Thực hành Hóa học giúp sinh viên hiểu kĩ và rõ ràng hơn về những phần lý thuyết đã được học trên lớp; biết cách ứng xử khi tiếp xúc và làm việc với những hóa chất; biết cách bảo vệ những đồ dùng, vật liệu, thiết bị đã đang và sẽ sử dụng hạn chế hư hỏng... do tác động của môi trường.
TS HOÀNG THỊ TUYẾT LAN (Chủ biên) TS NGUYỄN THỊ MAI TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH HÓA HỌC ỨNG DỤNG (dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật – tín chỉ) Hà Nội, tháng 09/2014 Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG MỞ ĐẦU Thực hành Hóa học giúp sinh viên hiểu kĩ rõ ràng phần lý thuyết học lớp; biết cách ứng xử tiếp xúc làm việc với hóa chất; biết cách bảo vệ đồ dùng, vật liệu, thiết bị sử dụng hạn chế hư hỏng tác động mơi trường Thí nghiệm giúp sinh viên phát huy tính chủ động sáng tạo, tạo tiền đề cho việc học tập, nghiên cứu Đồng thời, qua thực hành sinh viên bổ sung kiến thức kỹ làm việc theo nhóm, tăng cường tính đoàn kết sức cạnh tranh việc học tập nghiên cứu – nâng cao tinh thần sáng tạo ý thức bảo vệ tài ngun mơi trường, tính tự giác tiết kiệm Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG NỘI QUY PHÕNG THÍ NGHIỆM Sinh viên phải làm đầy đủ thí nghiệm theo hướng dẫn giáo viên Trước vào làm thí nghiệm sinh viên phải đọc kỹ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm, sở lý thuyết theo yêu cầu thí nghiệm Khi sử dụng hóa chất phải tuân theo hướng dẫn, dùng xong hóa chất phải để lại vị trí cũ, khơng sử dụng ống hút chung cho lọ, không làm thí nghiệm khơng có chương trình Phải tập trung, cẩn thận làm thí nghiệm, trung thực khách quan theo dõi kết làm tường trình thí nghiệm Trước làm thí nghiệm phải rửa ống nghiệm, dụng cụ thí nghiệm Sau làm xong thí nghiệm phải rửa dụng cụ lau bàn, dọn dẹp Bàn giao lại dụng cụ thí nghiệm cho nhân viên thí nghiệm, báo cáo kết cho giáo viên có cho phép giáo viên Không ăn quà, hút thuốc, nói chuyện khỏi phịng thí nghiệm chưa đồng ý giáo viên Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG NỘI DUNG THÍ NGHIỆM (15 tiết) Nội dung thí nghiệm Bài Làm quen, sử dụng thiết bị thí nghiệm an tồn thí nghiệm Cân hóa học cân pha Tốc độ phản ứng hóa học Tính chất dung dịch Xác định hiệu ứng nhiệt q trình Tính chất điện hóa Xác định ăn mịn tốc độ ăn mịn số kim loại mơi trường khác Ghi chú: Thực hành xong, sinh viên nộp báo cáo thí nghiệm theo nội dung sau: Nêu mục đích, sở lý thuyết thí nghiệm Trình bày cách tiến hành thí nghiệm Ghi kết thí nghiệm thu Dựa vào kết thí nghiệm, sinh viên phải tính tốn kết giải thích tượng quan sát phương trình hóa học (nếu có) Nhận xét so sánh (nếu có) kết thu từ thực hành với lý thuyết Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG Bài LÀM QUEN, SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ AN TỒN THÍ NGHIỆM I Làm quen dụng cụ thí nghiệm I.1 Dụng cụ thủy tinh thường dùng: Hình Ống nghiệm Hình Phễu lọc Hình Cốc Hình Bình cầu Hình Ống đong Hình Cơng tơ hút Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG I.2 Dụng cụ chia độ: ống đong, cốc chia độ, buret, pipet, bình định mức Hình Buret Hình Pipet Hình Bình định mức I.3 Các loại dụng cụ khác: Hình 10 Đèn cồn Hình 11 Bếp điện Hình 12 Lọ đựng hóa chất Hình 13 Kẹp ống nghiệm (kẹp gỗ) Hình 14 Chổi rửa ống nghiệm Hình 15 Bình tia (đựng nước cất) Hình 16 Cân kỹ thuật Hình 17 Cân phân tích Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG II Các thao tác bản: II.1 Cách lấy hóa chất: Dạng lỏng: Nếu lấy lượng (chừng 1ml dung dịch hóa chất lỏng) dùng cơng tơ hút, hút dung dịch nhỏ từ từ vào ống nghiệm (khoảng 11 giọt dung dịch tương ứng với ml); Nếu lấy lượng lớn sử dụng pipet hút lượng dung dịch lớn lượng yêu cầu nhỏ từ từ giọt dung dịch từ pipet vào lọ đựng dung dịch gốc mực chất lỏng ngang với vạch đo sau nhỏ từ từ vào ống nghiệm lượng dung dịch cần (căn vào vạch chia thành công tơ hút) (xem hình 18) Hình 18 Cách lấy dung dịch hóa chất pipet Dạng rắn: Nếu yêu cầu lấy lượng chừng hạt ngơ tinh thể dùng thìa có sẵn lọ đựng hóa chất tương ứng, lấy lượng theo kích cỡ chừng mà thí nghiệm u cầu: hạt ngơ, hạt gạo Nếu yêu cầu lấy lượng xác vừa phải: sử dụng cân kỹ thuật để cân lượng hóa chất cần thiết; Nếu yêu cầu lấy lượng hóa chất xác cỡ phần nghìn: sử dụng cân phân tích (do số lượng cân phân tích có hạn, sinh viên xem giảng viên hướng dẫn cách dùng cịn lượng cụ thể để làm thí nghiệm giảng viên thầy thí nghiệm viên chuẩn bị trước buổi thí nghiệm) II.2 Cách nâng nhiệt độ: Sinh viên sử dụng đèn cồn bếp điện để thực thí nghiệm cần đun nóng dung dịch Khi đun nóng với đèn cồn sinh viên cần ý để đáy ống nghiệm (hoặc thành vật muốn đun nóng) vào chỗ nóng lửa đèn cồn, tức vị trí 2/3 lửa từ lên (hình 19) Sinh viên tuyệt đối khơng để đáy ống nghiệm vào sát bấc đèn cồn, làm ống nghiệm bị vỡ, khơng để thẳng ống nghiệm đun, làm chất lỏng sơi bắn thẳng Hình 19 Cách đun lửa đèn cồn Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG lên cao, gây nguy hiểm Để lượng dung dịch ống nghiệm nóng đều, không gây nguy hiểm cho thân người xung quanh, sinh viên cần lắc nhẹ ống nghiệm đun hướng miệng ống phía khơng có người.Ngồi ra, dùng đèn cồn, sinh viên cần ý đến lượng cồn đèn, cách châm lửa đèn tắt đèn, cụ thể sau: Khơng nên để cồn đèn gần khơ kiệt cồn cịn q tạo hốn hợp nổ với khơng khí Khơng rót cồn q đầy vào đèn Không châm đèn cách lấy đèn cồn châm vào đèn cồn Không thổi để tắt đèn mà phải dùng nắp đèn đậy lại II.3 Cách rửa ống nghiệm: Trước làm thí nghiệm, yêu cầu sinh viên phải làm ống nghiệm cách dùng chổi lơng có sẵn phịng thí nghiệm tiến hành bước sau: Cầm nghiêng ống nghiệm xả nước từ vòi nước máy vào ống nghiệm cần rửa; Lựa đưa chổi lông từ từ vào ống nghiệm (không ấn chổi vào ống nghiệm, làm dễ gây vỡ đáy ống nghiệm); Xoay tròn chổi rửa lòng ống nghiệm để chổi lông cọ xát vào thành ống nghiệm; Lặp lại bước lần; Dùng nước máy tráng lại, dùng nước cất tráng lại ống nghiệm; Úp ngược ống nghiệm lên giá đựng ống nghiệm; Tiếp tục rửa ống nghiệm khác III An tồn thí nghiệm: III.1 Với dụng cụ thiết bị dễ vỡ: Khi sử dụng dụng cụ dễ vỡ nên sinh viên cần nhẹ tay, tránh va chạm Khi đun nóng bình cầu, ống nghiệm phải đun từ từ đều, hơ nóng tồn ống nghiệm đun tập trung vào đáy ống nghiệm hướng miệng ống nghiệm phía khơng có người (xem phần II.2) III.2 Với thiết bị điện: Sinh viên cần kiểm tra độ an toàn nguồn điện hệ thống dây dẫn làm thí nghiệm cần tới nguồn điện (ví dụ: thí nghiệm điện phân nước, xác định khối lượng mol phân tử hợp chất,…) Với thí nghiệm điện phân dùng nguồn pin (cần kiểm tra pin trước dùng) thực ghép điện cực tạo pin, sinh viên cần kiểm tra kỹ đầu mối tiếp xúc bề mặt điện cực III.3 Với hóa chất: Trước thực hành hóa học, sinh viên cần tìm hiểu hóa chất dùng PTN để biết đặc tính như: tính độc, khả cháy, nổ, để tránh xảy sai sót tiến hành thí nghiệm, dẫn đến hậu đáng tiếc Nguyên tắc chung làm việc với hóa chất khơng nếm, ngửi hóa chất, khơng để hóa chất tiếp xúc trực tiếp vào Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG thân người, vật xung quanh Với chất độc dễ bay hơi: Tất thí nghiệm có sử dụng chất độc dễ bay hơi, có mùi khó chịu, khí độc axit đặc phải tiến hành tủ hút nơi thoáng gió Với chất dễ cháy, dễ nổ: Khi làm việc với hóa chất làm việc áp suất thấp hay áp suất cao cần phải đeo kính bảo vệ cho mắt mặt, khơng để hóa chất gần nguồn nhiệt, cầu dao điện, Với chất lỏng sôi: Không cúi đầu phía chất lỏng đun sơi chất rắn đun nóng chảy để tránh bị hóa chất bắn vào mặt Khi đun nóng dung dịch ống nghiệm phải dùng kẹp gỗ để kẹp ống nghiệm ý quay miệng ống nghiệm phía khơng có người (xem phần II.2) - Bài CÂN BẰNG HĨA HỌC VÀ CÂN BẰNG PHA I Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng nồng độ đến cân hóa học I.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất đến cân sau: FeCl3 + 3KSCN + 3KCl ⇄ Fe(SCN)3 (vàng) (không màu) I.2 Dụng cụ - Hóa chất: 06 ống nghiệm sạch; 01 ống đong; (đỏ máu) (không màu) Kẹp gỗ; Dung dịch FeCl3 bão hòa; Nước cất; Dung dịch KSCN bão hòa; Tinh thể KCl I.3 Cách tiến hành: Cho 10ml nước cất vào ống nghiệm sạch, thêm vào 01 giọt dung dịch FeCl3 bão hòa 01 giọt dung dịch KSCN bão hòa, lắc đều, quan sát màu dung dịch thu Chia dung dịch thu 04 ống nghiệm đánh số từ đến 4: - Ống 1: dùng để so sánh; - Ống 2: cho thêm vào ống từ đến giọt dung dịch FeCl3 bão hòa, quan sát màu - dung dịch thu so sánh với ống 1; Ống 3: cho thêm vào ống từ đến giọt dung dịch KSCN bão hòa, quan sát màu dung dịch thu so sánh với ống 1; Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG - Ống cho thêm tinh thể KCl, lắc cho tan hết quan sát màu dung dịch thu so sánh với ống I.4 Yêu cầu: Ghi lại kết so sánh giải thích II Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến cân hóa học II.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến cân bằng: CH3COONa + H2O ⇄ CH3COOH + Na+ + OH H>0 Sự chuyển dịch cân theo dõi qua thay đổi nồng độ OH , thay đổi nồng độ ion OH theo dõi qua đổi màu phenolphtalein II.2 Dụng cụ - Hóa chất: 02 ống nghiệm sạch; 01 cốc chịu nhiệt 250 ml; 01 bếp điện đèn cồn; Tinh thể CH3COONa; Nước cất; Dung dịch Phenolphtalein II.3 Cách tiến hành: Đun nóng 150ml nước cất cốc chịu nhiệt 250ml; Cho vào ống nghiệm tinh thể CH3COONa, sau tiếp tục thêm 5ml nước cất vào lắc cho tan hết phần tinh thể Chia lượng dung dịch thu vào hai ống nghiệm, đánh số 01 02: - Ống 1: thêm từ đến giọt phenolphtalein, nhận xét màu dunh dịch thu được; - Ống 2: nhúng vào nước nóng vài phút, sau thêm từ đến giọt phenolphtalein, so sánh màu dung dịch thu với dung dịch ống I.4 Yêu cầu: Ghi lại kết so sánh giải thích - Bài TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HĨA HỌC I Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng I.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Na2S2O3 đến tốc độ phản ứng: H2SO4 + Na2S2O3 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O qua việc đo thời gian phản ứng nồng độ Na2S2O3 khác I.2 Dụng cụ - Hóa chất: 08 ống nghiệm sạch; Kẹp gỗ; 01 đồng hồ bấm giây; Nước cất; Dung dịch H2SO4 20 %; Các dung dịch Na2S2O3 với nồng độ tương ứng: %, %, %, % I.3 Cách tiến hành: - Chia 08 ống nghiệm thành dãy, đánh số A, B, C, D A', B', C', D'; - Cho vào ống nghiệm A, B, C, D ống 1ml dung dịch H2SO4 20 %; - Cho vào ống nghiệm A', B', C', D' lần lượt: Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG Ống A' 1ml dung dịch Na2S2O3 %; Ống B' 1ml dung dịch Na2S2O3 %; Ống C' 1ml dung dịch Na2S2O3 %; Ống D' 1ml dung dịch Na2S2O3 %; Đổ ống A vào ống A', đo thời gian từ hai dung dịch bắt đầu tiếp xúc với cho - đến có vẩn đục màu trắng S thời gian phản ứng t1 (s); - Tương tự với ống B ống B' thời gian phản ứng t2 (s); - Tương tự với ống C ống C' thời gian phản ứng t3 (s); - Tương tự với ống D ống D' thời gian phản ứng t4 (s) I.4 Yêu cầu: Ghi lại kết quả, so sánh giải thích ml Na 2S2 O3 (C STT VH2SO 20% 1 ml 1% ml 2% ml 3% ml 4% %) Thời gian phản ứng (s) Ghi II Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng II.1 Mục đích: Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng: H2SO4 + Na2S2O3 Na2SO4 + SO2 + S + H2O qua việc đo thời gian phản ứng Na2S2O3 % H2SO4 20 % nhiệt độ khác II.2 Dụng cụ - Hóa chất: 08 ống nghiệm sạch; 01 nhiệt kế; 01 cốc chịu nhiệt 250 ml; Kẹp gỗ; Nước cất; 01 đồng hồ bấm giây; Dung dịch H2SO4 20 %; 01 bếp điện đèn cồn; Dung dịch Na2S2O3 % II.3 Cách tiến hành: - Chia 08 ống nghiệm thành dãy, đánh số A, B, C, D A', B', C', D'; - Cho vào ống nghiệm A, B, C, D ống ml dung dịch H2SO4 20 %; - Cho vào ống nghiệm A', B', C', D' ống ml dung dịch Na2S2O3 %; - Đổ ống A vào ống A' nhiệt độ phòng, đo thời gian từ hai dung dịch bắt đầu tiếp xúc với có vẩn đục màu trắng S thời gian phản ứng t1 (s); - Tương tự với ống B ống B' nhiệt độ phòng + 10 oC thời gian phản ứng t2 (s); - Tương tự với ống C ống C' nhiệt độ phòng + 20 oC thời gian phản ứng t3 (s); - Tương tự với ống D ống D' nhiệt độ phòng + 30 oC thời gian phản ứng t4 (s) II.4 Yêu cầu: Ghi lại kết quả, so sánh giải thích Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG ST Nhiệt độ VH2SO 20% VNa 2S2O3 4% 1 ml ml t ophòng ml ml t ophòng 10o C ml ml t ophòng 20o C ml ml t ophòng 30o C T o Thời gian phản ứng (s) ( C) Ghi Chú ý: Để đun nóng hai ống nghiệm đến nhiệt độ mong muốn cách:cho hai ống nghiệm vào cốc chứa 150 ml nước đun bếp điện, dùng nhiệt kế đo nhiệt độ nước đến đạt nhiệt độ cần thiết đổ ống axit vào ống muối Bài TÍNH CHẤT CỦA DUNG DỊCH I Thí nghiệm 1: Đo nhiệt độ sôi chất lỏng I.1 Mục đích: Đo nhiệt độ sơi nước ngun chất dung dịch NaCl bão hòa I.2 Dụng cụ - Hóa chất: 02 cốc chịu nhiệt 250 01 bếp điện; ml; 01 nhiệt kế; Nước cất Dung dịch NaCl bão hòa; I.3 Cách tiến hành: - Cho 50 ml nước cất vào cốc chịu nhiệt 100 ml đánh số cốc 01 - Cho 50 ml dung dịch NaCl vào cốc chịu nhiệt 100 ml, đánh số cốc 02; - Đặt cốc chất lỏng lên bếp điện, đun sôi dùng nhiệt kế đo nhiệt độ sôi I.4 Yêu cầu: Ghi lại kết quả, so sánh đưa nhận xét II Thí nghiệm 2: Đo pH dung dịch II.1 Mục đích: Sử dụng giấy thị vạn đo pH số dung dịch nồng độ khác II.2 Dụng cụ - Hóa chất: Giấy thị vạn Dung dịch CH3COOH 1,0 M; năng; Tờ giấy trắng; Dung dịch CH3COOH 0,1 M; Dung dịch CH3COOH 0,01 M; Dung dịch NH3 1,0 M; Dung dịch NH3 0,1 M; Dung dịch NH3 0,01 M II.3 Cách tiến hành - Đặt mẩu giấy thị vạn lên tờ giấy trắng; Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG - Dùng cơng tơ hút chấm giọt nhỏ dung dịch cần đo giá trị pH vào mẩu giấy thị vạn năng; - Mẩu giấy thị vạn sau ngấm giọt dung dịch chuyển màu; So sánh màu thu mẩu giấy thị vạn với bảng màu có sẵn - ghi lấy giá trị pH vào bảng kết sau: 1M Xác định pH Với nồng độ Thực nghiệm 0,1 M Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết 0,01 M Thực nghiệm Lý thuyết dd CH3COOH dung dịch NH3 II.4 Yêu cầu: Ghi lại kết nhận xét III Thí nghiệm 3: Điều kiện hịa tan chất điện li tan III.1 Mục đích: Khảo sát điều kiện hòa tan CaCO3 (chất điện li tan) III.2 Dụng cụ - Hóa chất: 04 ống nghiệm sạch; Ống đong; Dung dịch CaCl2 0,00002 M; Dung dịch CaCl2 0,2 M; Dung dịch K2CO3 0,00002 M; Dung dịch K2CO3 0,2 M; III.3 Cách tiến hành: - Đánh số bốn ống nghiệm từ 01 đến 04; - Cho vào ống nghiệm số 01: ml dung dịch CaCl2 0,00002 M; - Cho vào ống nghiệm số 02: ml dung dịch K2CO3 0,00002 M; - Cho vào ống nghiệm số 03: ml dung dịch CaCl2 0,2 M; Cho vào ống nghiệm số 04: ml dung dịch K2CO3 0,2 M; Đổ ống nghiệm 02 vào ống nghiệm 01 đổ ống nghiệm 04 vào ống nghiệm số 03; Quan sát ghi lại tượng thí nghiệm III.4 Yêu cầu: Nhận xét giải thích tượng -Bài XÁC ĐỊNH HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA MỘT QUÁ TRÌNH I Mục đích: Xác định hiệu ứng nhiệt trình hịa tan Na2SO4 II Dụng cụ - Hóa chất: Cân phân tích; Tinh thể Na2SO4; Nhiệt kế điện tử; Thiết bị xác định nhiệt hịa tan (hình 20) Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG Hình 20 Thiết bị xác định nhiệt hòa tan III Cách tiến hành: - Lấy xác 10 ml nước cất cho vào bình nhiệt lượng kế (1), bật máy khuấy từ - - khoảng 30 giây; Tắt máy khuấy từ, đợi nhiệt độ máy ghi nhiệt tự động giá trị ổn định, ghi lại nhiệt độ T1; Dùng cân phân tích cân xác m gam tinh thể Na2SO4 (nằm khoảng từ gam đến gam); Cho lượng chất rắn vừa cân vào bình nhiệt lượng kế (1), bật máy khuấy từ cho hịa tan hồn tồn muối (khoảng 30 giây), sau theo dõi nhiệt độ q trình hịa tan, kết thúc ghi nhiệt độ T2 Xác định giá trị T T2 T1 IV Yêu cầu: Tính kết Lượng nhiệt trao đổi hòa tan m gam tinh thể muối Na2SO4 là: Q (CH2O m H2O C B m B ) T Lượng nhiệt trao đổi hòa tan mol tinh thể muối Na2SO4 tương ứng với 142 gam là: H ht Trong đó: Q M Q 142 m m C B 0,8 J/gK C H2O 4,185 J/gK nhiệt dung bình nhiệt lượng kế nước; m H2O d H2O VH2O với d H2O g/ml; m B 164,5 g khối lượng bình nhiệt lượng kế -Bài TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA I Thí nghiệm 1: Đo sức điện động pin I.1 Mục đích: Chế tạo đo sức điện động pin Daniel - Jacobie I.2 Dụng cụ - Hóa chất: Cốc 50 ml Điện cực Cu Zn Cầu KCl bão hòa Dung dịch CuSO4 M Điện kế Dung dịch ZnSO4 M Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG I.3 Cách tiến hành: Lập pin Daniel - Jacobie mô tả hình đo sức điện động pin Hình 21 Mơ hình thí nghiệm chế tạo đo sức điện động pin Daniell I.4 Yêu cầu: Ghi kết quả, so sánh với giá trị lý thuyết giải thích II Thí nghiệm 2: Điện phân nước II.1 Mục đích: Xác định điện phân hủy trình điện phân nước II.2 Dụng cụ - Hóa chất: Nước cất axit hóa dung dịch H2SO4 (pH = 3) Thiết bị điện phân nước II.3 Cách tiến hành: - Bật công tắc máy chỉnh lưu (3) - - Vặn núm điều chỉnh để tăng dần điện cho trình điện phân (0,1 V lần, giá trị 1,0 V) đến cực bắt đầu xuất bọt khí (điện phân bắt đầu ý quan sát kĩ) Đọc điện áp biến áp - phân hủy (Eph) Hình 22 Thiết bị điện phân nước II Yêu cầu: tính kết II.1 Tính phân cực điện phân điện phân nước (ở 25oC): Quá trình điện phân nước với điện cực trơ (Pt) pH = 3,6 (axit hóa dung dịch H2SO4) 25oC phân cực điện phân sau: Khi chưa có dịng điện: H 2SO = 2H + SO 24 Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG ⇄ H 2O H + OH Khi có dòng điện chiều qua: Catot (–) Anot (+) H OH , SO 24 2OH 2e 2H 2e H Sự phóng điện (Pt)O2OH– (Pt)H2H+ Tạo điện cực O2 H 2O (–) (Pt)H2H+ OH–O2(Pt) (+) Tạo pin phân cực +) Xét điện cực (Pt)H2H+ có phản ứng điện cực 2H 2e ⇄ H Áp dụng phương trình Nernst 25 oC, tính được: H / H2 0,059 lg C H +) Xét điện cực (Pt)O2OH– có phản ứng điện cực O 2e H O ⇄ 2OH Áp dụng phương trình Nernst 25 oC, tính được: O / OH oO / OH 0,059 lg COH +) Thế phân cực điện phân: E pc ( ) ( ) II.2 Tính điện phân nước: E ph E pc E ph E pc III Thí nghiệm 3: Điện phân dung dịch KI III.1 Mục đích: Quan sát tượng điện phân dung dịch KI III.2 Dụng cụ - Hóa chất: 01 ống nghiệm hình chữ U; Dung dịch phenolphtalein; 02 điện cực graphit nhỏ; Nguồn điện 1,5 V; Hồ tinh bột; Dung dịch KI 0,1 M III.3 Cách tiến hành: - Cho dung dịch KI vào ống nghiệm chữ U, cho vào đầu ống điện cực than - chì Nhỏ giọt hồ tinh bột vào đầu ống nghiệm chữ U (điện cực than chì nối với cực dương nguồn điện), đầu lại thêm vào giọt phenolphtalein (điện cực than chì nối với cực âm nguồn điện) thể qua hình 23, sau: Hình 23 Mơ hình thí nghiệm điện phân dung dịch KI Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG III.4 Yêu cầu: Nêu tượng, giải thích viết phương trình phản ứng IV Thí nghiệm 3: Điện phân dung dịch CuSO4 IV.1 Mục đích: Quan sát tượng xảy điện phân dung dịch CuSO4 IV.2 Dụng cụ - Hóa chất: 01 cốc 250 ml; Dung dịch CuSO4 1M 02 điện cực graphit loại to; Nguồn điện 1,5 V; IV.3 Cách tiến hành: - Nhúng hai điện cực than chì vào cốc đựng dung dịch CuSO4, nối hai điện cực với nguồn điện mô tả hình 24, để vài phút Hình 24 Mơ hình thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO4 IV.4 u cầu: Nêu tượng, giải thích viết phương trình phản ứng V Thí nghiệm 4: Hiện tượng dương cực tan điện phân dung dịch CuSO4 V.1 Mục đích: Quan sát tượng xảy điện phân dung dịch CuSO4 V.2 Dụng cụ - Hóa chất: 01 cốc 250 ml; Dung dịch CuSO4 M 02 điện cực graphit loại to; Nguồn điện 1,5 V; V.3 Cách tiến hành: - Nhúng hai điện cực than chì vào cốc đựng dung dịch CuSO4, nối hai điện cực với nguồn điện mơ tả hình 24, để vài phút - Đảo cực nguồn điện, quan sát sau vài phút V.4 Yêu cầu: Nêu tượng, giải thích viết phương trình phản ứng - Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG Bài 7: XÁC ĐỊNH THẾ ĂN MÕN VÀ TỐC ĐỘ ĂN MÕN CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU I Mục đích: Dùng phương pháp đo đường cong phân cực để xác định ăn mòn, dòng ăn mòn tốc độ ăn mịn kim loại mơi trường khác II Hóa chất – Thiết bị: Hóa chất: 01 Cu 01 Fe 01 Ni Mơi trường trung tính: NaCl 3%; Na2SO4 5% Môi trường kiềm: pH = 10 – 11 Môi trường axit: pH = Thiết bị: Cân phân tích điện tử, máy đo pH Thiết bị đo điện hóa đa PGS Autolab 30 với hai Modun ADC 164 FRA (Hà Lan), điều khiển chương trình GPES phiên 4.9.005 kết nối với máy tính để tự động phân tích số liệu Bình đo điện hố điện cực gồm: Điện cực làm việc WE (3) điện cực thép đồng niken), điện cực so sánh RE (2) điện cực bạc / bạc clorua, điện cực đối CE (1) điện cực platin nhúng dung dịch đo III Cách tiến hành *) Chuẩn bị điện cực: Điện cực làm việc thép, đồng niken có kích thước cm × cm (diện tích = 12 cm2) làm bề mặt *) Phương pháp đo: Bình đo điện hóa gồm điện cực nối với thiết bị Potentiostat, kết nối máy tính Hình 25 Sơ đồ đo thiết bị Autolab 30 - Thiết lập giá trị điện cực: Thế bắt đầu kết thúc cửa sổ điều khiển Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG - Chương trình làm việc cho phép vẽ đồ thị phụ thuộc giá trị dòng i điện (đường phân cực - lgi) - Sử dụng phương pháp phân tích Tafel xác định ăn mịn Eam (mV), dòng ăn mòn iam (A/cm 2) tốc độ ăn mòn (mm/năm) IV Yêu cầu: Xác định ăn mòn, dòng ăn mòn tốc độ ăn mòn kim loại Tổng hợp, phân tích kết so sánh tốc độ ăn mòn kim loại mơi trường khác Từ rút ý nghĩa thực tiễn ăn mòn bảo vệ kim loại -Bài ĂN MÕN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI A LÝ THUYẾT Ăn mòn kim loại phá hủy tự nhiên kim loại hợp kim tác động môi trường xâm thực Khi môi trường xâm thực dung dịch điện ly có chứa khí hịa tan oxi ăn mịn kim loại có chất điện hóa Tại hợp phần anot bề mặt kim loại xảy oxi hóa kim loại tạo thành ion: M - ne Mn+ Tại hợp phần catot bề mặt xảy khử chất khử phân cực Trường hợp chất khử H+ mơi trường xâm thực thì: 2H+ + 2e H2 - Trường hợp chất khử oxi hòa tan mơi trường xâm thực OH tạo thành từ khử nước (a) hay từ khử oxi hịa tan (b) theo phương trình: - 2H2O + 2e 2OH + H2 (a) O2 + 2H2O + 4e 4OH - (b) Một cách tổng quát, phản ứng ăn mòn diễn bề mặt kim loại sau: M + nH+ Mn+ + n/2 H2 M + n/2O2 + nH2O Mn+ + 2nOH - Như hợp phần anot bề mặt kim loại kim loại bị ăn mịn tạo thành ion kim loại, hợp phần catot chất khử phân cực oxi hịa tan mơi trường xâm thực tạo thành môi trường bazơ Để bảo vệ kim loại chống lại ăn mòn, kim loại cần cách ly khỏi môi trường xâm thực lớp phủ kim loại (mạ điện) sơn Trong phương pháp điện hóa bảo vệ kim loại, người ta sử dụng phương pháp bảo vệ catot cách ghép điện hóa kim loại cần bảo vệ với kim loại khác điện cực chuẩn âm (phương pháp điện cực hy sinh) phương pháp bảo vệ anot cách đưa kim loại vào trạng thái thụ động Trong thí nhiệm này, vấn đề sau làm sáng tỏ: - Ăn mịn điện hóa học sắt Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG - Bảo vệ kim loại sắt điện cực hy sinh (điện cực có tính khử mạnh sắt) - Bảo vệ kim loại dùng chất ức chế urôtrôpin (CH2)6N4 Nếu sắt bị ăn mòn tạo thành Fe2+ kết hợp với dung dịch K3[Fe(CN)6] tạo thành dung dịch K[FeIIFeIII(CN)6] có màu xanh Turbull Nếu sắt khơng bị ăn mịn xuất màu hồng tạo thành mơi trường bazơ B THỰC HÀNH I Dụng cụ - Hóa chất: Thạch aga; 04 đinh sắt; Giấy giáp; NaCl 01 sắt; (đồng, kẽm) mỏng K3[Fe(CN)6] Phenolphthalein a) Tạo dung dịch thạch (aga) nóng cách hịa tan gam thạch aga 200 ml nước cất, đun nóng dung dịch Cho tiếp vào dung dịch ml dung dịch K3[Fe(CN)6] 0,1 M, sau cho gam NaCl vài giọt phenolphtalein dung dịch A b) Làm kim loại: + Với thép, kẽm: dùng giấy giáp đánh bề mặt, rửa lau khô + Với đinh sắt: làm dầu, mỡ chất tẩy rửa bề mặt (xà phòng), sau hoạt hóa bề mặt dung dịch axit H2SO4 lỗng, rửa sạch, lau khơ Dung dịch thạch aga có tác dụng cho dung dịch bớt lỏng làm tăng hiệu chất thị Muối NaCl dung dịch tiếp xúc với kim loại làm cho dung dịch dẫn điện mạnh hơn, đẩy nhanh ăn mịn II Thí nghiệm: I Thí nghiệm 1: Ăn mịn điện hóa I.1 Mục đích: Theo dõi ăn mịn điện hóa học kim loại sắt I.2 Cách tiến hành: a) Lấy sắt mỏng, làm bề mặt, sau nhỏ vài giọt dung dịch A lên sắt (hình 26a) Quan sát thí nghiệm sau vài phút Hình 26 a Hình 26b Hình 26 Thí nghiệm sắt bị ăn mòn dung dịch ăn mòn A Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG b) Cho dung dịch A vào ống thủy tinh hình chữ U, nhúng đinh Fe vào đầu ống chữ U đổ dung dịch A vào cốc thủy tinh để nguội cắm đinh sắt Sau nối đinh Fe với điện cực pin điện (hình 26b) Chú ý đánh dấu đầu (+) (-) hai cực sắt Quan sát thí nghiệm sau vài phút I.3 Yêu cầu: Giải thích tượng nêu nhận xét II Thí nghiệm 2: Bảo vệ kim loại phương pháp điện hóa II.1 Mục đích: Bảo vệ kim loại sắt phương pháp anot hy sinh II.2 Cách tiến hành: - Cho dung dịch A vào ống thủy tinh hình chữ U cốc thủy tinh, nhúng đinh Fe kẽm vào đầu ống chữ U đổ dung dịch A vào cốc thủy tinh để nguội cắm đinh sắt Zn (đối diện cốc) - Nối kim loại dây dẫn (hình 27) - Quan sát thí nghiệm sau vài phút (màu dung dịch xung quanh kim loại) Hình 27 Bảo vệ kim loại sắt anot hy sinh II.3 Yêu cầu: Giải thích tượng nêu nhận xét III Thí nghiệm 3: Bảo vệ kim loại phương pháp sử dụng chất ức chế III.1 Mục đích: Chống ăn mịn sắt chất ức chế urôtrôpin (CH2)6N4; Na2CO3 III.2 Cách tiến hành: - Lấy ống nghiệm, cho vào ống 2ml dung dịch H2SO4 20% - Thả cẩn thận vào ống nghiệm đinh sắt Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG Khi khí hiđrơ tương đối ống nghiệm cho thêm vào 0,05 gam urôtrôpin (bằng hạt đỗ), ống nghiệm cho thêm vào 0,05 gam Na2CO3 (bằng hạt đỗ) lắc nhẹ để chất rắn tan hết Ống nghiệm lại dùng để so sánh Quan sát tượng III.3 Yêu cầu: Giải thích tượng nêu nhận xét TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Quang Liêm đồng nghiệp Hóa đại cương NXB Giao thơng vận tải 2008 Nguyễn Hạnh Cơ sở lý thuyết hóa học Trường ĐH BK Hà Nội Nguyễn Đức Chung Thực hành hóa học đại cương NXB KHKT 2000 Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) .. .Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG MỞ ĐẦU Thực hành Hóa học giúp sinh viên hiểu kĩ rõ ràng phần lý thuyết học lớp; biết cách ứng xử tiếp xúc làm việc với hóa chất; biết... tỏ: - Ăn mòn điện hóa học sắt Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành môn HÓA HỌC ỨNG DỤNG - Bảo vệ kim loại sắt điện cực hy sinh (điện cực có tính khử mạnh sắt) -. .. NH3 0,01 M II.3 Cách tiến hành - Đặt mẩu giấy thị vạn lên tờ giấy trắng; Dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật (3 TC) Tài liệu hướng dẫn thực hành mơn HĨA HỌC ỨNG DỤNG - Dùng công tơ hút chấm giọt