Thực tập hóa đại cương Dương Nữ Khánh Lê by tailieuthamkhaokhoahoc

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 2: Xác định đương lượng Mg bằng phương pháp đẩy H2

I. Nguyên tắc: - Phương pháp đẩy H2 được dùng để xác định đương lượng của các kim loại phản ứng nhanh và hoàn toàn với axit và bazơ, giải phóng ra H2.

ai l.c

Mg + HCl → MgCl2 + H2 1 đl Mg tức là Đ (g) 1 đl H2 tức 1g H2 hay 11200ml H2 (đktc) a (g) Mg V0 ml H2 (đktc) 11200. a Đ= V0

ha m

kh ao kh oa ho c@

II. Cách tiến hành: - Kiểm tra ống nghiệm có kín với hệ thống không bằng cách tạo sự chênh lệch cột nước giữa hai bên. Nếu cột nước thay đổi một chút rồi dừng lại thì hệ kín. Nếu hệ hở thì cột nước thay đổi tới khi hai bên bằng nhau. - Dùng giấy ráp đánh sạch miếng Mg để loại bỏ MgO. Dùng kéo cắt nửa rồi đem cân xác định a (20~30mg) - Cho Mg vào nhánh dài. Dùng pipet bơm HCl vào nhánh ngắn của ống nghiệm chữ Y một lượng bằng 1,5 lượng phản ứng. Lắp vào hệ thống. Trước khi lắp, hạ thấp ống gắn với ống nghiệm xuống. - Kiểm tra hệ thống đã kín hay chưa. - Thăng bằng mực nước hai bên để cố định áp suất hệ bằng áp suất khí quyển. Ghi V1. - Sau khi phản ứng xảy ra hết, làm nguội hệ thống về nhiệt độ phòng bằng cách ngâm trong cốc nước máy khoảng 3-5 phút. - Thăng bằng mực nước hai bên. Ghi V2.

ilie ut

III. Xử lý số liệu: VH2 = V1 − V2 Phệ = PH2 + εT

} ⇒ PH2 = Pkq − εT

Thang bằng: Phệ = Pkhí quyển P0 . V0 PH2 . VH2 = T0 TH2 V0 =

PH2 . VH2 . T0 (Pkq − εT ). (V2 − V1 ). 273 = P0 . TH2 760. (t° + 273)

 Dương Nữ Khánh Lê Lần 2 0.0291g 771,813mmHg 13°C 11,987mmHg 1,8ml 30ml 26,912ml 12.11 -0.33%

Lần 1 0.0292g 771,813mmHg 13°C 11,987mmHg 1,5ml 30ml 27,198ml 12.02 -1.07%

ai l.c

Các đại lượng thực nghiệm Khối lượng Magie kim loại, a (gam) Áp suất khí quyển, Pkq (mmHg) (1) Nhiệt độ phòng, t° (°C) Áp suất hơi nước bão hòa, ƐT (mmHg) Mức nước ống trước phản ứng, V1 (ml) Mức nước ống sau phản ứng, V2 (ml) Thể tích Hidro ở điều kiện chuẩn, V0 (ml) Đương lượng của Magie, Đ Sai số tương đối (%)

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9

kh ao kh oa ho c@

IV. Giải thích sai số: Đtn − Đlt Sai số = . 100% Đlt A 24,30 Đlt = = = 12,15 n 2 Đtn < 12,15 : Sai số âm. Nguyên nhân: Do chưa làm nguội hệ thống đã thăng bằng áp suất. Đtn > 12.15 : Sai số dương. Nguyên nhân: Do hệ thống không tuyệt đối kín hoặc do Mg bị lẫn MgO.

ilie ut

ha m

 Chú ý: Khi đề bài yêu cầu tính khối lượng Mg cần dùng để thoát ra một khoảng thể tích khí H2 nào đó, ta tính theo điều kiện tiêu chuẩn.

1mBar = 100 Pa 760mmHg = 101325Pa 1

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 3: Xác định khối lượng mol của oxi theo phương trình trạng thái khí lý tưởng

MnO2 ,T

ai l.c

I. Nguyên tắc: - Ở nhiệt độ không quá thấp và áp suất không quá cao, các chất khí thông thường như O2, H2, N2,… có thể coi là khí lý tưởng. - Phương trình trạng thái khí lý tưởng: m m 1 PV = nRT = RT ⇒ M = RT ( ) M PV - Để xác định khối lượng mol của của Oxi có thể sử dụng phản ứng nhiệt phân KClO3 có xúc tác MnO2 trong hệ kín:

kh ao kh oa ho c@

2KClO3 (r) → 2KCl(r) + 3O2 (k) - Khối lượng O2 thoát ra trong phản ứng bằng sự hụt khối lượng của hỗn hợp rắn sau nhiệt phân, còn thể tích của O2 bằng sự gia tăng của thể tích khí trong hệ kín.

ilie ut

ha m

II. Cách tiến hành: - Kiểm tra độ kín của hệ thống: + Kiểm tra khóa 3: Dùng quả bóp thổi mạnh cho nước vào đầy ống xiphong, sau đó kẹp chặt khóa 3 lại. Nếu nước chảy từ khóa 3 ra thì khóa 3 bị hở. Nếu ống xiphong vẫn đầy nước thì khóa 3 kín. + Kiểm tra độ kín toàn hệ thống: Lắp ống nghiệm vào hệ thống. Tạo sự chênh lệch mực nước giữa bình cầu và cốc nước. Nếu hệ thống kín thì mực nước sẽ chỉ thay đổi một chút rồi đứng yên. Nếu hệ thống hở thì mực nước sẽ thay đổi cho tới khi mực nước hai bên bằng nhau. - Cho 1,5~1,6g KClO3 đã trộn đều với một ít MnO2 theo tỉ lệ 5:1~6:1. Cân ống nghiệm chứa hỗn hợp. Ghi m1 - Lắp ống nghiệm vào hệ thống. Kiểm tra độ kín của hệ thống. Thăng bằng mực nước hai bên, đóng khóa 3 lại khi đang cân bằng mực nước, đổ hết nước trong cốc đi. - Mở khóa 3. Dùng đèn cồn đốt nhẹ ống nghiệm. Sau khi phản ứng xảy ra hết hoặc thu được trong cốc khoảng 300~400ml nước thì ngừng đun. Để yên cho hệ thống nguội về nhiệt độ phòng. - Thăng bằng mực nước hai bên. Khóa chặt khóa 3 lại rồi đong lượng nước thu được trong cốc. Thể tích nước thu được trong cốc đúng bằng thể tích O2 đã giải phóng ra. - Tháo ống nghiệm ra và cân lại ống nghiệm.

0,082 (l. atm/mol. K) 1 R = {62 400 (ml. mmHg/mol. K) 8,314 (J/mol. K) 3

 Dương Nữ Khánh Lê

Lần 1 30,563 29,908 0,655 475 769,563 15,477 291 33,205 3,77%

Lần 2 31,161 30,727 0,434 320 768,813 14,530 290 32,538 1,68%

Các đại lượng thực nghiệm Khối lượng ống nghiệm trước khi thí nghiệm, m1 (g) Khối lượng ống nghiệm sau khi thí nghiệm, m2 (g) Khối lượng O2, m = m1 − m2 (g) Thể tích O2, V (ml) Áp suất khí quyển, Pkq (mmHg) Áp suất hơi nước bão hòa, ƐT (mmHg) Nhiệt độ phòng, T (K) Khối lượng mol của O2, M (g/mol) Sai số tương đối (%)

kh ao kh oa ho c@

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9

} ⇒ PO2 = Pkq − εT

ai l.c

Thang bằng: Phệ = Pkq

III. Xử lý số liệu: Phệ = PO2 + εT

ilie ut

ha m

IV. Giải thích sai số: Mtn − Mlt Sai số = . 100% Mlt Nguyên nhân: - Sai sô âm: Do chưa đưa hệ về nhiệt độ phòng đã đem đo thể tích khí thu được, dẫn đến Vkhí tăng. - Sai số dương: + Do hệ chưa kín dẫn đến khí bị thoát ra ngoài, Vkhí giảm. + Do hóa chất bị ẩm, khi tính toán không trừ đi khối lượng mH2O , dẫn đến mO2 lớn hơn.

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 4: Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Cơ sở lý thuyết: 1. Ảnh hưởng của nồng độ đến cân bằng hóa học: - Khảo sát sự chuyển dịch cân bằng dưới tác dụng của sự tăng nồng độ các chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng đối với cân bằng trong dung dịch. - Phản ứng: FeCl3 + 3KNCS ⇌ Fe(NCS)3 + 3KCl vàng nhạt đỏ thẫm 3 CFe(SCN)3 . CKCl Hằng số can bằng: K C = la hằng số ở nhiệt độ xac định. 3 CFeCl3 . CKSCN 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hóa học: - Khảo sát sự chuyển dịch cân bằng khi thay đổi nhiệt độ đối với hệ khí. - Phản ứng: 2NO2 ⇌ N2O4 (ΔH0 = -56,9kJ/mol) nâu đỏ không màu 0 - Có: ∆G = ∆H 0 − T∆S 0 = −RTlnK ∆H 0 ∆S 0 ⇔ lnK = − + RT T ∆H 0 ∆H 0 ⇒ lnK 2 − lnK1 = − − (− ) RT2 RT1 K2 ∆H 0 1 1 ⇔ ln =− ( − ) K1 R T2 T1

ilie ut

ha m

II. Cách tiến hành-Giải thích: 1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ các chất đầu và sản phẩm phản ứng: - Rót 10ml nước cất vào một cốc thủy tinh. Thêm vào 1 giọt dung dịch FeCl3 bão hòa và 1 giọt dung dịch KNCS bão hòa. Lắc đều rồi chia ra 4 ống nghiệm đánh số: + Ống 1: Giữ nguyên làm mẫu so sánh. + Ống 2: Thêm 2~3 giọt dung dịch FeCl3 bão hòa, lắc đều. Dung dịch trong ống nghiệm đậm màu hơn so với ống nghiệm 1. Khi cho thêm dung dịch FeCl3 vào, nồng độ FeCl3 tăng lên, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm giảm nồng độ của FeCl3 đi, sinh ra Fe(NCS)3 có màu đỏ thẫm, dung dịch đậm màu hơn. + Ống 3: Thêm 2~3 giọt dung dịch KNCS bão hòa, lắc đều. Thêm 2-3 giọt dung dịch KNCS bão hòa, lắc đều. Dung dịch trong ống nghiệm đậm màu hơn so với ống nghiệm 1. Khi cho thêm dung dịch KNCS vào, nồng độ KNCS tăng lên, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận làm giảm nồng độ của KNCS đi, sinh ra Fe(NCS)3 có màu đỏ thẫm, dung dịch đậm màu hơn. + Ống 4: Thêm một ít tinh thể KCl, lắc tan. Thêm một ít tinh thể KCl, lắc tan. Dung dịch trong ống nghiệm nhạt màu hơn so với ống nghiệm 1. Khi cho thêm tinh thể KCl vào, nồng độ KCl tăng lên, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch làm giảm 5

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

nồng độ của KCl đi, phức Fe(NCS)3 phản ứng với KCl sinh ra FeCl3 và KNCS, dung dịch nhạt màu hơn. (1) 2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ: - Cho khoảng 3g đồng kim loại mảnh vào ống nghiệm có nhánh. Rót khoảng 10ml dung dịch HNO3 đặc vào phễu nhỏ giọt. Lắp phễu vào ống nghiệm có nhánh. Đưa hệ vào tủ hút. - Bật tủ hút. Mở khóa phễu nhỏ giọt cho HNO3 đặc chảy xuống ống nghiệm có nhánh. Thu khí NO2 vào hai bình cầu sạch và khô theo phương pháp đẩy không khí sao cho hai bình có màu nâu gần như nhau. Đậy nút cao su. - Giữ một bình ở điều kiện phòng làm mẫu so sánh. Nhúng bình còn lại vào cốc nước gần sôi, giữ nguyên trong thời gian 5 phút. Khi nhúng bình cầu vào cốc nước gần sôi, khí trong bình có màu nâu đậm hơn màu nâu của bình so sánh. Khi đó, nhiệt độ tăng lên, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch là chiều của phản ứng thu nhiệt nhằm chống lại sự tăng nhiệt. - Lại nhúng bình cầu vào cốc nước đá, giữ 5 phút. Khi nhúng bình cầu vào cốc nước đá, khí trong bình có màu nâu nhạt hơn màu nâu của bình so sánh. Khi đó, nhiệt độ giảm xuống, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận là chiều của phản ứng tỏa nhiệt nhằm chống lại sự giảm nhiệt.

Nếu sử dụng KCl dưới dạng dung dịch thì dung dịch trong ống nghiệm sẽ bị nhạt màu đi do pha loãng nên phải sử dụng dưới dạng tinh thể để dung dịch chỉ nhạt màu do sự chuyển dịch cân bằng. 6 1

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 5: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng I. Cơ sở lý thuyết: - Tốc độ trung bình của phản ứng: v = ±

∆C ∆t

1. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng: - Phản ứng: aA + bB → cC +dD

ai l.c

m: bậc rieng của phản ứng đối với A - Tốc độ phản ứng: v = , trong đó { n: bậc rieng của phản ứng đối với B m + n: bậc của phản ứng - Đối với phản ứng đơn giản, một giai đoạn: v = k. CAa . CBb - Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng, ta sử dụng phản ứng: Na2S2O3 + H2SO4 ⇌ H2C2O4 + Na2SO4 H2C2O4 ⇌ S↓trắng + Na2SO3 - Giữ nguyên nồng độ H2SO4, thay đổi nồng độ Na2S2O3 sẽ làm thay đổi tốc độ phản ứng và được nhận biết nhờ sự thay đổi khoảng thời gian tạo ra kết tủa lưu huỳnh trong dung dịch. 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ:

kh ao kh oa ho c@

k. CAm . CBn

−

E∗ RT

ilie ut

ha m

- Hằng số tốc độ phản ứng: k = A. e , trong đó E*: năng lượng hoạt động hóa (E*>0) - Theo thuyết va chạm hoạt động thì phản ứng chỉ xảy ra khi các phần tử của chúng va chạm trực tiếp với nhau. Về mặt năng lượng, các phần tử hoạt động phải có năng lượng vượt quá một giới hạn nào đó. Hiệu số giữa giá trị năng lượng giới hạn đó và năng lượng trung bình của các phần tử được gọi là năng lượng hoạt động hóa của phản ứng, ký hiệu là E*. Mỗi phản ứng có một E* nhất định. - Số lần tăng của tốc độ phản ứng khi nhiệt độ tăng 10°C được gọi là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng, ký hiệu γ. vT+10 k T+10 γ= = =2÷4 vT kT - Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, ta sử dụng phản ứng: 2KMnO4 + 5H2C2O4 ⇌ K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O - Khi nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng sẽ càng lớn và dung dịch mất màu càng nhanh. 3. Ảnh hưởng của chất xúc tác: - Chất xúc tác có tác dụng làm thay đổi tốc độ phản ứng. Chúng đã làm thay đổi năng lượng hoạt động hóa của phản ứng do tạo thành các hợp chất trung gian hoạt động có năng lượng thấp hơn khi không có chất xúc tác. - Để khảo sát ảnh hưởng của chất xúc tác, ta sử dụng phản ứng kali pemanganat và axit oxalic trong dung dịch axit sunfuric loãng khi có mặt và không có mặt MnSO4. Nếu 7

 Dương Nữ Khánh Lê ion Mn2+ có khả năng xúc tác cho phản ứng này thì thời gian mất màu của dung dịch phản ứng khi có thêm Mn2+ sẽ nhanh hơn khi không có Mn2+.

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

II. Cách tiến hành: 1. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng: - Dùng pipet hút chính xác 3ml dung dịch Na2S2O3 0,2M cho vào ống nghiệm sạch và khô và dung một pipet khác hút 3ml dung dịch H2SO4 0,2M vào một ống nghiệm khác. - Rót nhanh dung dịch H2SO4 vào dung dịch Na2S2O3, lắc đều. Dùng đồng hồ bấm giây từ lúc rót hai dung dịch vào với nhau cho tới khi dung dịch bắt đầu xuất hiện kết tủa đục sữa. - Tiến hành các thí nghiệm tương tự với dung dịch Na2S2O3 pha loãng nồng độ đi 1.5, 2, 3 lần. 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ: - Dùng pipet hút chính xác 2ml dung dịch kali pemanganat 0,01M cho vào một ống nghiệm sạch và khô. Dung pipet khác hút 2ml dung dịch axit oxalic 0,1M pha trong axit sunfuric loãng (20%) cho vào ống nghiệm thứ hai. - Đo nhiệt độ phòng tại thời điểm làm thí nghiệm. - Đổ nhanh dung dịch H2C2O4 vào dung dịch KMnO4, lắc đều. Dùng đồng hồ bấm giây từ khi bắt đầu trộn lẫn 2 dung dịch tới khi dung dịch mất màu, trong suốt. - Tiến hành thí nghiệm ở điều kiện nhiệt độ +10°C, +20°C, +30°C. 3. Ảnh hưởng của chất xúc tác: - Lấy vào hai ống nghiệm sạch và khô, mỗi ống 2 ml dung dịch axit oxalic 0,1M pha trong axit sunfuric loãng (20%). - Thêm vào ống nghiệm thứ nhất 3 giọt dung dịch MnSO4 loãng. Thêm vào ống nghiệm thứ hai 3 giọt nước cất. Thêm vào mỗi ống nghiệm 3 giọt dung dịch KMnO4 0,01M, lắc đều. - Dùng đồng hồ bấm giây từ lúc thêm dung dịch KMnO4 vào ống nghiệm tới khi dung dịch mất màu, trong suốt.

 Dương Nữ Khánh Lê

0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0

0.00002 0.00004 0.00006 0.00008

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

III. Xử lý số liệu: 1. Ảnh hưởng của nồng độ các chất phản ứng: Ống nghiệm 1 Ống Nồng độ Nồng độ 1 nghiệm 2 Na2S2O3 sau H2SO4 sau Δt v= VH2O STT VNa2S2O3 ∆t VH2SO4 khi trộn lẫn khi trộn lẫn (s) −1 (1) (s ) (ml) (ml) (M) (M) (ml) 1 3 0 3 0,1 0,1 17 0,059 2 2 1 3 0,067 0,1 23 0,043 3 1,5 1,5 3 0,05 0,1 31 0,032 4 1 2 3 0,033 0,1 46 0,022 m n ′ m - Vì phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn: v = k. CNa2S2O3 . CH2SO4 = k . CNa2S2O3 (2)

0.0001

0.00012

ilie ut

- Đồ thị thu được có dạng đường thẳng (y = a.x) ⇒ Tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ Na2S2O3 trong dung dịch sau khi trộn lẫn. ⇒ Bậc phản ứng riêng của Na2S2O3 là đại lượng thực nghiệm, m = 1.

Không thể tính chính xác v. Xuất phát từ công thức v =

∆C ∆t

với ΔC là biến thiên nồng

độ chất kết tủa nhưng ở đây coi độ tinh mắt phát hiện ra kết tủa của một người là như nhau, nồng độ chất kết tủa trong khoảng thời gian là như nhau nên được lược bỏ. 2 Nồng độ của H2SO4 được giữ nguyên không đổi nên k ′ = k. C n H2 SO4 9

 Dương Nữ Khánh Lê

ai l.c

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ thí nghiệm, T(K) tphòng (19°C) tphòng + 10°C tphòng + 20°C tphòng + 30°C Thời gian mất màu, Δt (s) 111 61 22 10 1 0,053 0,034 0,026 0,02 T 1 (1) -4,710 -4,111 -3,091 -2,303 ln v = ln ∆t

-2 -3

-4 -5 -6

kh ao kh oa ho c@

-1

m n - Có tốc độ phản ứng: v = k. CKMnO . CH . CH2SO4 4 2 C2 O4 −

= A. e

E∗ m RT . CKMnO

−

′

= A .e

E∗ RT

n . CH . CH2SO4 2 C2 O4

E∗ 1 ⇔ ln v = lnA − . R T - Đồ thị thu được có dạng đường thẳng (y=a.x+b) ⇒ ln

ha m

′

∆t

E∗

phụ thuộc vào theo hàm số mũ. T

ilie ut

∗ ⇒ { R = 69,78 ⇒ E ≈ 580,151 lnA′ = 1,233 3. Ảnh hưởng của chất xúc tác: - Ống nghiệm 1 có chất xúc tác MnSO4: 23s - Ống nghiệm 2 không có chất xúc tác MnSO4: 72s ⇒ Ion Mn2+ có khả năng xúc tác cho phản ứng nên thời gian mất màu của dung dịch phản ứng khi có thêm Mn2+ sẽ ngắn hơn khi không có Mn2+. ∆C

Trong trường hợp này, có thể tính chính xác v. Xuất phát từ công thức v = với ΔC ∆t là biến thiên nồng độ KMnO4 nhưng ở đây nồng độ KMnO4 mất màu trong các ống nghiệm là bằng nhau nên được lược bỏ. 10 1

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 6: Xác định bậc phản ứng phân hủy H2O2 bằng xúc tác KI

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Nguyên tắc: - Về bậc phản ứng, xem trang 7. Lưu ý: Đây là đại lượng thực nghiệm. - Cách xác định bậc phản ứng: Tiến hành thí nghiệm xác định sự phụ thuộc của nồng độ chất phản ứng vào thời gian khi nhiệt độ và áp suất của hệ không đổi. Sau đó giả thiết phản ứng xảy ra một bậc nào đó, nếu số liệu thực nghiệm phù hợp với phương trình động học tích phân của bậc đó thì bậc giả thiết của phản ứng là đúng. - Phản ứng phân hủy H2O2 trong dung dịch có xúc tác KI, có thể có hai giả thiết: + Phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn: H2O2 ⇌ H2O + O (chậm) 2O ⇌ O2 (nhanh) Tốc độ chung của phản ứng sẽ bằng tốc độ của giai đoạn chậm nhất và phản ứng là bậc một. C0 Phương trình động học tích phân: ln = k. t Ct + Phản ứng xảy ra một giai đoạn: H2O2 + H2O2 ⇌ 2H2O + O2 Phản ứng là bậc hai. 1 1 Phương trình động học tích phân: = + k. t Ct C 0 - Bằng thực nghiệm, xác định sự phụ thuộc của nồng độ H2O2 vào thời gian phản ứng ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và nồng độ KI không đổi thì có thể xác định bậc của phản ứng. - Nồng độ H2O2 ban đầu được xác định theo VO2 tối đa có thể thu được từ dung dịch khi toàn bộ H2O2 phân hủy hết. Nồng độ H2O2 ở thời điểm t sẽ được xác định dựa trên VO2 thoát ra tại thời điểm đó. Do nồng độ H2O2 tỉ lệ với số mol H2O2 vì có cùng thể tích dung dịch; số mol H2O2 tỉ lệ với số mol O2; số mol O2 tỉ lệ với thể tích O2 ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất.

II. Cách tiến hành: - Đổ nước vào bộ đo thể tích. Nâng bên ống gắn ống nghiệm lên, hạ bên ống còn lại xuống thấp sao cho có thể đo được 25ml khí O2 thoát ra. - Dùng pipet hút 3ml dung dịch H2O2 5% vào nhánh ngắn của ống nghiệm chữ Y và hút 5ml dung dịch KI 0,1M vào nhánh dài. - Lắp ống nghiệm vào hệ thống, kiểm tra hệ thống có kín hay không bằng cách thay đổi mực nước giữa hai bên ống. - Thăng bằng mực nước hai bên, đọc và ghi mức nước. Nghiêng ống nghiệm cho dung dịch KI chảy hết sang nhánh có chứa dung dịch H2O2, lắc đều. 11

 Dương Nữ Khánh Lê

- Bắt đầu ghi sự thay đổi mực nước ở phút thứ 10 tính từ khi bắt đầu trộn lẫn hai dung dịch. Thăng bằng mực nước và ghi giá trị cứ 30 giây một lần. Khi đã ghi số liệu được khoảng 15 phút thì ngưng, nhúng ống nghiệm chữ Y vào cốc nước nóng để H2O2 phân hủy hết. - Khi thể tích O2 không tăng thêm nữa thì bỏ cốc nước nóng ra, để hệ nguội về nhiệt độ phòng. Thăng bằng mực nước hai bên, ghi giá trị mực nước.

ilie ut

ha m

0 10’00’’ 10’30’’ 11’00’’ 11’30’’ 12’00’’ 12’30’’ 13’00’’ 13’30’’ 14’00’’ 14’30’’ 15’00’’ 15’30’’ 16’00’’ 16’30’’ 17’00’’ 17’30’’ 18’00’’ 18’30’’ 19’00’’ 19’30’’ 20’00’’ 20’30’’ 21’00’’ 21’30’’ 22’00’’ 22’30’’ 23’00’’ 23’30’’ 24’00’’

Lần 2 Mực nước VO2 ở điều V∞ trong ống kiện thí ln khi thăng nghiệm V∞ − Vt bằng (ml) (ml) 1,6 0 8,7 7,1 0,441 9,2 7,6 0,481 9,5 7,9 0,506 9,9 8,3 0,540 10,3 8,7 0,575 10,7 9,1 0,611 11,3 9,7 0,668 11,7 10,1 0,708 12,0 10,4 0,739 12,2 10,6 0,761 12,5 10,9 0,793 12,8 11,2 0,827 13,0 11,4 0,851 13,2 11,6 0,874 13,5 11,9 0,911 13,7 12,1 0,937 13,9 12,3 0,963 14,1 12,5 0,989 14,3 12,7 1,017 14,5 12,9 1,045 14,7 13,1 1,047 14,8 13,2 1,089 15,0 13,4 1,119 15,2 13,6 1,150 15,3 13,7 1,166 15,5 13,9 1,199 15,6 14,0 1,216 15,7 14,1 1,233 12

kh ao kh oa ho c@

Thời gian phản ứng

Lần 1 Mực nước VO2 ở điều V∞ trong ống kiện thí ln khi thăng nghiệm V∞ − Vt bằng (ml) (ml) 0,3 0 7,5 7,2 0,441 8,0 7,7 0,480 8,4 8,1 0,512 8,8 8,5 0,546 9,2 8,9 0,581 9,5 9,2 0,608 9,8 9,5 0,635 10,2 9,9 0,674 10,5 10,2 0,703 10,8 10,5 0,734 11,1 10,8 0,765 11,4 11,1 0,797 11,7 11,4 0,831 11,9 11,6 0,854 12,1 11,8 0,877 12,3 12,0 0,902 12,6 12,3 0,939 12,8 12,5 0,964 13,0 12,7 0,991 13,2 12,9 1,018 13,4 13,1 1,046 13,6 13,3 1,074 13,8 13,5 1,104 13,9 13,6 1,119 14,1 13,8 1,149 14,3 14,0 1,181 14,4 14,1 1,197 14,6 14,3 1,231 14,7 14,4 1,248

ai l.c

III. Xử lý số liệu:

ď&#x20AC;ż DĆ°ĆĄng NáťŻ KhĂĄnh LĂŞ 14,9 15,0 20,5

1,283 1,301

15,9 16,0 21,5

14,3 14,4 19,9

1,268 1,286

ai l.c

1.400 1.300 1.200 1.100 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400

14,6 14,7 20,2

500

kh ao kh oa ho c@

24â&#x20AC;&#x2122;30â&#x20AC;&#x2122;â&#x20AC;&#x2122; 25â&#x20AC;&#x2122;00â&#x20AC;&#x2122;â&#x20AC;&#x2122; Sau Ä&#x2018;un

700

900

1100

1300

1500

â&#x2021;&#x2019; PháşŁn áťŠng phĂ˘n háť§y H2O2 trong dung dáť&#x2039;ch loĂŁng cĂł xĂşc tĂĄc I- lĂ báşc máť&#x2122;t váť&#x203A;i háşąng sáť&#x2018; táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; pháşŁn áťŠng kĚ&#x2026; = tan Îą = 0,0008 (l/mol.s). C0 Vâ&#x2C6;&#x17E; báşąng vĂŹ khĂ´ng xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh chĂnh xĂĄc Ä&#x2018;Ć°áťŁc náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Ct cáť§a Ct Vâ&#x2C6;&#x17E; â&#x2C6;&#x2019; Vt C0 Vâ&#x2C6;&#x17E; H2 O2 cĂ˛n láşĄi trong dung dáť&#x2039;ch. CháťŠng minh cĂ´ng tháťŠc: = Ct Vâ&#x2C6;&#x17E; â&#x2C6;&#x2019; Vt

ilie ut

ha m

â&#x2C6;&#x2014; đ??&#x201A;đ??ĄĂş Ă˝: PháşŁi thay

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 8: Pha dung dịch và chuẩn độ

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Cơ sở lý thuyết: 1. Pha dung dịch: a) Pha dung dịch chuẩn: - Dung dịch chuẩn là dung dịch đã biết nồng độ chính xác của chất tan, có thể dựa vào chúng để xác định nồng độ các dung dịch khác. Dung dịch chuẩn thường được pha từ chất gốc hoặc từ ống chuẩn: - Chất gốc là những chất thỏa mãn các điều kiện sau: + Chất phải tinh khiết. + Thành phần hóa học của chất phải ứng đúng với công thức, kể cả phần nước kết tinh. + Chất và dung dịch của nó phải bền, không bị phân hủy ở điều kiện thường, không tác dụng với O2 không khí, không hút ẩm, bền với ánh sáng. + Khối lượng phân tử hoặc nguyên tử của chất càng lớn càng tốt để giảm sai số khi cân chất chuẩn. - Cách pha dung dịch chuẩn: + Từ chất gốc: Cân một lượng chính xác chất gốc đã tính toán trước theo nồng độ và thể tích dung dịch cần pha ở dạng tinh thể. Chuyển định lượng vào bình định mức sạch. Thêm nước cất đến 2/3 bình, lắc cho tan hết tinh thể, thêm nước đến vạch mức, đậy nút, lắc đều. + Từ ống chuẩn: Trong ống chuẩn thường chứa sẵn một lượng chính xác chất dưới dạng tinh thể hoặc dung dịch. Chuyển định lượng chất vào bình định mức có thể tích 1 lít, thêm nước đến vạch mức, đậy nút, lắc đều. Dung dịch thu được có nồng độ đúng với nồng độ ghi trên ống chuẩn. b) Pha dung dịch có nồng độ gần đúng: - Nếu tinh thể rắn không phải là chất gốc và không có ống chuẩn thì ta chỉ pha được dung dịch có nồng độ gần đúng, sau đó dùng dung dịch chuẩn để xác định chính xác nồng độ của chất tan trong dung dịch pha được. c) Pha loãng dung dịch từ dung dịch khác có nồng độ cao hơn: - Pha loãng là thêm nước cất vào để thu được dung dịch có nồng độ nhỏ hơn. - Trong dung dịch trước và sau pha loãng, vì lượng chất tan không thay đổi nên:

C1 . V1 = C2 . V2 ⇔ C1 . V1 = C2 . (V1 + Vn ) V1 . (C1 − C2 ) ⇔ Vn = C2 C1 , C2 : nồng độ trước và sau khi pha loãng của dung dịch (cùng đơn vị) với { V1 , V2 : thể tích trước và sau khi pha loãng của dung dịch (cùng đơn vị) Vn : thể tích nước cất cần thêm vào (cùng đơn vị) 14

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

2. Chuẩn độ: - Chuẩn độ là quá trình xác định chính xác thể tích của một dung dịch tương đương về mặt hóa học (tác dụng vừa đủ theo một phản ứng xác định) với một thể tích đã lấy của một dung dịch khác. Điểm mà tại đó hai chất trong hai dung dịch phản ứng vừa đủ với nhau được gọi là điểm tương đương của phép chuẩn độ và được nhận biết nhờ chất chỉ thị. - Những phản ứng được dùng trong chuẩn độ phải thỏa mãn các yêu cầu sau: + Các chất phản ứng với nhau theo phản ứng xác định. + Phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn. Nếu không, cần đun nóng và thêm xúc tác. + Phản ứng phải chọn lọc, tức là hai chất chỉ tác dụng với nhau theo một phản ứng duy nhất. + Phải có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm tương đương. - Phân loại: + Chuẩn độ axit – bazơ + Chuẩn độ kết tủa + Chuẩn độ tạo phức + Chuẩn độ oxi hóa – khử a) Chuẩn độ axit – bazơ: H3O+ + OH- ⇌ 2H2O - Một đương lượng axit phản ứng vừa đủ với một đương lượng bazơ. - Nhờ phép chuẩn độ, có thể xác định chính xác thể tích V1(ml) của một dung dịch bazơ phản ứng vừa đủ với thể tích V2(ml) một dung dịch axit có nồng độ N2, từ đó xác định nồng độ N1 của dung dịch bazơ dựa vào định luật đương lượng: N1 . V1 N1 . V1 = N2 . V2 ⇒ N2 = V2 - Các chất chỉ thị thường dùng: +Dung dịch metyl da cam: đỏ → da cam khi pH 3-5 + Dung dịch phenol phtalein: không màu → hồng tím khi pH 8-10 b) Chuẩn độ oxi hóa – khử: - Dựa vào phản ứng oxi hóa – khử giữa dung dịch chất chuẩn và dung dịch chất định chuẩn. VD: Dùng dung dịch chuẩn H2C2O4 để xác định nồng độ dung dịch định chuẩn KMnO4. 2KMnO4 + 5H2C2O4 +3H2SO4 ⇌ K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O - Chất chỉ thị chính là KMnO4. Khi phản ứng kết thúc, ion MnO4- hết, màu tím của ion mất đi, dung dịch chuyển sang không màu. trong suốt.

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

II. Cách tiến hành 1. Pha dung dịch a) Pha dung dịch axit oxalic chuẩn có nồng độ chính xác 0,1N: - Dùng cân phân tích cân chính xác lượng tinh thể H2C2O4.2H2O cần thiết trên giấy cân để pha 100ml dung dịch có nồng độ chính xác 0,1N(=0,05M) - Chuyển toàn bộ lượng cân từ giấy cân vào bình định mức 100ml sạch qua phễu thủy tinh, búng nhẹ vài lần cho chất rơi hết sang phễu. Thêm nước cất qua phễu đến 2/3 bình, lắc tròn cho tan hết tinh thể axit oxalic. Thêm nước đến vạch mức, đậy nút, lắc đều. b) Pha dung dịch HCl có nồng độ gần đúng 0,1 N từ dung dịch 17%: (Không thể pha được dung dịch chuẩn của HCl vì HCl dễ bay hơi) - Tính thể tích dung dịch HCl 17% (d= 1,08g/ml) cần dùng để pha 100ml dung dịch có nồng độ 0,1N. - Rửa sạch một pipet 5ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch HCl 17%. Dùng pipet này hút lấy thể tích HCl 17% đã tính cho vào bình định mức 100ml. Thêm nước cất đến vạch mức, đậy nút, lắc đều. c) Pha dung dịch KMnO4 có nồng độ gần đúng 0,05N từ dung dịch KMnO4 0,1M: (Không thể pha được dung dịch chuẩn của KMnO4 vì KMnO4 dễ oxi hóa) - Tính thể tích dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,1M cần lấy để pha 100ml dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,05N. - Rửa sạch một pipet 5ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch KMnO4 0,1M. Dùng pipet này hút lấy thể tích KMnO4 0,1M đã tính cho vào bình định mức 100ml. Thêm nước đến vạch mức, đậy nút, lắc đều. 2. Chuẩn độ: a) Chuẩn độ xác định nồng độ dung dịch NaOH: - Sử dụng dung dịch chuẩn H2C2O4 (1a) để xác định nồng dung dịch định chuẩn NaOH (1c). - Rửa sạch một buret 25ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch NaOH. Rót đầy dung dịch NaOH vào buret, chỉnh mức dung dịch trong buret về 0. - Rửa sạch một pipet 5ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch H2C2O4, rồi hút chính xác 5ml dung dịch, cho vào bình nón sạch. Thêm 2-3 giọt dung dịch phenolphtalein. - Từ buret, cho từng giọt dung dịch NaOH vào bình nón, vừa cho vừa lắc đều cho tới khi bắt đầu xuất hiện màu hồng nhạt bền. Ghi số ml dung dịch NaOH tiêu tốn. Lặp lại 3 lần, các giá trị chênh nhau không quá 0,1ml và lấy giá trị trung bình. Tính nồng độ của dung dịch NaOH. 16

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

b) Chuẩn độ xác định nồng độ dung dịch HCl: - Sử dụng dung dịch chuẩn NaOH (1c) để xác định nồng độ dung dịch định chuẩn HCl (1b). - Sử dụng buret ở 2a. Rót đầy dung dịch NaOH vào buret, chỉnh mức dung dịch trong buret về 0. - Rửa sạch một pipet 5ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch HCl, sau đó hút chính xác 5ml dung dịch HCl cho vào bình nón sạch. Thêm 2-3 giọt dung dịch phenolphtalein. - Từ buret, cho từng giọt dung dịch NaOH vào bình nón, vừa cho vừa lắc đều cho tới khi bắt đầu xuất hiện màu hồng nhạt bền. Ghi số ml dung dịch NaOH tiêu tốn. Lặp lại 3 lần, các giá trị chênh nhau không quá 0,1ml và lấy giá trị trung bình. Tính nồng độ của dung dịch HCl. c) Chuẩn độ xác định nồng độ KMnO4 bằng dung dịch chuẩn H2C2O4: - Sử dụng dung dịch chuẩn H2C2O4 (1a) để xác định nồng dung dịch định chuẩn KMnO4 (1d). - Rửa sạch một buret 25ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch KMnO4. Rót đầy dung dịch KMnO4 vào buret, chỉnh mức dung dịch trong buret về 0. - Rửa sạch một pipet 5ml bằng nước máy, tráng ba lần bằng nước cất rồi tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch H2C2O4, sau đó hút chính xác 5ml dung dịch H2C2O4 cho vào bình nón sạch. - Thêm 5ml dung dịch H2SO4 20%, đun nóng dung dịch đến 60-70°C để tăng tốc độ phản ứng. - Từ buret, cho từng giọt dung dịch KMnO4 vào bình nón, vừa cho vừa lắc đều cho tới khi xuất hiện màu tím hồng nhạt bền. Ghi số ml dung dịch KMnO4 tiêu tốn. Lặp lại 3 lần, các giá trị chênh nhau không quá 0,1ml và lấy giá trị trung bình. Tính nồng độ của dung dịch KMnO4.  Chú ý: - Các dụng cụ như pipet, buret phải tráng bằng dung dịch để dung dịch trong pipet, buret có nồng độ xác định. - Các dụng cụ như bình định mức, bình nón không được tráng bằng dung dịch để tránh gây ra sai số vì các bình được dùng để chứa một lượng dung dịch xác định. - Ở thí nghiệm 2a và 2b, có thể đảo cho NaOH ở dưới bình nón được nhưng sẽ khó nhận biết được điểm tương đương. Ở thí nghiệm 2c, không được phép đảo KMnO4 xuống bình nón vì: + Khó nhận biết được điểm tương đương vì màu tím khi mất màu rất nhạt + KMnO4 dễ bị phân hủy khi đun nóng + Nếu KMnO4 dư → đưa về Mn+4↓ 17

 Dương Nữ Khánh Lê

ai l.c

III. Xử lý số liệu: 1. Pha dung dịch a) Pha dung dịch axit oxalic chuẩn có nồng độ chính xác 0,1N: - Tính khối lượng tinh thể H2C2O4.2H2O cần thiết để pha 100ml dung dịch có nồng độ 0,1N: N 0,1 N = n. CM ⇔ CM = = = 0,05 (mol/l) (n = số H + ) n 2 nH C O .2H O CM = 2 2 4 2 ⇔ nH2C2 O4.2H2O = CM . V= 0,05.0,1 = 0,005 (mol) V mH2C2 O4.2H2 O = nH2 C2O4.2H2 O . MH2C2 O4.2H2O = 0,005.126 = 0,63 (g)

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

- Khi pha dung dịch, khối lượng tinh thể H2C2O4.2H2O sử dụng là mH2 C2O4.2H2 O = 0,6307g . Nồng độ chuẩn của dung dịch là N = 0,1001N. b) Pha dung dịch HCl có nồng độ gần đúng 0,1 N từ dung dịch 17%: - Tính thể tích dung dịch HCl 17% (d= 1,08g/ml) cần dùng để pha 100ml dung dịch có nồng độ 0,1N: N 0,1 N = n. CM ⇔ CM = = = 0,1 (mol/l) (n = số H + ) n 1 nHCl CM = ⇔ nHCl = CM . V= 0,1.0,1 = 0,01 (mol) V mHCl = nHCl . MHCl = 0,01.36.5 = 0,365 (g) mHCl mHCl 0,365 C% = ⇔ mdd = = = 2,147(g) mdd C% 17% mdd mdd 2,147 d= ⇔V= = ≈ 2(ml) V d 1,08 c) Pha dung dịch KMnO4 có nồng độ gần đúng 0,05N từ dung dịch KMnO4 0,1M: - Tính thể tích dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,1M cần lấy để pha 100ml dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,05N: N 0,05 N = n. CM ⇔ CM = = = 0,01 (mol/l) (n = số e trao đổi để Mn+7 → Mn2+ ) n 5 CM dd loãng . Vdd loãng nKMnO4 = CM dd đặc . Vdd đặc = CM dd loãng . Vdd loãng ⇔ Vdd đặc = CM dd đặc 0,01.0,1 = 0,1 = 0,01 (l) = 10 (ml)

2. Chuẩn độ: a) Chuẩn độ xác định nồng độ dung dịch NaOH: - Lần 1: 5,05 ml - Lần 2: 5,0 ml - Lần 3: 5,1 ml ̅NaOH ≈ 5,05 ml ⇒V Theo định luật đương lượng, ta có: NH2C2O4 . VH2C2O4 1,001.5 = VNaOH 5,05 = 0,991 (N)

ai l.c

NNaOH . VNaOH = NH2C2O4 . VH2C2O4 ⇒ NNaOH =

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

b) Chuẩn độ xác định nồng độ dung dịch HCl: - Lần 1: 5,7 ml - Lần 2: 5,6 ml - Lần 3: 5,7 ml ̅NaOH ≈ 5,67 ml ⇒V Theo định luật đương lượng, ta có: NNaOH . VNaOH 0,991.5,67 NHCl . VHCl = NNaOH . VNaOH ⇒ NHCl = = = 1,123 (N) VHCl 5 c) Chuẩn độ xác định nồng độ KMnO4 bằng dung dịch chuẩn H2C2O4: - Lần 1: 5,25 ml - Lần 2: 5,15 ml - Lần 3: 5,25 ml ̅KMnO ≈ 5,216 ml ⇒V 4 Theo định luật đương lượng, ta có: NH2C2O4 . VH2C2O4 0,1001. 5 NKMnO4 . VKMnO4 = NH2C2O4 . VH2C2O4 ⇒ NKMnO4 = = VKMnO4 5,216 = 0,0959 (N)

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 9: Sự thủy phân. Tích số tan của các chất điện ly ít tan

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Cơ sở lý thuyết: 1. Sự thủy phân các muối trong nước: - Sự tương tác giữa muối và nước dẫn đến tạo thành các chất điện ly yếu được gọi là sự thủy phân của muối. a) Muối của một bazơ mạnh với một axit yếu: - Khi hòa tan muối MA vào nước, trong dung dịch có xảy ra các quá trình điện ly sau: MA ⇌ M+ + A2H2O ⇌ H3O+ + OH- Vì HA là một axit yếu nên ion A- kết hợp với ion H3O+ tạo ra các phân tử HA kém phân ly và làm cho cân bằng điện ly của nước chuyển dịch sang bên phải. A- + H3O+ ⇌ HA + H2O ⇒ Dung dịch có tính bazơ. - Với quá trình thủy phân A- + H2O ⇌ HA + OH- : [HA]. [OH − ] Kn K TP = = [A− ] K HA 1 1 pH = 7 + pK HA + log CMA 2 2 b) Muối của một bazơ yếu với một axit mạnh: - Quá trình thủy phân: MA ⇌ M+ + AM+ + 2H2O ⇌ MOH + H3O+ ⇒ Dung dịch có tính axit. Kn K TP = K MOH 1 1 pH = 7 − pK MOH − log CMA 2 2 c) Muối của bazơ yếu và axit yếu: - Quá trình thủy phân: MA ⇌ M+ + AA- + H3O+ ⇌ HA + H2O M+ + 2H2O ⇌ MOH + H3O+ ⇒ Dung dịch có tính axit hay bazơ phụ thuộc vào độ mạnh của axit yếu HA và bazơ yếu MOH. Kn K TP = K HA . K MOH 1 pH = (pK HA + 14 − pK MOH ) 2 20

 Dương Nữ Khánh Lê

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

 Chú ý: - Khi axit và bazơ càng yếu, KHA và KMOH càng nhỏ thì KTP càng lớn và muối bị thủy phân càng mạnh. - Càng pha loãng dung dịch, cân bằng thủy phân càng chuyển sang bên phải, sự thủy phân xảy ra càng mạnh. - Phản ứng thủy phân là phản ứng nghịch của phản ứng trung hòa → phản ứng thu nhiệt → khi tăng nhiệt độ, sự thủy phân xảy ra càng mạnh. ⇒ Để tăng quá trình thủy phân của muối trong nước, cần pha loãng và đun nóng dung dịch. 2. Tích số tan của các chất điện ly ít tan: - Khi hòa tan một chất điện ly ít tan vào nước, trong dung dịch sẽ tồn tại một cân bằng dị thể giữa kết tủa và các ion nằm trong dung dịch bão hòa. AmBn (r) ⇌ mAn+ (dd) + nBm- (dd) (1) - Hằng số cân bằng K = [An+]m . [Bm-]n được gọi là tích số tan, ký hiệu là T với [An+] và [Bm-] là nồng độ các ion tương ứng trong dung dịch bão hòa. - Vì T là hằng số ở một nhiệt độ xác định nên nó được sử dụng để xác định ở điều kiện nào thì một chất sẽ kết tủa hoặc sẽ bị hòa tan. Nếu trong dung dịch của chất điện ly ít tan, tích số nồng độ các ion nhỏ hơn tích số tan thì kết tủa sẽ bị tan ra cho đến khi tích số nồng độ ion đạt giá trị bằng tích số tan và ngược lại.

ilie ut

ha m

II. Cách tiến hành: 1. Khảo sát sự thủy phân của muối trong nước: a) Lấy vào 6 ống nghiệm sạch, lần lượt cho vào mỗi ống một ít tinh thể của một trong các muối sau: NH4Cl, NaCH3COO, NH4CH3COO, K2SO4, Na2CO3, AlCl3. Thêm vào mỗi ống 1ml nước cất, lắc cho tan. Dùng giấy chỉ thị vạn năng xác định pH của các dung dịch. Viết các phương trình phản ứng thủy phân (nếu có). b) Lấy vào ống nghiệm vài giọt dung dịch NaCH3COO 1N và một giọt dung dịch phenolphthalein. Nhận xét màu của dung dịch. Sau đó đun nóng dung dịch. Nhận xét sự biến đổi màu của dung dịch. Giải thích hiện tượng xảy ra. c) Lấy một giọt dung dịch SbCl3 đặc cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt nước cất, lắc đều. Quan sát hiện tượng xảy ra. Sau đó thêm từ từ từng giọt HCl 2N, vừa thêm vừa lắc ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra. Nếu lại pha loãng dung dịch bằng nước thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Tại sao? d) Lấy hai ống nghiệm sạch, cho vào ống thứ nhất vài giọt dung dịch Al2(SO4)3 1N, vào ống thứ hai vài giọt dung dịch FeCl3 1N. Thêm vào ống thứ nhất vài giọt dung dịch (NH4)2S 2N và vào ống thứ hai vài giọt dung dịch Na2CO3 1N. Đun nóng ống nghiệm. Quan sát hiện tượng và giải thích. 1

Xuất phát từ AmBn (r) ⇌ AmBn (dd) → mAn+ (dd) + nBm- (dd) 21

 Dương Nữ Khánh Lê

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

2. Điều kiện tạo thành kết tủa: a) Lấy vào ống nghiệm ly tâm một thể tích dung dịch CaCl2 2N và một thể tích dung dịch Na2SO4 2N, lắc đều. Ly tâm, tách lấy nước lọc vào một ống nghiệm khác, thêm vài giọt dung dịch Na2CO3, lắc đều. Quan sát hiện tượng xảy ra. Viết các phương trình phản ứng và giải thích hiện tượng bằng tính toán cụ thể. b) Lấy vào hai ống nghiệm mỗi ống một thể tích dung dịch Pb(NO3)2 0,002N. Thêm vào ống thứ nhất một thể tích dung dịch KCl 0,05N và thêm vào ống thứ hai một thể tích dung dịch KI 0,05N. Quan sát hiện tượng xảy ra. Giải thích hiện tượng bằng tính toán cụ thể. 3. Điều kiện hòa tan kết tủa: a) Điều chế kết tủa BaCrO4 bằng cách nhỏ 1-2 giọt dung dịch BaCl2 2N và 1-2 giọt dung dịch K2CrO4 2N vào ống nghiệm, lắc đều, quay ly tâm, tách lấy kết tủa. Thử hòa tan kết tủa BaCrO4 thu được trong một lượng tương đương các dung dịch HCl 2N và CH3COOH 2N. Quan sát hiện tượng xảy ra. b) Lấy vào hai ống nghiệm mỗi ống 1ml dung dịch CaCl2 0,5N và 1ml dung dịch Na2C2O4 0,5N, lắc đều. Sau đó thêm vào ống thứ nhất 1ml dung dịch HCl 1N và vào ống thứ hai 1ml dung dịch CH3COOH 1N. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra. c) Điều chế kết tủa PbCl2 bằng cách rót vào ống nghiệm 1ml dung dịch Pb(NO3)2 2N và 1ml dung dịch NaCl bão hòa, lắc đều. Rửa kết tủa theo phương pháp rửa gạn, sau đó quay ly tâm, tách lấy kết tủa. Quan sát màu sắc kết tủa. Thêm vào ống nghiệm chứa kết tủa đó 1ml dung dịch (NH4)2S 2N, dùng đũa thủy tinh khuấy kỹ hỗn hợp. Quan sát sự thay đổi màu sắc của kết tủa và giải thích. d) Lấy hai ống nghiệm sạch, thêm vào mỗi ống vài giọt dung dịch CuSO4 0,1M. Thêm từng giọt dung dịch NaOH 1M vào ống thứ nhất và từng giọt dung dịch NH4OH 1N đến dư vào ống thứ hai, vừa thêm vừa lắc đều. Quan sát và giải thích hiện tượng.

ilie ut

III. Giải thích: 1. Khảo sát sự thủy phân của muối trong nước: a) pH của các dung dịch: - NH4Cl: 5 - NH4CH3COO: 5 + NH4Cl ⇌ NH4 + Cl NH4CH3COO ⇌ NH4+ + CH3COONH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+ NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+ - NaCH3COO: 7 CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OHNaCH3COO ⇌ Na+ + CH3COO- K2SO4: 6 CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH- Na2CO3: 11 - AlCl3: 3 + 2Na2CO3 ⇌ 2Na + CO3 AlCl3 ⇌ Al3+ + 3ClCO3 2- + H2O ⇌ HCO3- + OHAl3+ + 2H2O ⇌ AlOH2+ + H3O+ Có xảy ra sai số khi đo pH bằng giấy chỉ thị vạn năng. 22

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

b) Dung dịch trong ống nghiệm có màu hồng nhạt do có sự thủy phân của muối NaCH3COOH trong dung dịch, làm cho dung dịch có tính bazơ: NaCH3COO ⇌ Na+ + CH3COOCH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OHKhi đun nóng dung dịch, cân bằng của phản ứng chuyển dịch theo chiều của phản ứng thuận là phản ứng thu nhiệt, sinh ra nhiều ion OH- nên dung dịch có màu hồng đậm hơn. c) Khi cho vài giọt nước cất vào ống nghiệm, muối SbCl2 bị thủy phân trong nước, sinh ra kết tủa trắng: SbCl2 + H2O ⇌ SbOCl↓trắng + HCl Thêm từ từ từng giọt dung dịch HCl 2N vào ống nghiệm, cân bằng của phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch là chiều làm giảm nồng độ HCl, kết tủa trắng tan dần trong dung dịch. Thêm vài giọt nước cất vào ống nghiệm, cân bằng của phản ứng chuyển dịch theo chiều thuận, tạo ra kết tủa trắng. d) Ở ống nghiệm thứ nhất, khi cho vài giọt dung dịch (NH4)2S 2N vào ống nghiệm chứa dung dịch Al2(SO4)3 1N rồi đặt lên miệng ống nghiệm một mẩu giấy tẩm dung dịch chứa ion Pb2+, trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu trắng, mẩu giấy chuyển sang màu đen. Al2(SO4)3 + (NH4)2S + H2O ⇌ Al(OH)3↓ + H2S↑ + (NH4)2SO4 - Ở ống nghiệm thứ hai, khi cho vài giọt dung dịch Na2CO3 2N vào ống nghiệm chứa dung dịch FeCl3 1N, trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ, có sủi bọt khí. 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O ⇌ 2Fe(OH)3↓nâu đỏ + 3CO2↑ + 6NaCl 2. Điều kiện tạo thành kết tủa: a) Trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa CaSO4 màu trắng. CaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + CaSO4↓trắng 1 1 1 [Ca2+ ]. [SO4 2− ] = ∙ = 0,25 ( ) > TCaSO4 = 9,1. 10−6 ⇒ tạo thành kết tủa CaSO4 2 2 Khi tách lấy nước lọc, tích số ion trong dung dịch bằng tích số tan của CaSO4: [Ca2+ ]. [SO4 2− ] = TCaSO4 Thêm vài giọt dung dịch NaCO3, trong ống nghiệm xuất hiện CaCO3 kết tủa trắng. Ca 2+ + Na2CO3 → 2Na+ + CaCO3↓trắng [Ca2+ ]. [CO3 2− ] > TCaCO3 Vậy tích số tan của CaCO3 nhỏ hơn hằng số tan của CaSO4 vì với cùng một lượng ion Ca2+, có xuất hiện kết tủa CaCO3. b) Trong ống nghiệm thứ nhất không xuất hiện kết tủa vì: 0,001 0,05 2 2+ − 2 [Pb ]. [Cl ] = ∙( ) = 3,125. 10−7 < TPbCl2 = 1,6. 10−5 2 2 Khi lấy vào ống nghiệm cùng một thể tích dung dịch CaCl2 2N (1M) và dung dịch Na2SO4 2N (1M), thể tích tăng lên gấp đôi nên nồng độ dung dịch giảm đi một nửa. 23 1

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

Trong ống nghiệm thứ hai có xuất hiện kết tủa vàng vì: 0,001 0,05 2 2+ − 2 [Pb ]. [I ] = ∙( ) = 3,125. 10−7 > TPbI2 = 1,1. 10−9 2 2 3. Điều kiện hòa tan kết tủa: a) Trong dung dịch chứa kết tủa BaCrO4, tồn tại cân bằng dị thể: BaCrO4 ⇌ Ba2+ + CrO4 2- (1) 1 1 [Ba2+ ]. [CrO4 2− ] = ∙ = 0.25 > TBaCrO4 = 1,2. 10−10 2 2 Khi thêm vào ống nghiệm dung dịch HCl 2N, HCl sẽ phân ly ra H+ và Cl-. H+ tác dụng với ion CrO4 2- theo phương trình: H+ + CrO4 2- ⇌ HCrO4 -. Nồng độ CrO4 2- ít đi nên cân bằng (1) chuyển dịch về bên phải theo chiều làm tăng nồng độ ion CrO4 2- và hòa tan kết tủa BaCrO4. Khi thêm vào ống nghiệm cùng một thể tích dung dịch CH3COOH 2N, kết tủa không hòa tan được do CH3COOH là axit có độ điện ly α yếu, cùng một lượng với HCl nhưng không phân ly hoàn toàn ra đủ H+ tác dụng với CrO4 2-, cân bằng (1) không chuyển dịch hết về bên phải nên không hòa tan hết kết tủa. b) Trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa CaC2O4 tồn tại cân bằng dị thể: CaC2O4 ⇌ Ca2+ + C2O4 2- (2) 0,025 0,025 [Ca2+ ]. [C2 O4 2− ] = ∙ = 1,5625. 10−4 > TCaC2O4 = 2,3. 10−9 2 2 Khi thêm vào ống nghiệm dung dịch HCl 1N, HCl sẽ phân ly ra H+ và Cl-. H+ tác dụng với ion C2O4 2- theo phương trình: H+ + C2O4 2- ⇌ HC2O4 -. Nồng độ C2O4 2- ít đi nên cân bằng (2) chuyển dịch về bên phải theo chiều làm tăng nồng độ ion C2O4 2- và hòa tan kết tủa CaC2O4. Khi thêm vào ống nghiệm cùng một thể tích dung dịch CH3COOH 1N, kết tủa không hòa tan được do CH3COOH là axit có độ điện ly α yếu, cùng một lượng với HCl nhưng không phân ly hoàn toàn ra đủ H+ tác dụng với C2O4 2-, cân bằng (2) không chuyển dịch hết về bên phải nên không hòa tan hết kết tủa. c) Khi thêm vào ống nghiệm dung dịch Pb(NO3)2 và dung dịch NaCl, trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa PbCl2 màu trắng. Tách lấy kết tủa, thêm vào ống nghiệm chứa kết tủa đó dung dịch (NH4)2S, kết tủa thay đổi màu sắc từ màu trắng sang màu đen. d) Ở ống nghiệm thứ nhất, khi cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch CuSO4, trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa màu xanh lam: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓xanh + Na2SO4 Ở ống nghiệm thứ hai, khi cho từ từ dung dịch NH4OH đến dư vào dung dịch CuSO4, trong ống nghiệm ban đầu xuất hiện kết tủa màu xanh lam, rồi sau đó kết tủa tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh thẫm: CuSO4 + 2NH4OH → Cu(OH)2↓xanh + (NH4)2SO4 Cu(OH)2 + 4NH4OH → [Cu(NH3)4](OH)2 4H2O 24

 Dương Nữ Khánh Lê

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Nguyên tắc: - Phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT - Với một hệ kín chứa n mol khí lý tưởng: + Định luật Boyle-Mariotte: Khi nhiệt độ không đổi: k1 PV = nRT = const ⇒ P = V + Định luật Gay-Lussac: Khi áp suất không đổi: nR V= . T = k2. T P + Định luật Charle: Khi thể tích không đổi: nR P= . T = k3. T V - Từ các số liệu thực nghiệm thu được, có thể tính được giá trị k1, k2, k3.

BÀI 10: Khảo sát các định luật khí

ilie ut

ha m

II. Cách tiến hành: - Kiểm tra độ kín của hệ thống: Đóng khóa ba chạc để ngắt đường thông ra ngoài, chỉ cho bình chứa khí thông với xi lanh. Đẩy (kéo) pittong nhằm làm thay đổi thể tích khí và giữ nguyên tại vị trí đó. Quan sát áp kế, nếu kim áp kế dịch đến một vị trí xác định rồi đứng yên thì hệ kín, còn nếu kim áp kế dịch chuyển dần dần về phía giảm (tăng) áp suất thì hệ hở. - Mở khóa ba chạc, chuyển pittong về vị trí 0ml, lắp quả đối trọng, chỉnh kim áp kế về 0, bật công tắc bộ hiển thị nhiệt độ. 1. Khảo sát định luật Boyle-Mariotte: Bật công tắc máy khuấy từ, để nhiệt độ của khí trong bình bằng nhiệt độ của nước cách thủy. Sau khoảng 5 phút, ghi giá trị áp suất khí quyển và nhiệt độ của hệ khí trên bộ hiển thị nhiệt độ. Mở khóa ba chạc, đưa pittong về vị trí 50ml. Đóng lối ra của khóa ba chạc. Nhẹ nhàng đẩy pittong về vị trí 0ml. Cứ mỗi lần kim áp kế tăng lên một vạch (10hPa) thì ngừng đẩy, ghi giá trị ΔV tương ứng trên xilanh. Khi pittong đã dịch chuyển ngược đến vạch 0 trên xilanh, nhẹ nhàng thả dần để pittong dịch chuyển ngược lại. Lặp lại thí nghiệm khi kéo pittong dịch chuyển từ vạch 0ml đến vạch 50ml. 2. Khảo sát định luật Charle: Mở khóa ba chạc. Bật công tắc máy khuấy từ để nhiệt độ của khí trong bình bằng nhiệt độ của nước cách thủy. Sau khoảng 5 phút, ghi giá trị nhiệt độ của hệ và áp suất khí quyển. Chỉnh kim áp kế về vị trí 0. Đóng khóa ba chạc 45°, ngắt lối thông với xi lanh và với bên ngoài. Bật công tắc bếp điện. Khí khảo sát trong bình sẽ được đốt nóng bằng bếp cách thủy. Khi kim áp kế tăng lên một vạch (10hPa) thì ghi giá trị nhiệt độ tương ứng trên bảng hiển thị. Khi nhiệt độ tăng đến 80°C thì ngừng đun. Theo dõi quá trình hạ nhiệt độ tương ứng với sự giảm áp suất. Lặp lại thí nghiệm hai lần. 25

 Dương Nữ Khánh Lê

101580

gm Lần 2 P = Pkq + V= 570 + ΔV (ml) ΔP (Pa) ΔV (ml) 0 101 500 570 9 101 490 579 16 101 480 586 22 101 470 592 28 101 460 598 35 101 450 605 43 101 440 613

ha m

101560

kh ao kh oa ho c@

III. Xử lý số liệu: 1. Khảo sát định luật Boyle-Mariotte: Pkq = 1015 mBar = 101 500 Pa ≈ 761,313 mmHg T = 23°C = 296 K Lần 1 P = Pkq + V= 570 + ΔP (hPa) ΔV (ml) ΔP (hPa) ΔP (Pa) ΔV (ml) 0 50 101 500 620 0 10 45 101 510 615 -10 20 35 101 520 605 -20 30 27 101 530 597 -30 40 21 101 540 591 -40 50 14 101 550 584 -50 60 7 101 560 577 -60

ai l.c

3. Khảo sát định luật Gay-Lussac: Mở khóa ba chạc. Bật công tắc máy khuấy từ để nhiệt độ của khí trong bình bằng nhiệt độ của nước cách thủy. Sau khoảng 5 phút, ghi giá trị nhiệt độ của hệ và áp suất khí quyển. Chuyển pittong về vị trí 0ml, đóng lối thông ra ngoài của khóa ba chạc. Điều chỉnh kim áp kế về vị trí 0. Bật máy khuấy từ và bếp đun để nâng nhiệt độ của hệ khí. Ghi giá trị nhiệt độ khi pittong chuyển dịch được một vạch (5ml). Chú ý điều chỉnh pittong sao cho kim áp kế luôn ở vị trí 0. Khi nhiệt độ của hệ tăng lên đến 80°C thì ngừng đun. Quan sát sự giảm thể tích theo sự giảm nhiệt độ của hệ. Lặp lại thí nghiệm hai lần.

101540 101520

ilie ut

101500 101480 101460 101440

101420 1600 1620 1640 1660 1680 1700 1720 1740 1760 1780 1800 k1 ≈ 60,407

 Dương Nữ Khánh Lê

ai l.c

0 10 20 30 40 50 60 70 80 -

101610

101590 101570

ha m

101550

T=t+ 273 (K) 304,5 307,8 311,8 314,8 318,6 321,7 326,7 328,7 333,3 -

ΔP (hPa)

T=t+ 273 (K) 296,5 299,4 303,5 306,8 310,1 312,4 316,0 320,6 324,0 326,8 330,0

Lần 2 P = Pkq + t (°C) ΔP (Pa) 31,5 101 500 34,8 101 510 38,8 101 520 41,8 101 530 45,6 101 540 48,7 101 550 53,7 101 560 55,7 101 570 60,3 101 580 -

kh ao kh oa ho c@

2. Khảo sát định luật Charle: Pkq = 1015 mBar = 101 500 Pa V = 570 ml Lần 1 P = Pkq + ΔP (hPa) t (°C) ΔP (Pa) 0 23,5 101 500 10 26,4 101 510 20 30,5 101 520 30 33,8 101 530 40 37,1 101 540 50 39,4 101 550 60 43,0 101 560 70 47,6 101 570 80 51,0 101 580 90 53,8 101 590 100 57,0 101 600

101530

ilie ut

101510 101490

290

300

310

320

330

340

k 3 ≈ 322,0015

 Dương Nữ Khánh Lê

0.00062 0.00061 0.0006

0.00059 0.00058 0.00057

ha m

0.00056

T=t+ 273 (K) 308,2 309,8 313,3 316,8 318,5 322,1 325 329,2 -

ai l.c

0 5 10 15 20 25 30 35 -

ΔV (ml)

Lần 2 V= 570 + t (°C) ΔV (ml) 35,2 570 36,8 575 40,3 580 43,8 585 45,5 590 49,1 595 52 600 56,2 605 -

kh ao kh oa ho c@

3. Khảo sát định luật Gay-Lussac: P = Pkq = 1015 mBar = 101 500 Pa Lần 1 V= 570 + T = t + ΔV (ml) t (°C) ΔV (ml) 273 (K) 0 32 570 305 5 34,5 575 307,5 10 38 580 311 15 40,3 585 313,3 20 43,3 590 316,3 25 47,1 595 320,1 30 49,1 600 322,1 35 51,6 605 324,6 40 56,3 610 329,3

0.00055

300

305

310

315

320

325

330

ilie ut

k 2 ≈ 1,856 . 10−6

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 11: Dung dịch các chất điện ly

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Nguyên tắc: 1. Độ điện ly: - Để đặc trưng cho mức độ phân ly của chất điện ly trong dung dịch, người ta dùng đại lượng độ điện ly α: Số phân tử chất tan bị điện ly α= Tổng số phân tử chất tan có trong dung dịch 2. Hằng số điện ly: - Hằng số cân bằng của quá trình điện ly đặc trưng cho khả năng phân ly thành ion của chất điện ly yếu và được gọi là hằng số điện ly. Ví dụ, với axit yếu HA: HA + H2O ⇌ H3O+ + ACH O+ . CA− K HA = 3 CHA - Giá trị của K phụ thuộc vào bản chất của chất điện ly và nhiệt độ, không phụ thuộc vào nồng độ của chất điện ly trong dung dịch. Chất điệnly càng mạnh, giá trị của K càng lớn và ngược lại. - Đối với chất điện ly yếu bậc hai, K liên hệ với α qua biểu thức: C. α2 K K= ; khi α ≪ 1, K = C. α2 hay α = √ 1−α C

ilie ut

ha m

3. pH của các dung dịch: - Đối với dung dịch axit yếu: 1 1 pH = pK a − logCa 2 2 - Đối với dung dịch bazơ yếu: 1 1 pH = 14 − pOH = 14 − pK b + logCb 2 2 4. Dung dịch đệm: - Dung dịch đệm là dung dịch hỗn hợp gồm một axit yếu và muối của nó với bazơ mạnh (đệm axit), hoặc một bazơ yếu và muối của nó với axit mạnh (đệm bazơ). - Dung dịch đệm có tính đệm, nghĩa là có khả năng giữ cho pH của dung dịch ít bị thay đổi khi thêm axit mạnh hoặc bazơ mạnh. - pH của dung dịch đệm axit: Ca pH = pK a − log Cm - pH của dung dịch đệm bazơ: Cb pH = 14 − pOH = 14 − pK b + log Cm 29

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

II. Cách tiến hành: 1. So sánh độ dẫn điện của dung dịch điện ly: Lắp bộ đo độ dẫn điện. Cách đo: Rửa sạch cốc, tráng nước cất, tráng ba lần bằng những lượng nhỏ dung dịch cần đo. Rót dung dịch vào cốc đến vạch mức đã đánh dấu sẵn, lắp vào hệ thống. Đóng mạch điện, quan sát độ sang của bóng đèn và đọc giá trị cường độ dòng điện trên điện kế. Sau khi đo xong mỗi dung dịch phải rửa sạch điện cực, tráng nước cất và thấm khô bằng giấy lọc trước mỗi lần đo. a) Lần lượt đo độ dẫn điện của các dung dịch HCl, KOH, Na2SO4, NH4CH3COO, CH3COOH, NH4OH cùng có nồng độ 0,1N. So sánh độ dẫn điện của các dung dịch trên, nhận xét và giải thích. b) Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch CH3COOH 0,1N và NH4OH 0,1N và đo độ dẫn điện của dung dịch mới pha được. So sánh độ dẫn điện của dung dịch hỗn hợp với độ dẫn điện của các dung dịch CH3COOH 0,1N và NH4OH 0,1N riêng rẽ, nhận xét kết quả thu được và giải thích. 2. Khảo sát sự ảnh hưởng của sự pha loãng đến độ điện ly của chất điện ly yếu: Tiến hành đo độ dẫn điện của các dung dịch CH3COOH có nồng độ khác nhau, cách đo như ở phần 1. Trước hết, đo độ dẫn điện của CH3COOH đặc. Sau đó dùng bình định mức dung tích 100ml và pipet để pha loãng dung dịch CH3COOH đặc ra 2, 4, 8, 16, 32, 64 lần bằng nước cất và đo độ dẫn điện của các dung dịch thu được. 3. Khảo sát ảnh hưởng của ion đồng loại đến độ phân ly của các chất điện ly yếu: a) Lấy hai ống nghiệm sạch, cho vào mỗi ống 5 giọt dung dịch CH3COOH 1N và 1 giọt chỉ thị metyl da cam. Thêm vài tinh thể NaCH3COO vào một ống nghiệm, lắc cho tan. So sánh màu sắc của dung dịch ở hai ống nghiệm và giải thích. b) Lấy hai ống nghiệm sạch, cho vào mỗi ống 5 giọt dung dịch NH4OH 1N và một giọt phenolphtalein. Thêm vài tinh thể NH4Cl vào một ống nghiệm, lắc cho tan. So sánh màu sắc của dung dịch ở hai ống nghiệm và giải thích. 4. Đo pH của các dung dịch axit yếu, bazơ yếu có nống độ khác nhau và xác định hằng số điện ly của chúng: Dùng máy đo pH để xác định pH của các dung dịch CH3COOH có nồng độ 0,01M; 0,1M; 1M và các dung dịch NH4OH cũng có nồng độ 0,01M; 0,1M; 1M. Từ các giá trị thu được, hãy tính hằng số điện ly của CH3COOH và NH4OH. Nhận xét. 5. Khảo sát tính đệm của dung dịch đệm: a) Cho vào một ống nghiệm 2ml dung dịch CH3COOH 1M và 2ml dung dịch CH3COONa 1M, lắc đều. Dùng giấy chỉ thị tổng hợp xác định pH của dung dịch pha được. Chia dung dịch này ra hai ống nghiệm. Thêm vào ống nghiệm thứ nhất 1 giọt HCl 1M và vào ống nghiệm thứ hai 1 giọt NaOH 1M, lắc đều. Dùng giấy chỉ thị tổng hợp xác định pH của hai dung dịch mới. Tiến hành thí nghiệm tương tự đối với nước cất. b) Cho vào ống nghiệm 0,5ml dung dịch NH4Cl 1M và 0,5ml dung dịch NH4OH 1M, lắc đều. Dùng giấy chỉ thị tổng hợp xác định pH của dung dịch. Pha loãng dung dịch 5 lần, 30

 Dương Nữ Khánh Lê 10 lần, 100 lần, 1000 lần và xác định pH của các dung dịch mới. So sánh giá trị pH đo được của các dung dịch đó. Giải thích.

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

III. Xử lý số liệu-Giải thích: 1. So sánh độ dẫn điện của dung dịch điện ly: a) - HCl: 0,227 mA - KOH: 0,23 mA - Na2SO4: 0,223 mA - NH4CH3COO: 0,222 mA - CH3COOH: 0,162 mA - NH4OH: 0,177 mA Độ dẫn điện của các dung dịch axit mạnh, bazơ mạnh và muối lớn hơn độ dẫn điện của các dung dịch axit yếu và bazơ yếu. Vì dung dịch axit mạnh, bazơ mạnh và muối điện ly hoàn toàn ra các ion có thể dịch chuyển nên dẫn điện; còn các dung dịch axit yếu và bazơ yếu điện ly không hoàn toàn nên với cùng nồng độ, nồng độ các ion trong dung dịch ít hơn nên độ dẫn điện kém hơn. a) Khi trộn hai dung dịch vào, ta đo được độ dẫn điện của dung dịch NH4CH3COO mới bằng 0,215mA. Vì khi trộn hai dung dịch vào nhau có xảy ra phản ứng: CH3COOH ⇌ CH3COO– + H+ (1) NH4OH ⇌ NH4 + + OH– (2) H+ + OH– ⇌ H2O Phản ứng trung hòa tạo ra H2O làm giảm nồng độ của ion H+ và OH–, làm cho cân bằng (1) và (2) dịch chuyển về bên phải, phân ly ra nhiều ion hơn nên có độ dẫn điện lớn hơn so với hai dung dịch CH3COOH và NH4OH ban đầu. 2. Khảo sát ảnh hưởng của sự pha loãng đến độ điện ly của chất điện ly yếu: - CH3COOH đặc: 0 mA - Pha loãng 2 lần: 0,170 mA - Pha loãng 4 lần: 0,192 mA - Pha loãng 8 lần: 0,195 mA - Pha loãng 16 lần: 0,193 mA - Pha loãng 32 lần: 0,181 mA - Pha loãng 64 lần: 0,169 mA

ilie ut

0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0

30 31

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

Theo định luật pha loãng Osvan, khi pha loãng dung dịch, độ điện ly của dung dịch tăng lên. Nhưng đến một điểm nào đó, khi pha dung dịch loãng ra, nồng độ chất tan trong dung dịch giảm, dẫn tới nồng độ các ion ít đi, sự tăng của độ điện ly không đủ để bù lại nên nồng độ các ion trong dung dịch giảm, dung dịch có độ dẫn điện kém đi. 3. Khảo sát ảnh hưởng của ion đồng loại đến độ phân ly của các chất điện ly yếu: a) Ban đầu, ở hai ống nghiệm, dung dịch có màu đỏ: CH3COOH ⇌ CH3COO– + H+ (1) Khi cho thêm tinh thể NaCH3COO vào, dung dịch trong ống nghiệm chuyển sang màu da cam. NaCH3COO → Na+ + CH3COO– Khi cho thêm tinh thể NaCH3COO vào, NaCH3COO phân ly ra ion Na+ và ion CH3COO–, nồng độ ion CH3COO– tăng lên, làm cho cân bằng (1) dịch chuyển về bên trái, làm giảm nồng độ ion H+ nên pH của dung dịch tăng. Vậy cần phải thêm muối của axit yếu với bazơ mạnh vào dung dịch các axit yếu để cân bằng chuyển dịch về phía tạo thành các phân tử axit yếu ít phân ly. b) Ban đầu, ở hai ống nghiệm, dung dịch có màu hồng: NH4OH ⇌ NH4+ + OH– (2) Khi cho thêm tinh thể NH4Cl vào, dung dịch trong ốn nghiệm chuyển sang trong suốt không màu. NH4Cl → NH4+ + Cl– Khi cho thêm tinh thể NH4Cl vào, NH4Cl phân ly ra ion NH4+ và ion Cl–, nồng độ ion NH4+ tăng lên, làm cho cân bằng (2) dịch chuyển về bên trái, làm giảm nồng độ ion OH– nên pH của dung dịch giảm. Vậy cần phải thêm muối của axit mạnh với bazơ yếu vào dung dịch các bazơ yếu để cân bằng chuyển dịch về phía tạo thành các phân tử bazơ yếu ít phân ly. 4. Đo pH của các dung dịch axit yếu, bazơ yếu có nồng độ khác nhau và xác định hằng số điện ly của chúng:  Đối với axit yếu: 1 1 pH = pK a − logCa ⇒ K a = 10−(2pH+log Ca ) 2 2 CH3COOH 0,01006M: pH = 3,41 ⇒ Ka = 1,505.10-5 0,1006M: pH = 2,82 ⇒ Ka = 2,277.10-5 1,006M: pH = 2,33 ⇒ Ka =2,175.10-5  Đối với bazơ yếu: 1 1 pH = 14 − pOH = 14 − pK b + logCb ⇒ K b = 102(pH−14)−log Cb 2 2 NH4OH 0,010023M: pH = 9,93 ⇒ Ka = 7,228.10-7 0,10023M: pH = 11,03 ⇒ Ka = 1,146.10-5 1,0023M: pH = 11,51 ⇒ Ka =1,045.10-5 32

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

5. Khảo sát tính đệm của dung dịch đệm: a) - Dd CH3COOH 1M + CH3COONa 1M: pH = 5 + Thêm một giọt HCl 1M: pH = 5 + Thêm một giọt NaOH 1M: pH = 5 - Nước cất: pH = 7 + Thêm một giọt HCl 1M: pH = 2 + Thêm một giọt NaOH 1M: pH = 12 Trong dung dịch đệm axit có cân bằng: CH3COOH ⇌ CH3COO– + H+ (1) CH3COONa → Na+ + CH3COO– Khi cho thêm một giọt dung dịch HCl vào ống nghiệm, HCl phân ly ra ion H+ và Cl–. Ion H+ sinh ra phản ứng với ion CH3COO– có trong dung dịch tạo thành phân tử axit CH3COOH, tức là cân bằng (1) dịch chuyển về bên trái nên pH của dung dịch thay đổi rất ít. Khi cho thêm một giọt dung dịch NaOH vào ống nghiệm, NaOH phân ly ra ion Na+ và OH–. Ion OH– sinh ra phản ứng với ion H+ có trong dung dịch tạo thành phân tử H2O, làm cho cân bằng (1) dịch chuyển về bên phải, sinh ra H+ nên pH của dung dịch thay đổi rất ít. b) - Dung dịch NH4OH 1M + NH4Cl 1M: pH = 9 - Pha loãng 2 lần: pH = 9 - Pha loãng 5 lần: pH = 9 - Pha loãng 10 lần: pH = 9 - Pha loãng 100 lần: pH = 8 - Pha loãng 1000 lần: pH = 8 Khi pha quá loãng dung dịch đệm, vượt quá đệm năng của dung dịch thì dung dịch sẽ mất đi tính đệm của mình. Đồng thời, trong biểu thức tính pH của dung dịch đệm đã bỏ qua sự điện ly của nước; khi pha dung dịch rất loãng sẽ không thể bỏ qua được sự điện ly của nước nữa.

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 12: Thế điện cực. Suất điện động pin điện hóa

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Nguyên tắc: - Thế khử (thế điện cực) của một cặp oxi hóa-khử được xác định bởi phương trình Nextơ: R. T Cox E = Eo + . ln n. F Ck ⇒ Thế khử phụ thuộc vào bản chất của cặp oxi hóa-khử, nhiệt độ và nồng độ của dạng oxi hóa và dạng khử trong dung dịch. Sau khi biến đổi, phương trình Nextơ được viết dưới dạng: 0,059 Cox E = Eo + . log n Ck - Thế khử (thế điện cực) càng lớn thì dạng oxi hóa càng mạnh, dạng khử càng yếu. - Không thể đo giá trị tuyệt đối của thế điện cực. Khi cần đo thế của một điện cực nào đó, phải ghép điện cực đó với điện cực so sánh thì một pin. Từ sức điện động đo được của pin, dấu của hai điện cực và thế đã biết của điện cực so sánh, có thể xác định được giá trị của thế điện cực cần đo theo công thức: Epin = E(+) − E(−) VD: Điện cực so sánh: điện cực bạc Ag|AgNO3; điện cực bạc clorua Ag|AgCl, KCl;… - Biểu diễn pin: (-) Zn|ZnSO4 (1M) || CuSO4 (1M)|Cu (+) Tại anot xảy ra quá trình oxi hóa, tại catot xảy ra quá trình khử.

ilie ut

ha m

II. Cách tiến hành-Xử lý số liệu: 1. Xác định E o Cu2+/Cu bằng pin Ag|AgCl, KCl (1M) || CuSO4 (1M)|Cu: Cực âm: Ag – 1e + Cl– → AgCl Cực dương: Cu2+ + 2e → Cu Cu2+ +2Ag + 2Cl– → Cu + AgCl Epin = E(+) − E(−) = E o Cu2+/Cu − E o AgCl/Ag ⇒ E o Cu2+/Cu = Epin + E o AgCl/Ag = 0,089 + 0,225 = 0,314 (V) 2. Xác định E o Zn2+/Zn bằng pin Zn|ZnSO4 (1M) || AgCl, KCl (1M)|Ag:

Cực âm: Cực dương: Epin

Zn – 2e → Zn2+ AgCl + 1e → Ag + Cl– Zn +2AgCl → Zn2+ + Ag + 2Cl– = E(+) − E(−) = E o AgCl/Ag − E o Zn2+/Zn

⇒ E o Zn2+/Zn = E o AgCl/Ag − Epin = 0,225 − 1,013 = −0,788(V)

ď&#x20AC;ż DĆ°ĆĄng NáťŻ KhĂĄnh LĂŞ

= 1,1 (V)

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

Tháťąc táşż Ä&#x2018;o Ä&#x2018;Ć°áťŁc: Epin = 1,096 (V) 4. Pin náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122;: a) CuSO4 (0,1M)|Cu || CuSO4 (1M)|Cu: 0,059 1 Theo lĂ˝ thuyáşżt: Epin = E(+) â&#x2C6;&#x2019; E(â&#x2C6;&#x2019;) = . log = 0,0295 (V) 2 0,1 Tháťąc táşż Ä&#x2018;o Ä&#x2018;Ć°áťŁc: Epin = 0,0449 (V) b) CuSO4 (0,01M)|Cu || CuSO4 (1M)|Cu: 0,059 1 Theo lĂ˝ thuyáşżt: Epin = E(+) â&#x2C6;&#x2019; E(â&#x2C6;&#x2019;) = . log = 0,059 (V) 2 0,01 Tháťąc táşż Ä&#x2018;o Ä&#x2018;Ć°áťŁc: Epin = 0,0527 (V) c) CuSO4 (0,001M)|Cu || CuSO4 (1M)|Cu: 0,059 1 Theo lĂ˝ thuyáşżt: Epin = E(+) â&#x2C6;&#x2019; E(â&#x2C6;&#x2019;) = . log = 0,0885 (V) 2 0,001 Tháťąc táşż Ä&#x2018;o Ä&#x2018;Ć°áťŁc: Epin = 0,0915 (V)

3. Pin Zn|ZnSO4 (1M) || CuSO4 (1M)|Cu: Cáťąc Ă˘m: Zn â&#x20AC;&#x201C; 2e â&#x2020;&#x2019; Zn2+ Cáťąc dĆ°ĆĄng: Cu2+ + 2e â&#x2020;&#x2019; Cu Cu2+ + Zn â&#x2020;&#x2019; Cu + Zn2+ Theo lĂ˝ thuyáşżđ?&#x2018;Ą: Epin = E(+) â&#x2C6;&#x2019; E(â&#x2C6;&#x2019;) = E o Cu2+/Cu â&#x2C6;&#x2019; E o Zn2+/Zn = 0,337 â&#x2C6;&#x2019; (â&#x2C6;&#x2019;0,763)

 Dương Nữ Khánh Lê BÀI 13: Phản ứng oxi hóa-khử. Sự điện phân:

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

I. Cơ sở lý thuyết: 1. Phản ứng oxi hóa-khử: - Phản ứng oxi hóa-khử là phản ứng có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố tham gia vào thành phần phân tử của các chất trong hệ phản ứng. - Khi thế khử của hai cặp chênh lệch nhau càng nhiều thì hằng số cân bằng của phản ứng càng lớn và phản ứng oxi hóa-khử xảy ra càng mạnh. 2. Sự điện phân: - Sự điện phân là phản ứng hóa học xảy ra dưới tác dụng của dòng điện một chiều. Người ta phân biệt hai loại quá trình điện phân: điện phân nóng chảy và điện phân dung dịch. - Khi điện phân muối hoặc oxit ở trạng thái nóng chảy, ở mỗi điện cực chỉ xảy ra một phản ứng duy nhất và vì vậy các sản phẩm của quá trình điện phân là hoàn toàn xác định. - Định luật Faraday: Khối lượng của chất thoát ra ở điện cực trong quá trình điện phân tỷ lệ với điện lượng đi qua bình điện phân và với đương lượng của chất đó. A. I. t F: Hằng số Faraday. F = 96490C m= với { n. F n: Hoa trị của nguyen tố

ilie ut

ha m

II. Cách tiến hành-Giải thích: 1. Phản ứng oxi hóa-khử: a) Lấy vào ống nghiệm vài giọt dung dịch KI 1M, vài giọt clorofom, cuối cùng thêm vài giọt nước clo bão hòa, lắc đều. Trong ống nghiệm xảy ra phản ứng: 2KI + Cl2 → 2KCl + I2 chất khử chất oxh Trong ống nghiệm, dung dịch bị phân thành hai lớp. Lớp ở trên dung dịch có màu vàng do iot tan ra trong nước, lớp ở dưới dung dịch có màu hồng do iot tan ra trong clorofom. b) Lấy vào ống nghiệm vài giọt dung dịch KMnO4 0,005M, thêm vài giọt H2SO4 20% để axit hóa dung dịch. Sau đó thêm từng giọt KNO2 0,5M, lắc đều. Trong ống nghiệm xảy ra phản ứng: 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 → 5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O chất oxh chất khử KMnO4 bị mất màu, dung dịch chuyển sang trong suốt, không màu. c) Lấy ba ống nghiệm, cho vào mỗi ống vài giọt dung dịch KMnO4 0,05M. Thêm vào ống thứ nhất vài giọt H2SO4 20%. Thêm vào ống thứ hai vài giọt kiềm đặc. Cuối cùng thêm vào cả ba ống, mỗi ống vài giọt dung dịch Na2SO3 1M. 36

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

- Ở ống nghiệm thứ nhất: 2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O chất oxh chất khử KMnO4 bị mất màu, dung dịch chuyển sang trong suốt, không màu. - Ở ống nghiệm thứ hai: 2KMnO4 + Na2SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + K2MnO4 + Na2MnO4 + H2O chất oxh chất khử Dung dịch chuyển sang màu xanh lục thẫm của muối K2MnO4. - Ở ống nghiệm thứ ba: 2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 3Na2SO4 + 2MnO2 ↓nâu + 2KOH chất oxh chất khử KMnO4 bị mất màu, dung dịch chuyển sang trong suốt, không màu, trong dung dịch xuất hiện kết tủa màu nâu. d) Rót vào hai ống nghiệm mỗi ống khoảng 1ml dung dịch H2O2 5%. Thêm vào ống thứ nhất vài giọt dung dịch KI 0,5M và thêm vào ống thứ hai vài giọt dung dịch KMnO4 0,05M đã được axit hóa bằng dung dịch H2SO4 20%, lắc đều. - Ở ống nghiệm thứ nhất: H2O2 + 2KI → I2 + 2KOH chất oxh chất khử Dung dịch chuyển sang màu vàng do iot tan trong nước. - Ở ống nghiệm thứ hai: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 →2 MnSO4 + 5O2 + K2SO4 + 8H2O chất oxh chất khử 2. Điện phân: a) Điện phân dung dịch KI (phenolphtalein + hồ tinh bột): - Cực dương: 2I¯ - 2e → I2 - Cực âm: K+ 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH¯ Ở cực dương, dung dịch chuyển xanh màu xanh chàm do sinh ra iot khi có mặt hồ tinh bột. Ở cực âm, dung dịch chuyển xanh màu hồng do sinh ra OH¯ khi có mặt phenolphtalein, đồng thời có khí thoát ra. b) Điện phân dung dịch Na2SO4 (phenolphtalein): - Cực dương: SO4 2¯ 2H2O – 4e → O2↑ + 4H+ - Cực âm: Na+ 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH¯ Ở cực âm, dung dịch chuyển xanh màu hồng do sinh ra OH¯ khi có mặt phenolphtalein. Ở cả hai cực đều có khí thoát ra. 37

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

c) Điện phân nước (có mặt H2SO4 20% ở hiệu điện thế 5-10V): - Cực dương: SO4 2¯ 2H2O – 4e → O2↑ + 4H+ - Cực âm: H+ 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH¯ Khi điện phân, ở cả hai cực đều có khí thoát ra nhưng thể tích khí thoát ra ở điện cực âm gấp hai lần thể tích khí thoát ra ở điện cực dương. Trong thí nghiệm này, H2SO4 phân ly hoàn toàn ra các ion có tác dụng dẫn điện trong dung dịch. Có thể thay H2SO4 bằng các axit mạnh, bazơ mạnh hay muối của axit mạnh và bazơ mạnh khác. d) Điện phân dung dịch CuSO4 (1,2-1,4V) (1): - Thanh đồng làm cực âm phải được làm sạch bề mặt bằng cách dùng giấy ráp đánh kỹ, nhúng vào dung dịch HNO3 loãng 3-4 phút, sau đó rửa sạch, tráng nước cất, sấy khô, để nguội rồi đem cân trên cân phân tích được khối lượng m1 (g). - Lắp các điện cực vào hệ thống, rót dung dịch CuSO4 1M vào bình điện phân. Đóng mạch điện. Dùng đồng hồ bấm dây ghi khoảng thời gian điện phân. Tiến hành điện phân trong khoảng 15 phút. Ngắt mạch điện, lấy cực âm ra khỏi hệ thống, rửa sạch bằng nước cất, sấy khô để nguội rồi đem cân trên cân phân tích được khối lượng m2 (g). - Quá trình điện phân: + Cực dương: SO4 2¯ H2O – 2e → O + 2H+ + Cực âm: Cu2+ + 2e → Cu - Khối lượng đồng kết tủa trên điện cực theo thực nghiệm là: mtn = m2 − m1 = 19,763 − 19,698 = 0,065 (g) - Khối lượng đồng kết tủa tính theo định luật Faraday là: A. I. t 64.0,221.180 mlt = = = 0,066 (g) n. F 2.96490 - Sai số: mtn − mlt 0,065 − 0,066 A(%) = = ∙ 100% = −1,52% mlt 0,066 - Giải thích sai số: + Sai số âm: Đồng không bám hết lên thanh điện cực. + Sai số dương: CuSO4 kết tinh khi sấy khô bám lên thanh điện cực vì không rửa sạch.

Để nước không phóng điện 38

 Dương Nữ Khánh Lê

ilie ut

ha m

kh ao kh oa ho c@

ai l.c

e) Dương cực tan (điện phân dung dịch H2SO4 20% với dương cực làm bằng đồng): - Cực dương: SO4 2¯ H2O – 2e → O + 2H+ Cu + O → CuO CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O - Cực âm: H+ Cu2+ + 2e → Cu Ở trên dương cực xuất hiện các chấm màu đen, dung dịch xung quanh cực chuyển sang màu xanh lam rồi lan dần sang cực âm. Ở cực âm xuất hiện các chấm màu đỏ do Cu bám vào.