biết thể tích mẫu thử chứa X , xác định hàm lượng X Thêm từ từ thuốc thử R ( buret) vào thể tích xác dung dịch chất cần phân tích X ( bình nón) đến phản ứng xảy vừa đủ dừng lại đọc thể tích R phản ứng ĐIỂM TƯƠNG ĐƯƠNG, ĐIỂM KẾT THÚC 3.1 Điểm tương đương: - Là thời điểm thuốc thử R cho vào vừa đủ để phản ứng hết với toàn chất X - Tại điểm tương đương số đương lượng gam TT phản ứng số đương lượng gam chất cần xác định gọi điểm tương đương - Cách xác định điểm tương đương + Dựa vào thay đổi màu sắc thị + Dựa vào thay đổi đột biến thông số vật lý - Chỉ thị: Là chất dùng để xác định lân cận điểm tương đương có tượng đổi màu mà mắt thường quan sát - Ví dụ: Định lượng acid oxalic dung dịch natri hydroyd chọn thị phenolphtalein vì: H2C2O4 + 2NaOH  Na2C2O4 + 2H2O Trước điểm tương đương DD acid nên phenolphtalein khơng màu Sau điểm tương đương DD dư kiềm nên phenolphtalein có màu hồng  Vậy điểm tương đương DD từ không màu chuyển sang màu hồng 3.2 Điểm kết thúc: Là thời điểm mà chất thị có biến đổi giúp ta kết thúc chuẩn độ Sự sai lệch điểm tương đương điểm kết thúc chuẩn độ gây sai số phép định lượng nên cần chọn thị cho sai số nhỏ YÊU CẦU ĐỐI VỚI PHẢN ỨNG DÙNG TRONG PHÂN TÍCH THỂ TÍCH Phải xảy hồn tồn Phải xảy đủ nhanh Phải có tính chọn lọc cao, nghĩa xảy thuốc thử với chất cần xác định, khơng có phản ứng phụ Phải xác định xác điểm tương đương PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH Phương pháp acid – base phương pháp dựa vào phản ứng trung hòa axit bazo Acid + base → muối + nước H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O Phương pháp oxy hóa khử phương pháp dựa vào phản ứng oxi hóa – khử OXH1 + KH2 → KH1 + OXH Phương pháp kết tủa phương pháp dựa vào phản ứng định lượng tạo kết tủa: NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3 CÁC CÁCH CHUẨN ĐỘ Chuẩn độ thẳng (trực tiếp) Cho dung dịch chuẩn độ phản ứng trực tiếp với chất cần định lượng Chuẩn độ thừa trừ (chuẩn độ ngược) Cho thể tích xác dư dung dịch thuốc thử chuẩn độ tác dung với lượng xác dung dich xác chất cần định lượng Tiếp chuẩn độ thuốc thử dư dung dịch chuẩn độ khác Chuẩn độ Khi cho thể tích xác dung dịch cần định lượng tác dụng với lượng dư thuốc thử, phản ứng sinh chất có số đương lượng tương đương với số đương lượng chất cần xác định Sau định lượng chất sinh dung dịch thuốc thử chuẩn độ TÍNH KẾT QUẢ TRONG PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 7.1 Tính kết phương pháp định lượng trực tiếp phương pháp có cách: a, Cách 1: Tính theo nồng độ đương lượng - Tính nồng độ dung dịch A bình định mức: N1.V1 = N V2 � N1 = N V2 V1 - Tính khối lượng chất tan A có 1l dung dịch (đã pha bình định mức kí hiệu P (g/l)) P (g/l) = N1.EA - Tính khối lượng chất tan A có Vml chế phẩm (hoặc Vđ.m dung dịch) mc.t  P( g / l ) Vd / m 1000 - Tính nồng độ % (hoặc hàm lượng %) chế phẩm: C%  mct 100 Vdd b, Cách 2: Tính theo độ chuẩn - Tính độ chuẩn: TA / B  N A EB 1000 - Tính lượng chất tan A có V1 ml DD m1 = V2.TA/B (g) - Tính lượng chất tan có Vđ.m ml DD (hay có V ml mẫu): m m1 Vd.m V (g) - Tính nồng độ % (hay hàm lượng %) chế phẩm: C m 100 V 7.2 Tính kết phương pháp thừa trừ ( chuẩn độ ngược) A Giả sử lấy VB ml chất cần định lượng B thêm VA ml dung dịch chuẩn A có nồng độ NA ,(dung dịch chuẩn A cho thừa), chuẩn độ chất lại hết VC ml dung dịch chuẩn C có nồng độ NC, đó: NA.VA =NB.VB + Nc.VC NB  N A VA  N C VC VB