Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Sư Phạm THỰC HÀNH HÓA LÝ TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ Đà Nẵng, 2019 Thông tin môn thực hành thí nghiệm Hóa Lý Chào mừng đến với thí nghiệm hóa lý. Sinh viên sẽ hoàn thành 5 thí nghiệm tại phòng thí nghiệm trong học kì này. Phần giới thiệu sẽ cho sinh viên cách nhìn tóm tắt nhất những vấn đề sinh viên cần làm trước khi bắt đầu làm việc trong phòng thí nghiệm. Đây là ba qui tắc cơ bản khi đến phòng thí nghiệm (theo trật tự mức độ quan trọng): 1.
Tuân theo tất cả các hướng dẫn an toàn trong phòng thí nghiệm và các hướng dẫn được chú ý bởi giảng viên hướng dẫn (đây là qui tắc quan trọng nhất trong phòng thí nghiệm). Quan sát và học hỏi 3. Hứng thú khoa học Hướng dẫn phòng thí nghiệm 1. Sinh viên in tất cả các bài thí nghiệm và đóng thành 1 quyển (bao gồm cả trang bìa với đầy đủ thông tin SV: họ tên, lớp, nhóm).
Trước khi đến phòng thí nghiệm, sinh viên phải: +Hoàn thành phần “báo cáo thí nghiệm” của bài thí nghiệm trước; +Đọc kĩ phần “Thảo luận lý thuyết”; học thuộc phần “Qui trình tiến hành thực nghiệm” hoàn thành trả lời câu hỏi trong phần “Chuẩn bị thí nghiệm” của bài thí nghiệm ngày hôm đó, và nộp cho GV hướng dẫn kiểm tra trước khi vào làm thí nghiệm. GV hướng dẫn kiểm tra sau đó đó trả lại để sinh viên ghi kết quả thí nghiệm vào cuối phần quy trình tiến hành thí nghiệm. Sau khi làm thí nghiệm xong sinh viên cần đưa lại bảng kết quả cho GV kí xác nhận. Sinh viên sẽ làm việc theo nhóm cho tất cả các thí nghiệm, nhưng mỗi sinh viên phải tự hoàn thành phần “báo cáo thí nghiệm”.
Phần này sinh viên có thể thực hiện ở nhà. Thang tính điểm thí nghiệm Mỗi thí nghiệm có tổng 10 điểm, chia theo các phần sau: 1) Chuẩn bị thí nghiệm – 2 điểm Phần “chuẩn bị thí nghiệm” nằm ở một số trang cuối của mỗi bài thí nghiệm, và phải được hoàn thành trước khi đến lớp. Các câu hỏi trong phần này dựa trên kiến thức của phần “thảo luận” và “qui trình tiến hành”, cũng như kiến thức từ bài học liên quan. Phần “chuẩn bị thí nghiệm” phải được nộp để GV hướng dẫn kiểm tra khi sinh viên đến lớp.
Trước khi tiến hành thí nghiệm GV sẽ kiểm tra phần thảo luận. Sinh viên viết câu trả lời ra giấy và nộp lại. 2) Tiến hành thực nghiệm – 3 điểm Thao tác thực hành – 2 điểm Trong quá trình SV làm thí nghiệm GV hướng dẫn sẽ quan sát cách SV thực hiện các thao tác và chấm điểm. An toàn – 0,5 điểm Sinh viên thực hiện đúng nội quy an toàn phòng thí nghiệm.
Bất kì sự đổ vỡ dụng cụ thí nghiệm nào xảy ra, sinh viên sẽ mất điểm phần này. Vệ sinh – 0,5 điểm Sau khi hoàn thành quá trình thu thập số liệu thực nghiệm và đưa cho GV hướng dẫn kí xác nhận kết quả, sinh viên phải kiểm tra cẩn thận vệ sinh khu vực thí nghiệm và kiểm tra tất cả các dụng cụ để đảm bảo các dụng cụ được sạch hoàn toàn và được đặt đúng nơi qui định. Nếu một trong các điều trên bị vi phạm, nhóm sinh viên sẽ mất tất cả điểm ở phần này. 3) Báo cáo thí nghiệm – 5 điểm SV tiến hành tính toán với các số liệu thu được theo yêu cầu của phần báo cáo thí nghiệm.
Cuối kì sinh viên nộp lại quyển báo cáo để GV chấm điểm. Một số nội quy phòng thí nghiệm hóa lý An toàn trong phòng thí nghiệm Phải mặc áo blouse tay dài trong suốt thời gian thí nghiệm (áo tay ngắn không được phép vào phòng thí nghiệm). Trên áo mỗi sinh viên phải gắn bảng tên để thuận tiện cho việc GV chấm điểm mục thao tác thực hành. Phải mang dày đế mềm (dép lê, giày cao gót không được cho phép vào phòng thí nghiệm).
Phải búi tóc gọn gàng. Khuyến khích mang găng tay nitrile và đeo kính bảo hộ. Không mang đồ ăn, nước uống vào phòng thí nghiệm. Vứt rác và vệ sinh Rửa sạch các phễu chiết, các lọ tam giác, các buret và giặt sạch khăn lau.
Đặt các dụng cụ và trải khăn lại theo hiện trạng ban đầu. Quét dọn phòng, đóng cửa, tắt điện, tắt quạt… Trước khi rời phòng thí nghiệm Báo giảng viên kiểm tra khu vực thí nghiệm Rửa sạch tay trước khi rời phòng thí nghiệm Kế hoạch môn thực hành Hóa lý - Buổi 1: gặp gỡ, đưa tài liệu; phổ biến nội quy phòng thí nghiệm; thông tin môn học; giới thiệu một số dụng cụ máy móc sử dụng trong môn học - Buổi 2: Bài 1, thí nghiệm 1, 2 - Buổi 3: Bài 1, thí nghiệm 3 - Buổi 4: Bài 2, thí nghiệm 1, 2 - Buổi 5: Bài 2, thí nghiệm 3, 4, 5 - Buổi 6: Bài 3, thí nghiệm 1,2 - Buổi 7: Bài 3, thí nghiệm 3 - Buổi 8: Bài 4 - Buổi 9: Bài 5 - Buổi 10: Hướng dẫn xử lý kết quả thí nghiệm và viết báo cáo Nhóm SV thực hiện bài TN gồm: BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG KI +I2 ^ KI3 TRONG DUNG DỊCH NƯỚC GIỚI THIỆU MỤC ĐÍCH Áp dụng định luật phân bố để xác định hằng số cân bằng trong nước của phản ứng: KI + I2 KI3 THẢO LUẬN LÝ THUYẾT 1. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG HÓA HỌC Dựa vào các kết quả nghiên cứu thực nghiệm người ta nhận thấy rằng, ở những điều kiện xác định về nhiệt độ và áp suất, một số lớn phản ứng hóa học diễn biến tới một trạng thái cuối cùng mà ở đó có tồn tại đồng thời cả các chất tham gia phản ứng lẫn sản phẩm phản ứng, gọi là trạng thái cân bằng. Những phản ứng hóa học xảy ra không hoàn toàn này được gọi là phản ứng thuận nghịch.
Điều kiện cân bằng của phản ứng: + Về mặt động học: phản ứng đạt cân bằng khi vt = vn + Về mặt nhiệt động: ở điều kiện T, p = const phản ứng đạt cân bằng khi t n=ỵ uy, ,\ r GT,p i =0 2. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG Định luật này do Gulberg, Waage (Na Uy) đưa ra năm 1864, nhằm xác định trạng thái cân bằng của một phản ứng cân bằng. Xét phản ứng thuận nghịch xảy ra trong pha khí: aA(k) + bB (k)v^cC(£) + dD(k) Khi hệ đạt trạng thái cân bằng: K _k _ [C]c[D]d (1) C kN [A]a [B ]b K (P)'■(P,)d (2) P (Pa)''■(Pb)b Kc, Kp được gọi là hằng số cân bằng của phản ứng liên hệ đến nồng độ và áp suất riêng phần cua các chất khí. Kc và Kp chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của chất tham gia phản ứng, sản phẩm tạo thành, mà không phụ thuộc vào nồng độ các chất trong phản ứng cũng như áp suất của hệ.
Trường hợp cân bằng xảy ra trong dung dịch: a a c d K C D (3) a a T a b A B với aA, aB, aC, aD là hoạt độ ở trạng thái cân bằng của các chất A, B, C, D. KT gọi là hằng số cân bằng nhiệt động hay gọi vắn tắt là hằng số cân bằng. KT chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của chất tham gia và sản phẩm tạo thành. Đối với dung dịch loãng hệ số hoạt độ của các chất coi như bằng 1, vị trí của hoạt độ có thể thay thế bằng nồng độ, ta có: C [D] c d K C [A]a [B]b 3.
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG 3. Dựa vào thành phần cân bằng Khi biết thành phần của hệ ở trạng thái cân bằng, có thể tìm hằng số cân bằng bằng cách thay nồng độ hoặc áp suất của các chất vào các biểu thức (1), (2) và (3). Phương pháp nhiệt động học Từ điều kiện cân bằng nhiệt động: ∆rGT,p = 0 rGo = - RT lnKp r G o KP = e RT Khi biết rGo sẽ xác định được KP, từ đó suy ra KC = KP. Trường hợp cân bằng xảy ra trong dung dịch: KT e G / RT 0 r Đối với dung dịch loãng KC = KT = e G / RT 0 r 4.
ĐỊNH LUẬT PHÂN BỐ NERNST Ta biết rằng, khi hai chất lỏng không tan vào nhau thì hỗn hợp sẽ được tách làm hai (lớp nặng hơn ở dưới và nhẹ hơn ở trên, chính xác hơn là chất có khối lượng riêng lớn hơn nằm dưới). Nếu ta thêm một chất thứ 3 nào đó có khả năng hòa tan trong 2 chất kia thì chất đó sẽ phân bố giữa 2 chất lỏng tạo thành 2 dung 2 dịch cân bằng có nồng độ khác nhau. Giả thuyết rằng giữa chất tan và dung môi không có phản ứng hóa học xảy ra. Theo Nhiệt động học, thế hóa học của chất tan trong 2 pha bằng: µ1 = µ01 + RT lna1 µ2 = µ02 + RT lna2 với µ1, µ2, µ01, µ02 là hóa thế và hóa thế tiêu chuẩn của chất tan trong 2 dung môi tương ứng; a1 và a2 là hoạt độ của chất tan trong 2 dung môi.
Điều kiện cân bằng: µ1 = µ2 a1 Suy ra µ01 + RT lna1 = µ02 + RT lna2 µ02 µ01 = RT ln a2 a1 µ µ01 Ở nhiệt độ không đổi ta có thể viết: exp 02 = const = K pb a2 RT Kpb được gọi là hệ số phân bố của chất tan giữa dung môi 1 và dung môi 2. Kpb chỉ phụ thuộc vào bản chất của các chất và nhiệt độ. Đối với dung dịch loãng có thể thay hoạt độ của chất tan bằng nồng độ. Cách tính trên chỉ đúng khi chất tan thứ 3 không làm thay đổi sự tan lẫn của hai chất lỏng và các chất không có sự phân li hay kết hợp.
Ví dụ xét trường hợp có sự phân li của chất tan trong 1 pha: giả sử chất tan KA phân bố trong 2 dung môi 1 và 2, trong dung môi 1 KA phân li tạo thành K+ và A- (Hình 1). Sự phân bố KA giữa hai dung môi 1 và 2 Gọi nồng độ của KA trong dung môi 1 là C1 và độ điện li của KA là α thì nồng độ ion K+ và A- bằng αC1, nồng độ KA không phân li là (1- α)C1. C1 2 [K ]1[A ]1 Hằng số cân bằng: K cb (4) [KA]1 C1 (1 ) Như vậy muốn xác định được hằng số cân bằng Kcb cần tìm C1 và α. Giả sử nồng độ KA trong dung môi 2 là C2.