Giáo trình Thực hành Hóa Lý ĐH Công nghiệp TP.HCM - Hướng dẫn thí nghiệm

Giáo trình thực hành Hóa lý này từ Đại học Công nghiệp TP.HCM cung cấp kiến thức nền tảng và hướng dẫn chi tiết các thí nghiệm quan trọng về pha dung dịch,

2021

92
0
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình thực hành Hóa lý Đại học Công nghiệp TP

Giáo trình thực hành Hóa lý của trường Đại học Công nghiệp TP.HCM là tài liệu đào tạo cốt lõi dành cho sinh viên ngành Công nghệ Hóa học. Giáo trình được biên soạn năm 2021 bởi Khoa Công nghệ Hóa học, dựa trên cấu trúc chương trình lý thuyết của các học phần Nhiệt động hóa học, Động hóa học, Điện hóa học và Hóa keo. Tài liệu bao gồm 19 bài thực hành, mỗi bài đều có mục tiêu rõ ràng, nguyên lý lý thuyết, quy trình thực hiện và câu hỏi ôn tập. Nội dung trải dài từ các kỹ thuật cơ bản như pha dung dịch, chuẩn độ đến các phương pháp nâng cao như trắc quang, đo độ dẫn điện. Giáo trình đóng vai trò cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Sinh viên được rèn luyện kỹ năng thao tác phòng thí nghiệm, xử lý số liệu và phân tích kết quả. Mỗi bài thực hành yêu cầu sinh viên đọc kỹ bài trước, hiểu nguyên lý và lắp ráp thiết bị đúng quy trình.

1.1. Cấu trúc và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình gồm 19 bài thực hành được sắp xếp theo trình tự logic. Các bài đầu tiên tập trung vào kỹ thuật cơ bản: pha dung dịch, chuẩn độ, kết tinh, thăng hoa, chưng cất. Tiếp theo là các bài về cân bằng hóa học, hằng số điện ly axit-bazơ yếu. Phần giữa giáo trình đề cập đến tốc độ phản ứng, xác định bậc phản ứng, năng lượng hoạt hóa. Cuối cùng là các bài nâng cao về giản đồ pha hệ ba cấu tử, độ dẫn điện, keo tụ, hấp phụ. Mỗi bài đều có phần mục tiêu, lý thuyết, dụng cụ-hóa chất, tiến hành thí nghiệm và câu hỏi chuẩn bị.

1.2. Vai trò của Hóa lý trong chương trình đào tạo

Hóa lý là môn học cơ sở quan trọng bậc nhất trong ngành Công nghệ Hóa học. Môn học cung cấp nền tảng lý thuyết về nhiệt động học, động học, điện hóa và hóa keo. Kiến thức Hóa lý giúp sinh viên hiểu sâu bản chất các quá trình hóa học xảy ra trong tự nhiên và công nghiệp. Các kỹ năng thực hành thu được từ giáo trình này phục vụ trực tiếp cho việc nghiên cứu, sản xuất và kiểm soát chất lượng. Sinh viên nắm vững Hóa lý có khả năng phân tích, giải quyết vấn đề phức tạp trong lĩnh vực hóa học ứng dụng.

II. Phân tích nội dung và phạm vi các bài thực hành Hóa lý

Các bài thực hành trong giáo trình bao phủ nhiều lĩnh vực cốt lõi của Hóa lý. Phần nhiệt động hóa học gồm các bài xác định entanpy hóa hơi, độ tăng điểm sôi, cân bằng lỏng-rắn. Phần động hóa học tập trung nghiên cứu tốc độ phản ứng, bậc phản ứng, năng lượng hoạt hóa. Các thí nghiệm cụ thể bao gồm phân hủy phức ion mangan, thủy phân CH3COOC2H5 bằng HCl, phản ứng thế halogen. Phần điện hóa học đề cập đến độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly. Hóa keo được thể hiện qua bài xác định ngưỡng keo tụ của keo Fe(OH)3 và hấp phụ trên bề mặt chất rắn. Giáo trình còn có bài xây dựng giản đồ pha cho hệ ba cấu tử lỏng. Bài về xúc tác đồng thể và phản ứng phân hủy H2O2 cũng được đưa vào. Mỗi bài thực hành đều yêu cầu sinh viên trả lời câu hỏi chuẩn bị trước khi vào phòng thí nghiệm.

2.1. Nhóm bài về cân bằng và nhiệt động hóa học

Nhóm bài cân bằng và nhiệt động hóa học chiếm vị trí quan trọng trong giáo trình. Bài xác định hằng số cân bằng phản ứng giúp sinh viên hiểu nguyên lý Le Chatelier. Bài cân bằng lỏng-rắn minh họa sự chuyển pha. Bài xác định entanpy hóa hơi chất lỏng sử dụng phương pháp đo áp suất hơi. Bài độ tăng điểm sôi ứng dụng định luật Raoult. Các thí nghiệm này đòi hỏi sự chính xác cao trong đo lường nhiệt độ, áp suất và thể tích. Kết quả thực hành giúp sinh viên kiểm chứng các công thức lý thuyết đã học.

2.2. Nhóm bài về động học và điện hóa học

Nhóm bài động học bao gồm nhiều thí nghiệm phong phú. Bài nghiên cứu động học phân hủy phức ion mangan dùng phương pháp trắc quang. Bài xác định tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa của phản ứng thủy phân este etylic. Bài tốc độ phản ứng thế halogen minh họa cơ chế phản ứng. Bài xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng bậc hai cũng rất thiết thực. Về điện hóa học, bài độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly giúp sinh viên đo lường và tính toán độ dẫn. Các bài này yêu cầu kỹ năng xử lý số liệu và vẽ đồ thị chính xác.

III. Phương pháp thực hành và quy tắc an toàn phòng thí nghiệm

Giáo trình đặt nặng vấn đề an toàn và quy trình thực hành chuẩn. Sinh viên phải mặc áo blouse, mang giày, đeo kính bảo hộ và khẩu trang khi làm thí nghiệm. Tóc tai phải gọn gàng. Phòng thí nghiệm cần giữ trật tự, vệ sinh sạch sẽ, không ăn uống hay hút thuốc. Các hóa chất độc hại phải thao tác trong tủ hút, tuyệt đối không dùng miệng hút hóa chất. Khi pha loãng axit, phải cho axit vào nước từ từ, không làm ngược lại. Nếu bị bỏng axit, rửa ngay dưới vòi nước ba đến năm phút, sau đó dùng bông tẩm KMnO4 bôi lên vết bỏng. Bỏng kiềm đặc xử lý tương tự nhưng thay bằng CH3COOH hai phần trăm. Chất dễ cháy nổ phải để xa ngọn lửa. Sử dụng máy móc thiết bị cần có sự đồng ý và hướng dẫn của giáo viên. Trước khi ra về, phải rửa sạch dụng cụ, vệ sinh nơi thí nghiệm và bàn giao đầy đủ.

3.1. Chuẩn bị bài và kỹ thuật trước khi thí nghiệm

Sinh viên cần đọc kỹ giáo trình trước mỗi buổi thực hành. Việc nghiên cứu nguyên lý lý thuyết là bước không thể bỏ qua. Cần hiểu rõ mục tiêu của từng bài, các phản ứng hóa học xảy ra và cách tính toán kết quả. Kiểm tra lại hệ thống lắp ráp thiết bị trước khi tiến hành. Chuẩn bị sẵn các dụng cụ cần thiết: pipette, burette, becher, erlen, bình đun. Mỗi dụng cụ phải sạch và khô hoàn toàn. Ghi chép đầy đủ thông số vào sổ tay thí nghiệm. Sự chuẩn bị kỹ lưỡng giúp tiết kiệm thời gian và tăng độ chính xác.

3.2. Kỹ thuật xử lý dữ liệu và phân tích kết quả

Xử lý dữ liệu thí nghiệm là kỹ năng then chốt trong thực hành Hóa lý. Sinh viên cần biết cách tính toán nồng độ, hằng số điện ly, pH từ số liệu đo được. Các công thức tính pH cho axit mạnh, bazơ mạnh, axit yếu, bazơ yếu đều phải nắm vững. Phương pháp đồ thị hóa được sử dụng rộng rãi để xác định bậc phản ứng, hằng số tốc độ. Đoạn thẳng trên đồ thị cho ta các đại lượng cần tìm. Sai số trong thí nghiệm cần được phân tích và giải thích. Kết quả thực hành so sánh với giá trị lý thuyết để đánh giá độ tin cậy.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của kiến thức Hóa lý

Giáo trình thực hành Hóa lý Đại học Công nghiệp TP.HCM trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng toàn diện. Các thí nghiệm trong giáo trình không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm mà có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học. Kiến thức về cân bằng hóa học áp dụng trong sản xuất phân bón, thuốc nhuộm. Động học phản ứng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu suất. Điện hóa học ứng dụng trong pin nhiên liệu, mạ điện, chống ăn mòn. Hóa keo phục vụ xử lý nước, sản xuất sơn, mỹ phẩm. Giản đồ pha giúp hiểu hành vi của hợp chất đa thành phần trong luyện kim, chế biến thực phẩm. Giáo trình cũng đặt nền tảng cho nghiên cứu khoa học nâng cao. Sinh viên tốt nghiệp có khả năng áp dụng Hóa lý vào giải quyết các bài toán thực tiễn trong ngành sản xuất và đời sống.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp và đời sống

Kiến thức Hóa lý có mặt ở khắp nơi trong công nghiệp và đời sống. Trong công nghiệp thực phẩm, nguyên lý nhiệt động học kiểm soát quá trình bảo quản, lên men. Trong dược phẩm, động học phản ứng giúp tính toán hạn sử dụng thuốc. Công nghệ môi trường sử dụng hóa keo để xử lý nước thải, keo tụ chất bẩn. Ngành sản xuất pin áp dụng nguyên lý điện hóa học. Xúc tác đồng thể được dùng trong sản xuất hóa chất hàng ngày. Hấp phụ bề mặt ứng dụng trong lọc khí, xử lý ô nhiễm. Kiến thức giản đồ pha giúp kiểm soát quá trình nấu luyện hợp kim.

4.2. Hướng phát triển và nâng cao kỹ năng thực hành

Sau khi hoàn thành giáo trình, sinh viên có nền tảng vững chắc để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn. Các hướng phát triển bao gồm hóa lý đại cương nâng cao, vật liệu hóa học, kỹ thuật phân tích hiện đại. Kỹ năng thực hành được rèn luyện qua giáo trình giúp sinh viên tự tin khi làm việc trong phòng thí nghiệm chuyên nghiệp. Việc nắm vững nguyên lý và thao tác chính xác là yêu cầu cơ bản cho nghiên cứu khoa học. Sinh viên có thể tham gia các đề tài nghiên cứu, phát triển sản phẩm mới. Giáo trình cũng tạo tiền đề cho việc học các môn chuyên ngành khác trong chương trình Công nghệ Hóa học.

29/05/2026

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC -------------------------- TÀI LIỆU THỰC HÀNH HÓA LÝ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-2021 Tài liệu Thực hành Hóa lý MỤC LỤC NỘI QUI PHÒNG THÍ NGHIỆM . PHA DUNG DỊCH VÀ CHUẨN ĐỘ. KẾT TINH – THĂNG HOA – CHƯNG CẤT – ĐỘ TAN VÀ TÍCH SỐ TAN . CHẤT CHỈ THỊ MÀU, HẰNG SỐ ĐIỆN LY AXÍT – BAZƠ YẾU . TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG . XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG. CÂN BẰNG LỎNG – RẮN . NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG PHÂN HỦY PHỨC ION CỦA MANGAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG . XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG. XÂY DỰNG GIẢN ĐỒ PHA CHO HỆ BA CẤU TỬ LỎNG. XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG BẬC HAI. XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H 2O2 . ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY . XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ CỦA KEO Fe(OH)3 . HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN BỀ MẶT CHẤT HẤP PHỤ RẮN . XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG . 69 Bài 16: XÁC ĐỊNH ENTANPY CỦA QUÁ TRÌNH HÓA HƠI CHẤT LỎNG . 73 BÀI 17: ĐỘ TĂNG ĐIỂM SÔI . 78 BÀI 18: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CH 3COOC 2H5 BẰNG HCl . 82 BÀI 19: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG THẾ HALOGEN . 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 91 Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp TP. HCM 2 Tài liệu Thực hành Hóa lý NỘI QUI PHÒNG THÍ NGHIỆM 1. Đi làm thí nghiệm đúng giờ qui định, chuẩn bị bài trước khi thí nghiệm. Mặc áo blouse, mang giày, đeo kính bảo hộ, khẩu trang, đầu tóc gọn gàng khi làm thí nghiệm. Trong quá trình thí nghiệm phải giữ trật tự vệ sinh sạch sẽ, không nói chuy ện, cười đùa, không ăn uống, hút thuốc hay tiếp khách, không tự ý rời khỏi phòng thí nghiệm nếu không được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn. Cẩn thận khi sử dụng những hóa chất độc hại. Những hóa chất độc cần phải thao tác trong tủ hút, không dùng miệng hút hóa chất. Khi pha loãng axít phải thao tác từ từ, không cho nước vào axít đậm đặc. Nếu bị bỏng axít phải rửa ngay dưới vòi nước 3 - 5 phút rồi dùng bông tẩm KMnO4 bôi lên vết bỏng. Bỏng bằng kiềm đặc cũng làm như trên nhưng thay bằng CH 3COOH 2%. Để xa ngọn lửa những chất dễ cháy nổ. Sử dụng các máy móc thiết bị trong phòng thí nghiệm phải được sự đồng ý và hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn thí nghiệm. Tuyệt đối không được tự ý sử dụng hay sử dụng sai mục đính, sai qui trình dễ dẫn đến hư hỏng máy móc thiết bị. Trước khi ra về phải rửa sạch dụng cụ, làm vệ sinh sạch sẽ nơi thí nghiệm và bàn giao dụng cụ cho giáo viên hướng dẫn. Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp TP. HCM 3 Tài liệu Thực hành Hóa lý LỜI NÓI ĐẦU Hóa lý là một môn học cơ sở rất quan trọng của ngành công nghệ Hóa học. Giáo trình thực hành Hóa lý được biên soạn dựa trên cấu trúc chương trình lý thuyết của các học phần Nhiệt động hoá học, Động hoá học, Điện hoá học và Hoá keo của môn Hóa lý và Hóa keo. Để việc thí nghiệm đạt được hiệu quả, sinh viên cần phải nghiêm túc thực hiện các quy trình sau: 1. Đọc và nghiên cứu kỹ bài, hiểu cặn kẽ các nguyên lý và nhiệm vụ của từng bài trước khi vào thí nghiệm. Kiểm tra lại hệ thống lắp ráp thiết bị của bài. Khi có thắc mắc phải hỏi lại giáo viên hướng dẫn. Để đảm bảo kết quả đo được chính xác, các dụng cụ, thiết bị trước khi sử dụng phải được rửa sạch và sấy khô. Khi tiến hành thí nghiệm phải tuân thủ các điều kiện phản ứng của thí nghiệm về nhiệt độ, áp suất… 5. Các kết quả đo được của thí nghiệm phải được giáo viên ký xác nhận trước khi làm báo cáo. Không tùy ý sửa đổi các dây dẫn, đầu dò hoặc sử dụng máy tính vào mục đích khác mà không có sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn. Tác phong làm việc nghiêm túc, không gây ồn ào trong phòng thí nghiệm ảnh hưởng đến học tập cũng như các kết quả đo. Tài liệu thực hành Hóa lý này được biên soạn từ các giáo trình Hoá đại cương và Hoá lý uy tín và đã được giảng dạy tại Trường Đại học Công nghiệp Tp. Tuy nhiên, do nội dung kiến thức khá lớn nên có lẽ sẽ còn nhiều thiếu sót. Ban biên soạn rất mong nhận được sự góp ý của quí thầy cô và các bạn sinh viên để cuốn tài liệu này cũng như phương pháp giảng dạy môn Thực hành Hóa lý đạt kết quả tốt hơn. Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp TP. HCM 4 Tài liệu Thực hành Hóa lý BÀI 1. PHA DUNG DỊCH VÀ CHUẨN ĐỘ 1. Mục đích thí nghiệm − Pha dung dịch và chuẩn độ dung dịch − Xác định tỷ trọng của dung dịch 1. Nồng độ dung dịch Là lượng chất tan có trong một đơn vị khối lượng hoặc đơn vị thể tích dung dịch hay dung môi. Trong hoá học, nồng độ dung dịch biểu thị bằng nhiều cách khác nhau. − Nồng độ phần trăm khối lượng (%) là số gam chất tan chứa trong 100 gam dung dịch. − Nồng độ mol (C M) là số mol chất tan chứa trong một lít dung dịch. − Nồng độ đương lượng (CN) là số đương lượng gam chất tan chứa trong một lít dung dịch. − Nồng độ molan (C m hay m) là số mol chất tan trong 1000 gam dung môi. − Nồng độ phần mol (X i ) chỉ số mol chất i chia cho tổng số mol của các chất có mặt trong dung dịch ni Xi = ∑ nj 1. Pha dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn là dung dịch có nồng độ đã biết chính xác. Có hai cách pha chế dung dịch chuẩn. Cân một lượng chất chính xác rồi hòa tan nó trong bình định mức, pha loãng dung dịch bằng nước cất cho tới vạch ngấn. Biết thể tích dung dịch và khối lượng chất tan, tính được nồng độ dung dịch. Nồng độ dung dịch chuẩn trong phân tích thể tích thường dùng nồng độ đương lượng. Việc pha chế theo cách trên chỉ thực hiện khi chất pha chế phải tinh khiết về mặt hóa học, thành phần của chất phải ứng đúng với công thức nghĩa là phải bền khi ở dạng rắn và trong dung dịch. Chất thỏa mãn các yêu cầu đó gọi là chất gốc. Nếu không có chất gốc, trước hết pha dung dịch có nồng độ gần đún g, sau đó dùng dung dịch chất gốc để xác định lại nồng độ dung dịch vừa pha. Ví dụ, dùng dung dịch axít oxalic (H 2C 2O4.2H 2O) chuẩn để xác định lại nồng độ dung dịch NaOH. Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp TP. HCM 5 Tài liệu Thực hành Hóa lý Để tiện dùng trong các phòng thí nghiệm thường dùng “chất tiêu chuẩn”. Những chất đó là lượng của những chất rắn khác nhau được cân chính xác hoặc là những thể tích của các dung dịch chuẩn độ được đo chính xác cần thiết để pha một lít 0,1N đều được bỏ vào ống thủy tinh nhỏ hàn kín (1), trên ống có hai chỗ thủy tinh lõm, ở đó thành ống rất mỏng (gọi là fixanal). Tiến hành pha chế dung dịch chuẩn độ bằng ”chất tiêu chuẩn” như sau: − Lau sạch chỗ thủy tinh mỏng ở một đầu. − Lấy đũa thủy tinh nhọn (3) chọc thủng đầu mỏng, lộn ngược ống hứng trên một phễu (2) đặt vào bình định mức. − Sau đó chọc thủng chỗ lõm thứ hai. − Cho dần lượng hóa chất hoặc lượng dung dịch trong ống đó vào bình định mức 1000ml rồi hòa tan và pha loãng dung dịch thu được bằng nước cất đến vạch ngấn. Pha chế dung dịch từ dung dịch có nồng độ khác 1. Pha loãng dung dịch Là quá trình thêm nước cất vào để dung dịch có nồng độ nhỏ hơn. Gọi C 1, C2 và V1, V2, là nồng độ và thể tích dung dịch trước và sau khi pha loãng, vì lượng chất tan không đổi nên C 1V1 = C 2V2, gọi Vn là thể tích nước dùng pha loãng thì: V 2 = V1+Vn và biểu thức trên có dạng: C1V1 = (V1+Vn ).C 2 (1) Ví dụ: cần thêm bao nhiêu ml nước vào 500ml dung dịch axít HCl 0,122N để có dung dịch axít HCl 0,100N. Theo biểu thức (1): 0,122. Pha trộn dung dịch Giả sử trộn V1 ml dung dịch chất A có nồng độ C 1 với V2 ml dung dịch có nồng độ C2 thu được V ml = V1+V2 dung dịch chất A có nồng độ C, và biểu thức trên có dạng: C 1V1 + C 2V2 = CV (2) Ví dụ cần thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl đặc 12N vào 200ml dung dịch HCl 0,8N để có dung dịch HCl 1N. Theo biểu thức (2): 12V1+200.0,8 = 1(V 1 + 200) V1 = 3,63ml HCl đặc 12N. Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp TP. HCM 6 Tài liệu Thực hành Hóa lý 1. Xác định nồng độ dung dịch 1. Dụng cụ đo ty trọng phù kế 1. Phân biệt khối lượng riêng và tỷ trọng Khối lượng riêng (density): là khối lượng của chất lỏng trên một đơn vị thể tích ở 15o C và 101.325 kPa có đơn vị đo là kg/m3. Tỷ trọng (Specific gravity): là tỷ số khối lượng của một thể tích chất lỏng ở nhiệt độ quy định với khối lượng của cùng thể tích nước tinh khiết ở cùng nhiệt độ hoặc nhiệt độ khác. Cả hai nhiệt độ được nghi rõ. Phù kế là một ống phao thủy tinh dài hàn kín, trên đó có chia thành những vạch nhỏ. Phần dưới của phù kế có đặt một khối nặng (các hạt chì), trọng lượng của những hạt này phụ thuộc vào chức năng sử dụng của từng loại phù kế. Nhờ đó mà phù kế nhúng chìm được trong chất lỏng và giữ được ở vị trí thẳng đứng. Theo độ chìm sâu của phù kế mà ta có thể biết được tỷ trọng của chất lỏng. Đôi khi trong phù kế có đặt nhiệt kế, cho phép đo đồng thời nhiệt độ tại thời điểm xác định. Dụng cụ đo tỷ trọng, phù kế 1. Phương pháp sử dụng − Nguyên lý: dựa vào định luật Archimet; − Xác định sơ bộ tỷ trọng của chất lỏng bằng phù kế có thang chia rộng hơn (từ 1 đến 1,8).

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ