Giáo trình hóa học đại cương 3 thực hành trong phòng thí nghiệm phần 1

L Ờ I N Ó I Đ Ầ U Cho đến nay, Hoa học vẫn là một môn học thực nghiệm, mặc dù trong vài thập kỉ gần đây, hoa học lí thuyết đã có những bước tiến vượt bậc nhờ sự trợ giúp của tin học và

Mã số: 01.01.255/681 - ĐH 2007

M Ụ C L Ụ C

Trang

L ờ i n ó i đ ụ u 5

B à i m ở đ ụ u 7

Bài 1 Một số dụng cụ thí nghiệm và những thao tác thực h à n h cơ bản 12

B à i 2 Cân và phướng p h á p cân 43

B à i 3 Xác định khối lượng p h â n tử khí oxi 52

B à i 4 Xác định khối lượng p h â n tử khí cacbonic 58

B à i 5 Xác định khối lượng p h â n tử của ete theo phương p h á p Maye ổ i

B à i 6 Xác định khối lượng nguyên tử của k ẽ m 65

B à i 7 Xác định đươn g lượng của magie 71

B à i 8 Pha dung dịch và chuẩn độ 77

B à i 9 Xác định n h i ệ t của phản ứng hoa học, nhiệt hoa tan của muối 87

B à i 10 Xác định n h i ệ t h i đ r a t hoa của amoni clorua 97

B à i l i Xác định áp suất hơi bao hoa và nhiệt bay hơi của nước 104

B à i 12 Độ tan của các chất 109

B à i 13 Xác định biến thiên t h ế đẳng áp, đẳng nhiệt, entanpi, entropi 118

của phản ứng hoa tan borac trong nưốc

B à i 14 Cân bằng hoa học và sự chuyển dịch cân bằng 125

B à i 15 Các yếu t ố ảnh hưởng đ ế n tốc độ phản ứng 128

B à i 16 Xác định hằng số tốc độ và bậc riêng phụn đối vối hiđro peoxit 136

trong phản ứng oxi hoa iođua bằng hiđro peoxit

B à i 17 Xác định n ă n g lượng hoạt hoa của phản ứng oxi hoa - k h ử 142

bromua và bromat trong môi trường axit

B à i 18 Chất điện l i và phản ứng ion trong dung dịch ^

B à i 20 Pin điện - Dãy điện hoa - Sự điện p h â n

B à i 2 1 Xác địnR khối lượng p h â n tử của rượu iso propylic bằng 1 7 4

độ giảm nhiệt độ hoa r ắ n

» / 81

B à i 22 A n mòn và bảo vệ kim loại

B à i 23 Cân bằng trong dung dịch axit axetic P h ư ơ n g p h á p đo 187

độ dẫn điện xác định hằng số điện l i và chuẩn độ axit yêu

bằng bazơ mạnh

Bài 24 Nghiên cứu định lượng hơn về cân bằng hoa học trong dung dịch: 192

2KI + 2FeCl3 ; ì 2FeCl2 + I2 + 2KC1

P h ụ l ụ c 1 Hưóng dẫn một số câu hỏi và bài tập ỉ97

P h ụ l ụ c 2 Độ t i n cậy của phép đo thực nghiệm 213

P h ụ l ụ c 3 M ộ t số bảng tra cứu 2 i 9

T à i l i ệ u t h a m k h ả o 233

L Ờ I N Ó I Đ Ầ U

Cho đến nay, Hoa học vẫn là một môn học thực nghiệm, mặc dù

trong vài thập kỉ gần đây, hoa học lí thuyết đã có những bước tiến vượt

bậc nhờ sự trợ giúp của tin học và máy tính điện tả Thí nghiệm hoa

trong quá trình tiếp thu bài giảng trên lớp, do đó củng cố được kiến

thức, khắc sâu nhiều khái niệm hoa học Thí nghiệm hoa học còn giúp

sinh viên rèn luyện óc quan sát, giải thích hiện tượng dựa vào kiên thức

đã học Bằng cách tiến hành thí nghiệm, sinh viên được rèn luyện và

nâng cao kĩ năng thao tác thực nghiệm, biết cách xả lí kết quả đo đạc

như tính toán, tính sai sô, vẽ đồ thị

Với thời lượng quy định là 2 đơn vi học trình tương đương với

60 tiết thực nghiệm chỉ có thể thiết kế được khoảng 15 bài thí nghiệm, bao gồm một số vấn đề cơ bản nhất của chương trình Hoa học đại cương

Song, do tình trạng thiết bị, cơ sở vật chất phòng thí nghiệm của các

trường Cao đẳng Sư phạm không đồng đều nên để lựa chọn các bài thực

hành phù hợp với thiết bị của trường sở tại, chúng tồi mở rông sô bài

thực hành lên 24 bài với nội dung định tính, định lượng khác nhau Những bài thực hành với mức độ dựa vào sự quan sát và giải thích hiện

tượng là chủ yếu (đánh dấu *) thường dành cho các đôi tượng sinh viên

Cao đẳng SƯ phạm mà Hoa học là chuyên mồn 2

Phần lớn các bài thực hành được biên soạn với hai mức độ: đinh tính (quan sát hiện tượng rồi giải thích) và định lượng (đo thực

nghiệm, xả lí kết quả đo bằng phương pháp giải tích và đồ thị) Thời

gian tiến hành thí nghiệm tối đa là 3 giờ/buổi Có hai phương án tổ

chức các buổi thực hành Hoặc các nhóm 2 - 3 sinh viên đều làm cùng

một bài thực hành và điều này đòi hỏi số lượng thiết bị dụng cụ phải

phong phú; hoặc mỗi nhóm 2 - 3 sinh viên làm một bài khác nhau rồi

quay vòng, cách này tiết kiệm được thiết bị, hoa chất và trợ lí phòng thí nghiệm củng đỡ vất vả Việc chọn phương án nào là tuy thuộc tinh trạng

và điều kiện trang thiết bị của từng trường Dù tiến hành theo phương án

nào thì sinh viên cũng phải chuẩn bị và đọc tài liệu trước khi đến phòng thi

nghiệm, nhất là đồi với các bài thực hành mang tính định lượng vi nêu

không, kết quả đo có thể sai lệch và không đủ thời gian làm thí nghiệm

Mỗi thí nghiệm được xây dựng với ba mục: Lí thuyết, Thực hành (dụng

cụ hoa chất - cách tiến hành - xả lí kết quả) và Câu hỏi Phần lí thuyết tóm

tắt nội dung, công thức có liên quan đến bài thực hành Phần thực hành chủ yếu hướng dẫn cách làm thí nghiệm, cách xả lí tính toán hoặc vẽ đô thị Phần câu hỏi và bài tập yêu cầu sinh viên phải trả lời khi làm tường trình thí nghiệm

Tập "Hoa học Đại cương 3 - Thực hành trong phòng thí nghiệm?'' này là kết quả của sự chỉnh lí và bổ sung cho cuốn "Thực hành Hoa học đại cương" của tác giả Hà Thị Ngọc Loan in tại Nhà xuất bản Giáo dục năm 2002 Sự bổ sung và chỉnh lí này do Tiến sĩ Trần Hiệp Hải đảm nhiệm, là việc làm cần thiết do những yêu cầu mới về nội dung của chương trình và phương pháp thể hiện, do Dự án Đào tạo giáo viên THCS đặt ra

Thí nghiệm hoa học là một khâu không thê thiếu trong quy trình đào tạo của bất kì một trường Đại học hay Cao đẳng nào; nó thể hiện một phần phương châm giáo dục là học gắn liền với hành, lí thuyết gắn với thực tiễn Vấn đề này được thể hiện đến đâu là nhờ sự đóng góp những ý kiến phê bình có tính xây dựng của đông đảo các thày cô giáo, các bạn sinh viên trường Cao đẳng Sư phạm Các tác giả ghi nhận và chân thành cảm ơn mọi ý kiến đóng góp để cuốn sách được hoàn thiện và giúp ích nhiều hơn cho người học

TS Trần Hiệp Hải

• M ắ t : d ù n g k í n h bảo v ệ , n h ấ t là t r ư ờ n g hợp p h a c h ế axit

đặc-• Tay: d ù n g g ă n g tay bảo v ệ k h i l à m v i ệ c v ớ i hoa c h ấ t độc h ạ1'

k h i l à m việc v ớ i t h ú y t i n h ( c ắ m ố n g t h ú y t i n h v à o n ú t cao su, cất be

n g h i ệ m với các k h í độc p h ả i t i ế n h à n h trong t ủ h ố t hoặc nơi t h o á n g gió, mở

rộng cửa p h ò n g Chỉ n ê n l ấ y lượng hoa c h ấ t v ừ a đ ủ đ ể l à m được n h a n h ,

g i ả m bớt k h í độc bay ra K h i n g ử i các hoa chất, k h ô n g đ ể m ũ i g ụ n m i ệ n g l ọ ,

m à d ù n g tay p h ẩ y n h ẹ K h i l à m việc với k h í độc c ụ n có k h ẩ u t r a n g

2.3 Với các chất dễ ăn da và gây bỏng

t r o n g pha c h ế c á c d u n g dịch K h i pha c h ế d u n g dịch a x i t , bao giò c ũ n g

đ ô a x i t v à o nước, v ừ a đô t ừ n g l ư ợ n g n h ó v ừ a k h u â y đ ê u (do sự pha

l o ã n g a x i t s u n í u r i c đ ậ m đ ặ c toa r ấ t n h i ề u n h i ệ t )

K h i bị a x i t b ắ n v à o m ắ t , d ù n g b ì n h c ụ u t i a , r ử a m ắ t n h i ề u l ụ n

b ằ n g nước, sau r ử a b ằ n g d u n g dịch borac 2% N ế u là k i ề m r ử a b ằ n g

d u n g dịch a x i t axetic hoặc a x i t boric 2%

Phễu nhỏ giọt Bình cụu đáy bằng Bình cụu đáy tròn Bình cụu có

Hình 1.1 Dụng cụ thúy tinh không chia độ

v à d ễ m ở K h i k h ô n g sử d ụ n g , lót g i ấ y v à o n ú t v à k h o a , đ ể c h ỗ t h ú y

t i n h n h á m l â u n g à y k h ô n g bị g ắ n c h ặ t v ớ i n h a u

C h ậ u t h ú y t i n h : d ụ n g cụ h ì n h t r ụ t h à n h đ ứ n g , t h ấ p , đ á y b ằ n g , có

d u n g t í c h v à đ ư ờ n g k í n h k h á c n h a u C h ậ u t h ú y t i n h d ù n g đ ể đ ự n g nước k h i t h í n g h i ệ m , đ ự n g hoa c h ấ t sau p h ả n ứ n g , d ù n g l à m bay h ơ i các d u n g dịch, n ê n c ò n g ọ i l à c h ậ u k ế t t i n h

K h ô n g được r ó t nước n ó n g c ũ n g n h ư đ u n l ử a t r ự c t i ế p d ư ớ i c h ậ u t h ú y

t i n h V i ệ c đ u n n ó n g c h ậ u t h ú y t i n h chỉ thực h i ệ n t r o n g b ì n h c á c h t h ú y

1.1.2 Dụng cụ thúy tỉnh có chia độ ( h ì n h 1.2)

Ống đ o n g h ì n h t r ụ : được chia độ t h à n h mi* hoặc l / 1 0 m l Có h a i k i ể u

chia độ : chia độ đ ể l ấ y s ố lượng chất lỏng đ ổ v à o ống đ o n g t h ì độ 0 ở p h í a

dưới, n ế u chia độ đ ể l ấ y số lượng chất lỏng r ó t ra t h ì độ 0 ở p h í a t r ê n

K h i đ o n g c h ấ t l ỏ n g t r o n g suốt, r ó t c h ấ t l ỏ n g v à o ố n g đ o sao cho đ á y

d ư ớ i v ò m k h u m của b ề m ặ t c h ấ t l ỏ n g n g a n g v ớ i v ạ c h chia độ của ố n g

* Hiện nay, đem vị đo thể tích lít có thể được kí hiệu là L thay vì / ờ một số tài liệu Ví dụ

lOmL thay vì lOml

a - có khoa

b - không có khoa

Hình 1.2 Dụng cụ thúy tinh có chia độ

1.1.3 Dụng cụ thúy tinh có tác dụng đặc biệt

Chất làm k h ô Nhiệt đ ộ t ° c Lượng nước còn l ạ i t r o n g ỉ lít k h ô n g k h í (mg)

Axit suníuric đặc H2S 04 25 0,03

Photpho penatoxit p205 25 2 l o -5

Cho v ò n g đ ệ m b ằ n g c h ấ t dẻo c h ị u a x i t v à o giữa của b ì n h t h ắ t cổ

b ồ n g Đ ậ y p h ễ u l ố n l ạ i r ồ i cho hoa c h ấ t r ắ n qua l ỗ p h í a t r ê n C á c hoa

t h ể bị n ổ b ì n h Ví d ụ : ban đ ụ u b ì n h đ ự n g k h í oxi, sau đ ự n g k h í h i đ r o , n ế u

k h ô n g t h a y nước, oxi t a n t r o n g nước sẽ t h o á t r a t ạ o t h à n h h ỗ n hợp n ổ

1 Bộ giá sắt; 2 Lưới amiăng; 3 Kẹp mo; 4 Cặp ống nghiệm; 5 Giá gỗ

Các phòng thí nghiệm nên có tủ hốt (hình 1.17) để tiến hành thí

n g h i ệ m v ớ i c h ấ t độc hoặc có m ù i k h ó c h ị u n h ư h i đ r o s u n í u a , h i đ r o

clorua, các halogen, n i t ơ đ i o x i t

2 2 L à m k h ô c á c d ụ n g c ụ

C á c d ụ n g cụ có t h ể l à m k h ô nguội v à sấy k h ô n ó n g Đ ể l à m k h ô nguội,

d ụ n g cụ sau k h i r ử a sạch ú p t r ê n các giá gỗ hoặc nhựa D ụ n g cụ đ ã r ử a

sạch c ụ n t r á n h k h ô n g đ ể bị b ẩ n l ạ i ; có t h ể cất trong b ì n h h ú t ẩ m

Sấy khô nóng dụng cụ bằng đèn cồn, bếp điện, đèn khí hoặc trong tủ

sấy ỏ n h i ệ t đ ộ 8 0 ° c - 1 0 0 ° c V ớ i c á c d ụ n g cụ có chia độ, k h ô n g được sấy

Lấy hoa chất rắn phải dùng thìa sứ hoặc thìa thúy tinh sạch và

k h ô , k h ô n g bốc hoa c h ấ t b ằ n g tay, t r á n h b ư n g cả l ọ m à đ ổ N ú t của l ọ

N ú t cao su k h ô n g d ù n g cho c á c b ì n h , l ọ đ ự n g c á c d u n g m ô i h ữ u cơ

hoặc a x i t có k h ả n ă n g ă n m ò n cao su N ú t He k h ô n g d ù n g cho b ì n h

k h o a n t ừ p h í a m ặ t n h ỏ của n ú t C h ú ý chỉ xoay k h o a n theo m ộ t c h i ề u ,

l u ô n g i ữ cho t r ụ c k h o a n song song v ớ i t r ụ c của n ú t ; t h ư ờ n g đ ặ t n ú t

t r ê n m ả n h gỗ đ ể k h i c h ạ m v à o gỗ, m ũ i k h o a n k h ô n g bị s ứ t m ẻ

M u ố n d ễ k h o a n có t h ể b ô i m ỡ h a y x à p h ò n g v à o t h â n k h o a n

không khí vào khí vào

Hình 1.21 Đèn khí Bunsen và cấu tạo ngọn lửa

cốc sao cho cuống p h ễ u c h ạ m v à o

t h à n h cốc để tạo d ò n g chảy liên tục

1 26 Cách lọc

1 Bình tam giác dụy có nhánh; 2 Bình bảo hiểm;

3 Phễu Busne; 4 Thiết bị bơm dùng tia nước

t i a m ạ n h nước v à o k ế t t ủ a R ử a đi r ử a l ạ i v à i l ụ n , m ỗ i l ụ n p h ả i c h ò cho

nước l ụ n trước c h ả y h ế t r ồ i r ử a t i ế p l ụ n sau

Thí nghiệm 3 ĐIẾU CHẼ BÁM SUNFAT SẠCH

L ấ y 3 m l d u n g dịch b ã o hoa B a C l2 cho v à o ố n g n g h i ệ m to N h ỏ t ừ từ

Thí nghiệm 5 TINH CHẺ IÔT BẰNG sự THÁNG HOA

t h u ộ c ở c â n V ì v ậ y hiểu biết cấu tạo, cách sả dụng cân thành thạo là

yêu cầu không thể thiếu được của s i n h v i ê n v à n h ữ n g n g ư ò i l à m c ô n g

Hình 2.1 Cấu tạo cân kĩ thuật

1 Ốc thăng bằng cân; 2 Đế cân;

3 Khoa cân; 4 Trụ cân; 5 Quang cân;

6 Đĩa cân; 7 Dây dại; 8 Thước tỉ lệ;

9 Đòn cân; 10 Lưỡi dao;

11 Ốc thăng bằng đĩa

Trong cân, các lưỡi dao hình lăng trụ tam giác là quan trọng nhất

C â n p h â n t í c h v à c â n k ĩ t h u ậ t đ ề u có 3 l ư ỡ i dao, l ư ỡ i dao g i ữ a t ự a lên

đ ụ u t r ụ c â n , h a i l ư ỡ i dao k i a treo q u a n g c â n N ế u c â n dao đ ộ n g n h i ề u ,

k í n đ ể t r á n h cho c â n k h ô n g bị ả n h h ư ở n g của gió, k h ô n g k h í ẩ m , hdi

hoa c h ấ t hơi t h ở của n g ư ờ i l à m việc C h ỉ k h i n à o c â n , m ớ i m ở đ ó n g

các c á n h cửa h a i b ê n đ ể đ ư a v à o , l ấ y r a v ậ t c â n v à c á c q u ả c â n Đ ể g i ũ

cho c â n l u ô n được k h ô , t h ư ờ n g có t ú i đ ự n g c h ấ t h ú t ẩ m n h ư silicagel

C á c hộp k h í t r ê n q u a n g c â n có t á c d ụ n g l à m g i ả m dao đ ộ n g k h i c â n

Hình 2.2 Cân phân tích điện Hình 2.3 Hộp quả cân

5 7 6 6 à Hình 2.4 Cấu tạo cân phân tích điện tử

1.2 Phương pháp cân

1.2.1 Đôi vôi cân phân tích thường

• N g ồ i ngay n g ắ n t r ê n g h ế t r ư ớ c c â n sao cho v i ệ c sử d ụ n g c â n được

• Sau k h i g h i k h ố i lượng hoa chất, ấ n p h í m (5), bỏ v ậ t c â n ra N ế u

k h ô n g c â n nữa, l a u sạch đĩa c â n v à x u n g quanh, đ ó n g cửa c â n , n g ắ t đ i ệ n

Chú ý: s i n h v i ê n k h ô n g được sử d ụ n g c á c p h í m 6, 7, 8, 9 N ế u có sự

c ố gì t r ê n c â n p h ả i b á o cho g i ả n g v i ê n h ư ớ n g d ẫ n

1.4.2 Sai số tương đối

Sai s ố t ư ơ n g đ ố i được t í n h b ằ n g t ỉ s ố g i ữ a sai s ố t u y ệ t đ ố i t r u n g

B A J-'J-B-^A/B

N ế u B l à h i đ r o : MA = 2,016 dA / H

N ế u B l à k h ô n g k h í có k h ố i l ư ợ n g p h â n t ử t r u n g b ì n h l à 29

K h i đó M A = 29.CỈA/KK

lí thuyết

3 CÂU HỎI

Những đại lượng nào đặc trưng cho trạng thái của chất khí? Giữa

c h ú n g có l i ê n h ệ gì k h ô n g ?

1 Bình cho ampun rơi xuống; 2 Chốt;

3 Nút cao su; 4 ông dẫn khí; 5 Bình

đun nước nóng; 6 ống đo khí (ống

nghiệm có chia độ)

H ơ i ete t r o n g b ì n h (1) đ ẩ y m ộ t t h ể t í c h k h ô n g k h í b ằ n g t h ể t í c h hơi ete

qua c h ậ u t h ú y t i n h đ ự n g nước sang ố n g đo k h í (6)

K h i t r o n g ố n g đ o k h í (6) k h ô n g c ò n k h í t h o á t ra, ete đ ã bay h ơ i h ế t ,

- T í n h k h ố i l ư ợ n g p h â n t ử ete etylic theo h a i p h ư ơ n g p h á p :

+ Phương trinh trạng thái khí lí tưởng

Khối lượng phản tả của một số hợp chất của cacbon

và thành phần phần trăm của cacbon trong dó

phản tả

Hàm ì ương cacbon (% khối lượng)

Số đơn vị KLNT của c trong ỉ phân tả hợp chất

các k i m l o ạ i k h ô n g cho được các hợp c h ấ t k h í hay c h ấ t d ễ bay h ơ i

1.1.2 Phương pháp Đuylông - Pơti (Dulong-Petit), dựa v à o quy tắc:

V ậ y khối lượng nguyên tử của nguyên t ố = — • —

nhiệt dung riêng của đ ơ n chất

K h ố i l ư ợ n g m o i ( đ ú n g ) của n g u y ê n t ử = đ ư ơ n g l ư ợ n g X n

1.1.3 Phương pháp diên phân

n h ỏ v à v ì e = const (e l à đ i ệ n t í c h của electron), do đ ó t h ô n g t h ư ờ n g

m/Ze c h í n h là k h ố i l ư ợ n g của l o n và, t ừ đ ó có t h ể x á c đ ị n h được k h ố i