báo cáo hóa lý (1) (1)

MỤC LỤCBÀI 1 : Sử dụng thiết bị EC60 xác định độ dẫn điện và tổng rắn hòa tan trong một số BÀI 2: Xác định độ dẫn điện đương lượng cực đại của chất điện ly mạnh và chất điện ly yếu………...

Nguyễn Thị Anh Thư

MỤC LỤC

BÀI 1 : Sử dụng thiết bị EC60 xác định độ dẫn điện và tổng rắn hòa tan trong một số

BÀI 2: Xác định độ dẫn điện đương lượng cực đại của chất điện ly mạnh và chất điện

ly yếu………

8BÀI 3: Phương pháp chuẩn độ pH định lượng hỗn hợp acid H2SO4 và H3PO4

13BÀI 4: Xác định thế điện cực oxi hóa khử và hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khử bằng phương pháp điện thế kế………

21 BÀI 5: Xác định suất điện động và thế điện cực pin nồng độ………

26 BÀI 6: Xác định ∆G, ∆H, ∆S của một phản ứng điện hóa………

29BÀI 7: Khảo sát một số hệ keo………

33

BÀI 1:SỬ DỤNG THIẾT BỊ EC60 XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐƯƠNG

LƯỢNG, TỔNG LƯỢNG CHẤT RẮN HÒA TAN

TRONG MỘT SỐ DUNG DỊCH

I Cơ lởlý thuyết:

Độ dẫn điện (EC) là khả năng tạo ra dòng điện của một dung dịch

Tổng chất rắn hòa tan (TDS) là đại lượng đo tổng chất rắn hòa tan có trong nước(tổng chất khoáng), tổng số các ion mang điện tích, bao gồm khoáng chất, muối hoặckim loại tồn tại trong một khối lượng nước nhất định(biểu thị bằng hàm số mg/l hoặcppm) TDS thường được lấy làm cơ sở ban đầu để xác định mức độ sạch, tinh khiếtcủa ngồn nước

Chất rắn tìm thấy trong nước ở hai dạng: lơ lửng (bùn, trầm tích đáy, nước thải… )

và hòa tan (mẫu nước gồm các ion Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3 -, SO42-, Cl-) Chất rắn lơlửng sẽ không đi qua bộ lọc trong khi chất rắn hòa tan sẽ đi qua bộ lọc Giá trị TDS cóđơn vị mg/L

Tổng chất rắn hòa tan(TDS), có thể được xác định bằng bốc hơi một mẫu qua lọcđến khô, và sau đó tìm khối lượng của dư lượng khô mỗi lít mẫuTDS được sử dụngkiểm tra môi trường Giá trị TDS sẽ thay đổi khi các ion được đưa vào nước từ muối,axit, bazơ, khoáng chất cứng nước, hoặc chất khí hòa tan trong dung dịch ion hóa

Nguồn của tổng chất rắn hòa tan:

- Các ion cứng nước: Ca2+, Mg2+, HCO3

Phân bón trong nông nghiệp: NH4+, NO3-, PO43-, SO4

2 Dòng chảy đô thị: Na+, Cl

Nhiễm mặn từ thủy triều, khoáng chất, hoặc nước tưới trở về: Na+, K+, Cl

Lượng mưa acid: H+, NO3-, SO4

2-Nếu nồng độ TDS rất cao, đặc biệt là do muối hòa tan, nhiều hình thức của đờisống thủy sinh bị ảnh hưởng Các muối hoạt động để khử nước trong da của động vật.Các ion hòa tan ảnh hưởng đến độ pH của nước, do đó có thể ảnh hưởng đến sức khỏecủa các loài thủy sản Nếu TDS cao do các ion cứng nước, xà phòng có thể ít hiệu quả,hoặc ảnh hưởng đáng kể đến mạ nổi hơi

Tiêu chuẩn nước sạch ở Việt Nam quy định TDS nhỏ hơn 1000mg/l Tiêu chuẩnnước uống qui định TDS nhỏ hơn 500mg/l

II Hóa chất và dụng cụ:

NaCl 0.1N: 200ml Máy EC60: 01 Beaker 100ml: 02

HCl 0.1N: 200ml Máy khuấy từ: 01 Buret 25ml: 01

Mẫu nước: thủy cục, sông Pipet 10ml: 01 Bình định mức 100ml: 04

Beaker 50ml: 04 Nước cất

III Thực nghiệm:

 Hiệu chuẩn thiết bị EC60:

 Tiến hành đo và đợi số liệu ổn định, ghi nhận kết quả

Sau đó đóng nắp bảo vệ

3

b Xác định độ dẫn điện và tổng chất rắn hòa tan của các mẫu nước.

Chuẩn bị hai mẫu nước

IV KẾT QUẢ ĐO:

Ghi số liệu,trả lời câu hỏi cuối bài và làm báo cáo

Nhiệt độtrung bình

Nồng độ Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung

bình

Nhiệt độtrung bình

TDS: Tổng chất rắn hòa tan – Total Dissolved Solids (TDS) là đại lượng đo tổng

chất rắn hòa tan có trong nước, hay còn gọi là tổng chất khoáng, tổng số các ion mangđiện tích, bao gồm khoáng chất, muối hoặc kim loại tồn tại trong một khối lượng nướcnhất định, thường được biểu thị bằng hàm số mg/l hoặc ppm TDS thường được lấylàm cơ sở ban đầu để xác định mức độ sạch, tinh khiết của nguồn nước

2 Thiết bị EC60 hoạt động như thế nào?

Hai điện cực với một điện áp xoay chiều được đặt trong dung dịch Điều này tạo ramột dòng điện phụ thuộc vào bản chất dẫn điện của dung dịch Thiết bị đọc dòng điệnnày và hiển thị theo đơn vị EC hoặc ppm

3 Mối tương quan giữa EC và TDS?

Tổng lượng chất rắn hòa tan tỉ lệ thuận với độ dẫn điện của nó, vì vậy lượng chấtrắn cao độ dẫn điện sẽ cao hơn Khi các muối hòa tan trong nước chúng trở thành các

“ion” mang điện tích âm, dương nên chúng có khả năng dẫn điện

TDS và EC có mối tương quan mật thiết với nhau TDS của một mẫu nước dựa trên giá trị EC đo có thể được tính bằng phương trình sau:

TDS (mg/l) = 0,5 x EC (dS/m) hoặc TDS (mg/l) = 0,5 * 1000 x EC (mS/cm)

4 So sánh tổng chất rắn hòa tan tính toán trên lý thuyết và kết quả đo được của các dung dịch NaCl, HCl Giải thích ?

 Nhận xét:Hàm lượng TDS được xác định dựa vào khối lượng các chất rắn hòa

tan Do sử dụng nước không tinh khiết, trong thành phần của nước có lẫn một sốkhoáng chất Vì vậy, hàm lượng TDS đo thực tế cao hơn hàm lượng TDS tính trên lýthuyết

5 Nhận xét về kết quả đo EC và TDS của các mẫu nước?

Ta chỉ xét hai loại mẫu nước: nước thủy cục và nước sông Ta nhận thấy nước sông

có độ dẫn diện và tổng chất rắn hòa tan cao hơn nước thủy cục Nước sông chưa được

xữ lí, có chứa nhiều tạp chất và các thành phần tan trong nước Nên độ dẫn diện vàtổng chất rắn hòa tan cao

Đối với nước thủy cục, do đã qua quá trình xữ lí nên các thànhphần trong nước hầu hết đã bị loại bỏ hết, các ion trong nước cũngđược xữ lí Nên nước thủy cục có hàm lượng TDS và EC thấp hơn củanước sông

6 Đề xuất các phương pháp làm giảm TDS trong nước?

Có 3 phương pháp phổ biến để làm giảm hoặc loại bỏ TDS trongnước: chưng cất, thẩm thấu ngược, trao đổi ion:

- Chưng cất: là một trong những hình thức hiệu quả nhất để xữ lí,

nước được chuyển thành hơi nước sau đó được cô đọng thành dạnglỏng hầu hết các chất gây ô nhiễm được loại bỏ trong buồng sôi,nước ngưng tụ hầu như không còn chất gây ô nhiễm

- Thẩm thấu ngược RO: là một quá trình tách sử dụng áp lực để

buộc một dung môi đi qua màng mà vẫn giữ được chất tan ở mộtbên và cho phép các dung môi tinh khiết vượt qua Màng thẩm thấungược RO có rào cản dày đặc trong ma trận Polymer Màng RO chỉ

7

cho phép nước đi qua lớp màng trong khi giữ lại các chất hòa tan.Quá trình này đòi hỏi áp suất cao thường là 30 đến 250 đối với nướcngọt và nước lợ , 600 đến 1000 psiđối với nước biển.

- Trao đổi ion (khử ion): khử ion bằng nhựa trao đổi ion và trao

đổi ion bằng điện.Khử ion bằng nhựa trao đổi ion: Nước được đi quahai cột anion hoặc catiom tùy thuộc vào loại ion mà mình muốn xữ lí

- Trao đổi ion bằng điện: Nước được cho đi qua giữa điện cực

dương và điện cực âm Công nghệ ion màng lọc cho phép các iondương di chuyển về phía cực âm và ion âm di chuyển về phía cựcdương Nước sau khi qua thiết bị khử ion thì có đọp tinh khiết cựccao

Bài 2:XÁC ĐỊNH ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐƯƠNG LƯỢNG CỰC ĐẠI CỦA CHẤT ĐIỆN LY MẠNH VÀ CHẤT ĐIỆN LY YẾU

I Cơ sở lý thuyết

xác định từ độ dẩn điệnλcác nồng độ khác nhau nhờ định luật Conraus:

λ= - A√C

Đo độ dẫn điện riêng χ của các chuỗi dung dịch của tất cả các chất trên ở các nồng độbiết trước và được tính theo công thức

λ C =1000(χ C –χχ H2O )/C N

χH2O là độ dẫn điện riêng của nước dùng để pha dung dịch

bằng phương pháp trên mà được tính gián tiếp từ độ dẫn điện đương lượng cực đại

Beaker 100 ml: 2Buret 100ml: 1Bình định mức100ml :4

Nước cất

III Thực Nghiệm:

1 Chuẩn bị cho thí nghiệm

nước đến vạch định mức 100ml Thêm nước đến vạch định mức để có dungdịch chuẩn KCl 0.01M

nghiệm Máy cầm tay của PTN sẽ tự bù trừ hệ số nhiệt độ

3. Các bước tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: xác định độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan

của dung dịch NaCl, dung dịch HCl

Bước 2: Xác định độ dẫn điện và tổng chất rắn hòa tan của các

STT Dung dịch trước pha loãng Nồng độ Thể tích để Dung dịch sau pha loãng

pha loãng Nồng độ Thể tích sau pha loãng

Lần 3

79.99 81.29

854.83 943

f(x) = − 5124.76 x + 986.62

Đồ thị của λC = f( √𝐶 )C = f( √𝐶 ) )

 Dung dịch NaCl

11

0.040 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 200

113.33 112.29

1204.83 1333

350.19 335.29

3054.83 3409.67

f(x) = − 17837.19 x + 3520.99

Đồ thị của λC = f( √𝐶 )C = f( √𝐶 ) )

Độ dẫn điện đương lượng cực đại:

V CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CỦNG CỐ:

1 Tính độ dẫn điện đương lượng cực đại của CH 3 COOH :

λ0 CH3COOH = λ0 CH3COONa + λ0 HCl - λ0 NaCl

Nhận xét: độ dẫn điện của các dung dịch được xác đinh trên thực tế cao hơn

so với giá trị lí thuyết Vì một số yếu tố khách quan đo dung dịch của chúng ta không tinh khiết có lẫn một số tạp chất hoặc chất khoáng trong hóa chất

3 Hãy tính đỗ dẫn điện đương lượng AgIO 3 ở 298 0 K, biết độ dẫn điện đương lượng của NaIO 3 , CH 3 COONa, CH 3 COOAg ở 298 0 K lần lượt là 9.11; 9.10; 10.28 cm 2 /om.đlg.

λ0 AgIO3 = λ0 CH3COOAg + λ0 NaIO3 – λ0 CH3COONa

= 10.28 + 9.11 – 9.10 = 10.29 cm2/om.đlg

13

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ pH ĐỊNH LƯỢNG HỖN HỢP ACID H2SO4 VÀ H3PO4

 Mục tiêu học tập: Định lượng được hỗn hợp 2 acid H2SO4 và H3PO4 bằng phương pháp chuẩn độ pH.

I Cơ sở lý thuyết

Khi trung hòa một acid hay hỗn hợp acid bằng base mạnh thì pH của hệ tăng dần trong quá trình trung hòa Ta vẽ đường biễu diễn sự thay đổi của pH khi thêm base vào(pH=f(V)), đường pH này có những hình dạng khác nhau tùy thuộc vào acid được trung hòa là acid mạnh hay acid yếu Với acid đa chức thì

ta có thể trung hòa từng chức một và từ giá trị tương đương của base tại mỗi điểm tương đương ta tính được nồng độ đương lượng của acid.

cho dung dịch NaOH cần

Chuẩn độ đến khi dung

dịch chuyển sang màu

1 Xác định nồng độ dung dịch chuẩn NaOH.

2 Chuẩn độ dung dịch hỗn hợp H2SO4 và H3PO4 bằng phương pháp chuẩn thô.

15Dùng pipet 10ml hút

10ml hỗn hợp phân tích cho vào Beaker 100ml

Thêm vào cốc trên 50ml

nước cất

Cho cá từ vào cốc , đặc cốc trên bếp từ và khuấy

Cứ mỗi lần thêm 1ml

NaOH thì ta khuấy đều

và đo pH của hỗn hợp

xác định được V-tđ1 và V-tđ2 gần

đúng.

IV Kết quả và tính toán

1 Xác định nồng độ NaOH.

 Nồng độ NaOH.

Ta có: CNaOH*VNaOH = CH2C2O4*VH2C2O4

 CNaOH = (CH2C2O4*VH2C2O4)/VNaOH

Ta có: CNaOH*VNaOH = CH2SO4/60ml*60

 CH2SO4/60ml = (CNaOH*VNaOH)/60

 CH2SO4/60ml = (0.09*6)/60

 CH2SO4/60ml = 0.009N

- Nồng độ của H2SO4 trong 100ml hỗn hợp ban đầu.

- Theo giả thiết thì nồng độ H2SO4 trong 100ml hỗn hợp ban đầu bằng với nồng độ của H2SO4 trong 10ml hỗn hợp được hút ra để pha với 50ml nước cất Vậy ta có: CH2SO4/100ml*10 = CH2SO4/60ml*60

Thêm vào cốc trên 50ml

nước cất

Cho cá từ vào cốc , đặc cốc trên bếp từ và khuấy

Cứ mỗi lần thêm 1ml

NaOH thì ta khuấy đều

và đo pH của hỗn hợp

xác định được V-tđ1 và V-tđ2 gần

đúng.

 Thể tích acid H2SO4 đậm đặc cần lấy để pha trong 100ml hỗn hợp 2 acid là: CH2SO4đđ*VH2SO4đđ = CH2SO4/100ml*VH2SO4/100ml

 VH2SO4đđ = (CH2SO4/100ml*VH2SO4/100ml)/CH2SO4đđ

Ta có: CNaOH*VNaOH = CH3PO4/60ml*60

 CH3PO4/60ml = (CNaOH*VNaOH)/60

CH3PO4/60ml = (0.09*12)/60

CH3PO4/60ml = 0.018N

- Nồng độ của H3PO4 trong 100ml hỗn hợp ban đầu.

 Theo giả thiết thì nồng độ H3PO4.trong 100ml hỗn hợp ban đầu bằng với nồng độ của H3PO4trong 10ml hỗn hợp được hút ra để pha với 50ml nước cất.

Vậy ta có: CH3PO4/100ml*10 = CH3PO4/60ml*60

Mỗi lần thêm 1ml NaOH 0.09N.

R² = 0.91

V-NaOH

19

2 Tính Vtđ1, Vtđ2, CH2SO4, CH3PO4.

 Dựa vào đồ thị ta thấy: Vtđ1 = 14ml, Vtđ2 = 23ml.

 Tính nồng độ của H2SO4.

- Nồng độ của H2SO4 trong 60ml hỗn hợp.

Ta có: CNaOH*VNaOH = CH2SO4/60ml*60

 CH2SO4/60ml = (CNaOH*VNaOH)/60

 CH2SO4/60ml = (0.09*5)/60

 CH2SO4/60ml = 0.0075N

- Nồng độ của H2SO4 trong 100ml hỗn hợp ban đầu.

 Theo giả thiết thì nồng độ H2SO4 trong 100ml hỗn hợp ban đầu bằng với nồng độ của H2SO4 trong 10ml hỗn hợp được hút ra để pha với 50ml nước cất.

Vậy ta có: CH2SO4/100ml*10 = CH2SO4/60ml*60

Ta có: CNaOH*VNaOH = CH3PO4/60ml*60

 CH3PO4/60ml = (CNaOH*VNaOH)/60

 CH3PO4/60ml = (0.09*9)/60

 CH3PO4/60ml = 0.0135N

- Nồng độ của H3PO4 trong 100ml hỗn hợp ban đầu.

 Theo giả thiết thì nồng độ H3PO4.trong 100ml hỗn hợp ban đầu bằng với nồng độ của H3PO4 trong 10ml hỗn hợp được hút ra để pha với 50ml nước cất.

Vậy ta có: CH3PO4/100ml*10 = CH3PO4/60ml*60

 CH3PO4/100ml = (CH3PO4/60*60)/10

 CH3PO4/100ml = (0.0135*60)/10

 CH3PO4/100ml = 0.081N

3 Tại sao phải tiến hành chỉnh đệm pH trước khi đo pH hoặc chuẩn độ pH?

Trước khi đo pH hoặc chuẩn độ pH ta cần phải tiến hành chỉnh đệm pH

để cố định pH của dung dịch như thế ta sẽ dễ dàng xác định được chính xác pH của dung dịch Nếu pH của dung dịch không được cố định thì có thể dẫn đến kết quả đo pH sẽ bị sai do pH thay đổi liên tục.

Bài 4:

XÁC ĐỊNH THẾ ĐIỆN CỰC OXY HÓA KHỬ VÀ HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ KẾ

I Cơ Sở Lý Thuyết

Thế chuẩn của hệ Fe+3/Fe+2 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ dung dịch Fe2+

bằng dung dịch KMnO4 chuẩn Đây là hệ oxy hóa khử nên điện cực chỉ thị phải là điệncực Pt Trong hệ luôn có cân bằng của phản ứng oxy hóa khử nên cân bằng được quyếtđịnh bởi nồng độ và thế chuẩn của hệ Fe3+/Fe2+ , và được tính bởi phương trình

III Tiến Hành Thí Nghiệm

]

Lọc 50ml dung dịch FeSO4 , lấy 2ml vào bình, thêm 10ml nước và

1ml H2SO4 đđ

bật khuấy và dd KCl bão hòa

Ráp điện cực Ag trong KCl bão hòa Pt trong hỗn hợp mới pha

Tiếp tục thêm mỗi lần 0.1ml cho đến khi xuất hiện giá trị nhảy vọt

Ghi lại tất cả các giá trị điện thế ở mỗi lần thêm, xữ lí số liệu và làm

báo cáo

Do Fe2+ không bền, dễ bị oxi hóa thành Fe3+ nên không thể pha trước dungdịch Fe2+ không chứa Fe3+ Để dung dịch FeSO4 không chứa Fe3+ thì phảithêm Fe và H2SO4 vào dung dịch Fe sẽ đưa Fe3+ trở về Fe2+

2Fe 3+ + Fe  3Fe 2+

H2SO4 có tác dụng tránh sự kết tủa của ion chứa Fe3+ , làm chuyển dịch cân bằng vềphía tạo ra Fe2+ vì nồng độ của Fe2+ sẽ thay đổi theo thời gian nên mỗi lần sử dụngchúng ta cần phải chuẩn độ lại

QUY TRÌNH TIẾN HÀNH

Lấy 10ml dung dịch mới pha chuẩn lạinồng độ

Rửa sạch các điện cực trướcráp hệ thống

23

IV Bảng kết quả:

a Bảng số liệu:

- Chuẩn lại nồng độ của dung dịch FeSO4

0 2 4 6 8 10 12 0

Biểu đồ E/V theo V KMnO4

- Giá trị điện thế ở V tương ứng: Từ đồ thị trên ta xác định được:

VKMnO4(ml) Thể tích KMnO4 tại thời điểm tương đương(ml): 10.9 ml

1.2

f(x) = 0.4 x + 0.65 R² = 0.96

Chart Title

Từ đồ thị ta xác định được :

E0 Fe3+ ,Fe2+ = 0.6488(V)a= 2,303 RT nF => n=2,303 RT aF = 2.303∗8.31∗2980.397∗96500 = 0.1489

27

V CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CŨNG CỐ

 Viết các phản ứng xảy ra ở điện cực và viết sơ đồ pin tạo thành trong phản ứng oxi hóa khử trên.

BÀI 5 :XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ THẾ ĐIỆN CỰC PIN NỒNG ĐỘ

Suất điện động của pin Daniel – Jacobi là

E = ( E0

Cu2+/ Cu - E0

Fe2+/Fe ) + RT nFln( aCu2+ /aFe2+)Thế của các điện cực đo nhờ sự trợ giúp của các điệncực so sánhCl-/AgCl,Ag Điện cực khảo sát đóng vai trò catod nối với cực dương của máy đo còn điện cực so sánh đóng vai trò anod nối cự âm của máy đo

Eđo= Eđiệncựckhảosát– Eđiệncực so sánh

Thế điện cực kim loại được tính nhờ biểu thức

E = E0

M2+/M +RT zF lnaM2+

Trong pin nồng độ không tải từ hai điện cực kim loại điện cực nằm trong dung dịch có nồng độ thấp sẽ là anod

(-)Cu׀CuSO4 a1 ‖CuSO4׀Cu a2 (+)

(-)Fe׀FeSO4 a1 ‖FeSO4׀Fe a2 (+)

Trongđó a1 < a2

SĐĐ của pin nồng độ không tải được tính như sau

E =RT zFlna 2 a 1

¿ ¿Hoạt độ của dung dịch được tính nhờ phép tính gần đúng nhất Debye – Huckel

29

Điệncực Cu, Fe Pipet

III.Thực nghiệm.

1.Chuẩn bị thực nghiệm

Dùng giấy nhám nước đánh sạch các điện cực và các dây kim loại

Pha loãng dung dịch CuSO4 và FeSO4 0.1 M như bảng sau, đổra beaker 50 ml

Lấy 50ml dung dịch KCl 0.1M vào beaker 100ml Đưa điện cực so sánh bạc clorua vào beaker , chú ý kiểm tra dung dịch trong điện cực so sánh Nếu dung dịch cạn thì cần châm thêm dung dịch KCl bãohòa

2.Xác định SĐĐ của pin Daniel –χ Jacobi