Tài liệu thí nghiệm thực hành hoá học đại cương

Đề cương chi tiết học phần Thực hành hoá học đại cương………….………..Nội quy khi làm việc trong phòng thí nghiệm...Bài 1: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng và cân bằng hóa h

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THỰC HÀNH HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG

MÃ SỐ HỌC PHẦN:

SỐ TIẾT THỰC DẠY: 6 TIẾT

THÁI NGUYÊN - 2019

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THỰC HÀNH HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG

Đề cương chi tiết học phần Thực hành hoá học đại cương………….……… Nội quy khi làm việc trong phòng thí nghiệm Bài 1: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học Bài 2:Thế điện cực Sức điện động của pin Bài 3: Sự điện phân

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN

1 Tên học phần : Thực hành Hoá học Đại cương

2 Số tín chỉ: 3 tiết trong chương trình Hóa học đại cương 2 tín chỉ

3 Trình độ cho sinh viên năm thứ : 1

4 Phân bổ thời gian: 06 tiết thực hành tại phòng thí nghiệm

5 Các học phần học trước: Đã học chương trình Hoá học Đại cương

6 Học phần thay thế, học phần tương đương: Không

- Rèn luyện cho sinh viên các thao tác cơ bản của công việc thực nghiệm, cẩn thận, chính xác

8 Mô tả vắn tắt nội dung học phần: Gồm các bài thí nghiệm cơ bản về các định luật

cơ bản của hoá học, các quá trình hoá học

9 Nhiệm vụ của sinh viên

- Thực hiện theo quy định của Trung tâm thí nghiệm

- Thực hành đầy đủ các bài thí nghiệm

- Kiểm tra trước khi thí nghiệm

- Viết tường trình thí nghiệm

Sinh viên phải hoàn thành các bài thí nghiệm sau:

Bài 1: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học Bài 2: Thế điện cực Sức điện động của pin Bài 3: Sự điện phân

10 Tài liệu học tập:

[1] Bộ môn Lý - Hóa; Thực hành hoá học đại cương; Khoa Khoa học cơ bản -

Trường ĐHKT Công Nghiệp

[2] Ngô Sỹ Lương; Thực tập Hoá học đại cương; NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội

[3] Nguyễn Văn Lại; Thí Nghiệm Hoá Đại Cương; Trường CĐ CN Hà Nội

[4] Bộ môn Lý - Hóa; Bài giảng Hoá học Đại cương; Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp [5] Nguyễn Hạnh; Cơ sở lí thuyết hoá học; NXB Giáo dục

11 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên và thang điểm:

*Tiêu chuẩn đánh giá:

Sinh viên đi thí nghiệm

Kiểm tra nội dung chuẩn bị bài trước khi thí nghiệm

Nộp báo cáo thí nghiệm đầy đủ đúng quy định

Giáo viên chấm điểm báo cáo thí nghiệm

* Thang điểm: 10

Yêu cầu: Tham gia đủ 2 buổi thí nghiệm (6 tiết); Điểm chấm báo cáo phải đạt từ 5điểm trở lên mới đủ điều kiện tham dự thi kết thúc học phần

12 Nội dung chi tiết học phần thí nghiệm: Thực hành Hoá học đại cương

Biên soạn: Bộ môn Lý - Hóa - Khoa Khoa học cơ bản - Trường ĐHKT Công

Nghiệp

MỞ ĐẦU

Hóa học là môn khoa học thực nghiệm Thực hành Hoá học ngoài mục đích minhhọa và củng cố kiến thức lý thuyết Hoá học Đại cương còn nhằm hướng dẫn, rèn

luyện cho sinh viên cách thao tác các thí nghiệm đó và có kỹ năng thực hành hoá họcnhất định

Sinh viên trong mỗi buổi thí nghiệm phải làm theo đúng các qui định sau:

- Trước khi đến phòng thí nghiệm phải chuẩn bị bài

- Nghiêm chỉnh chấp hành nội quy, quy tắc an toàn của phòng thí nghiệm

- Nghe giảng lý thuyết và hướng dẫn trước khi thí nghiệm do các giáo viên phụtrách

- Đi thí nghiệm đủ, đúng giờ

- Sau khi làm xong thí nghiệm viết báo cáo thí nghiệm nộp cho giáo viên phụtrách chậm nhất là sau 1 tuần theo đúng mẫu quy định

NỘI QUY LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

A NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC

Tất cả các sinh viên làm việc trong PTN Hoá học phải nghiêm túc thực hiện:

1 Đến phòng thí nghiệm đúng giờ đúng ca quy định Làm đủ các bài thựchành, nghỉ phải có lí do và có xác nhận của trưởng bộ môn và phải làm bù theo lịchcủa phòng thí nghiệm sắp xếp Chỉ sau khi hoàn thành các bài thực hành mới được

5 Những hoá chất, dụng cụ dùng chung sẽ đặt ở một chỗ quy định, sinh viêncần đến lấy Lấy xong lại đặt lại chỗ cũ, không được mang về chỗ của mình Phảidùng đúng dụng cụ quy định, không dùng hoá chất trong bình mất nhãn Trongtrường hợp nghi ngờ có thể thử bằng một lượng nhỏ

6 Chỉ được làm việc với dụng cụ, hoá chất sạch, nếu dụng cụ hoá chất bẩn sẽlàm sai lệch kết quả thí nghiệm thu được Dụng cụ phải được rửa sạch và tráng lạibằng nước cất Phải đổ dung dịch đã làm thí nghiệm xong, các chất phế thải, dungmôi bẩn, giấy lọc vào đúng chỗ quy định

7 Sinh viên phải tự mình làm lấy thí nghiệm Trong quá trình làm phải theodõi, quan sát hiện tượng và ghi lấy các dữ kiện thí nghiệm Mỗi sinh viên phải viếtbáo cáo thí nghiệm và nộp cho giáo viên hướng dẫn thực hành sau khi kết thúc đợtthí nghiệm Tất cả các số liệu thí nghiệm phải ghi chính xác, trung thực

8 Cấm ăn uống, hút thuốc và không nói chuyện riêng trong phòng thí nghiệm.Không được nếm vị hoá chất hoặc ngửi trực tiếp Trong trường hợp muốn thử mùicủa chất dùng tay phẩy nhẹ mùi của hoá chất ở trên miệng bình vào mũi Trong mọitrường hợp phải chú ý bảo vệ mắt Đặc biệt khi dùng kiềm, axit, amoniac phải đeokính bảo hiểm

9 Tiết kiệm điện, nước, hoá chất Không được mang các thiết bị, dụng cụ, hoáchất vào hoặc ra khỏi phòng thí nghệm nếu chưa được phép của người quản lý

10 Trước khi về phải kiểm tra chỗ làm việc, dọn dẹp sạch sẽ, rửa sạch toàn bộ

đồ dùng đã thí nghiệm, khóa vòi nước, tắt điện

B QUY TẮC AN TOÀN TRONG PTN

1 Tất cả các thí nghiệm có sử dụng các chất độc dễ bay hơi, có mùi khó chịu,các khí độc hoặc các axit đặc phải được tiến hành trong hút hoặc nơi thoáng gió.Khi làm việc với các chất lỏng độc phải đeo găng tay, không được hút các dung

dịch có chất độc hoặc các axit bằng miệng mà phải dùng pipet piston hoặc pipet cóquả bóp cao su Không được bốc chất rắn ở nơi có gió thổi mạnh

2 Phải thận trọng khi làm việc với các chất dễ cháy như xăng, ete, benzen,axeton, v.v các chất dễ nổ như hiđro, hợp chất polynitro v.v , các chất dễ gâybỏng như brom, axit sunfuric đặc, photpho trắng,v.v Khi làm việc với các kim loạikiềm phải chú ý tránh để chúng tiếp xúc với nước Không vứt các mẩu thừa kim loạikiềm ra bàn hoặc vào thùng rác mà phải trả lại cho nhân viên PTN

3 Không được cúi mặt về phía chất lỏng đang được đun sôi hoặc chất rắn đangđược đun nóng chảy để tránh hoá chất bắn vào mặt Phải đeo kính bảo hiểm khi làmviệc với các chất dễ cháy, dễ nổ, kiềm rắn, anhiđrit photphoric, khi đốt cháy dâymagie, bột nhôm

4 Khi pha loãng các axit đặc, đặc biệt là axit sunfuric, phải rót từ từ axit vàonước chứ không được làm ngược lại Không được tự động di chuyển các bình lớnchứa axit hoặc pha loãng axit từ bình lớn

5 Khi đun nóng các dung dịch trong ống nghiệm phải dùng cặp và luôn chú ýquay miệng ống nghiệm về phía không có người, đặc biệt là khi đun nóng dung dịchaxit hoặc kiềm đặc

6 Không được đưa trực tiếp các hoá chất lên mũi để ngửi mùi mà phải để cách

xa và dùng tay phất nhẹ hơi của chúng lên mũi

7 Khi làm rơi vãi thuỷ ngân hoặc vỡ bầu nhiệt kế, phải hót lấy thuỷ ngân sau

đó rắc một lớp mỏng bột lưu huỳnh và lập tức báo cho cán bộ hướng dẫn biết

8 Khi làm việc với các chất độc như các hợp chất của chì, asen, xinanua, thủyngân,v.v hoặc với dung dịch các kim loại quí, hiếm thì sau khi làm thí nghiệmxong thì phải thu hồi vào những bình chứa nhất định

9 Khi tiến hành các thí nghiệm có sử dụng bình khí nén, các thiết bị có điệnthế cao, nhiệt độ cao, cũng như các thiết bị phức tạp đắt tiền thì phải có cán bộhướng dẫn vận hành, không tự động thao tác

10 Phải biết chỗ để và sử dụng thành thạo các dụng cụ cứu hỏa, các bình chữacháy và hộp thuốc cứu thương để khi có sự cố xảy ra có thể xử lý nhanh chóng vàhiệu quả

C CÁCH SƠ CỨU CHẤN THƯƠNG VÀ NGỘ ĐỘC TRONG PTN

1 Khi bị axit đặc (sunfuric, nitric, clohidric, axetic ) hoặc brom, phenol rơivào da (tay, chân, mặt, v.v ) phải rửa ngay bằng vòi nước mạnh trong thời gian 3-5phút Sau đó sử dụng bông tẩm dung dịch natri hidrocacbonat 2% hoặc dung dịchtanin trong cồn đắp lên chỗ bỏng và băng lại

2 Khi bị bỏng do kiềm đặc, natri kim loại, v.v thì phải rửa bằng nước, sau đóphải rửa bằng dung dịch axit axetic 1% rồi rửa lại bằng nước một lần nữa và bôi

thuốc sát trùng Nếu bỏng nặng phải đưa ngay đi bệnh viện Nếu bị bỏng do vậtnóng (thủy tinh, sứ, kim loại v.v ) trước hết dùng bông tẩm dung dịch kalipemanganat 3%, hoặc dung dịch tanin trong cồn đắp lên vết bỏng, sau đó băng lạibằng loại băng có tẩm thuốc mỡ chữa bỏng

3 Khi bị bỏng do photpho trắng, cần dùng bông tẩm dung dịch đồng sunfat 2%

6 Nếu bị thương do mảnh thuỷ tinh, thì trước hết phải gắp hết mảnh thủy tinh,rửa sạch vết thương bằng dung dịch cồn iôt hoặc dung dịch kali pemanganat 3% đểsát trùng, sau đó bôi dung dịch sắt (III) clorua để cầm máu và băng lại

7 Nếu có người bị điện giật, lập tức ngắt cầu dao điện, tách người bị nạn rakhỏi nguồn điện và làm hô hấp nhân tạo nếu bị ngất

D RỬA CÁC DỤNG CỤ THỦY TINH

- Để chọn phương pháp rửa dụng cụ trong từng trường hợp riêng, thì phải: + Biết tính chất của những chất làm bẩn dụng cụ

+ Sử dụng tính chất hoà tan của chất bẩn trong nước (lạnh hoặc nóng) trongdung dịch kiềm, trong các muối hoặc axit

+ Sử dụng tính chất của các chất oxy hoá trong điều kiện nhất định có khảnăng oxy hoá các chất bẩn vô cơ, hữu cơ, để phá huỷ chúng nhờ tạo thành các hợpchất dễ tan

+ Có thể dùng các chất có tính hoạt động bề mặt để rửa (xà phòng, chất rửatổng hợp, đất sét rửa, )

+ Nếu kết tủa làm bẩn dụng cụ, bền về mặt hoá học thì có thể làm sạch bằngnhững phương pháp cơ học (chổi)

+ Khi dùng hoá chất để rửa chỉ nên chọn loại rẻ tiền

+ Luôn luôn nhớ kỹ thuật an toàn và những trường hợp rủi ro có thể xẩy ra khirửa dụng cụ

- Sau khi làm thí nghiệm cần rửa sạch ống nghiệm, bình lọ, Có hai cách rửa:+ Phương pháp cơ học: Dùng nước lạnh hoặc nước nóng và chổi rửa

+ Phương pháp hoá học: Với các vết bẩn không thể rửa sạch bằng phươngpháp cơ học

Trước tiên phải rửa bằng xà phòng.

Nếu còn vết kết tủa thì rửa bằng axit clohiđic đặc nguội hay đun nóng Nhiềukhi phải dùng đến dung môi như benzen, ete, etxăng, hoặc hỗn hợp sunfocromic

1 Hỗn hợp sunfocromic

Hoà tan một phần khối lượng muối kali bicromat với 2,5 phần khối lượngnước Sau đó rót 1/3 phần thể tích axit sunfuric đặc (d = 1,84) vào với 2/3 phần thểtích muối bicromat vừa pha xong Nếu hỗn hợp chưa tan thì đun nhẹ trong bát sứ.Sau khi rửa dụng cụ lại đổ hỗn hợp sunforomic trở lại vào lọ chứa Hỗn hợp nàydùng lại nhiều lần cho tới khi biến đổi thành màu xanh mới bỏ đi

Chú ý:

+ Hỗn hợp sunfocromic tác dụng mạnh lên da và quần áo

+ Khi cần rửa các loại pipet và ống không được dùng miệng để hút mà phảidùng quả bóp cao su

Có thể rửa bằng cách cho hỗn hợp sunfocromic đựng trong bình đong thànhdày có chiều cao để những ống này có thể nhúng vào bình hơn một nửa Đặt pipet

và ống cần rửa vào bình đong và rót sunfocromic từ trên xuống Một lúc sau lấy ra

và nhúng ngược chiều vào bình đong

2 Kali pemanganat:

Dung dịch KMnO4 4% là chất rửa dụng cụ tốt nhất

Dung dịch kali pemanganat là chất oxy hoá mạnh, đặc biệt khi đun nóng vàđược axit hoá bằng axit sunfuric, rót dung dịch vào bình đã rửa sơ bộ bằng nướcnóng, đánh sạch bằng chổi hay bàn chải Sau đó thêm tia mỏng axit sunfuric đặc đủlàm nóng, để tất cả chất bẩn oxy hoá nhanh cần lấy một lượng axit để sau khi thêmnhiệt độ dung dịch khoảng 50  60o Thường cứ 100 ml dung dịch kali pemanganatcần thêm 3  5ml axit sunfuric đặc

Sau khi rửa dụng cụ bằng dung dịch kali pemanganat trên thành bình xuất hiệnlớp màng màu nâu, có thể làm mất màng bằng cách tráng bình bằng dung dịch natrihydrosunfit 5% (NaHSO3), dung dịch sắt (II) sunfat (FeSO4); muối Mo hoặc axithữu cơ tốt hơn là axit oxalic, sau đó tráng bình bằng nước

Dung dịch KMnO4 được axit hoá đã dùng rồi thường đổ đi không sử dụng lại.Dung dịch chưa axit hoá có thể dùng vài lần

Đôi khi có thể dùng dung dịch Kalipemanganat có pha thêm một chất kiềmnào đó Dung dịch này là chất oxy hoá nhẹ, sau khi dùng nó để rửa, trên thành bình

sẽ phủ một lớp màng màu nâu mangan đioxyt, làm sạch màng này bằng một trongcác phương pháp kể trên

Chú ý: Không được thay axit H2SO4 đặc bằng HCl đặc vì axit này bị kalipemanganat oxy hoá tạo thành Clo tự do

1.1 Mục đích thí nghiệm:

- Biết cách sử dụng dụng cụ, hoá chất phòng thí nghiệm

- Nắm được sự ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ, xúc tác đến tốc

độ phản ứng

- Nắm được sự ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ đến cân bằng hoáhọc

* Thu hoạch của bài thí nghiệm

+ Tính được vận tốc tương đối của phản ứng

+ Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ Na2S2O3 trongdung dịch sau khi trộn lẫn Biểu diễn nồng độ trên trục hoành, còn vận tốc phản ứngbiểu diễn trên trục tung

+ Chứng minh được sự ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ, xúc tác, diệntích bề mặt đến tốc độ phản ứng

+ Sử dụng trong các quá trình công nghệ hoá học

+ Chọn được điều kiện tối ưu để ứng dụng trong sản xuất đạt được hiệu quả cao.+ Chứng minh được sự ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ đến cân bằnghoá học bằng thực nghiệm

Muốn có phản ứng hoá học thì các phân tử của các chất phải va chạm vớinhau, số va chạm càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn Mặt khác, số phân tử củamột chất lại tỉ lệ với nồng độ của nó trong hệ phản ứng

Định luật tác dụng khối lượng như sau:

Tốc độ của phản ứng hoá học, tỷ lệ thuận với tích số nồng độ các chất thamgia phản ứng, nồng độ của mỗi chất được luỹ thừa bằng một con số xác định bằngthực nghiệm

v = k[A]a.[B]b

Trong đó:

[A], [B] : nồng độ mol/l của A, B tại thời điểm khảo sát

k : hệ số tỉ lệ, k phụ thuộc vào bản chất chất tham gia và nhiệt độ (T tăng, ktăng, T giảm, k giảm)

Trong thực tế, chỉ những phản ứng đơn giản (một giai đoạn) mới tuân theođịnh luật tác dụng khối lượng còn các phản ứng phức tạp (gồm nhiều giai đoạn)không tuân theo định luật này

V = k[A]m[B]n

- Phản ứng có bậc tổng quát (hay bậc toàn phần) là m + n

- Phản ứng có bậc m theo A, bậc n theo B ( Hay có bậc riêng phần m theo A,bậc riêng phần n theo B)

m, n là các trị số được xác định từ thực nghiệm nói chung m ≠ a và n ≠ b, cóthể là số nguyên 1, 2, 3 hoặc là phân số hoặc bằng 0, đôi khi có thể là số âm

2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng.

* Quy tắc Van’t Hoff (Quy tắc kinh nghiệm)

Thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng lên thì vận tốc của phản ứng tăng rất nhanh

và cứ tăng lên 10oC thì vận tốc của phản ứng tăng lên từ 2 - 4 lần

Số chỉ vận tốc của phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng lên 10o gọi là

hệ số nhiệt độ và ký hiệu là 

Ta có: T 10

T

V V

* Năng lượng hoạt hoá

Năng lượng cần thiết để chuyển phân tử có năng lượng trung bình thành phân

tử hoạt động được gọi là năng lượng hoạt hoá kí hiệu Ea Năng lượng hoạt hoá củaphản ứng sẽ bằng tổng các năng lượng hoạt động hoá của các chất phản ứng

-E

RTk=A.e (1.41)

Tác dụng của chất xúc tác được giải thích là đã làm thay đổi năng lượng hoạtđộng hoá của phản ứng do tạo thành các hợp chất trung gian hoạt động có nănglượng thấp hơn năng lượng của các hợp chất trung gian hoạt động khi phản ứngkhông có chất xúc tác

Chất xúc tác chỉ làm thay đổi tốc độ phản ứng mà không làm thay đổi nhữngđặc trưng nhiệt động học của hệ, nghĩa là không làm thay đổi chiều phản ứng haytrạng thái cân bằng của hệ hoá học

1.2.2 Cân bằng hóa học

Trong phản ứng thuận nghịch, các chất tham gia phản ứng tác dụng với nhautạo thành các sản phẩm phản ứng đồng thời các sản phẩm cũng tác dụng với nhautạo lại các chất đầu Khi nào lượng các chất phản ứng mất đi theo phản ứng thuậnbằng lượng của chúng được tạo thành theo phản ứng nghịch thì ta nói rằng phảnứng đã đạt tới trạng thái cân bằng hoá học Thành phần các chất trong phản ứng lúcnày không biến đổi nữa

Đây là cân bằng động vì phản ứng thuận và phản ứng nghịch vẫn xẩy ra nhưngvới vận tốc bằng nhau Cân bằng hoá học là trạng thái của phản ứng thuận nghịchkhi tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch

Khi thay đổi các yếu tố xác định trang thái cân bằng của hệ: nồng độ hay ápsuất riêng phần của các chất, áp suất chung của hệ, nhiệt độ sẽ dẫn đến sự thay đổitốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch làm cho trạng thái của hệ bị biếnđổi Nhưng khi đưa các yếu tố này trở lại giá trị ban đầu thì cân bằng cũng trở vềtrạng thái cũ Hiện tượng này gọi là sự chuyển dịch cân bằng hoá học