Giáo trình thực tập hóa vô cơ

Pha loãng dung dịch có nồng độ biết trước bằng cách cho lượng chính xác dung dịch vào bình rồi thêm dung mô cho đúng vạch quy định.. Kh xác định pH dung dịch bằng máy đo, đ ện cực nhúng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA DƯỢC

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP HÓA VÔ CƠ

Bộ môn Hóa – Năm 2013 Lưu hành nội bộ

MỤC LỤC

Bài 1 GIỚI THIỆU VÀ CÁCH SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ 1

Bài 2 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC 6

Bài 3 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ACID - BAZ 100

CHUẨN ĐỘ THEO PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA - KHỬ 133

PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ PHỨC CHẤT (COMPLEXON) 155

Bài 6 CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA, IIA 19

Bài 7 CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIIA, IVA, VA 211

Bài 8 CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIA, VIIA 244

Bài 9 CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VIB, VIIB 27

Bài 10 CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIIB (Fe, Co, Ni) 29

Bài 11 CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IB VÀ IIB 32

1

Bài 1 GIỚI THIỆU VÀ CÁCH SỬ DỤNG

1.1.2 Dụng cụ khác

- Ly có chân khắc độ dùng pha chế hóa chất có độ chính xác thấp

- Ly có mỏ khắc độ (becher): dùng pha chế hoặc thực hiện phản ứng vớ lượng hóa chất lớn

1.2 Dụng cụ có độ chính xác cao

1.2.1 Pipet

Hình trụ, ở giữa phình to, có 2 vạch ở 2 đầu hoặc 1 vạch ở đầu trên Thường có nhiều cỡ: 1, 2, 3, , 10, 20, 2 ml, dùng để lấy thể tích nhất định chính xác được ghi trên pipet

để bịt miệng pipet lại, rồi nới thật nhẹ ngón tay để đ ều chỉnh mực chất lỏng đúng thể tích cần lấy, rồi ấn chặt ngón trỏ lại

Vị trí mặt thoáng phả đặt ngang tầm mắt, mực chất lỏng được xác định tùy loại dung dịch: Nếu mặt thoáng chất lỏng không m u, đọc thể tích là tiếp tuyến với mặt cong lõm Nếu chất lỏng có màu sậm thì đọc thể tích ở mặt thoáng trên

Cách cho dung dịch chảy ra khỏ p pet: Để pipet thẳng đứng đầu dưới tựa vào thành bình, nhẹ tay ấn để dung dịch chảy ra từ từ, nếu muốn ngưng ở vạch nào thì

mô đến gần vạch ngang Dùng pipet them từng giọt để dung mô đến vạch quy định, đậy nút kín, dốc ngược xuôi nhiều lần để hóa chất tan dần

Pha hóa chất dễ tan: cho ngay hóa chất v o bình định mức rồi thêm dung môi (không quá nửa bình) lắc cẩn thận cho tan, sau đó thêm dung mô đến vạch quy định Pha loãng dung dịch có nồng độ biết trước bằng cách cho lượng chính xác dung dịch vào bình rồi thêm dung mô cho đúng vạch quy định

Cách rót chất lỏng v o bình v đổ ra khỏi bình giống như ống đong

1.2.3 Ống chuẩn độ (buret)

Là ống hình trụ, nhỏ, d , thường có thể tích 2 ml, đầu dưới nhọn có khóa, trên thân có khắc độ gồm các cỡ 10, 25, 50 ml

2 DỤNG CỤ THỦY TINH DÙNG TRONG PHA CHẾ

4.1 Lý thuyết

pH l đạ lượng đặc trưng cho mô trường của một dung dịch, nó được tính:

pH = -lgaH+ với dung dịch đủ loãng thì pH = -lg[H+]

Kh xác định pH dung dịch bằng máy đo, đ ện cực nhúng vào dung dịch thông thường là một đ ện cực kép thủy tinh Mỗ đ ện cực thủy tinh gồm 3 bộ phận:

4.2 Ráp và bảo quản điện cực

- Tháo bao bảo vệ đ ện cực Trong lần đầu tiên dùng đ ện cực, cần ngâm qua đêm đ ện cực trong dung dịch KCl

- Cắm một đầu đ ện cực thủy tinh vào nối input thuộc ổ nối

- Súc tráng đ ện cực bằng nước cất hoặc bằng một mẫu dung dịch cần đo

- Đặt đ ện cực vào dung dịch KCl

4.3 Chuẩn hóa điện cực

- Nhúng đ ện cực vào dung dịch đệm số 1, khuấy dung dịch

- Nhấn rồi nhả nút pH/mV cho tới khi màn hình xuất hiện mode đo pH

- Nhấn nút Setup, màn hình xuất hiện Clear Buffer (nhấp nháy) Nhấn nút Enter

để xóa toàn bộ đệm cũ v chọn đệm mới

- Nhấn nút Standardize, máy nhận ra đệm và làm cho biểu tượng đệm nhấp nháy Khi tín hiệu ổn định hoặc khi nhấn nút Enter l đệm đã được nạp

- Màn hình biểu thị % “độ dốc” của đ ện cực

- Để nạp đệm thứ ha , nhúng đ ện cực vào dung dịch đệm thứ hai và nhấn nút Standardize lần nữa Máy nhận ra đệm và hiển thị biểu tượng đệm 1 v đệm 2

- Máy thực hiện kiểm tra đ ện cực Màn hình hiển thị Good Electronode (độ dốc

từ 90% đến 100%) hay Electronode Error cho biết cực không làm việc chính xác

- Đặt đ ện cực v o đệm số 3 và nhấn nút Standardize Màn hình hiển thị 3 biểu tượng đệm

5

- Sau khi nạp từng đệm, biểu tượng Standardize biến mất và xuất hiện biểu tượng Measuring

4.4 Đo pH

- Súc, tráng đ ện cực Nhúng đ ện cực vào dung dịch mẫu, khuấy đều

- Nhấn nút pH/mV cho đến khi màn hình hiện mode đo pH

- Khi tín hiệu ổn định, biểu tượng S xuất hiện Ghi kết quả

Chú ý: đ ện cực phả được ngâm trong dung dịch, nếu không biểu tượng Electrode

Error xuất hiện

6

Bài 2 TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC

MỤC TIÊU

1 Khảo sát sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ, nhiệt độ

2 Khảo sát sự dịch chuyển cân bằng hóa học

Nồng độ của A ở thờ đ ểm t2 là C2

Kh đó tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thờ g an ∆t = t2 + t1 là:

t

C t

t

C C V

1 2

đ ều kiện thực hiện phản ứng (nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, xúc tác, …)

1.1.1 Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ các chất tác dụng

V = k.CAm.CBn

CA: nồng độ chất A

CB: nồng độ chất B

7

K: hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc to(ở mỗi to sẽ có một hằng số k nhất định) Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích nồng độ các chất tác dụng với lũy thừa bằng hệ số hợp phức

1.1.2 Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ được xác định theo

k



Trong đó lnk v T l h m đồng biến, tức nhiệt độ tăng thì hằng số tốc độ phản

ứng k tăng nên tốc độ phản ứng tăng

1.2 Cân bằng hóa học

Đa số các phản ứng hóa học là phản ứng thuận nghịch

mA + m ↔ pC + pD Tốc độ phản ứng thuận Vth = kth.[A]m.[B]n

Tốc độ phản ứng nghịch Vng =kng.[C]p[D]q

Khi Vth = Vng thì phản ứng ở trạng thái cân bằng

const B

A

D C K

k

k

n m

q p cb

n g

] [ ] [

] [ ] [

Vậy, khi cân bằng đã được thiết lập thì tỷ số tích nồng độ các chất sản phẩm trên tích số nồng độ các chất tác dụng được lũy thừa theo hệ số hợp thức là một hằng số

Kh thay đổi nhiệt độ, nồng độ, áp suất,… sẽ làm cân bằng chuyển dịch theo nguyên lý Le Chatelier: ”Nếu ta thay đổi một trong những đ ều kiện ở đó cân bằng được thiết lập (ví dụ: nhiệt độ, áp suất, nồng độ) thì cân bằng chuyển dịch về phía nào làm giảm sự tác động đó”

8

Tiến hành:

- Chuẩn bị 3 ống nghiệm giống nhau đánh số thứ tự 1, 2, 3

+ Từ buret lấy 4 ml dung dịch Na2S2O3 1M cho vào ống nghiệm 1

+ Từ buret lấy 2 ml dung dịch Na2S2O3 1M + 2 ml H2O cho vào ống nghiệm 2 + Từ buret lấy 1 ml dung dịch Na2S2O3 1M + 3 ml H2O cho vào ống nghiệm 3 + Từ buret lấy 1 ml dung dịch H2SO4 1M cho vào ống nghiệm khác

- Đổ nhanh ống nghiệm chứa H2SO4 vào ống nghiệm 1 Bấm đồng hồ xuất phát, theo dõi dung dịch phản ứng đến khi thấy màu trắng đục xuất hiện thì bấm ngưng Đọc thời gian phản ứng

L m tương tự cho ống 2 và 3 Kết quả thu được ghi theo bảng sau:

Na2S2O3

Thời gian phản ứng

Tốc độ biểu kiến

- Chuẩn bị 2 becher 250 ml giống nhau

+ Từ buret lấy 5 ml dung dịch Na2S2O3 1M cho vào becher 1 rồi thêm nước đến vạch 100 ml

+ Từ buret lấy 5 ml dung dịch H2SO4 1M cho vào becher 2 rồi thêm nước đến vạch 100 ml

- Đặt cả becher vào bếp cách thủy cùng lúc Dùng nhiệt kế cắm vào 1 trong 2 becher, theo dõi nhiệt kế đến nhiệt độ cần khảo sát thì lấy becher 2 đổ vào becher 1

và bấm đồng hồ Khi thấy xuất hiện dung dịch đục thì bấm ngưng Đọc thời gian xảy ra phản ứng

9

Kết quả ghi theo bảng sau:

Thí nghiệm Nhiệt độ (°C) Thời gian phản ứng (s) Tốc độ biểu kiến v = 1/t

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nhiệt độ

- Trục hoành là trục nhiệt độ

- Trục tung là trục tốc độ biểu kiến của phản ứng

Nhận xét về sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ, nhiệt độ

- Chuẩn bị 1 pipet 10 ml, 1 becher, 4 ống nghiệm

- Dùng pipet cho vào becher 5 ml dung dịch FeCl3 0,0025M và 5 ml dung dịch KSCN 0,002M

- Hỗn hợp dung dịch thu được cho vào 4 ống nghiệm, mỗi ống 2 ml, đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4

+ Ống 1: thêm vào 1 – 2 giọt dung dịch FeCl3 bão hòa

+ Ống 2: thêm vào 1 – 2 giọt dung dịch KSCN bão hòa

+ Ống 3: thêm vào nột ít tinh thể KCl

+ Ống : để nguyên

- Dùng đũa khuấy đều các ống 1, 2, 3

- So sánh màu của các ống nghiệm, giải thích

- Quan sát màu ống nghiệm 1 và 2, giải thích

10

Bài 3 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZO

MỤC TIÊU

1 Xác định nồng độ đương lượng dung dịch HCl

2 Xác định nồng độ đương lượng dung dịch NaOH

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Để xác định nồng độ của một dung dịch baz (ac d) người ta dung chất chuẩn là dung dịch ac d (baz) đã b ết nồng độ Chẳng hạn, chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch Na2B4O2; chuẩn độ NaOH bằng dung dịch HCl, …

Trong quá trình chuẩn độ người ta dung chỉ thị để phát hiện đ ểm cuối chuẩn

độ Nguyên tắc chọn chỉ thị sao chop T = pHcuối nằm trong khoảng bước nhảy pH Sau đây l g á trị pT của một số chỉ thị thường dung trong thực tập

Chỉ thị Khoảng pH đổi màu pT

Metyl cam 3,1 – 4,4

Đỏ vàng

4,0 Cam

Metyl đỏ 4,4 – 6,2

Đỏ vàng

5,5 Cam

Phenolphtalein 8,0 – 9,8

Không màu tím 9,0 Ứng với mỗi phản ứng có một khoảng bước nhảy pH riêng Vì vậy, khi chuẩn

độ nên chọn chỉ thị cho phù hợp Chẳng hạn, khi chuẩn độ acid mạnh bằng baz yếu thì khoảng bước nhảy pH là: 4 – 6,2; còn khi chuẩn độ acid mạnh bằng baz mạnh thì khoảng bước nhảy pH là: 4,3 – 9,7

Nồng độ ac d (baz) được xác định dựa vào nồng độ đương lượng:

11

VA.NA = VB.NB

VA , NA : thể tích, nồng độ đương lượng của acid

VB , NB : thể tích, nồng độ đương lượng của baz

- Tiến h nh tương tự ít nhất 3 lần, lấy kết quả trung bình

Kết quả giữa các lần chuẩn độ không được sai lệch quá ± 0,1 ml

Kết quả:

)(3

3 2 1

ml V V V

7 4 2 7 4 2

N V

V N

N

HCl

O B Na O B Na HCl 

2.2 Xác định nồng độ của dung dịch NaOH

Dung dịch chuẩn: HCl vừa xác định nồng độ

Chỉ thị: phenolphthalein

Phản ứng: HCl + NaOH = NaCl + H2O

Tiến hành:

- Hút chính xác 10 ml dung dịch NaOH bằng pipet cho vào erlen 250 ml, thêm

1 – 2 giọt phenolphthalein (dung dịch có màu tím)

3 2 1

ml V V V

. '

N V

V N N

Na OH

HCl HCl

Na OH 

13

ài CHUẨN ĐỘ TH O PHƯƠNG PHÁP

OXY HÓA – KHỬ

MỤC TIÊU

1 Xác định nồng độ đương lượng ung ịch n 4

2 Xác định hàm lượng gam của chất khử H 2 C 2 O 4

1 NGUYÊN TẮC CHUNG

Phương pháp oxy hóa khử dựa trên cơ sở sử dụng các phản ứng oxy hóa khử

Để làm dung dịch chuẩn ngườ ta thường sử dụng các dung dịch chất oxy hóa (KMnO4, I2, K2Cr2O7, Ce(SO4)2, KBrO3, NH4VO3…) v dung dịch các chất khử (TiCl3, VSO4, SnCl2,…)

Chuẩn độ chất oxy hóa bằng chất khử, chuẩn độ chất khử bằng chất oxy hóa Trong quá trình chuẩn độ, đ ện thế oxy hóa khử của hệ biến đổi

Đ ện thế oxy hóa khử của hệ phụ thuộc vào nồng độ (hoạt độ) của các chất theo phương trình sau:

kh

ox o

a

a n E

14

Mn(C2O4)n3-2n = Mn2+ + 2nCO2Mặt khác, sản phẩm Mn2+là xúc tác cho quá trình này Vì vậy, phản ứng chuẩn

độ xảy ra nhanh dần (đặc đ ểm của phản ứng tự xúc tác) Tuy nhiên, vẫn cần đun nóng đến khoảng 80 - 90oC để l m tăng tốc độ phản ứng

2.1.2 Thực hành

- Hút chính xác 10,00 ml dung dịch acid oxalic 0,05N cho vào erlen 250 ml, thêm 10ml H2SO4 6N và 50 ml nước cất Đun nóng đến 80 - 90oC (không đun sô để ngăn ngừa sự phân hủy acid oxalic) Chuẩn độ bằng cách cho từng giọt dung dịch KMnO4 để cho màu hồng kịp biến mất mới cho tiếp Đ ểm cuối chuẩn độ là lúc xuất hiện màu hồng nhạt bền vững

- Làm 3 lần, lấy kết quả trung bình

)(3

3 2 1

4

4 2 2 4 2 2

V

V N

N

KMnO

O C H O C H KMnO 

2.2 Xác định hàm lượng của acid oxalic

- Làm 3 lần, lấy kết quả trung bình

)(3

3 2 1 '

4

'

g E V

N

m  KMnO KMnO với E = 63,033

15

Bài 5 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ PHỨC CH T

Công thức chung của phức kim loại với EDTA là MYz-4, ngoại trừ trường hợp phức của kim loại kiềm như Na+, Li+ và phức của Ag+

Lưu ý: Kí hiệu EDTA có thể hiểu là H4Y hoặc Na2H2Y Tên thương mại của

Na2H2Y l complexon III (để phân biệt với H4Y là complexon II), chelaton 3, Trilon (để phân biệt với H4Y là Trilon A)

16

2 CHỈ THỊ MÀU KIM LOẠI NET – MUR

2.1 Chỉ thị màu kim loại ricrom T đen (N T)

Chỉ thị NET có công thức H3In:

pKa1 = ? pKa2 = 6,3 pKa3 = 11,6

Thực tế, trong khoảng pH = 7 – 11, chỉ thị NET tồn tại ở dạng HIn2- và dung dịch có màu chàm

Các phức của ion kim loại với chỉ thị NET thường có m u đỏ, vì thế các phép chuẩn độ complexon với chỉ thị NET đều được tiến hành trong khoảng pH = 7 – 11

để sự chuyển m u có tính tương phản

Phản ứng chỉ thị (chuyển màu ở đ ểm cuối chuẩn độ)

MIn- + Y’ = MY2- + In’

Tại pH 10 đệm amoniac có thể tính gần đúng:

pK’MgIn = 5,4 pK’CaIn = 3,8 pK’MgY = 8,24 pK’CaY = 10,24

(chủ yếu HIn2- tại pH 10) Với M2+ = Mg2+, Ca2+, Zn2+

pKMgIn = 7,0; pKCaIn = 5,4; pKZnIn = 12,9

17

Vậy nó chung pK’MY > pK’MIn (phức MIn kém bền hơn phức MY) Khi cho

dư 1 g ọt dung dịch complexon III, màu sẽ biến đổi từ đỏ nho sang xanh chàm Tuy nhiên khoảng đổi màu khá rộng nên ngoài các màu trên ta còn thấy màu trung gian giữa đỏ nho và xanh chàm (gọi là màu nhớt chàm) Nếu phép chuẩn

độ dừng ở m u trung g an thì pM’cuối = pK’MIn, nếu phép chuẩn độ dừng ở màu xanh chàm rõ rệt thì pM’cuối = pK’MIn+1

3 lần và lấy kết quả trung bình

Kết quả

H m lượng Mg2+

được tính trong 10 ml dung dịch mẫu:

)(.1000

H m lượng Ca2+ được tính trong 10 ml dung dịch mẫu:

)(.1000

Ca    vớiE Ca2   20

3.3 Xác định hỗn hợp Ca 2+ và Mg 2+

Chuẩn độ một thể tích chính xác dung dịch Ca2+ và Mg2+ bằng dung dịch complexon III 0,01M trong đệm amoniac pH = 10 với chỉ thị NET

Dùng pipet hút 10,00 ml dung dịch Ca2+ và Mg2+ cho vào erlen 250 ml, thêm 2

ml đệm pH = 10 và 20 mg chỉ thị màu NET Chuẩn độ bằng complexon III 0,01M cho đến khi màu chuyển từ đỏ nho sang xanh chàm Ghi VY, thực hiện thí nghiệm 3 lần, lấy kết quả trung bình

Trong đ ều kiện đó các on Ca2+

và Mg2+ đồng thờ được chuẩn độ vì đ ều kiện: pK’MgY > pK’MgIn v pK’CaY > pK’CaIn Sự có mặt Mg2+ làm cho sự chuyển màu càng

rõ rệt

Kết quả

1 ml dung dịch complexon III 0,02N tương đương với 0,02 mEq Ca2+ (Mg2+)

19

Bài 6 CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IA, IIA

1 THỰC HÀNH

1.1 Sự thủy phân của một số muối:

- Dùng 4 ống nghiệm sạch, cho vào mỗi ống khoảng đầu tăm t nh thể:

+ Ống 1: Cho khoảng đầu tăm bột acid salicylic

+ Ống 2: Cho khoảng đầu tăm bột muối natri salicylat

- Thêm vào mỗi ống 15 giọt nước cất Quan sát khả năng tan của tinh thể trong 2 ống nghiệm

1.3 Tính tan của muối trung tính và muối acid của natri

- Dùng 2 ống nghiệm:

+ Ống 1: Cho khoảng đầu tăm NaHCO3

+ Ống 2: Cho khoảng đầu tăm Na2CO3

- Thêm vào 10 giọt nước cất, quan sát khả năng tan của cả 2 muối Nhận xét

1.4 Tính tan của Mg(OH) 2

- Dùng 2 ống nghiệm, mỗi ống 10 giọt MgCl2 2M

+ Ống 1: Thêm 5 giọt NaOH 2M

+ Ống 2: Thêm 5 giọt NH4OH 2M

20

- So sánh lượng tủa trong 2 ống Thêm vào ống 2 khoảng 10 giọt NH4Cl Quan sát, giải thích, viết phương trình phản ứng (giữ lại ống n y để làm tiếp phản ứng sau)

1.5 Định tính ion Mg 2+

- Ống nghiệm đã l m phản ứng 4, cho tiếp 3 giọt dung dịch NaH2PO4 0,5M

- Quan sát và viết phương trình phản ứng

- Chế tạo hydroxit kim loại kiềm thổ:

- Cho vào 3 ống nghiệm:

+ Ống 1: Cho 10 giọt dung dịch CaCl2 0,5M

+ Ống 2: Cho 10 giọt dung dịch SrCl2 0,5M

+ Ống 3: Cho 10 g ọt dung dịch aCl2 0,5M

- Thêm vào mỗi ống 3 giọt NaOH 2M (không lẫn cacbonat) So sánh lượng tủa

ở mỗi ống, giải thích

2 CÂU HỎI – BÀI TẬP

1 Thêm vào kết tủa Mg(OH)2 đã ngh ền nhỏ:

a Một lượng kiềm dư

b Dung dịch (NH4)2SO4

c Dung dịch Na2SO4

d Dung dịch HCl

Trường hợp nào xảy ra phản ứng Viết phương trình phản ứng đó

2 Ho n th nh sơ đồ biến đổi sau:

NaNaClNaOHNa2CO3NaHCO3

3 Hãy tách riêng các chất trong các dung dịch sau:

a NH4Cl và NaCl

b NaOH và NaCl

c Na2CO3 và NaCl