CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Bộ mơn Hố đại cương &vơ CƠ SỞ LÝ THUYẾT HĨA HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM Hà nội, tháng 03/2010 BÀI GIỚI THIỆU VÀ THAO TÁC VỚI PIPET VÀ BURET PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ SO MÀU I Vai trò quan trọng thực nghiệm Hóa học Đối với mơn hố học, thực nghiệm đóng vai trị quan trọng Phương pháp nghiên cứu hoá học là: “Thực nghiệm – Lý thuyết – Thực nghiệm” Như Hoá học khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm Nó có sở lý luận khoa học, sở lý luận đúc kết lại phát triển qua cơng trình nghiên cứu, thực nghiệm tích luỹ lại Trong q trình học tập mơn Hoá học, thực nghiệm giúp cho sinh viên làm quen thực tế, kết hợp lý thuyết thực hành, bồi dưỡng cho sinh viên cách nhận xét nhanh xác tượng, rèn luyện cho sinh viên tác phong cẩn thận, tỉ mỉ, xác Mặt khác thực nghiệm Hố học giúp sinh viên ơn tập kiểm tra lại vấn đề lý thuyết học, sở hiểu sâu sắc nhớ lâu nội dung giáo trình lý thuyết II Cách tiến hành thực nghiệm Tiến hành thí nghiệm Mỗi buổi thí nghiệm phải qua giai đoạn: a Chuẩn bị trước thí nghiệm nhà: Trước đến làm thí nghiệm sinh viên phải chuẩn bị trước thí nghiệm nhà (viết giấy) phần: - Lý thuyết vận dụng cho thí nghiệm - Dự kiến tượng xảy ra, tính tốn số liệu, viết cân phương trình phản ứng - Giải thích kết luận vấn đề làm thí nghiệm Sinh viên chưa chuẩn bị thí nghiệm kỹ nhà cán hướng dẫn thí nghiệm khơng cho phép sinh viên làm thí nghiệm hơm b Tiến hành thí nghiệm Làm thí nghiệm Hố học địi hỏi sinh viên phải có ý thức tự rèn luyện cách nghiêm khắc để nâng cao trình độ thao tác, xây dựng cho kỹ thí nghiệm Hố học Tuyệt đối khơng làm ẩu, làm qua loa, đại khái Mỗi sinh viên phải ý số điểm sau đây: - Tất dụng cụ thuỷ tinh trước đem dùng cần phải rửa lại (nếu cần, phải tráng nước cất, sấy khơ) - Các lọ hóa chất phải ln đặt giá, khơng xáo trộn vị trí, khơng mang lại lung tung Mỗi lọ hố chất có ống nhỏ giọt riêng, không cắm nhầm sang lọ khác - Khi sử dụng thiết bị, máy móc phải có hướng dẫn cán phụ trách Không tự động điều chỉnh chưa nắm qui trình hoạt động thiết bị, máy móc - Mỗi nhóm làm thí nghiệm chỗ qui định, khơng lại lộn xộn, không gây ồn trật tự c Viết báo cáo thí nghiệm Khi thí nghiệm xong, sinh viên phải tự rửa ống nghiệm, dụng cụ Thu dọn chỗ làm việc III Giới thiệu thao tác với pipet buret Pipet: Dùng để lấy thể tích chất lỏng xác thơng thường phịng thí nghiệm hố học Có loại pipet thẳng loại piept bầu Dung tích pipet từ 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 25ml, , 100ml, 200ml 2 Buret: Dùng để đo thể tích chất lỏng xác Buret có nhiều dung tích khác 1ml, 2ml, , 50ml, 100ml Thao tác với pipet Thao tác với buret Cách đọc thể tích  Cách đọc thể tích: Trên pipet, buret bình định mức, thể tích đánh dấu vạch Phải để mắt mặt phẳng nằm ngang tiếp tuyến với đáy cong trùng với vạch xác định thể tích IV Phương pháp chuẩn độ so màu: * Mục đích chuẩn độ xác định thể tích tương đương Ve Trong khoảng V1 , V2 tương ứng với đổi màu chất thị Điều cần thiết cho việc khai thác đường cong việc lựa chọn thị màu phép so màu Chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh:  Chuẩn độ lần đầu – phép so màu nhanh: Dùng pipet loại 10ml lấy 10ml axit clohydric giọt thị bromothymol xanh vào bình tam giác loại 100ml Dung dịch chuyển sang màu vàng Dùng buret nhỏ dần ml xút khơng cần xác thể tích, lắc bình tam giác Ghi lại khoảng màu dung dịch chuyển từ vàng sang xanh lơ Dung dịch có màu vàng tới V1 = ……ml Dung dịch có màu xanh thể tích V2 = ……ml  Chuẩn độ lần – phép đo xác: Dùng pipet loại 10ml lấy 10ml axit clohydric giọt thị bromothymol xanh vào bình tam giác loại 100ml Dùng buret nhỏ dần ml xút tới (V1 – 0,5)ml Sau nhỏ dần giọt (V2 + 0,5) ml Ghi lại Ve màu chuyển từ vàng sang xanh lơ  Kết thực nghiệm: K = 1014  phản ứng hồn tồn Phản ứng hóa học: H+ + OH-  H2O Hệ thức điểm tương đương: CAVA = CB.Ve Chuẩn độ axit yếu bazơ mạnh: Tiến hành tương tự phần V.1 có điều khác sử dụng axit acetic với thị màu phenolphtalein, dung dịch chuyển từ không màu sang màu hồng Phản ứng hóa học: CH3COOH + OH-  CH3COO- + H2O K = Ka/Kc = 109,2  phản ứng hoàn toàn Hệ thức điểm tương đương: CAVA = CB.Ve Chuẩn độ FeSO4 (muối Mohr) KMnO4  Chuẩn độ phép so màu nhanh để xác định Ve: Dùng pipet lấy vào bình nón 10ml dung dịch sắt II có nồng độ chưa biết CA Dùng ống đong thêm vào 20ml dung dịch H2SO4 nồng độ 6N Dùng buret nhỏ ml dung dịch KMnO4 nồng độ (CB M) Không cần ý đến thể tích sử dụng V Khuấy dung dịch Ghi lại khoảng dung dịch có thay đổi màu (từ khơng màu sang màu tím) Dung dịch khơng màu tới v = V1 = ……ml Dung dịch xuất màu tím từ v = V2 = ……ml  Chuẩn độ xác: Dùng pipet lấy vào bình nón 10ml dung dịch sắt II có nồng độ chưa biết CA Thêm vào 20mldung dịch H2SO4 nồng độ 6N Thêm ml dung dịch KMnO4 (V1 – 0,5ml) Sau thêm giọt tới (V2 + 0,5ml) Ghi lại Ve màu chuyển từ khơng màu sang màu tím BÀI CÂN BẰNG HĨA HỌC CÂN BẰNG HĨA HỌC TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY I Tóm tắt lý thuyết Cân hoá học Cân hoá học trạng thái hệ phản ứng thuận nghịch vận tốc phản ứng thuận vận tốc phản ứng nghịch nồng độ chất không biến đổi Về mặt nhiệt động học trạng thái cân ứng với trạng thái bền hệ, hàm Gibbs (hay hàm đẳng áp) G hệ đạt tới giá trị cực tiểu Hằng số cân đại lượng đặc trưng cho trạng thái cân hệ Đối với phản ứng thuận nghịch dung dịch người ta thường dùng số cân theo nồng độ (Kc) Ví dụ: Hằng số cân phản ứng sau: Fe(CNS)2+ (1) Fe3+ + CNS (màu đỏ) 2 [Fe(CNS ) ] Kc = [Fe3  ][CNS  ] Kc phụ thuộc vào chất phản ứng nhiệt độ, không phụ thuộc vào nồng độ Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hoá học Nguyên lý chuyển dịch cân Le Chatelier: Trong hệ cân ta thay đổi điều kiện (nhiệt độ, nồng độ, áp suất) cân chuyển dịch theo chiều chống lại thay đổi áp dụng cụ thể: a) ảnh hưởng nồng độ: Nếu ta tăng nồng độ chất cân chuyển dịch theo chiều làm giảm nồng độ chất Nếu ta giảm nồng độ chất cân chuyển dịch theo chiều làm tăng nồng độ chất Ví dụ cân (1) viết trên: - Nếu tăng nồng độ FeCl3 nồng độ NH4CNS cân (1) chuyển dịch theo chiều thuận (màu đỏ đậm hơn) b) Ảnh hưởng nhiệt độ: Nếu ta tăng nhiệt độ cân chuyển dịch theo chiều thu nhiệt Nếu ta hạ nhiệt độ cân chuyển dịch theo chiều phát nhiệt Ví dụ: Xét cân hố học sau thể khí: N O4 NO2 (2) Phản ứng thuận thu nhiệt, phản ứng nghịch toả nhiệt Nên: ta tăng nhiệt độ cân chuyển dịch theo chiều thuận làm cho màu đỏ đậm lên Nếu ta hạ nhiệt độ cân chuyển dịch theo chiều nghịch làm cho màu nhạt Cân dung dịch axit yếu bazơ yếu a) Cân dung dịch axit yếu Ví dụ dung dịch CH3COOH tồn cân bằng: CH3COO- + H3O+ (3) CH3COOH + H2O + -7 Dung dịch có nồng độ ion H3O lớn 10 M nên có tính axit làm cho chất thị mêtyl da cam có màu đỏ cam Nếu ta thêm vào dung dịch lượng muối CH3COONa: CH3COONa  CH3COO- + Na+ Thì cân (3) chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm nồng độ [H3O+] màu đỏ da cam chuyển sang màu vàng b) Cân dung dịch bazơ yếu Ví dụ xét cân bằng: NH4+ + OH(4) NH3 + H2O Dung dịch có tính kiềm nên làm hồng phênolphtalêin Nếu ta thêm vào dung dịch lượng muối NH4Cl: NH4Cl  NH4+ + ClThì cân (4) chuyển dịch theo chiều nghịch làm nhạt màu hồng Cân chất điện ly tan a) Tích số tan Một chất điện ly dù gọi tan hay khơng tan bỏ vào nước ln ln hồ tan phần nhỏ đồng thời điện ly đạt tới trạng thái cân kết tủa với ion có dung dịch Ví dụ: CaCO3 Ca2+ + CO32(5) BaSO4 Ba2+ + SO42(6) 22+ CaSO4 Ca + SO4 (7) Khi đạt tới trạng thái cân (tức dung dịch bão hồ) tích số nồng độ ion chất điện ly tan dung dịch số gọi tích số tan ký hiệu Tt: [Ca2+][SO42-] = TCaSO4 = 6,1.10-5 [Ba2+][SO42-] = TBaSO4 = 1,1.10-10 [Ca2+][CO32-] = TCaCO3 = 4,8.10-9 Chất điện ly tan Tt có giá trị nhỏ Tt phụ thuộc chất chất điện ly tan nhiệt độ mà không phụ thuộc nồng độ b) Điều kiện để tạo thành chất kết tủa tích số nồng độ ion chất điện ly tan dung dịch phải lớn tích số tan Ví dụ: [Ca2+][SO42-] > 6,1.10-5 [Ba2+][SO42-] > 1,1.10-10 [Ca2+][CO32-] > 4,8.10-9 c) Điều kiện để hồ tan chất điện ly tan phải làm cho tích số nồng độ ion dung dịch nhỏ tích số tan Ví dụ: [Ca2+][CO32-] < 4,8.10-9 Sự thủy phân muối a) Định nghĩa: Thủy phân muối phản ứng anion gốc axit yếu muối với nước cation gốc bazơ yếu muối với nước làm thay đổi pH dung dịch b) Đặc điểm phản ứng thủy phân muối: - Chỉ có anion gốc axit yếu cation gốc bazơ yếu muối bị thủy phân, gốc axit mạnh gốc bazơ mạnh muối không bị thủy phân - Phản ứng thủy phân phản ứng thuận nghịch nên tuân theo quy luật cân hoá học c) Các trường hợp thủy phân: - Muối tạo thành từ gốc axit cation gốc bazơ mạnh gốc axit yếu bị thủy phân tạo OH- Ví dụ: CH3COONa CH3COO- + Na+ CH3COO + H2O CH3COOH + OHNa2CO3 2Na+ + CO322CO3 + H2O HCO3- + OH- Muối tạo thành từ cation gốc bazơ yếu anion gốc axit mạnh cation gốc bazơ yếu bị thủy phân tạo H3O+ Ví dụ: NH4Cl NH4+ + Cl+ NH4 + H2O NH3 + H3O+ - Muối tạo thành từ anion gốc axit yếu cation gốc bazơ yếu hai gốc bị thủy phân II Phần thực nghiệm Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hoá học 1.1 ảnh hưởng nồng độ Xét chuyển dịch cân phản ứng sau: Fe3+ + CNS - Fe(CNS)2+ (màu đỏ) Rót vào cốc nhỏ khoảng 20 ml nước cất, thêm vào giọt dung dịch FeCl3 bão hồ giọt dung dịch NH4CNS bão hồ Sau lấy dung dịch ống nghiệm, ống nghiệm khoảng 1ml (hay 10 giọt khoảng 1cm chiều cao dung dịch ống nghiệm) ống giữ nguyên để so sánh ống thêm 12 giọt dung dịch FeCl3 bão hoà ống thêm 12 giọt dung dịch NH4CNS bão hoà ống thêm vài hạt tinh thể NH4Cl Quan sát so sánh màu sắc dung dịch ống nghiệm Giải thích 1.2 ảnh hưởng nhiệt độ Xét ảnh hưởng nhiệt độ đến cân phản ứng sau: N2 O NO2 (nâu) (không màu) Lấy hai ống nghiệm thông (xem hình vẽ bên) có chứa sẵn khí NO2 màu nâu đỏ, mở khoá K để màu hai ống sau đóng khố K lại Nhúng ống vào hỗn hợp làm lạnh gồm nước đá muối ăn ống lại để so sánh Quan sát biến đổi màu ống nhúng vào nước lạnh Sau nhúng ống vào nước nóng quan sát biến đổi màu Vận dụng nguyên lý chuyển dịch cân để xét xem phản ứng thu hay toả nhiệt? Cân dung dịch điện ly 2.1 Màu chất thị màu môi trường khác Lấy vào ống nghiệm: Ống : 10 giọt dung dịch H2SO4 2N Ống : 10 giọt nước cất Ống : 10 giọt dung dịch NaOH 2N Cho vào ống nghiệm mẩu giấy quỳ tím Quan sát màu ống nghiệm Cũng làm tương tự thay q tím chất thị phênolphtalêin Mêtyl da cam Ghi kết thu vào bảng sau: Chất thị màu Axít Màu mơi trường Trung tính Bazơ Q tím Mêtyl da cam Phênol phtalêin Lưu ý: Các chất thị cần dùng giọt 2.2 Cân dung dịch axit yếu bazơ yếu a) axit yếu : Lấy vào ống nghiệm khoảng 2ml (hoặc 20 giọt) dung dịch axit axêtic loãng (CH3COOH 2N) Thêm vào giọt Mêtyl da cam Chia dung dịch thu vào ống nghiệm: ống 1: giữ nguyên để so sánh ống 2: Thêm vài tinh thể CH3COONa, lắc cho tan Quan sát, so sánh màu ống nghiệm Giải thích b) Bazơ yếu: Tương tự trên, lấy vào ống nghiệm khoảng 2m (hoặc 20 giọt) dung dịch NH3 2N Thêm giọt phênolphtalêin Quan sát màu Chia dung dịch thu vào ống nghiệm: ống 1: giữ nguyên để so sánh ống : thêm vài tinh thể NH4Cl, lắc đến tan Quan sát đổi màu dung dịch Giải thích 2.3 Chất điện ly tan a) Điều kiện tạo thành kết tủa Lấy vào ống nghiệm dung dịch sau: ống : giọt dung dịch CaCl2 0,1M giọt dung dịch BaSO4 bão hoà ống : giọt dung dịch BaCl2 0,1M giọt dung dịch CaSO4 bão hoà Trong ống nghiệm xuất kết tủa? Đó kết tủa gì? Tính tốn cụ thể trường hợp để giải thích Cho TBaSO4 = 1,1 10-10 , TCaSO4 = 6,1.10-5 b) Điều kiện hoà tan kết tủa điều chế kết tủa CaCO3 cách lấy vào ống nghiệm 10 giọt dung dịch Na2CO3 0,1M nhỏ thêm vào 10 giọt dung dịch CaCl2 0,1M Thêm từ từ giọt dung dịch HCl 2N vào kết tủa thu Quan sát tượng giải thích Viết phương trình phản ứng xảy 2.4 Sự thủy phân muối Lấy ống nghiệm, bỏ vào ống nghiệm vài tinh thể muối : NH4Cl, CH3COONa Thêm vào ống ml (hoặc 20 giọt) nước cất Dùng giấy pH xác định pH dung dịch trên, xác định môi trường dung dịch Giải thích viết phương trình phản ứng thủy phân dạng ion BÀI CHUẨN ĐỘ CÁC AXIT BẰNG PHÉP ĐO pH Mục đích thực tập xác định nồng độ dung dịch axit cách sử dụng biến đổi pH trước sau điểm tương đương trình chuẩn độ dung dịch xút có nồng độ biết Ta chuẩn độ axit mạnh (axit clohydric) axit yếu (axit etanoic) Gọi A axit (HCl CH3COOH) có nồng độ CA B xút với nồng độ biết CB I Lý thuyết Trong thực tập này, việc xác định nồng độ chưa biết CA thực phép chuản độ pH Điều có nghĩa trước hết ta quan tâm tới phản ứng chuẩn độ sau đến việc xác định điểm tương đương 1.1 Các phản ứng chuẩn độ  Viết phương trình phản ứng  Tính số cân K Kết luận tính định lượng phản ứng (phản ứng coi hoàn toàn, theo gần bậc nhất, K > 103)  Viết biểu thức tỷ lượng điểm tương đương  Rút biểu thức CA 1.2.Xác định điểm tương đương phép đo pH Việc nghiên cứu đường cong pH = f(v) chứng tỏ điểm tương đương là:  Một điểm uốn  Tâm đối xứng chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh Vậy việc xác định điểm tương đương thực hai cách: - Nghiên cứu tiếp tuyến điểm uốn cách tính đạo hàm bậc hai d pH theo cực trị đạo hàm bậc Dung dịch NaOH dv dpH Công việc hỗ trợ dv việc sử dụng phần mềm EASY PLOT - Sử dụng cách xác định đồ thị: Điện cực tổ hợp thuỷ tinh phương pháp tiếp tuyến Phương pháp so sánh có giá trị với đường cong đối xứng giới Viên Dung dịch axit chưa biết nồng độ hạn trường hợp chuẩn độ axit mạnh khuấy Máy khuấy từ bazơ mạnh Tuy nhiên, đường từ cong gần đối xứng áp dụng phương pháp II Thực nghiệm: Sự bố trí thiết bị trình bày đây: Chú ý: - Sử dụng buret pipet tuân thủ dẫn lấy hoá chất đọc thể tích liên quan tới loại dụng cụ thuỷ tinh xác - Ta dùng thể tích nước lớn dung dịch cần chuẩn độ nhằm hạn chế thay đổi thể tích, tránh tăng nhiệt độ phản ứng toả nhiệt làm giảm tương tác ion khác tới mức tối thiểu III Thực hành 3.1 Chuẩn độ axit clohydric  Phản ứng hoá học : H+ + OH-  H2O K = 1014  phản ứng hoàn toàn  Hệ thức điểm tương đương: CA.E = CB.Ve Tiến hành chuẩn điện cực Dùng pipet lấy 10ml axit clohydric, dùng ống đong thêm vào 40ml nước điện cực nhúng vào dung dịch vào cốc loại 100ml Dùng buret thêm ml xút 9ml Sau nhỏ giọt với 0,2ml 11ml Xung quanh giá trị Ve, giá trị pH không ổn định Đợi cho pH ổn định trước đọc giá trị Tiếp theo lại thêm ml tới v = 19ml Lập bảng giá trị pH đo Vẽ đường cong pH = f(v) Xác định điểm tương đương Chỉ đồ thị, phần đường cong (v < Ve v > Ve) cặp axit bazơ quy định độ pH Xác định điểm tương đương phép chuẩn độ Cho toạ độ Kiểm chứng việc sử dụng chất thị màu phép chuẩn độ so màu Tính giá trị nồng độ axit clohydric? 3.2 Chuẩn độ axit etanoic  Phản ứng hoá học : CH3COOH + OH-  CH3COO- + H2O  K = Ka/Ke = 109,2 phản ứng hồn tồn  Hệ thức điểm tương đương: CA.E = CB.Ve Tiến hành tương tự phần 2.2 Từ đường cong pH = f(v) suy giá trị pKa axit etanoic BÀI CHUẨN ĐỘ CÁC AXIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN I Lý thuyết Xác định điểm tương đương phép đo độ dẫn Đặt: V0 thể tích ban đầu dung dịch axit V thể tích xút thêm vào  độ dẫn môi trường ’ = .(v + v0)/v0 điện dẫn xuất hiệu chỉnh pha loãng Đường biểu diễn phụ thuộc ’ vào tạo hai đường thẳng cắt điểm tương đương II Chuẩn độ axit clohydric xút theo phép đo độ dẫn 2.1 Chuẩn độ axit clohydric 2.1.1 Tiến trình thực nghiệm - Dùng pipet lấy 10ml axit clohydric cần chuẩn độ 90ml nước (ống đong) vào cốc 250ml Lúc v0 = 100ml - Dừng khuấy, chọn thang đo  thích hợp - Đo v = 0ml -Thêm 0,5ml thuốc thử NaOH tới thể tích coi tương đương, biết dung dịch có nồng độ gần 0,1M - Ghi lại giá trị , giá trị ổn định nhanh - Dừng khuấy để đo - Kiểm soát nhiệt độ chờ ổn định so với giá trị ban đầu trước lần thêm thể tích 2.1.2 Bảng giá trị đo:  Vẽ đường cong ’ = .(v + v0)/v0 theo v Kẻ hai đường thẳng kéo dài, giao điểm hai đường thẳng xác định Ve Từ rút CA  Tính tỉ số độ dốc chúng so sánh với tỉ số sau 0, độ dẫn điện mol tới hạn 0Na  0H   Na    OH  25o C 2.1.3 Giải thích lí thuyết khn khổ lí thuyết ưu  Điền vào bảng sau: Thể tích xút thêm vào v [H+] [Cl-] [Na+] [OH-] Điện dẫn xuất  dung dịch v=0 v < Ve v = Ve v > Ve  Từ suy biến đổi ’ = .(v + v0)/v0 theo v tạo thành hai đường thẳng  Hãy giải thích dấu độ dốc cho biết biểu thức chúng phụ thuộc vào độ dẫn tương đương giới hạn i0  Tính tỉ số độ dốc so sánh với giá trị thực nghiệm  Chứng minh điểm tương đương chúng cho hai đường thẳng 2.2 Chuẩn độ axit etanoic Làm lại tất mục phần 3.1 thay axit clohydric axit etanoic Vẽ đường ’ = .(v + v0)/v0 phụ thuộc vào v đồ thị vẽ cho HCl  Tìm hai đường thẳng ngoại suy; giao điểm hai đường xác định Ve Từ rút CA phép chuẩn độ? phía hay phía đường thẳng đó?  Tính tỉ số độ dốc hai đường thẳng so sánh với tỉ số theo độ dẫn mol tới hạn: 0Na   0CH COO  250C 0Na   0OH   So sánh độ dốc hai đường thẳng sau điểm tương đương trường hợp hai axit Giải thích song song chúng III Kết thực nghiệm 3.1 Chuẩn độ HCl H+ + OH-  H2O K = 1014 phản ứng hồn tồn CA.E = CB.VE Tỉ số lí thuyết độ dốc  = 0Na  0H   0Na  0OH  = -1,22  3.2 Chuẩn độ CH3COOH CH3COOH + OH-  CH3COO- + H2O Ka 109,2 phản ứng hoàn toàn K= K H 2O CA.E = CB.VE Tỉ số lí thuyết độ dốc  = 0Na  0CH COO   Na   OH   = -0,36 3.3 Giải thích lí thuyết dáng điệu đường cong 3.3.1 Chuẩn độ HCl Thể tích xút thêm [H+] vào CAE v=0 v0 [Cl-] [Na+] [OH-] CAE v0 0 v < Ve C A E  CBv v0  v CAE v0  v CB E v0  v 0 v = Ve 0 CAE v0  v CB E v0  v 0 v > Ve 0 CAE v0  v CB E v0  v CB E  C Av v0  v Độ dẫn điện  dung dịch (oH   oCl  ) (oNa   oH  ) CBv C E  (oCl   oH  ) A v  v0 v  v0 (oNa   oCl  ) (oNa   oOH  ) CAE v0 CAE v  v0 CBv C E  (oCl   oOH  ) A v  v0 v  v0 Rõ ràng ’ = .(v + v0)/v0 hàm tuyến tính v Việc biểu diễn ’ phụ thuộc vào v cho hai đường thẳng có độ dốc 1 = (oNa   oH  ) < v < Ve 2 = (oNa   oOH  ) > từ tỷ số lý thuyết  = 1/2 3.3.2 Chuẩn độ CH3COOH Tiến hành hoàn toàn tương tự theo cách cách thay Cl- CH3COO- BÀI CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ KẾ - XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG Mục đích thực hành xác định nồng độ ban đầu chưa biết CA dung dịch chất khử Fe (II) cách sử dụng thay đổi q trình chuẩn độ dung dịch chất oxi hóa Mn (VII) có nồng độ biết CB = 0,05N Xác định thực nghiệm khử chuẩn cặp oxi hóa – khử sử dụng Thế Edd dung dịch rút từ giá trị milivonmet suất điện động ep pin tạo điện cực kết hợp Platin – so sánh cho ep = Edd - Ess = E – 0,247V (theo nhà chế tạo điện cực tổ hợp) I Lý thuyết Có thể đọc bảng dự kiện chuẩn sau: E0(MnO4-/Mn2+) = E0B = 1,51V E0(Fe3+/Fe2+) = E0A = 0,77V 1.1 Phản ứng chuẩn độ Viết phương trình phản ứng ion sắt II với ion Mn VII Cho biết giá trị số cân K phương trình Kết luận tính định lượng phản ứng (phản ứng coi hoàn toàn, theo gần bậc nhất, K > 103) Viết hệ thức tỷ lượng điểm tương đương Từ suy biểu thức biểu thị phụ thuộc nồng độ CA chưa biết vào nồng độ CB Mn7+ biết, thể tích E lấy thí nghiệm thể tích tiêu tốn Ve điểm tương đương 1.2 Xác định điểm tương đương phép đo điện Dựa vào cặp ơxyhóa – khử dùng phép chuẩn độ vừa nói để thiết lập pin điện Đường biểu diễn S.đ.đ Ep pin theo thể tích V tiêu tốn q trình chuẩn độ đường cong có điểm uốn điểm tương đương Trong trường hợp đặc biệt này, điểm uốn tương ứng với cực đại đạo hàm bậc dpe/dv v = Ve II Thực nghiệm 2.1 Tiến hành chuẩn độ Dùng pipet lấy vào cốc 10 ml dung dịch Fe(II) thêm vào 20 ml H2SO4 6N (ống đong) điện cực tổ hợp Pt – so sánh ngập vào dung dịch 10 Thêm ml dung dịch KMnO4 tới 9ml Sau thêm 0,2 ml tới 11ml Xung quanh Ve, giá trị S.đ.đ ep không ổn định Phải chờ ổn định sau đọc giá trị chúng Sau thêm ml dung dịch KMnO4 tới v = Ve Đp S.đ.đ ep pin sau lần thêm Lập bảng giá trị đo ep v Vẽ đường cong ep = f(v) đường cong Edd = g(v) 2.2 Khai thác kết Xác định điểm tương đương cách sử dụng phần mềm SIMULTIT Cho biết tọa độ Chỉ đồ thị, cho đoạn đường cong ( v < Ve v > Ve) cặp oxi hóa – khử xét Rút từ giá trị CA, nồng độ chưa biết Fe(II) Từ đường cong Edd (v) suy giá trị đo (E0A)m (E0B)m ứng với cặp Fe3+/Fe2+ Mn7+/Mn2+ Tính giá trị lí thuyết khử dung dịch điểm tương đương  Thực tế, nhận thấy số khác rõ ràng giá trị đo (E0A)m giá trị E0A = 0,77V có giá trị bảng khử chuẩn  Trong thực tế cặp oxi hóa khử tồn v < Ve?  Trong thực tế phản ứng chuẩn độ phản ứng  Cho biết số cân K’ III Kết thí nghiệm 3.1 Do cân điện dung dịch, viết: E(Fe3+/Fe2+) = E(MnO4-/Mn2+) = E(Pt) Do hoạt động pin với điện cực kết hợp Pt - so sánh viết ep = E(Pt) – E(so sánh) = E(Pt) – 0,247V theo nhà chế tạo Cuối E(Fe3+/Fe2+) = E(MnO4-/Mn2+) = E(Pt) = ep + 0,247V 3.2 Giải thích lý thuyết Về mặt lý thuyết hai cặp oxi hóa – khử có mặt: bán phản ứng tương ứng Fe3+ + e = Fe2+ với khử chuẩn E0A = 0,77V MnO4- + 5e + 8H3O+ = Mn2++ 12H2O với khử chuẩn E0B = 1,51V Chất khử mạnh Fe2+ tác dụng với chất oxi hóa mạnh hớn Mn7+ theo sơ đồ phản ứng: 5Fe2+ + MnO4- + H3O+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 12H2O Trong cốc cân điện, điện cực Pt, cặp oxi hóa - khử xét nhau, cho nên: RT [ Fe 3 ] RT [ MnO4 ].[ H O  ]8 E(Pt) = EA = E0A + ln = E = E + ln B B 5F F [ Fe 2 ] [ Mn 2 ]  [ Fe 3 ]  [ Mn 2 ] Hằng số cân phản ứng: K =  2   [ Fe ]  [ MnO4 ].[ H O  ]8 có giá trị cho lgK = 5( E0B - E0A)/0,06 = 61,65  K = 4,5.1061 Vậy phản ứng hoàn toàn với gần tuyệt vời Thực nghiệm cho thấy mặt động học xảy nhanh Tại điểm tương đương CA.E =CB.Ve Đối với v< Ve, điện cực Pt định cặp Fe3+/Fe2+ cho nên: E(Pt) = EA = E0A + RT [ Fe 3 ] v ln =0,77 + 0,06lg 2 F Ve  v [ Fe ] Chú ý: v= Ve/2, E(Pt) = E oA =0,77V Đối với v>Ve, điện cực Pt định cặp Mn7+/Mn2+ cho nên: E(Pt) = EB = E0B + v  Ve RT [ MnO4 ].[ H O  ]8 ln - 0,096.pH =1,51 + (0,06/5)lg 2 5F Ve [ Mn ] Chú ý : v= 2Ve, E(Pt) = E oB =1,51V Dù v [Mn2+] = [Fe3+] 11 Chỉ có điểm tương đương [MnO4-] = [Fe2+] E A  E B E Ao  E Bo   0,08 pH 6 Cuối cùng, cần ý EPt > Eso sánh đầu Pt luôn cực duơng pin Điện cực so sánh cực âm 3.3 Đường cong Eđ=f(V) S.đ.đ Eđ đọc phụ thuộc vào v E(Pt) = EA= EB = BÀI NGHIÊN CỨU QUANG TRẮC PHỔ PHẨM MÀU E131 CHUẨN ĐỘ QUANG TRẮC PHỔ E131 TRONG NƯỚC RỬA THỦY TINH Mục đích thực tập sử dụng máy phổ quang kế để: - Vẽ phổ hấp thụ chất màu, chất E131 dung dịch - Xác minh miền nồng độ áp dụng định luật Beer-Lambert - Chuẩn độ chất E131 dung dịch chưa biết nồng độ Phẩm màu E131 phẩm màu thực phẩm gọi màu xanh tự nhiên Cần xác định nồng độ sản phẩm đời sống thường ngày: nước rửa kính Cơng thức ngun E131 C54H62CaN4O14S4, muối canxi triphênylmêtan Khối lượng mol M=1159 g.mol-1 1.Thiết bị thí nghiệm 2.Những qui định thao tác Sử dụng dụng cụ thủy tinh Dụng cụ thủy tinh xác sử dụng thực tập bao gồm buret pipet có chia độ Tuân thủ quy tắc việc lấy chất lỏng đọc thể tích Khơng di chuyển phổ quang kế bóng đèn cịn nóng(nguy gây nổ bóng) 3.Vẽ quang phổ hấp thụ dung dịch E131 20mg/l - Đo độ hấp thụ A bước sóng  = 620nm đến 650nm( đo 5nm lần) - Vẽ đường cong A = f(  ) - Rút  max - Giải thích màu sắc E131 bảng bước sóng màu sắc 4.Vẽ đường cong Beer- Lambert cho  =  max -Chuẩn bị dung dịch: + Dung dịch chuẩn E131 nồng độ 20mg/l + Nước cất STT Vdd(ml) 0,5 1,5 2,5 10 V H2O(ml) 9,5 8,5 7,5 Nồng độ A -Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc A vào C -Xác định miền nồng độ dung dịch tuân theo định luật Beer-Lambert 5.Chuẩn độ E131 nước rửa kính - Đưa phổ hấp thụ nước rửa kính - Đo độ hấp thụ A sản phẩm Giá trị có nằm vùng tuyến tính A=f(C) khơng? - Làm loãng dung dịch để áp dụng định luật Beer-Lambert Dùng pipet 10ml để pha loãng Cuối cùng, đưa nồng độ dung dịch E131 12 BÀI NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC BẰNG PHÉP ĐO ĐỘ DẪN Phản ứng nghiên cứu phản ứng xà phịng hóa axêtat etyl: CH3COOC2H5 + NaOH  CH3COONa + C2H5OH axêtat etyl xút axêtat natri êtanol Mục đích thực hành xác nhận phản ứng bậc chất cách theo dõi thay đổi điện dẫn suất hay độ dẫn điện theo thời gian Lý thuyết - Xuất phát từ chất phản ứng lấy theo tỉ lệ hợp thức, đặt C0 nồng độ ban đầu chung cho chất C0 – x(t) nồng độ chúng thời điểm t Chứng minh định luật vận tốc dẫn tới công thức x C (C x) = kt Đặt 0, (t),  điện dẫn xuất dung dịch thời điểm 0, t     Chứng minh rằng:    kC0t Vậy  hàm tuyến tính bậc (0 - )/t với độ dốc 1/kC0 tung độ xuất phát điểm  Thực hành 2.1 Thiết bị thí nghiệm quy định thao tác sử dụng bình định mức Tuân thủ độ đọc thể tích Để sử dụng đầu đo máy đọc tài liệu M – phép đo độ dẫn Dùng bình định mức với lí sau: - dễ nhúng vào cốc nước đá - cho phép trộn nhanh chất lúc đầu phản ứng để giảm sai số phép xác định t = tới mức tối thiểu Thực tế thể tích lấy khơng cần xác 2.2 Trình tự thí nghiệm Ghi giá trị nhiệt độ phịng 0o Lấy vào bình định mức 50 ml dung dịch A, vào bình định mức khác 50 ml dung dịch B, nhiệt độ phịng 0o Nhúng bình định mức vào hỗn hợp nước nước đá để đưa nhiệt độ dung dịch tới giá trị 0o – 100C Điều giải thích nhận xét Nhận xét kiểm soát nhiệt độ  Phản ứng thực trộn lẫn dung dịch A B  Dung dịch A: 50 ml xút 4.10-2M dung môi nước  Dung dịch B: 50 ml axêtat etyl 4.10-2M dung môi etanol tuyệt đối để tránh phản ứng thủy phân Sự trộn lẫn dung dịch tỏa nhiệt làm cho nhiệt độ tăng lên khoảng 100C Nếu dung dịch A B trước trộn lẫn đưa xuống nhiệt độ – 100C cách nhúng vào chậu nước đá - nước sau nhiệt độ môi trường phản ứng giữ không đổi 0o  10C suốt q trình Vậy khơng cần dùng bình điều nhiệt Lấy bình khỏi chậu làm lạnh Nhiệt độ bình lúc – 100C Đổ dung dịch B vào bình nón để đo Nhúng đầu đo vào bình khuấy dung dịch Đặt máy đoa độ dẫn thang +2 mS.cm-1 Rót dung dịch A vào bấm đồng hồ Làm nhanh Ghi giá trị ban đầu 0  Ngừng khuấy Ghi giá trị  vòng thời điểm khác 2.3 Xử lý kết - 13 - Lập bảng giá trị đo t, phút 0  (0- )/t - Vẽ đồ thị  phụ thuộc vào(0- )/t  Kết luận phù hợp định luật vận tốc đề xuất  Tính giá trị k nhiệt độ  Tính tỷ số 0 để so sánh với bảng độ dẫn điện đương lượng giới hạn  Còn phải so sánh giá trị với tỷ số độ dẫn điện mol ion đương lượng giới hạn? Sự sai khác giá trị tìm khác nhiệt độ chất dung môi 14