Tài liệu hướng dẫn thực hành môn Hóa học - Trường ĐH Giao thông Vận tải

Tài liệu hướng dẫn thực hành môn Hóa học gồm các nội dung thực hành như: An toàn thí nghiệm – kỹ thuật cơ bản trong phòng thí nghiệm; pha chế, bảo quản hóa chất; xác định hiệu ứng nhiệt của quá trình; xác định khối lượng mol của chất;...Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NỘI DUNG THỰC HÀNH

(15 tiết – dành cho sinh viên ngành Vận tải – Kinh tế)

tiết Buổi

1 An toàn thí nghiệm – Kỹ thuật cơ bản trong phòng thí nghiệm 1

1

Chú ý: Sau khi kết thúc chương trình thí nghiệm, sinh viên phải hoàn thành báo cáo thí nghiệm theo

yêu cầu sau:

• Báo cáo thí nghiệm được đóng thành quyển (có bìa); trên bìa phải có đầy đủ thông tin về: lớp, nhóm, các thành viên

• Nội dung báo cáo phải đảm bảo được trình bày:

Theo trình tự bài, thí nghiệm Mỗi thí nghiệm, cần có:

o Mục đích bài thí nghiệm;

o Hiện tượng thu được hoặc kết quả đo;

o Giải thích hiện tượng thí nghiệm (bằng phương trình phản ứng, nếu có) hoặc tính toán kết quả;

o Nhận xét hoặc so sánh với giá trị thu được từ lý thuyết;

BÀI 1 AN TOÀN THÍ NGHIỆM,

KỸ THUẬT CƠ BẢN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

I An toàn trong phòng thí nghiệm:

I.1 Quy tắc chung:

• Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm trước khi vào phòng thí nghiệm;

• Làm thí nghiệm theo đúng hướng dẫn của giảng viên thực hành

• Trước khi làm thí nghiệm phải rửa sạch ống nghiệm, dụng cụ thí nghiệm

• Khi làm thí nghiệm phải:

- Mặc quần áo gọn gang; đi giày dép thấp có quai hậu;

- Không ngửi, nếm hóa chất; không để hóa chất dính vào da, quần áo, đồ dùng;

- Không được đùa nghịch, làm việc riêng hoặc ăn quà vặt;

- Không sử dụng chung công-tơ hút cho các lọ hóa chất;

- Nhẹ tay, tránh va chạm khi sử dụng dụng cụ thủy tinh;

- Cẩn thận khi đun nóng hóa chất; kiểm tra bếp điện hoặc đèn cồn trước khi đun;

- Nghiêm cấm sử dụng các hóa chất độc, hóa chất không trong bài thực hành;

- Hóa chất thải sau thí nghiệm phải được thu gom vào dụng cụ đựng chuyên dụng, không được thải bỏ trực tiếp vào nguồn thải chung

• Rửa sạch dụng cụ và dọn dẹp sau thí nghiệm; bàn giao lại dụng cụ, báo cáo kết quả và chỉ được ra về khi có sự cho phép của giảng viên thực hành

Chú ý: Phải tập trung, cẩn thận khi làm thí nghiệm, trung thực khách quan trong theo dõi kết quả và làm báo cáo thí nghiệm

I.2 Chú ý các cảnh báo nguy hiểm:

Bảng 1 Cảnh báo sự nguy hại của hóa chất

STT Hình đồ cảnh báo –

Thay thế hình đồ cũ theo tiêu chuẩn Châu Âu

1

Nổ bom

Chất có khả năng gây nổ Chất tự phản ứng

Peoxit hữu cơ

STT Hình đồ cảnh báo –

Thay thế hình đồ cũ theo tiêu chuẩn Châu Âu

Chất khi phản ứng tạo khí dễ cháy;

Peoxit hữu cơ

3

Ngọn lửa trên vòng tròn

Bảng 1 Cảnh báo sự nguy hại của hóa chất

STT Hình đồ cảnh báo –

Thay thế hình đồ cũ theo tiêu chuẩn Châu Âu

7

Nguy cơ sức khỏe

Chất gây ung thư;

Nguy cơ môi trường

Độc đối với môi trường

I.3 An toàn với hóa chất:

I.2.1 Với chất độc dễ bay hơi:

Tất cả các thí nghiệm có sử dụng chất độc dễ bay hơi, có mùi khó chịu, các khí độc hoặc các axit đặc phải được tiến hành trong tủ hút hoặc nơi thoáng gió, cần phải đeo kính bảo vệ, khẩu trang thí nghiệm

I.2.2 Với các chất dễ cháy, dễ nổ:

Khi làm việc với các hóa chất này cần phải đeo kính bảo vệ cho mắt và mặt, không để những hóa chất này gần nguồn nhiệt, cầu dao điện

I.2.3 Với chất lỏng sôi:

Không được cúi đầu về phía các chất lỏng đang đun sôi hoặc chất rắn đang đun nóng chảy để tránh bị hóa chất bắn vào mặt Khi đun nóng các dung dịch trong ống nghiệm phải dùng kẹp gỗ để kẹp ống nghiệm và luôn chú ý quay miệng ống nghiệm về phía không có người Khi đun nóng dung dịch bằng cốc hoặc bình thủy tinh chịu nhiệt trên bếp điện, cần phải đặt tấm tản nhiệt giữa dụng cụ thủy tinh và bếp điện để tránh hiện tượng làm nóng cục bộ, gây vỡ dụng cụ thủy tinh

II Một số dụng cụ thường dùng trong phòng thí nghiệm

II.1 Dụng cụ chia độ: ống đong, cốc chia độ, buret, pipet, bình định mức

Hình 1 Ống đong (thủy tinh, nhựa) Hình 2 Buret

Hình 3 Pipet

Hình 4 Bình định mức các loại

II.2 Dụng cụ khác:

Hình 9 Bình tam giác (Erlen) Hình 10 Chậu thủy tinh

Hình 11 Lọ đựng hóa chất Hình 12 Kẹp ống nghiệm Hình 13 Chổi rửa

Hình 14 Đèn cồn Hình 15 Bếp điện

Hình 16 Bình tia (đựng nước cất) Hình 17 Cân phân tích

Hình 18 Cân kỹ thuật cơ học (Robevan) Hình 19 Cân kỹ thuật điện tử

III Một số kỹ thuật cơ bản trong phòng thí nghiệm:

III.1 Lấy hóa chất:

III.1.1 Dạng lỏng:

• Lấy lượng ít (không yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác, ví dụ: chừng 1 ml đến 2 ml dung dịch hoặc hóa chất lỏng): có thể dùng công tơ hút, hút dung dịch rồi nhỏ từ từ vào ống;

• Lấy lượng lớn hơn (không yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác): sẽ sử dụng ống đong;

đổ dung dịch vào ống đong cho tới khi mực chất lỏng ngang bằng với vạch đo

• Lấy lượng dung dịch khi có yêu cầu chính xác về thể tích: sử dụng pipet có thể tích tương ứng, ví dụ: cần lấy 3 ml dung dịch thì sẽ sử dụng pipet 5 ml có chia độ; cần lấy

10 ml dung dịch thì sử dụng pipet 10 ml (có chia độ hoặc không chia độ); cần lấy

7 ml dung dịch thì sử dụng pipet 10 ml có chia độ…

Cách tiến hành: dùng quả bóp cao su hút lượng dung dịch cần lấy vào pipet (lớn hơn lượng dung dịch được yêu cầu) Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch từ pipet vào lọ đựng dung dịch gốc cho tới khi mực chất lỏng ngang bằng với vạch đo của pipet Nhỏ từ từ

lượng dung dịch còn lại trong pipet vào ống nghiệm hoặc bình chứa (xem: Hình 20.)

Hình 20 Cách lấy dung dịch hóa chất bằng pipet III.1.2 Dạng rắn:

• Nếu yêu cầu lấy lượng áng chừng (như: bằng hạt ngô, hạt gạo ): dùng thìa có sẵn trong lọ đựng hóa chất tương ứng, lấy một lượng theo kích cỡ áng chừng mà thí nghiệm yêu cầu

• Nếu yêu cầu lấy lượng chính xác vừa phải: sử dụng cân kỹ thuật để cân lượng hóa chất cần thiết;

• Nếu yêu cầu lấy lượng hóa chất chính xác cỡ phần nghìn: sử dụng cân phân tích

III.2 Cách rửa ống nghiệm:

Trước khi làm thí nghiệm, yêu cầu sinh viên phải làm sạch ống nghiệm bằng cách dùng chổi lông có sẵn trong phòng thí nghiệm và tiến hành lần lượt các bước như sau:

• Cầm nghiêng ống nghiệm rồi xả nước từ vòi nước máy vào ống nghiệm cần rửa;

• Lựa đưa chổi lông từ từ vào trong ống nghiệm (không ấn chổi vào ống nghiệm, vì làm vậy dễ gây vỡ đáy ống nghiệm);

• Xoay tròn chổi rửa trong lòng ống nghiệm để chổi lông cọ xát, đều vào thành ống nghiệm;

• Lặp lại các bước trên 3 lần;

• Dùng nước máy tráng 1 lần, rồi dùng nước cất tráng lại ống nghiệm 2 lần;

• Úp ngược ống nghiệm lên giá đựng ống nghiệm (sạch);

• Tiếp tục rửa sạch các ống nghiệm khác

-

BÀI 2 PHA CHẾ, BẢO QUẢN HÓA CHẤT

I Cơ sở lý thuyết

I.1 Khái niệm về nồng độ dung dịch:

Các loại nồng độ dung dịch: nồng độ phần trăm về khối lượng, nồng độ mol, nồng

độ mola, nồng độ đương lượng gam…

I.2 Kỹ thuật cân hóa chất:

Cân được dùng để cân chất chuẩn, cân mẫu phân tích, cân hoá chất phản ứng, cân sản phẩm

Vật cân có thể là chất rắn, hoặc lỏng, tuy nhiên phải tuân theo các nguyên tắc nhất định sao cho phép cân vừa chính xác vừa có ý nghĩa

• Cân phân tích (xem: Hình 17 và Hình 23.): cân phân tích thường cân các vật cân có

khối lượng tối đa tới 200 gam, có độ chính xác tới 10–4 gam đến 10–5 gam, gồm hai loại chính là cân cơ học và điện tử Ngày nay, cân điện tử ra đời sử dụng kỹ thuật số

và hiển thị bằng màn hình tinh thể lỏng, đã giảm được rất nhiều thao tác cho người phân tích

- Quy tắc sử dụng cân điện tử:

+ Trước khi cân phải kiểm tra độ thăng bằng của cân thông qua bọt nước của bộ phận điều chỉnh thăng bằng (bọt nước ở giữa vòng tròn giới hạn)

+ Khi cân, người ngồi trên ghế đối diện với cân, mọi thao tác phải nhẹ nhàng tránh va đập

+ Nối nguồn điện cho cân, bật công tắc nguồn, các đèn báo hiệu và màn hiển thị sáng, đợi cho đến khi ổn định, màn hiển thị chỉ “0,0000 g”

+ Đặt vật cân ở giữa đĩa cân

+ Đóng kín tủ cân, chờ các con số hiển thị ổn định mới bắt đầu đọc giá trị trọng lượng

Hình 23 Cân điện tử và nguyên lý hoạt động

Trong bất kỳ trường hợp nào, không được đặt trực tiếp hoá chất cần cân lên đĩa cân Cần sử dụng cốc cân, thuyền cân trong mọi trường hợp và cân hai lần: lần thứ nhất cân cốc cân, sau đó cân cốc cân có chứa chất cần cân và lấy hiệu số khối lượng giữa hai lần cân

+ Khi cân xong, phải tắt cân hoặc để cân ở chế độ Standby, vệ sinh cân và khu

vực cân sạch sẽ (để bảo vệ cân phân tích khỏi quá trình bị ăn mòn), đóng cửa tủ

cân

• Cân kỹ thuật (xem: Hình 18 và Hình 19.): khả năng đọc kết quả của loại cân này là

0,01 đến 1 gam

I.3 Kỹ thuật lọc và gấp giấy lọc:

• Lựa chọn giấy lọc phù hợp; gấp giấy lọc và đặt giấy lọc vào phễu phù hợp;

• Đặt phễu vào giá lọc, phía dưới có dụng cụ hứng nước lọc (chú ý không để phễu chạm vào mực chất lỏng trong dụng cụ hứng nước lọc);

• Gạn dung dịch quan giấy lọc (thao tác gạn dung dịch phải rót qua đũa thủy tinh được

mô tả như trong Hình 24.);

• Đổ nước cất vào cốc có kết tủa và khuấy đều nhẹ nhàng, để lắng lại kết tủa rồi lại gạn dung dịch qua giấy lọc (tiến hành lặp lại nhiều lần để tủa được rửa sạch khỏi các ion trong dung dịch ban đầu);

• Cuối cùng, chuyển toàn bộ kết tủa lên trên giấy lọc;

• Tiếp tục dội rửa kết tủa nhiều lần bằng nước cất

Hình 24 Kỹ thuật lọc gạn dung dịch

Chú ý: Tùy mục đích lọc lấy kết tủa hay lọc bỏ kết tủa lấy nước lọc mà cần gấp giấy lọc

theo các kiểu khác nhau:

- Gấp giấy lọc dạng rãnh (xem: Hình 25a và Hình 26.): cho phép chất lỏng đi

qua giấy lọc nhanh chóng do có diện tích bề mặt lớn;

- Gấp giấy lọc dạng côn (xem: Hình 25b.): cho phép tách chất rắn dễ dàng hơn

(a) Gấp giấy lọc để lấy nước lọc (b) gấp giấy lọc để lấy kết tủa

Hình 25 Giấy lọc được gấp dạng rãnh (a) và dạng côn (b)

Để lọc tốt, cần chọn tờ giấy lọc có kích thước phù hợp, mép tờ giấy lọc cách mép phễu khoảng 0,5 cm

Sau khi đặt giấy lọc vào phễu, dùng bình nước cất thấm ướt đều tờ giấy sau đó đổ đầy nước cất vào phễu cho chảy

Nếu giấy lọc đặt đúng, cuống phễu sẽ được lấp đầy nước, tiến hành lọc ngay khi cuống phễu vần còn đầy nước Chính cột nước này làm giảm áp suất thuỷ tĩnh ở phần cuống phễu và vì vậy tăng tốc độ quá trình lọc

Pha chế khoảng 250 ml dung dịch NaCl bão hòa từ tinh thể NaCl

1 Mục đích: Pha và lọc để thu được dung dịch bão hòa

2 Dụng cụ, hóa chất

Tinh thể NaCl; 01 cốc thủy tinh (dung tích 500 ml)

02 bình nón (dung tích 250 ml); 02 đũa thủy tinh;

01 bình đựng dung dịch sau lọc; 01 thìa xúc hóa chất;

01 phễu thủy tinh; Giấy lọc

3 Cách tiến hành

- Đong khoảng 300 ml nước cất vào cốc thủy tinh to (dung tích 500 ml);

- Dùng thìa xúc tinh thể NaCl từ lọ vào cốc, vừa xúc vừa khuấy đề NaCl tan; có thể dùng máy khuấy từ (nếu có);

- Thêm NaCl và khuấy đến khi không thể tiếp tục hòa tan thêm được NaCl;

- Tiến hành lọc lấy dung dịch NaCl:

+ Gấp giấy lọc dạng rãnh;

+ Đặt giấy lọc vào phễu và tiến hành lọc như hướng dẫn trong hình 26

+ Gạn để lấy phần dung dịch và bỏ phần NaCl không tan (chú ý: không dùng thêm nước cất để tráng rửa);

+ Chắt lượng dung dịch NaCl thu được vào bình bảo quản, dán nhãn và đề ngày pha hóa chất, nhiệt độ

4 Yêu cầu

- Thu được khoảng 250 ml dung dịch NaCl bão hòa;

- Dán nhãn và bảo quản hóa chất đã pha

1 pipet 10 ml; Dung dịch chuẩn HCl 1 M; 1 bình định mức 100 ml;

Nước cất trong bình tia

4 Yêu cầu

- Tính toán để lượng dung dịch HCl 1M cần thiết để pha được 100 ml dung dịch HCl 0,1 M;

- Pha được 100 ml dung dịch HCl 0,1 M bằng bình định mức;

- Dán nhãn và bảo quản hóa chất vừa pha

II.3 Thí nghiệm 3

Pha chế 250 ml dung dịch CuSO4 1 M và 250 ml dung dịch ZnSO4 1 M

1 Mục đích

- Tính toán pha dung dịch có nồng độ xác định từ nguồn chất rắn tương ứng

2 Dụng cụ, hóa chất

2 bình định mức 250 ml; 2 thìa cân hoặc giấy cân ; Muối kẽm sunfat;

Nước cất trong bình tia Muối đồng sunfat; (có thể khan hoặc ngậm nước)

3 Cách tiến hành

- Tính toán lượng chất rắn cần thiết để pha dung dịch;

- Tiến hành như thí nghiệm 1

4 Yêu cầu

- Tính toán và pha dung dịch theo yêu cầu;

- Dãn nhãn và bảo quản hóa chất vừa pha

1 cốc (dung tích 200 ml); Nhiệt kế cồn (đỏ) NH4Cl (tinh thể);

1 đũa thủy tinh; Ống đong 100 ml; Nước cất trong bình tia;

Cân

3 Cách tiến hành:

tinh khuấy nhanh chừng 15 giây;

- Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ ban đầu của nước (T1 = t1

4 , 185 J / g ⋅ K: là nhiệt dung riêng của nước

- Xác định nhiệt hòa tan của NH4Cl (1 mol): ht,NHCl

3 Cách tiến hành:

- Dùng ống đong, đong chính xác 10 ml nước cất (khối lượng m1);

- Cho toàn bộ lượng nước cất trên vào nhiệt lượng kế (1), bật máy khuấy từ (khoảng

15 giây), đo nhiệt độ ban đầu của nước (T1 = t1

o

C + 273);

- Cân chính xác m2 gam tinh thể Na2SO4 (trong khoảng từ 2 gam đến 3 gam), đổ cẩn thận lượng chất rắn này vào nhiệt lượng kế (1);

- Bật máy khuấy từ cho hòa tan hoàn toàn muối (chừng 30 giây);

- Khi lượng chất rắn tan hết, ghi lại nhiệt độ (T2 = t2oC + 273);

- Tiến hành thí nghiệm tương tự với quá trình hòa tan tinh thể Na2SO4.10H2O

4 Yêu cầu:

- Xác định ∆T = T2 – T1;

- Xác định lượng nhiệt trao đổi khi hòa tan từng muối:

T)mCm

C(

Q=− H2O⋅ H2O + K⋅ K ⋅∆

- Xác định nhiệt hòa tan (1 mol) từng muối:

m

MQ

∆

Chú ý: + CHO 4,185J/g K

2 = ⋅ : là nhiệt dung riêng của nước;

+ CK =0,8J/g⋅K: là nhiệt dung riêng của bình nhiệt lượng kế;

H

∆

dung dịch Na2SO4

BÀI 4 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG MOL NGUYÊN TỬ KIM LOẠI

I Cơ sở lý thuyết

Dựa vào phương trình phản ứng hóa học giữa kim loại (Me) và dung dịch axit không có

tính oxi hóa cao (axit chỉ có tính oxi hóa ở ion H+):

2Me + 2nH+ → 2Men+ + nH2

Tỷ lệ mol 2 mol 2n mol 2 mol n mol

Cho m (g) kim loại (Me) phản ứng với dung dịch axit dư (ví dụ dung dịch HCldư) thu được muối kim loại và khí H2 Lượng khí H2 thu được từ phản ứng được dẫn vào một hệ thống xylanh (kèm piston) để đo thể tích Khí H2 sẽ giãn nở để cân bằng với áp suất khí quyển P (coi P = 1 atm) và do đó đẩy piston đi một khoảng cách tương ứng với thể tích

V (lit)

Coi khí H2 là khí lý tưởng, áp dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng, có thể tính được số mol khí H2 (tương ứng với khối lượng khí H2) được tạo ra Từ số mol (khối lượng) khí H2, khối lượng của kim loại ban đầu có thể tính toán và biện luận được khối lượng mol nguyên tử của kim loại cần tìm

+ Cân phân tích + Dung dịch HCl 2M + Magie kim loại (Mg)

+ Thiết bị xác định nguyên tử kim loại (xem mô hình: Hình 22a hoặc Hình 22b.)

Hình 22 Sơ đồ thiết bị xác định khối lượng mol nguyên tử kim loại (Mg)

3 Cách tiến hành:

- Dùng nhiệt kế, xác định nhiệt độ phòng thí nghiệm;

- Cân chính xác m gam (bằng cân phân tích) kim loại Magie (Mg) cho vào thìa A;

- Đặt thìa A vào trong bình C sao cho thìa không bị ngập vào dung dịch axit trong bình và lượng Mg trong thìa không rơi vào dung dịch trong bình;

- Chỉnh piston trong xylanh D về vị trí số 0;

- Xoáy chặt nút bình Kiểm tra độ kín của hệ thống thí nghiệm bằng cách kéo piston

ra khỏi vị trí số 0 Nếu hệ thống kín, piston sẽ tự trả về vị trí ban đầu;

- Hạ từ từ thìa đựng kim loại xuống ngập vào dung dịch axit, Mg sẽ phản ứng với axit tạo ra khí Hyđro, toàn bộ khí Hyđro thoát ra sẽ giãn nở để cân bằng với áp suất ngoài P (coi P ≈ 1 atm) sẽ đẩy piston trong xylanh D;

- Khi phản ứng kết thúc, đọc và ghi lấy giá trị của x (V = x ml = x/1000 lit)