Bài Giảng Thực Hành Hóa Học Đại Cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2019

TS. VŨ HUY ĐỊNH

ThS. LÊ KHÁNH TOÀN, ThS. ĐẶNG THẾ ANH

THùC HµNH

HãA HäC §¹I C¦¥NG

TS. VŨ HUY ĐỊNH,

ThS. LÊ KHÁNH TOÀN, ThS. ĐẶNG THẾ ANH

BÀI GIẢNG

THỰC HÀNH HÓA HỌC ĐẠI CƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2019

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC......................................................................................................................i

DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………………….iv

LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................1

Bài 1. KỸ THUẬT SỬ DỤNG DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT TRONG PHÒNG

THÍ NGHIỆM .............................................................................................................3

1.1. An toàn trong phòng thí nghiệm ................................................................ 3

1.2. Kỹ thuật an toàn khi sử dụng hóa chất....................................................... 4

1.3. Sử dụng các dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm............................ 8

1.3.1. Ống nghiệm......................................................................................... 9

1.3.2. Bình nón (Bình tam giác, bình elen)................................................. 10

1.3.3. Bình cầu ............................................................................................ 11

1.3.4. Các loại phễu .................................................................................... 11

1.3.5. Cốc thủy tinh ..................................................................................... 12

1.3.6. Ống đong........................................................................................... 12

1.3.7. Bình định mức ................................................................................... 12

1.3.8. Pipet .................................................................................................. 13

1.3.9. Buret.................................................................................................. 14

1.3.10. Nhiệt kế............................................................................................ 15

1.3.11. Bình hút ẩm ..................................................................................... 15

1.3.12. Ống sinh hàn ................................................................................... 16

1.4. Kỹ thuật sử dụng dụng cụ bằng sứ, gỗ v2 kim loại ................................. 16

4.1.1. Chày, cối sứ....................................................................................... 17

4.1.2. Bát sứ................................................................................................. 17

4.1.3. Chén sứ.............................................................................................. 17

4.1.4. Kẹp sắt, kẹp gỗ .................................................................................. 17

1.5. Kỹ thuật rửa và làm khô dụng cụ thủy tinh.............................................. 17

1.5.1. Rửa dụng cụ ...................................................................................... 17

1.5.2. Làm khô các dụng cụ ........................................................................ 18

Bài 2. PHƢƠNG PHÁP TRỌNG LƢỢNG..........................................................19

2.1. Giới thiệu chung về phương pháp............................................................ 19

2.2. Cân và cách sử dụng cân.......................................................................... 21

ii

2.3. Xác định hàm lượng theo phương pháp trọng lượng...............................23

2.3.1. Xác định hàm lượng nước kết tinh ....................................................23

2.3.2. Xác định hàm lượng nguyên tố trong hợp chất.................................24

Bài 3. NHIỆT ĐỘNG HỌC.....................................................................................28

3.1. Cơ sở lý thuyết .........................................................................................28

3.2. Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng.....................................................33

Bài 4. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG.........38

4.1. Cơ sở lý thuyết .........................................................................................38

4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng...............................40

Bài 5. CÂN BẰNG HÓA HỌC...............................................................................44

5.1. Cơ sở lý thuyết .........................................................................................44

5.1.1. Hằng số cân bằng, các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng ..................44

5.1.2. Cân bằng chỉ thị axit–bazơ ...............................................................45

5.1.3. Cân bằng tan .....................................................................................47

5.2. Thí nghiệm ...............................................................................................48

Bài 6. TÍNH CHẤT AXIT – BAZƠ CỦA DUNG DỊCH ...................................52

6.1. Cơ sở lý thuyết .........................................................................................52

6.2. Thí nghiệm ...............................................................................................57

Bài 7. NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH, CHUẨN ĐỘ DUNG DỊCH...........................59

7.1. Nồng độ dung dịch ...................................................................................59

7.2. Pha chế hóa chất.......................................................................................61

7.2.1. Pha chế từ hóa chất rắn ....................................................................61

7.2.2. Pha chế từ dung dịch đậm đặc (C%, d)............................................61

7.2.3. Pha chế dung dịch chuẩn ..................................................................62

7.2.4. Pha loãng dung dịch, pha trộn dung dịch.........................................63

7.3. Chuẩn độ dung dịch..................................................................................64

7.4. Thí nghiệm ...............................................................................................68

Bài 8. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ ..................................................................70

8.1. Cơ sở lý thuyết .........................................................................................70

8.2. Thí nghiệm ...............................................................................................73

Bài 9. ĐIỆN HÓA......................................................................................................76

9.1. Pin điện hóa ..............................................................................................76

9.2. Sức điện động của pin ..............................................................................77

9.3. Sự điện phân.............................................................................................78

iii

9.4. Thí nghiệm ............................................................................................... 80

Bài 10. HỆ KEO ........................................................................................................84

10.1. Định nghĩa, phân loại ............................................................................. 84

10.2. Tính chất chung của sol và gel............................................................... 85

10.3. Nhũ tương............................................................................................... 87

Bài 11. ĐỘ TAN.........................................................................................................89

11.1. Cơ sở lý thuyết ....................................................................................... 89

11.1.1 Khái niệm về độ tan ......................................................................... 89

11.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan ................................................... 89

11.2. Thí nghiệm ............................................................................................. 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................94

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Các chỉ báo trên bình chứa hóa chất thương mại .................................5

Bảng 1.2. Biện pháp an toàn khi làm việc với hóa chất........................................7

Bảng 3.1. Nhiệt dung riêng của một số chất ở 298 K .........................................31

Bảng 3.2. Khối lượng riêng của một số chất ở 298 K.........................................31

Bảng 3.3. Các giai đoạn của quá trình hòa tan chất tan trong dung môi ở điều

kiện đẳng áp, đẳng nhiệt......................................................................................32

Bảng 3.4. Entanpy hòa tan của một số chất điện ly ở 298K ...............................32

Bảng 5.1. Một số chỉ thị axit–bazơ .....................................................................46

Bảng 5.2. Tích số tan của một số chất ở 298K....................................................47

Bảng 6.1. Giá trị pH của một số dung dịch nước phổ biến.................................53

Bảng 6.2. Một số dung dịch đệm phổ biến..........................................................56

Bảng 6.3. Một số dung dịch đệm dùng trong sinh học .......................................56

Bảng 7.1. Các loại nồng độ dung dịch ................................................................59

Bảng 8.1. Thế khử chuẩn ở 298 K.......................................................................72

Bảng 11.1. Phân loại khả năng tan của chất tan trong dung môi........................89

Bảng 11.2. Độ tan các chất (g/100 ml nước) ở các nhiệt độ khác nhau ...............90

Bảng 11.3. Hằng số Henry (k) ở một số nhiệt độ................................................92

1

LỜI NÓI ĐẦU

Hóa học đại cương là môn học tổng hợp kiến thức về cấu tạo chất, kiến

thức về cơ sở lý thuyết các quá trình hóa học. Thực hành hóa học đại cương là

một module trong học phần Hóa học đại cương, được giảng dạy cho sinh viên

năm thứ nhất. Phần thực hành củng cố cho người học nội dung kiến thức, đồng

thời phát triển các kỹ năng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, các kỹ năng sử

dụng thiết bị, dụng cụ, các kỹ năng bố trí thí nghiệm và những hiểu biết về thiết

bị, máy móc… Trên cơ sở các kiến thức, kỹ năng và kỹ thuật thu được trong

thực hành, người học tiếp cận với thế giới nghiên cứu khoa học thực nghiệm;

đồng thời tạo nền tảng kỹ năng cho người học tiếp tục học các môn cơ sở ngành,

chuyên ngành và các công việc có liên quan đến phòng thí nghiệm trong quá

trình học tập, cũng như trong quá trình làm việc.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đào tạo đại học cho các nhóm ngành về sinh

học, khoa học môi trường, quản lý tài nguyên, lâm nghiệp, lâm học, bảo vệ thực

vật, thú y… của sinh viên Trường Đại học Lâm nghiệp, chúng tôi soạn thảo Bài

giảng thực hành Hóa học đại cương, với mong muốn có được tài liệu phục vụ

giảng dạy các nhóm ngành không chuyên sâu về hóa học.

Nhóm biên tập chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hoá học đã

góp ý, bổ sung hoàn thiện bài giảng.

Nhóm tác giả

3

Bài 1

KỸ THUẬT SỬ DỤNG DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

1.1. An toàn trong phòng thí nghiệm

Người học tập và lao động cần biết và vận dụng các kỹ thuật an toàn khi sử

dụng hóa chất trong phòng thí nghiệm và trong đời sống, biết các quy tắc an

toàn lao động trong phòng thí nghiệm, biết sử dụng đúng cách các dụng cụ và

biết sử dụng kỹ thuật cơ bản khi thí nghiệm, thực hành.

Việc đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm hóa học là một công tác cần

đặc biệt chú trọng. Để tránh các trường hợp đáng tiếc xảy ra, người làm việc

trong phòng thí nghiệm cần tuân thủ một số các quy tắc an toàn sau:

– Không ăn, uống hay hút thuốc lá trong phòng thí nghiệm. Không nếm bất

cứ hóa chất nào, không ngửi trực tiếp bất kỳ hơi hoặc khí nào. Thông báo ngay

cho cán bộ hướng dẫn khi xảy ra tai nạn;

– Đặc biệt cẩn thận khi sử dụng hóa chất, chỉ sử dụng khi đã được hướng

dẫn. Không tự ý thực hiện bất cứ thí nghiệm nào nếu chưa có sự hướng dẫn. Sau

khi kết thúc thí nghiệm cần thu gom hóa chất thừa vào đúng nơi quy định. Mặc

áo bảo hộ, đeo kính bảo hộ khi làm việc trong phòng thí nghiệm. Thực hiện các

phản ứng hoặc pha chế hóa chất cần thực hiện trong tủ hút độc đối với trường

hợp hóa chất nguy hiểm, có mùi, sinh ra chất độc hoặc gây kích ứng da, mắt.

Rửa sạch dụng cụ thí nghiệm ngay sau khi sử dụng. Không để các hóa chất dễ

cháy, nổ ở nơi có nhiệt độ cao hoặc gần ngọn lửa;

– Biết vị trí và cách sử dụng các thiết bị an toàn và sơ cứu khi có tình

huống nguy hiểm xảy ra, đặc biệt là thiết bị chữa cháy. Đám cháy được chia

thành loại A, B, C, D, E; với A là đám cháy bắt nguồn từ những vật rắn như: gỗ,

giấy, lụa, nhựa… B là đám cháy chất lỏng như cồn, xăng, dầu… C là đám cháy

liên quan đến chất khí như khí ga, metan… D là đám cháy bắt nguồn từ những

kim loại K, Na, Mg… E là đám cháy liên quan đến những thiết bị điện. Trong

trường hợp các đám cháy nhỏ, có thể sử dụng bình cứu hỏa dạng bột (thường là

NaHCO3, tỉ lệ trên 80%) và bình cứu hỏa dạng khí (CO2) có sẵn trong phòng thí

nghiệm để dập tắt. Tùy theo kí hiệu trên vỏ bình mà dùng cho các loại đám cháy

tương ứng. Tuy nhiên, bình khí CO2 không được dùng cho nơi có không gian

hẹp và không dùng để dập các đám cháy than hay kim loại nóng đỏ, chỉ dùng

cho đám cháy A, B, C, E. Bình dạng bột có thể dùng cho các loại đám cháy khác

4

nhau (ABC, BC, AB). Trường hợp đám cháy loại D có thể dùng bình bột dập

cháy. Để kích hoạt bình chữa cháy, kéo chốt ra khỏi tay cầm, sau đó hướng vòi

phun về phía chân ngọn lửa và ấn cò bóp. Bình khí CO2 giúp dập tắt ngọn lửa và

làm nguội nhanh chất dễ cháy. Khi mở van bình, do có sự chênh lệch về áp suất,

CO2 lỏng trong bình thoát ra ngoài qua hệ thống ống dẫn và loa phun chuyển

thành dạng như tuyết, lạnh tới – 78,9oC, điều này có thể gây bỏng lạnh cho

người dùng. Khi phun vào đám cháy, CO2 có tác dụng làm loãng nồng độ hỗn

hợp hơi khí cháy, đồng thời làm lạnh vùng cháy dẫn tới triệt tiêu đám cháy.

Ngay sau khi sử dụng, trả lại bình chữa cháy về kho để nạp lại. Đối với bình bột,

khi mở van bột khô trong bình được phun ra ngoài nhờ lực đẩy của khí nén (nén

trực tiếp với bột hoặc trong chai riêng) qua hệ thống ống dẫn. Khi phun vào đám

cháy bột có tác dụng kìm hãm phản ứng cháy và cách ly chất cháy với oxi không

khí, mặt khác ngăn cản hơi khí cháy tiến vào vùng cháy dẫn đến đám cháy bị

dập tắt. Trong trường hợp bình cứu hỏa không thể dập tắt đám cháy, cần sơ tán

người ra khỏi phòng thí nghiệm ngay lập tức và gọi cho đội cứu hỏa.

Hình 1.1. Đồ bảo hộ lao động và thiết bị chữa cháy

1.2. Kỹ thuật an toàn khi sử dụng hóa chất

Việc sử dụng hóa chất trong phòng thí nghiệm luôn đi kèm theo những

nguy cơ về mất an toàn. Nếu không nắm vững và tuân thủ nghiêm ngặt các

nguyên tắc của kỹ thuật an toàn hay các chỉ dẫn sẽ dẫn đến những hậu quả đáng

tiếc cho con người, tài sản và môi trường.

Trên các hộp, lọ đựng hóa chất thường có các biểu tượng cảnh báo nguy

hiểm. Những biểu tượng báo nguy hiểm nhằm cảnh báo những hóa chất, vật thể

nguy hiểm, có thể gây hại như: dòng diện, chất độc, chất phóng xạ. Sử dụng các

kí hiệu này cần được tuân thủ theo quy định, được thống nhất trên toàn thế giới.

Các biểu tượng này có thể xuất hiện với màu, nền, đường viền khác nhau để