Tai Lieu Thuc Hanh Thi Nghiem Chuan Bi Cho Thi Hsg Quocgia 20112012 483s51

Lời nói đầu Thực hiện Đề án phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 20102020, nhằm nâng cao chất lượng dạy học trong các trường THPT chuyên và phát triển chuyên môn cho giáo viên dạy các môn chuyên, Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức biên soạn tài liệu “Hướng dẫn Thí nghiệm thực hành trường THPT chuyên môn Hóa học”. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới dạy học và thi chọn học sinh giỏi môn hóa học THPT, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã mời các cán bộ quản lý chỉ đạo dạy học, các giảng viên đại học và các nhà khoa học có nhiều thành tích trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và nghiên cứu khoa học, giáo viên trực tiếp giảng dạy chương trình chuyên hóa học tham gia viết các bài thực hành. Nội dung các bài gồm các chủ đề sau: Phần 1. Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn hóa học Phần 2. Một số bài thí nghiệm thực hành môn hóa học Gồm 10 bài, mỗi bài được viết theo cấu trúc -

Mục đích thí nghiệm

-

Cơ sở lý thuyết

-

Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm

-

Các bước tiến hành thí nghiệm

-

Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công

-

Phân tích kết quả thí nghiệm và báo cáo

-

Câu hỏi kiểm tra và mở rộng

Mặc dù tài liệu được viết công phu, có qua đọc góp ý, thẩm định và biên tập nội dung nhưng không thể tránh khỏi còn có những sơ xuất nhất định. Các tác giả mong nhận được góp ý của quý thầy cô. Trân trọng cám ơn.

3

MỤC LỤC NỘI DUNG HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TÀI LIỆU Phần 1.

Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn hóa học

A. MỘT SỐ ĐỊNH HƯỚNG THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CÁC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN I. Vai trò của dạy học thực hành đối với học sinh trường THPT chuyên

TRANG 7 8

12

II. Thực trạng thí nghiệm thực hành môn hóa học THPTvà các giải pháp cải tiến thực trạng

13

III. Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả

15

B. QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC I. An toàn khi làm việc với axit và kiềm

17

II. Quy tắc làm việc với hóa chất thí nghiệm

18

C. CÁC CẢNH BÁO VỀ CÁC NGUY HIỂM CÓ THỂ GẶP VÀ KHUYẾN CÁO VỀ AN TOÀN TRONG KHI LÀM THÍ NGHIỆM 1. Cảnh báo các nguy cơ đặc biệt (Kí hiệu R - Risk)

20

2. Khuyến cáo về an toàn (Kí hiệu S - Safety)

21

D. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ CHẤT THẢI NGUY HẠI

25

E. MỘT SỐ KĨ NĂNG, THAO TÁC CƠ BẢN VỀ CHUẨN ĐỘ TRONG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA HỌC Phần 2.

29

Một số bài thí nghiệm thực hành môn hóa học BÀI 1. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

Thí nghiệm 1: Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm

32

Thí nghiệm 2. Oxi tác dụng với kim loại và phi kim

37

Thí nghiệm 3. Phản ứng giữa một số kim loại Fe, Cu với H2SO4 loãng hoặc đặc, nóng và Phản ứng giữa kim loại Fe với dung dịch muối CuSO4.

41

Thí nghiệm 4. Phản ứng oxi hoá - khử ở nhiệt độ cao và nhờ môi trường.

44

Bài 2. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HOÁ HỌC Thí nghiệm 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

46

Thí nghiệm 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học

50

4

Bài 3. TÍNH CHẤT AXIT – BAZƠ CỦA MỘT SỐ CHẤT – CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ – CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG DUNG DỊCH Thí nghiệm 1. Xác định pH của một số dung dịch có cùng nồng độ 0,01M

53

Thí nghiệm 2. Chuẩn độ axit – bazơ, dùng chỉ thị quỳ tím, phenolphtalein, 58

metyl da cam Thí nghiệm 3. Sự tạo thành phức chất [Cu(NH3)4]2+ và sự phân hủy phức chất

65

này bằng axit Thí nghiệm 4. Sự tạo thành kết tủa AgCl (từ dung dịch AgNO3 và dung dịch HCl). Sự hòa tan kết tủa AgCl bằng dung dịch NH3

67

Bài 4. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ANDEHIT-XETON, AXIT CACBOXYLIC Thí nghiệm 1: Phản ứng oxi hóa fomandehit bằng thuốc thử

69

Thí nghiệm 2: Tính chất hóa học đặc trưng của axeton

73

Thí nghiệm 3: Phản ứng este hóa

77

Thí nghiệm 4: Phản ứng điều chế CH3COOH từ CH3COONa

81

Bài 5. TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ CHẤT HỮU CƠ Thí nghiệm 1: Xác định chỉ số axit của chất béo

83

Thí nghiệm 2: Phản ứng của glucozơ với thuốc thử Tolen, Felinh, Benedict và nước brom

84

Thí nghiệm 3: Sự thủy phân của tinh bột

88

Thí nghiệm 4: Một số phản ứng màu của amino axit và protein

92

Bài 6. THỰC HÀNH TỰ CHỌN VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ Xác định hàm lượng axit axetylsalixylic (CH3COOC6H4COOH) có trong viên thuốc aspirin

94

Bài 7. PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AXIT ASCORBIC TRONG VIÊN THUỐC VITAMIN C Bài 8. THỰC HÀNH TỰ CHỌN VỀ TỔNG HỢP HỮU CƠ 2 GIAI ĐOẠN 5

99

Giai đoạn 1- Điều chế axit benzoic bằng PHẢN ỨNG OXY HÓA toluen với KMnO4 nóng. Giai đoạn 2- Điều chế etylbenzoat bằng PHẢN ỨNG ESTE HÓA BÀI 9. NHẬN BIẾT VÀ TÁCH CÁC ION TRONG DUNG DỊCH

105 109

9.1. NHẬN BIẾT MỘT SỐ ION THÔNG DỤNG CÓ TRONG DUNG DỊCH HỖN HỢP BẰNG MỘT PHẢN ỨNG 9.2. TÁCH VÀ NHẬN BIẾT MỘT SỐ ION THÔNG DỤNG THUỘC CÁC

113

NHÓM PHÂN TÍCH KHÁC NHAU CÓ TRONG DUNG DỊCH HỖN HỢP Bài 10. CHUẨN ĐỘ COMPLEXON;

118

Xác định ion kim loại dùng phép đo complexon. 121

6

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TÀI LIỆU Cuốn tài liệu này được sử dụng cùng với cuốn “Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 môn Hóa học”. Có hai điều cần tránh là: - Chỉ khi nào có đủ trang thiết bị, hóa chất, mẫu vật như trong tài liệu thì mới có thể tiến hành thực hành được. Ta có thể chọn những thí nghiệm thực hành phù hợp với điều kiện của địa phương để thực hiện trước, đồng thời có kế hoạch khắc phục khó khăn trở ngại để thực hiện hết các bài thực hành trong những năm sau. - Nếu cho rằng chỉ cần thực hiện như nội dung các bài thực hành trong tài liệu là tốt rồi. Những nơi có điều kiện về trang thiết bị và giáo viên có thể mở rộng nội dung bài thực hành. Trong cuốn “Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 môn hóa học” có giới thiệu rất nhiều bài thực hành khác nữa. Để sử dụng tài liệu hiệu quả nhất xin lưu ý mấy điểm sau: - Đọc kĩ nội dung bài thực hành, căn cứ vào thực tiễn địa phương để quyết định mục tiêu cụ thể cho từng nội dung thực hành thí nghiệm đã chọn. - Nghiên cứu phần cơ sở lí thuyết của thí nghiệm thực hành. Đây chính là căn cứ để giải thích các hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm. - Nhất định học sinh phải thành thạo các bước: kiểm tra dụng cụ thiết bị, hóa chất, mẫu vật; trình tự các bước làm thí nghiệm thực hành và phải được hướng dẫn chi tiết các thao tác cơ bản trong thí nghiệm thực hành. - Giáo viên cần nghiên cứu thật kĩ nội dung “phân tích kết quả thí nghiệm và báo cáo” để hướng dẫn học sinh ghi chép kết quả thực hành, xử lí các số liệu thu được, trình bày báo cáo. - Phần câu hỏi kiểm tra và mở rộng là những gợi ý bước đầu. Trong thực tiễn dạy học thực hành giáo viên có thể đưa thêm nhiều tình huống mới để kích thích tư duy cho học sinh.

7

Phần 1. Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn hóa học A. MỘT SỐ ĐỊNH HƯỚNG THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CÁC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trong mỗi nhà trường, đội ngũ GV luôn là một trong những nhân tố quan trọng nhất góp phần quyết định sự phát triển của một nhà trường, bởi lẽ chính họ là người tổ chức thực hiện có hiệu quả các khâu của quá trình dạy học, giáo dục và phát triển chuyên môn, phát triển nhà trường. Trong các trường THPT chuyên, đội ngũ GV cốt cán, đầu đàn về chuyên môn lại càng có vai trò quan trọng hơn, là những nhân tố tích cực, là tấm gương trong việc rèn luyện đạo đức, tự học, sáng tạo để phát hiện, bồi dưỡng những học sinh năng khiếu để tạo nguồn tiếp tục đào tạo thành nhân tài, đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước trong thời kỳ CNH, HĐH, hội nhập quốc tế. Hơn nữa, trường THPT chuyên được định hướng xây dựng thành đây là hình mẫu của các trường THPT về cơ sở vật chất, đội ngũ GV và tổ chức các hoạt động giáo dục, thì đội ngũ GV trường chuyên nói chung, đội ngũ GV cốt cán nói riêng lại càng có vị trí rất quan trọng. Ở một khía cạnh nào đó, GV cốt cán có thể coi là những GV đầu đàn, có những phẩm chất cần thiết của những cán bộ quản lý, và việc phát triển đội ngũ GV đầu đàn chính là nguồn phát triển đội ngũ CBQL nhà trường phổ thông và ngành giáo dục và đào tạo trong tương lai. Trong những năm qua, đội ngũ GV trường chuyên được hình thành từ nhiều nguồn khác nhau, đã có đóng góp hết sức to lớn vào việc phát hiện, bồi dưỡng năng khiếu cho học sinh; góp phần quan trọng làm nên những thành tích rất vẻ vang của học sinh Việt Nam trên đấu trường trí tuệ quốc tế. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm rất căn bản, hiện nay một số giáo viên chuyên chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới cả về số lượng và trình độ, thiếu các kỹ năng nghiên cứu phát triển chương trình và tài liệu; khả năng xác định mục tiêu giáo dục và dạy học qua từng bài học, môn học còn yếu; kỹ năng dạy học, nhất là dạy học thực hành còn hạn chế, khả năng NCKH và hướng dẫn học sinh NCKH còn hạn chế. 8

Trước bối cảnh đó, với sự tham mưu của Bộ GDĐT, ngày 24/6/2010, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 959/QĐ-TTg phê duyệt đề án Phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010-2020. Trong Đề án, nội dung phát triển đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý trong các chuyên được hết sức coi trọng. Đề án xác định: “Chú trọng xây dựng đội ngũ GV đầu đàn về hoạt động chuyên môn trong hệ thống trường trung học phổ thông chuyên, tạo điều kiện giúp họ trở thành những nhân tố tích cực, là tấm gương trong việc rèn luyện đạo đức, tự học, sáng tạo và xây dựng mạng lưới hoạt động của đội ngũ này trên toàn quốc. Cụ thể: (1) Bổ sung, hoàn thiện các quy định về cơ cấu, định mức GV, nhân viên; về công tác tuyển dụng, luân chuyển GV trường chuyên; ban hành quy định về tiêu chuẩn GV, CBQL trường THPT chuyên trên cơ sở chuẩn nghề nghiệp GV, chuẩn hiệu trưởng trường trung học và các quy định khác về GV, CBQL trường THPT; (2) Tiến hành rà soát, đánh giá, sắp xếp lại đội ngũ CBQL, GV và nhân viên để có kế hoạch tuyển dụng, bồi dưỡng nhằm đảm bảo đủ số lượng, cân đối về cơ cấu và nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ, năng lực làm việc; (3) Chú trọng xây dựng đội ngũ GV đầu đàn về hoạt động chuyên môn trong hệ thống trường THPT chuyên, tạo điều kiện giúp họ trở thành những nhân tố tích cực, là tấm gương trong việc rèn luyện đạo đức, tự học, sáng tạo và xây dựng mạng lưới hoạt động của đội ngũ này trên toàn quốc; (4) Tăng cường công tác bồi dưỡng nâng cao năng lực chuyên môn, nghiệp vụ, tin học và ngoại ngữ cho cán bộ quản lý, giáo viên trường chuyên. - Định hướng nội dung bồi dưỡng GV chuyên phù hợp với từng giai đoạn. Tăng cường việc bồi dưỡng cho CBQL về kiến thức, kỹ năng quản lý; bồi dưỡng cho GV về đổi mới PPDH, đổi mới KTĐG, nâng cao năng lực phát triển chương trình, tài liệu môn chuyên, năng lực tổ chức các hoạt động giáo dục;

9

- Tổ chức các khóa bồi dưỡng tiếng Anh, tin học cho CBQL, GV; đưa đi bồi dưỡng tiếng Anh tại nước ngoài các GV giảng dạy tiếng Anh trong các trường chuyên; - Tổ chức các khóa đào tạo ngắn, dài hạn trong, ngoài nước về giảng dạy bằng tiếng Anh cho GV dạy các môn toán, vật lí, hóa học, sinh học, tin học, để từng bước thực hiện dạy học các môn học này bằng tiếng Anh trong các trường chuyên; - Xây dựng các diễn đàn trên internet để GV và HS trao đổi kinh nghiệm giảng dạy và học tập; tổ chức các hội thảo trao đổi kinh nghiệm giữa các trường chuyên với các cơ sở giáo dục trong, ngoài nước có đào tạo, bồi dưỡng HS năng khiếu. Để thực hiện định hướng trên của đề án, có nhiều việc phải làm, trong đó công tác bồi dưỡng nâng cao năng lực chuyên môn và nghiệp vụ của đội ngu GV có vai trò rất quan trọng. Bộ GDĐT (trực tiếp là Vụ GDTrH và Chương trình phát triển GDTrH) tổ chức Hội thảo, tập huấn cho CBQL, GV cốt cán các trường chuyên trong cả nước lần thứ 2 – Năm 2011 . 1. Mục tiêu 1.1. Thống nhất được định hướng nội dung, phương thức bồi dưỡng GV trường THPT chuyên giai đoạn 2011–2015 và kế hoạch bồi dưỡng từng năm. 1.2. Trang bị cho GV một số nội dung chuyên đề vừa thiết thực phục vụ ngay cho việc dạy học ở trường THPT chuyên; vừa nâng cao tiềm lực của giáo viên các trường chuyên (Dạy một số chuyên đề chuyên sâu; đổi mới PPDH, KTĐG trong trường THPT chuyên; đổi mới công tác đánh giá học sinh giỏi; tổ chức dạy thực hành….). 1.3. Hình thành mối liên kết về trao đổi thông tin, hỗ trợ nhau trong giảng dạy của các GV dạy môn chuyên giữa các trường chuyên, tạo cơ sở bước đầu cho việc hình thành mạng lưới GV cốt cán giữa các trường chuyên theo khu vực, toàn quốc.

10

2. Nội dung 2.1. Tổ chức Hội thảo để đội ngũ GV cốt cán các trường THPT chuyên được cùng nhau nghiên cứu, trao đổi, thống nhất những nội dung cơ bản, trọng tâm về định hướng nội dung, phương thức bồi dưỡng GV trường THPT chuyên giai đoạn 2011 – 2015 và kế hoạch bồi dưỡng từng năm. 2.2. Tổ chức tập huấn một số chuyên đề vừa thiết thực phục vụ ngay cho việc dạy học ở trường THPT chuyên hiện nay; vừa nâng cao tiềm lực của GV các trường chuyên. Cụ thể: Dạy một số chuyên đề chuyên sâu; Đổi mới PPDH, Đổi mới KTĐG; Tổ chức dạy thực hành…. 2.3. Xây dựng cơ chế liên kết về trao đổi thông tin, hỗ trợ nhau trong giảng dạy của các GV dạy môn chuyên giữa các trường chuyên, tạo cơ sở bước đầu cho việc hình thành mạng lưới GV cốt cán giữa các trường chuyên theo khu vực, toàn quốc. Góp phần Rèn luyện một số phẩm chất của người giáo viên cốt cán như khả năng tổ chức hoạt động, tư vấn, tạo động lực cho đồng nghiệp, xử lý các tình huống liên quan đến chuyên môn. Những vấn đề trên, các anh chị em GV cốt cán cần nắm kỹ để có thể về tập huấn lại giúp cho mọi GV của trường quán triệt trong từng bước của bài dạy, từng bài, từng chương hoặc chủ đề, từng lớp học của từng môn học; đồng thời hướng tới việc hình thành một mạng lưới GV đầu đàn toàn quốc. Để việc tập huấn có chất lượng, hiệu quả cao, Bộ GDĐT đề nghị Ban Tổ chức, các giảng viên thực hiện việc tập huấn theo phương thức mở: “Cùng nhau tổ chức, cùng nhau xây dựng nội dung, cung nhau đánh giá và thụ hưởng kết quả tập huấn”; tạo điều kiện hỗ trợ tối đa cho học viên trong điều kiện có thể được. Các anh chị học viên cần thực hiện nghiêm túc các quy định của ban tổ chức nhằm đảm bảo khóa học có chất lượng, hiệu quả và mỗi học viên đều là các báo cáo viên giỏi tại các lớp bồi dưỡng giáo viên tại địa phương, cơ sở giáo dục. Nhân dịp này, thay mặt Bộ GDĐT và Ban tổ chức, chúng tôi xin ghi nhận và cảm ơn sự giúp đỡ, hỗ trợ của thầy cô giáo là tác giả tài liệu đồng thời cũng là 11

các báo cáo viên; cảm ơn các cơ quan liên quan đã góp phần làm cho đợt tập huấn diễn ra thuận lợi. Xin kính chúc các đồng chí đại biểu, các thầy cô giáo, các anh chị sức khỏe, hạnh phúc; chúc đợt tập huấn thành công./. I. Vai trò của dạy học thực hành đối với học sinh trường THPT chuyên “… Không thể hình dung được việc giảng dạy hóa học trong nhà trường mà lại không có quan sát, không có thí nghiệm học tập.” B.P. Exipốp (trong cuốn những cơ sở của LLDH). Quan sát và thí nghiệm là các phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học tự nhiên, của các môn khoa học thực nghiệm, trong đó có môn hóa học. Hóa học là một khoa học đã và sẽ không thể phát triển được nếu không có quan sát, thí nghiệm. Quan sát và thí nghiệm đã tạo khả năng cho các nhà khoa học phát hiện và khai thác các sự kiện, hiện tượng mới, xác định những quy luật mới, rút ra những kết luận khoa học và tìm cách vận dụng vào thực tiễn. Đối với quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, khoa học thực nghiệm, quan sát và thí nghiệm cũng là phương pháp làm việc của học sinh (HS), nhưng với HS những bài tập quan sát hoặc các thí nghiệm được giáo viên (GV) trình bày hay do chính các em tiến hành một cách độc lập (thực hành quan sát, thí nghiệm của HS) dưới sự tổ chức, hướng dẫn của GV thường để giải quyết những vấn đề đã biết trong khoa học, rút ra những kết luận cũng đã biết tuy vậy đối với các em HS vẫn là mới. Thông qua quan sát, thí nghiệm, bằng các thao tác tư duy phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa và khái quát hóa giúp các em xây dựng các khái niệm. Bằng cách đó các em nắm kiến thức một cách vững chắc và giúp cho tư duy phát triển. Quan sát và thí nghiệm đòi hỏi phải có những thiết bị dạy học như tranh ảnh, mô hình, các mẫu vật tự nhiên và các phương tiện thiết bị phục vụ cho việc tiến hành các thí nghiệm. Quan sát và thí nghiệm không chỉ cho phép HS lĩnh hội tri thức một cách sâu sắc, vững chắc mà còn tạo cho các em một động lực bên trong, thúc đẩy các em thêm hăng say học tập.

12

Tục ngữ có câu “Trăm nghe không bằng một thấy, trăm thấy không bằng một làm/ một sờ”, đủ nói lên vai trò của quan sát thí nghiệm. Người Ấn Độ và người Trung Hoa cũng đã nói: “Nghe thì quen, nhìn thì nhớ, làm thì hiểu”. Những kết quả phân tích trên đây không chỉ cho chúng ta thấy rõ tầm quan trọng của thí nghiệm thực hành hóa học (TNTHHH) mà còn nhấn mạnh đến phương pháp sử dụng các TNTHHH đó như thế nào để có thể đạt được hiệu quả cao, đáp ứng mục tiêu dạy học hiện nay của sự nghiệp giáo dục. II. Thực trạng thí nghiệm thực hành môn hóa học THPT và các giải pháp cải tiến thực trạng Hiện nay số lượng và chất lượng TNTHHH chưa đáp ứng được yêu cầu của việc dạy học nói chung và đặc biệt là yêu cầu việc đổi mới dạy học nói riêng. Tình trạng đó có thể có nhiều nguyên nhân, phần vì kinh phí cho khu vực này còn hạn hẹp tuy đã có nhiều cố gắng, phần vì trách nhiệm của nhà sản xuất (còn mà không dùng được, dùng được thì cũng chóng hỏng), phần vì thiếu một sự quản lí chỉ đạo, động viên những người tốt, việc tốt trong sử dụng và cải tiến sáng tạo TNTHHH hiện có… Như đã phân tích, hiệu quả dạy học còn tùy thuộc vào phương pháp sử dụng các TNTHHH. Nếu một bức tranh, một thí nghiệm chỉ được sử dụng để minh họa và củng cố những điều GV đã trình bày đầy đủ về phương diện lý thuyết sẽ hạn chế mất tư duy sáng tạo của HS, HS hầu như không thu lượm được thêm gì về mặt kiến thức, nếu không phải chỉ là để rèn luyện kĩ năng quan sát, thí nghiệm. Nhưng nếu được sử dụng theo con đường tìm tòi nghiên cứu (khám phá) để đi đến kiến thức cần lĩnh hội (kiến thức mới) sẽ có ý nghĩa khác cơ bản so với loại hình thí nghiệm trên, nó giúp HS có điều kiện, cơ hội phát triển tư duy sáng tạo - một phẩm chất và năng lực cần có ở con người mới mà nhà trường có trách nhiệm đào tạo. Đi theo con đường này, sau khi đã hiểu được nhiệm vụ cần làm sáng tỏ (mục đích của thí nghiệm) bằng tư duy tích cực, HS sẽ hình thành được các giải định (trong nghiên cứu khoa học đây chính là bước xây dựng giả thuyết về vấn đề nghiên cứu (từ sự nảy sinh câu hỏi: “Điều gì sẽ xảy ra nếu…?” Câu hỏi được 13

hình thành từ những liên tưởng dựa trên vốn kiến thức và kinh nghiệm có của HS. Khi giả định được hình thành, trong đó hàm chứa con đường phải giải quyết, HS dự kiến kế hoạch giải quyết để chứng minh cho giả định đã nêu. Hai bước nêu giả định và dự kiến kế hoạch giải quyết chứng minh cho giả định là hai bước đòi hỏi tư duy tích cực và sáng tạo. Đây là những cơ hội rèn luyện tu duy sáng tạo cho HS rất tốt, là giai đoạn tiến hành thí nghiệm tưởng tượng (“thí nghiệm trong tư duy”) định hướng cho hành động thí nghiệm tiếp theo dựa trên kế hoạch đã được HS thiết kế (kế hoạch dự kiến). Cuối cùng, căn cứ vào kết quả của thí nghiệm, HS rút ra kết luận, nghãi là HS lĩnh hội được kiến thức từ thí nghiệm mà không phải do thày truyền đạt và HS tiếp thu một cách thụ động. Hiện nay hầu hết các bài thực hành thí nghiệm sinh học ở THPT trong chương trình và SGK được bố trí ở cuối mỗi chương chỉ mang tính chất củng cố minh họa cho các kiến thức lý thuyết đã được trình bày trong các bài học của chương trình dưới hình thức phần lớn là “bày sẵn” từng bước cho HS. Hơn nữa số tiết thực hành quy định trong chương trình và SGK cũng còn rất hạn chế. Rồi đây, chắc chắn số tiết này có thể sẽ được nâng lên cho phù hợp với xu thế chung của giáo dục thế giới và tương ứng với tính chất của các môn khoa học thực nghiệm. Trước mắt trong khi chờ đợi, đòi hỏi lòng nhiệt tâm vì sự nghiệp giáo dục của các thầy cô đang tiến hành các bài thực hành hiện có theo phương thức mới ở những nội dung phù hợp và cũng có thể bổ sung thêm các thí nghiệm vào các tiết dạy khi có thể và có điều kiện thích hợp. Trong tài liệu này, ngoài một số thí nghiệm thực hành đã quen thuộc, chúng tôi sẽ giới thiệu một số thí nghiệm thực hành có tính chất gợi ý để các đơn vị tham khảo và vận dụng trong điều kiện có thể, cũng có thể tiến hành hình thức ngoại khóa hoặc đi đến các cơ sở có điều kiện về trang thiết bị thí nghiệm thực hành sinh học để học tập.

14

III. Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả Dạy thực hành, mục đích chính là rèn các kỹ năng thao tác chân tay, các đức tính kiên nhẫn, biết chấp nhận thất bại và tự tìm cách khắc phục thất bại để đạt được mục đích của mình. Vì vậy học sinh phải tự mình làm thí nghiệm cho dù các thao tác ban đầu còn vụng về và thường xuyên thất bại. Như vậy, nếu quan niệm thực hành chỉ là minh họa, trình diễn để học sinh xem thì việc tổ chức cho cả lớp học sinh vào một phòng thí nghiệm làm cùng lúc là được nhưng học sinh không thể hình thành được kỹ năng cũng như rèn luyện được những đức tính cần thiết của người làm khoa học. Còn nếu để học sinh tự làm thì lại phải chia lớp thành các nhóm nhỏ tối đa khoảng 10 em thì các em mới có thể tự làm thí nghiệm được và học sinh chỉ hình thành được kỹ năng khi được làm đi làm lại nhiều lần một kỹ năng nhất định. Một quan niệm không đúng về dạy thực hành là giáo viên thường không đưa ra các tình huống khác thường để dạy học sinh cách phân tích rút ra các kết luận phù hợp cũng như không biết cách tìm ra nguyên nhân khi thí nghiệm không thành công. Học sinh được yêu cầu phải tìm ra nguyên nhân (đưa ra giả thuyết) và làm thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình là đúng. Như vậy mục đích cốt lõi của dạy thực hành là rèn các kỹ năng khéo léo trong các thao tác tay chân, các kỹ năng bố trí thí nghiệm, thu thập kết quả, giải thích kết quả thực nghiệm, lý giải đưa ra các giả thuyết và tự tiến hành các thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình là đúng chứ không đơn thuần là minh họa cho các bài lý thuyết. Như vậy dạy thực hành phát triển các kỹ năng tổng hợp và do vậy tất cả các học sinh cần được dạy thực hành. Lưu ý là ngay cả trong các kỳ thi Olympic hóa học Quốc tế có sử dụng các trang thiết bị hiện đại như trắc quang, điện di, sắc ký, quang phổ vv... thì điểm của học sinh cao hay thấp không phụ thuộc vào thiết bị trừ phi học sinh chưa được làm quen với thiết bị đó. Vì sử dụng thiết bị hiện đại cũng chỉ để thu thập số liệu, trong khi đó các kỹ năng đơn giản như pha loãng hóa chất, xử lý số liệu thu được như vẽ đồ thị, rút ra các két luận phù hợp, biết cách sắp xếp thời gian hợp lý vv... lại quyết định kết quả cuối cùng. Qui trình cho một bài thí nghiệm có thể gồm các bước như sau: 15

- Chuẩn bị thí nghiệm: GV phải có kế hoạch đảm bảo chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, hóa chất, mẫu vật và các điều kiện cần thiết khác để thí nghiệm thành công. Có thể giao cho HS chuẩn bị nhưng phải kiểm tra. - Bước 1: GV nêu mục tiêu thí nghiệm (hoặc hướng dẫn học sinh phát biểu mục tiêu thực hành), phải đảm bảo mỗi HS nhận thức rõ mục tiêu làm thí nghiệm để làm gì? Phổ biến nội qui an toàn phòng thí nghiệm: Ngay khi bắt đầu một bài thực hành, giáo viên cần phải hướng dẫn cho học sinh về qui tắc an toàn trong phòng thí nghiệm. Điều này là hết sức cần thiết và phải làm ngay mỗi lần học sinh vào phòng thí nghiệm. Bên cạnh đó cũng cần phổ biến cách cấp cứu trong những trường hợp cần thiết như bỏng hóa chất, băng bó khi bị thương vv... - Bước 2: GV hướng dẫn HS cách tiến hành thí nghiệm, phải đảm bảo mỗi HS nhận thức rõ làm thí nghiệm như thế nào? Bằng cách nào? Giáo viên giới thiệu qui trình thí nghiệm: Học sinh có thể tự đọc qui trình thí nghiệm nếu có sẵn trong SGK hoặc giáo viên giới thiệu cho từng học sinh. Sau đó học sinh tự kiểm tra các loại hóa chất thiết bị, mẫu vật xem có đáp ứng được với yêu cầu bài thực hành hay không. Tiến hành thí nghiệm: Học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo qui trình đã cho để thu thập số liệu. - Bước 3: Mô tả kết quả thí nghiệm. HS viết ra (hoặc nói ra) các kết quả mà họ quan sát thấy trong quá trình làm thí nghiệm. Xử lý số liệu thực nghiệm: Học sinh xử lý số liệu và viết báo cáo thí nghiệm nộp cho giáo viên. Cuối buổi giáo viên có thể đưa ra các tình huống khác với thí nghiệm để học sinh suy ngẫm và tìm cách lý giải. Giải thích các hiện tượng quan sát được: đây là giai đoạn có nhiều thuận lợi để tổ chức HS học theo phương pháp tích cực. GV có thể dùng hệ thống câu hỏi dẫn dắt theo kiểu nêu vấn đề giúp HS tự giải thích các kết quả. - Rút ra kết luận cần thiết: GV yêu cầu HS căn cứ vào mục tiêu ban đầu trước khi làm thí nghiệm để đánh giá công việc đã làm. - Chú ý: Các thí nghiệm hóa học có thể là thí nghiệm định tính hay định lượng. Các thí nghiệm định tính thì không nên quá tiết kiệm nguyên liệu, sẽ khó 16

quan sát kết quả. Các thí nghiệm định lượng thì cần chính xác hàm lượng các chất làm thí nghiệm mới có kết quả. - Tóm tắt quy trình một bài thực hành • Bước 1. Xác định mục tiêu (cho GV và cho HS). Yêu cầu của bước này là HS phải nhận thức được và phát biểu rõ mục tiêu (trả lời câu hỏi: để làm gì?) • Bước 2. Kiểm tra kiến thức cơ sở và kiểm tra sự chuẩn bị thực hành (trả lời câu hỏi: có làm được không?). • Bước 3. Xác định nội dung thực hành (trả lời câu hỏi: làm như thế nào?) • Bước 4. Tiến hành các hoạt động thực hành (trả lời câu hỏi: quan sát thấy gì? thu được kết quả ra sao?). • Bước 5. Giải thích và trình bày kết quả, rút ra kết luận (trả lời câu hỏi: tại sao? Mục tiêu đã hoàn thành hay chưa?). • Viết báo cáo thực hành. B. QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC I. An toàn khi làm việc với axit và kiềm 1. An toàn khi làm việc với axit: - Phải làm việc trong tủ hút bất cứ khi nào đun nóng axit hoặc thực hiện phản ứng với các hơi axit tự do. - Khi pha loãng, luôn phải cho axit vào nước trừ phi được dùng trực tiếp. - Giữ để axit không bắn vào da hoặc mắt bằng cách đeo khẩu trang, găng tay và kính bảo vệ mắt. Nếu làm văng lên da, lập tức rửa ngay bằng một lượng nước lớn. - Luôn phải đọc kỹ nhãn của chai đựng và tính chất của chúng. - Lấy axit đúng lượng đã ghi trong tài liệu, mỗi axit phải có muỗng hoặc ống

hút riêng.. - Axit rơi đổ ra ngoài phải dọn ngay, đổ các axit thải đúng nơi quy định. 2. An toàn khi làm việc với kiềm - Kiềm có thể làm cháy da, mắt gây hại nghiêm trọng cho hệ hô hấp. - Mang găng tay cao su, khẩu trang khi làm việc với dung dịch kiềm đậm đặc. - Thao tác trong tủ hút, mang mặt nạ chống độc để phòng ngừa bụi và hơi kiềm. 17

- Dung dịch amoniac: là một chất lỏng và khí amoniac rất ăn da, mang găng

tay cao su, khẩu trang, thiết bị bảo vệ hệ thống hô hấp. Hơi amoniac dễ phản ứng mạnh với chất oxi hoá, halogen, axit mạnh. - Kim loại Na, K, Li, Ca: phản ứng cực mạnh với nước, ẩm, CO2, halogen,

axit mạnh, dẫn xuất clo của hydrocacbon. Tạo hơi ăn mòn khi cháy. Cần mang dụng cụ bảo vệ da mắt. - Can xi oxit rất ăn da, phản ứng cực mạnh với nước, cần bảo vệ da mắt,

đường hô hấp do dễ nhiểm bụi oxit. - Natri hiđroxit và kali hiđroxit: rất ăn da, tỏa nhiệt lớn khi tan trong nước.

Các biện pháp an toàn như trên, cho từng viên hoặc ít bột vào nước chứ không được làm ngược lại. - Lấy kiềm đúng lượng đã ghi trong tài liệu, mỗi loại kiềm phải có muỗng hoặc ống hút riêng.. - Kiềm rơi đổ ra ngoài phải dọn ngay, đổ các kiềm thải đúng nơi quy định. II. Quy tắc làm việc với hóa chất thí nghiệm 1. Hoá chất thí nghiệm: Các hoá chất dùng để phân tích, làm thí nghiệm, tiến hành phản ứng, ... trong phòng thí nghiệm được gọi là hóa chất thí nghiệm. Hoá chất có thể ở dạng rắn (Na, MgO, NaOH, KCl, (C6H5COOH) ...;

lỏng (H2SO4, aceton, ethanol,

chloroform, ...) hoặc khí (Cl2 , NH3 , N2 , C2H2 ...) và mức độ tinh khiết khác nhau: - Sạch kỹ thuật (P): độ sạch > 90% - Sạch phân tích (PA): độ sạch < 99% - Sạch hóa học (PC): độ sạch > 99% Hóa chất có độ tinh khiết khác nhau được sử dụng phù hợp theo những yêu cầu khác nhau và chỉ nên sử dụng hóa chất còn nhãn hiệu.

18

2. Nhãn hiệu hoá chất: Hóa chất được bảo quản trong chai lọ thủy tinh hoặc nhựa đóng kín có nhãn ghi tên hoá chất, công thức hóa học, mức độ sạch, tạp chất, khối lượng tịnh, khối lượng phân tử, nơi sản xuất, điều kiện bảo quản. 3. Cách sử dụng và bảo quản hoá chất: Khi làm việc với hóa chất, nhân viên phòng thí nghiệm cũng như giáo viên, học sinh cần hết sức cẩn thận, tránh gây những tai nạn đáng tiếc cho mình và cho mọi người. Những điều cần nhớ khi sử dụng và bảo quản hóa chất được tóm tắt như sau: - Hóa chất phải được sắp xếp trong kho hay tủ theo từng loại (hữu cơ, vô cơ, muối, axit, bazơ, kim loại, ...) hay theo một thứ tự a, b, c để khi cần dễ tìm. - Tất cả các chai lọ đều phải có nhãn ghi, phải đọc kỹ nhãn hiệu hóa chất trước khi dùng, dùng xong phải trả đúng vị trí ban đầu. - Chai lọ hóa chất phải có nắp. Trước khi mở chai hóa chất phải lau sạch nắp, cổ chai, tránh bụi bẩn lọt vào làm hỏng hóa chất đựng trong chai. - Các loại hóa chất dễ bị thay đổi ngoài ánh sáng cần phải được giữ trong chai lọ màu vàng hoặc nâu và bảo quản vào chổ tối. - Dụng cụ dùng để lấy hóa chất phải thật sạch và dùng xong phải rửa ngay, không dùng lẫn nắp đậy và dụng cụ lấy hóa chất. - Khi làm việc với chất dễ nổ, dễ cháy không được để gần nơi dễ bắt lửa. Khi cần sử dụng các hóa chất dễ bốc hơi, có mùi,... phải đưa vào tủ hút, chú ý đậy kín nắp sau khi lấy hóa chất xong. - Không hút bằng pipet khi chỉ còn ít hóa chất trong lọ, không ngửi hay nếm thử hóa chất. - Khi làm việc với axit hay bazơ mạnh: Bao giờ cũng đổ axit hay bazơ vào nước khi pha loãng (không được đổ nước vào axit hay bazơ); Không hút axit hay bazơ bằng miệng mà phải dùng các dụng cụ riêng như quả bóp cao su, pipet máy. Trường hợp bị bỏng với axit hay bazơ rửa ngay với nước lạnh rồi bôi lên vết bỏng NaHCO3 1% (trường hợp bỏng axit) hoặc CH3COOH 1% (nếu bỏng bazơ). Nếu bị bắn vào mắt, dội mạnh với nước lạnh hoặc NaCl 1%. Trường hợp bị hóa chất vào miệng hay dạ dày, nếu là axit phải súc miệng và uống nước lạnh có NaHCO3, nếu là bazơ phải súc miệng và uống nước lạnh có CH3COOH 1%. 19

C. CÁC CẢNH BÁO VỀ CÁC NGUY HIỂM CÓ THỂ GẶP VÀ KHUYẾN CÁO VỀ AN TOÀN TRONG KHI LÀM THÍ NGHIỆM 1. Cảnh báo các nguy cơ đặc biệt (Kí hiệu R - Risk) R 1. Gây nổ khi ở dạng khô. R 2. Nguy cơ nổ khi va đập, ma sát, có lửa hoặc nguồn gây cháy khác. R 3. Nguy cơ gây nổ rất cao khi va đập, ma sát, có lửa hoặc nguồn gây cháy khác. R 4. Tạo ra các hợp chất nổ kim loại rất nhạy. R 5. Đun nóng có thể gây nổ. R 6. Gây nổ khi tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với không khí. R 7. Có thể gây cháy. R 8. Tiếp xúc với vật liệu cháy có thể gây cháy. R 9. Gây nổ khi trộn với chất dễ cháy R 10. Có thể cháy. R 11. Rất dễ cháy. R 12. Dễ cháy. R 13. Khí hóa lỏng rất dễ cháy. R 14. Phản ứng mãnh liệt với nước. R 15. Tiếp xúc với nước giải phóng khí dễ bốc cháy. R 16. Gây nổ khi trộn với các chất oxi hóa. R 17. Tự bốc cháy trong không khí. R 18. Khi sử dụng, có thể tạo ra hỗn hợp hơi với không khí gây cháy hoặc nổ. R 19. Có thể tạo ra các peoxit gây nổ. R 20. Nguy hiểm khi hít vào. R 21. Nguy hiểm khi tiếp xúc với da. R 22. Nguy hiểm nếu nuốt vào. R 23. Ngộ độc khi hít vào. 20

R 24. Ngộ độc khi tiếp xúc với da. R 25. Ngộ độc nếu nuốt vào. R 26. Rất độc khi hít vào. R 27. Rất độc khi tiếp xúc với da. R 28. Rất độc nếu nuốt vào. R 29. Tiếp xúc với nước giải phóng khí độc. R 30. Khi sử dụng, có thể rất dễ cháy. R 31. Tiếp xúc với axit giải phóng khí độc. R 32. Tiếp xúc với axit giải phóng khí rất độc. R 33. Gây nguy hiểm do các tác động tích lũy. R 34. Gây bỏng. R 35. Gây bỏng nặng. R 36. Gây cay mắt. R 37. Dị ứng cho hệ hô hấp. R 38. Gây mẩn ngứa da. R 39. Nguy hiểm do các tác động nghiêm trọng không thể loại bỏ. R 40. Có thể nguy hiểm do các tác động nghiêm trọng không thể loại bỏ. R 41. Nguy hiểm do gây hỏng mắt nặng. R 42. Có thể gây sổ mũi khi hít vào. R 43. Có thể gây mẫn ngứa khi tiếp xúc với da. R 44. Nguy cơ gây nổ nếu đun nóng trong bình kín R 45. Có thể gây ung thư. R 46. Có thê gây tổn hại gen. R 47. Có thê gây tổn hại phôi. R 48. Nguy hiểm do bị tổn hại kéo dài. ……. 2. Khuyến cáo về an toàn (Kí hiệu S - Safety) S 1. Nút kín bình chứa. 21

S 2. Để cách xa tầm với của trẻ con. S 3. Giữ nơi thoáng mát. S 4. Bảo quản cách xa khu dân cư. S 5. Bảo quản bình chứa dưới các điều kiện....(chất lỏng được nhà sản xuất đưa ra chỉ dẫn riêng). S 6. Bảo quản dưới các điều kiện... (khí trơ được nhà sản xuất chỉ dẫn riêng). S 7. Bảo quản bình chứa ở dạng đóng kín. S 8. Bảo quản bình chứa khô ráo. S 9. Bảo quản bình chứa nơi thông gió. S 10. Bảo quản bình chứa chất trong bình ở dạng ướt. S 11. Tránh tiếp xúc với không khí. S 12. Không bảo quản bình chứa ở dạng kín. S 13. Bảo quản cách xa thực phẩm, nước uống và thực phẩm cho gia súc. S 14. Bảo quản cách xa ..... ( các chất đố kị nhau phải được nhà sản xuất chỉ định). S 15. Bảo quản cách xa nhiệt. S 16. Bảo quản cách xa nguồn phát lửa. Cấm hút thuốc. S 17. Bảo quản cách xa các chất dễ cháy. S 18. Tiếp xúc và mở bình chứa hoá chất cẩn thận. S 20. Khi sử dụng hóa chất không ăn hoặc uống đồng thời. S 21. Khi sử dụng hóa chất không hút thuốc. S 22. Không hít bụi hóa chất. S 23. Không hít khí/khói/ hơi/ khí phun sương. S 24. Tránh tiếp xúc hóa chất với da. S 25. Tránh hóa chất bắn vào mắt. S 26. Trong trường hợp bị bắn vào mắt, phải rửa ngay với nhiều nước và đến cơ quan y tế. S 27. Cởi bỏ ngay áo quần bị nhiễm bẩn hóa chất. S 28. Khi bị dính vào da, rửa ngay với một lượng nhiều.....(do nhà sản xuất chỉ định). 22

S 29. Không làm khô kiệt bình chứa. S 30. Không bao giờ được cho nước vào sản phẩm này. S 31. Bảo quản cách xa các chất gây cháy. S 33. Cần có các biện pháp đề phòng sự phóng điện. S 34. Tránh va đập và ma sát. S 35. Chất này và bình chứa nó phải được loại bỏ theo cách an toàn thích hợp. S 36. Mặc quần áo bảo vệ thích hợp. S 37. Đeo găng tay thích hợp. S 38. Trong trường hợp không đủ thông thoáng, phải đeo thiết bị trợ hô hấp. S 39. Đeo phương tiện bảo vệ mắt/ mặt. S 40. Để vệ sinh sàn và các vật dụng bị nhiễm bẩn hóa chất này, cần sử dụng ... (do nhà sản xuất chỉ định). S 41. Trong trường hợp cháy và/ hoặc nổ không được hít khói. S 42. Trong thời gian phun khói / phun sương phải đeo thiết bị trợ hô hấp thích hợp. S 43. Trong trường hợp cháy, sử dụng ....(chỉ rõ chính xác dùng loại dụng cụ cứu hỏa nào. Nếu nước làm tăng nguy cơ thì không bao giờ được dùng nước) S 44. Nếu cảm thấy người không khỏe, đến cơ quan y tế ngay (có biển chỉ dẫn) S 45. Trong trường hợp tai nạn hoặc nếu người không được khỏe đến cơ quan y tế ngay (có biển chỉ dẫn). …… 3. Ví dụ về ý nghĩa R và S Axeton Công thức

C3H6O

Khối lượng phân tử

58,08

Điểm nóng chảy

−95 oC

Điểm sôi

56 oC

Khối lượng riêng

0,79 g/cm3

R11

Rất dễ cháy 23

S9

Giữ bình chứa ở nơi thông thoáng

S16

Tránh xa nguồn lửa

S23

Không hít khí/khói/ hơi/khí phun sương

S33

Thực hiện các biện pháp phòng ngừa chống phóng tĩnh điện

Axit clohidric Công thức

HCl


36,46


1,200 g/cm3

R34

Nguyên nhân bỏng

R37

Dị ứng cho hệ hô hấp

S26

Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, rửa sạch ngay với thật nhiều nước và tìm kiếm y tế tư vấn

S36

Mặc quần áo bảo hộ phù hợp

S45

Trong trường hợp xảy ra tai nạn hoặc nếu bạn cảm thấy không được khỏe, tìm tư vấn y tế ngay lập tức (mang theo nhãn hiệu nếu có thể)

Metanol Công thức

CH4O


32,04

Điểm nóng chảy

−98 oC

Điểm sôi

65 oC


0,79 g/cm3

R11

Rất dễ cháy

R23-25

Độc khi hít phải, tiếp xúc với da và nếu nuốt phải

R39/23/ 24/25

Độc hại: nguy cơ ảnh hưởng rất nghiêm trọng không thể đảo ngược qua đường hô hấp, tiếp xúc với da và nếu nuốt phải

S7

Giữ bình chứa đóng kín

S16

Tránh xa nguồn lửa – Cấm hút thuốc 24

S36/37

Mặc quần áo bảo hộ phù hợp và đeo găng tay

Chất độc (T) và rất

Chất dễ cháy (F) và rất dễ cháy (F+)

độc (T+)

Chất gây nổ (E)

Chất oxi hóa mạnh

Chất dễ bắt lửa (Xi) và độc (Xn)

Chất ăn mòn (C)

Chất gây nguy hiểm với môi trường (N)

Hình 1. Kí hiệu biểu diễn một số cảnh báo nguy hiểm D. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI Khi chưa thực hiện chương trình giảm thiểu chất thải, lượng chất thải sinh ra lớn và tích lũy ngày càng nhiều. Khi đã triển khai các biện pháp giảm thiểu, tận dụng chất thải, lượng chất thải giảm đi đáng kể nhưng chúng vẫn tồn tại trong môi trường. Do đó, chúng ta vẫn cần phải tiến hành xử lý, thải bỏ chất thải một cách an toàn, theo các phương pháp được trình bày dưới đây: Phân loại rác thải Rác thải hiện nay đang là một vấn đề nan giải của xã hội và môi trường, phân loại rác thải tạo thuận lợi hơn cho quá trình xử lý, tái chế và làm giảm tác động tới môi trường. Mô hình phân loại rác nên thực hiện theo từng bước.  Bước 1 là phân loại được hai loại rác thải là vô cơ và hữu cơ; 25

 Bước 2 là phân loại được ba loại rác thải là hữu cơ, vô cơ có thể tái chế và vô cơ không thể tái chế, độc hại. Khi mới thực hiện phân loại rác thải sẽ có loại rác được phân loại và rác chưa được phân loại vì vậy loại rác chưa được phân loại sẽ được thu gom riêng. Rác sau khi được thu gom được vận chuyển tới nhà máy chế biến rác thải; chế biến phân bón nông nghiệp từ rác hữu cơ, gạch xây dựng từ những rác thải phế liệu như đá, sỏi… Các phương pháp hoá học và vật lý Xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp vật lý nhằm tách chất nguy hại ra khỏi chất thải bằng các phương pháp tách pha. Xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp hoá học nhằm thay đổi tính chất hoá học của chất thải để chuyển nó về dạng không nguy hại. 1. Lọc. Lọc là phương pháp tách hạt rắn từ dòng lưu chất (khí, lỏng hay kem nhão…) khi đi qua môi trường xốp (vật liệu lọc). Các hạt rắn được giữ lại ở vật liệu lọc. Quá trình lọc có thể thực hiện nhờ chênh lệch áp suất gây bởi trọng lực, lực ly tâm, áp suất chân không, áp suất dư. 2. Kết tuả. Kết tuả là quá trình chuyển chất hoà tan thành dạng không tan bằng các phản ứng hoá học tạo tủa hay thay đổi thành phần hóa chất trong dung dịch (thay đổi pH…), thay đổi điều kiện vật lý của môi trường (hạ nhiệt độ) để giảm độ hoà tan của hoá chất, phần không tan sẽ kết tinh. Phương pháp kết tuả thường dùng kết hợp với các quá trình tách chất rắn như lắng cặn, ly tâm và lọc. 3. Oxy hoá khử. Phản ứng oxy hoá khử là phản ứng trong đó trạng thái oxy hoá của một chất phản ứng tăng lên trong khi trạng thái oxy hoá của một chất khác giảm xuống. Chất cho electron là chất khử, chất nhận electron là chất oxy hoá. Để thực hiện quá trình oxy hoá khử, người ta trộn chất thải với hoá chất xử lý (tác nhân oxy hoá hay khử) hay cho tiếp xúc các hoá chất ở các dạng dung dịch với hoá chất ở thể khí. 26

4. Bay hơi. Bay hơi là làm đặc chất thải dạng lỏng hay huyền phù bằng phương pháp cấp nhiệt để hoá hơi chất lỏng. Phương pháp này thường dùng trong giai đoạn xử lý sơ bộ để giảm số lượng chất thải cần xử lý cuối cùng. 5. Đóng rắn và ổn định chất thải. Đóng rắn là làm cố định hoá học, triệt tiêu tính lưu động hay cô lập các thành phần ô nhiễm bằng lớp vỏ bền vững tạo thành một khối nguyên có tính toàn vẹn cấu trúc cao. Phương pháp này nhằm giảm tính lưu động của chất nguy hại trong môi trường; làm chất thải dễ vận chuyển do giảm khối lượng chất lỏng trong chất thải và đóng rắn chất thải; giảm bề mặt tiếp xúc chất thải với môi trường tránh thất thoát chất thải do lan truyền, rò rỉ, hạn chế hoà tan hay khử độc các thành phần nguy hại. Đóng rắn là quá trình bổ sung vật liệu vào chất thải để tạo thành− khối rắn. Trong đó có thể có các liên kết hoá học giữa chất độc hại và phụ gia. Ổn định là quá trình chuyển chất thải thành dạng ổn định hoá học− hơn. Thuật ngữ này cũng bao gồm cả đóng rắn nhưng cũng bao gồm cả sử dụng các phản ưng hoá học để biến đổi các thành phần chất độc hại thành chất mới không độc. Cố định hoá học là biến đổi chất độc hại thành dạng mới không− độc. Bao gói là quá trình bao phủ hoàn toàn hay sử dụng hàng rào bao− quanh khối chất thải bằng một chất khác. Chất kết dính vô cơ thường dùng là ximăng, vôi, pozzolan, thạch cao, silicat. Chất kết dính hữu cơ thường dùng là epoxy, polyester, nhực asphalt, polyolefin, ure formaldehyt. Các phương pháp nhiệt 1. Phương pháp đốt. Quá trình đốt là một quá trình biến đổi chất thải rắn dưới tác dụng của nhiệt và quá trình oxi hóa hoá học. Đốt là quá trình oxy hoá ở nhiệt độ cao bằng oxy không khí, bằng cách đốt chất thải ta có thể giảm thể tích của nó đến 80-90%; Nhiệt độ buồng đốt phải cao hơn 800oC, sản phẩm sau cùng bao gồm khí có nhiệt độ cao bao gồm nitơ và cacbonic, hơi nước, và tro. Năng lượng có thể thu hồi được từ quá trình trao đổi nhiệt do khí sinh ra có nhiệt độ cao. 27

Đốt thùng quay. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại ở dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng. Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 1100oC. Đốt bằng phương pháp phun chất lỏng. Chất thải nguy hại dạng lỏng được đốt trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc vào nhiệt trị chất thải. Lò đốt được duy trì nhiệt độ khoảng trên 1000oC. Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây. Đốt có xúc tác. Sử dụng xúc tác cho vào lò đốt để tăng cường tốc độ oxy hoá chất thải ở nhiệt độ thấp hơn so với lò đốt thông thường (<537oC). Phương pháp này chỉ áp dụng cho chất thải lỏng. 2. Sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu. Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với các nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh. Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12-25% tổng lượng nhiên liệu. 3. Nhiệt phân. Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hoá học chất thải rắn xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng của quá trình biến đổi chất thải rắn là các chất dưới dạng rắn, lỏng và khí. Nhiệt phân là quá trình tiêu hủy hay biến đổi hoá học xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có oxy. Quá trình nhiệt phân gồm hai giai đoạn:  Giai đoạn một là quá trình khí hoá. Chất thải được gia nhiệt để tách thành phần dễ

bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hoá hơi và tro.  Giai đoạn hai các thành phần bay hơi được đốt ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy

hết các cấu tử nguy hại. Nhiệt phân bằng hồ quang - plasma. Thực hiện quá trình đốt ở nhiệt độ cao (có thể đến 10.000oC) để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản phẩm là khí H2 và CO, khí axit và tro. 28

E. MỘT SỐ KĨ NĂNG VÀ THAO TÁC CƠ BẢN VỀ CHUẨN ĐỘ TRONG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA HỌC 1. Cách sử dụng Pipet: dùng để lấy chính xác thể tích dung dịch. Khi thao tác với pipet tránh nắm cả tay vào pipet vì nhiệt từ tay sẽ làm thay đổi thể tích của chất lỏng trong pipet. Khi lấy dung dịch bằng pipet, tay cầm đầu trên của pipet bằng ngón cái và ngón giữa của tay thuận rồi nhúng đầu dưới của pipet vào dung dịch (gần đáy bình). Tay kia cầm quả bóp cao su, bóp lại rồi đưa vào đầu trên của pipet để hút dung dịch vào pipet đến khi dung dịch trong pipet cao hơn vạch mức 2-3 cm. Dùng ngón tay trỏ bịt nhanh đầu trên của pipet lại để chất lỏng không chảy khỏi pipet. Dùng tay không thuận nâng bình đựng dung dịch lên, điều chỉnh nhẹ ngón tay trỏ để chất lỏng chảy từ từ ra khỏi pipet cho đến khi mặt cong phía dưới của chất lỏng trùng với vạch của pipet thì dùng ngón tay trỏ bịt chặt đầu trên của pipet là và chuyển pipet có chứa một thể tích chính xác chất lỏng sang bình chuẩn độ. Khi lấy dung dịch và khi cho chất lỏng chảy khỏi pipet cần giữ cho pipet ở vị trí thẳng đứng. Khi chất lỏng chảy xong cần chạm nhẹ pipet vào phần bình không có dung dịch (hình 3) nhưng tuyệt đối không thổi giọt dung dịch còn lại trong pipet (nếu thành pipet có chú thích là loại TD). Khi đọc thể tích trên pipet chú ý lấy 02 chữ số có nghĩa sau dấu phảy. 2. Cách sử dụng Buret: Khi làm việc với buret cần kiểm tra cầu khóa buret có đảm bảo kín và trơn, nếu cần thì bôi khóa với một lớp mỏng vaselin để tăng độ kín và trơn. Kẹp buret vào giá buret ở vị trí thẳng đứng. Trước mỗi lần chuẩn độ cần tráng buret bằng chính dung dịch sẽ đựng trong buret và phải đổ dung dịch vào buret tới vạch “0” phía trên và chú ý làm đầy cả phần cuối và cả khóa buret. Khi đọc thể tích buret, mắt phải để ở vị trí ngang mặt cong phía dưới dung dịch trong suốt hoặc phần trên mặt lồi với dung dịch không màu và chú ý lấy 01 chữ số có nghĩa sau dấu phảy. Khi tiến hành chuẩn độ phải để cho dung dịch chảy khỏi buret từ từ để tất cả chất lỏng chảy ra hết khỏi buret và sau 30 giây kể từ khi khóa dung dịch mới đọc kết qủa. Cuối quá trình chuẩn độ phải nhỏ từng giọt 29

dung dịch và làm vài lần để lấy giá trị trung bình. Phép chuẩn độ được coi là kết thúc khi hiệu thể tích giữa các lần chuẩn độ song song không quá ± 0,1 ml.

(a) nạp dung dịch vào (b) Kiểm tra xem có (c) rửa đầu buret (d) làm sạch và khô buret còn bọt khí ở khóa van bằng nước cất buret trước khi chuẩn không độ

Hình 2. Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ 3. Cách lấy dung dịch để chuẩn độ: (chỉ dùng nước cất để tráng, không được dùng dung dịch cần lấy để tráng bình nón). Chúng ta sử dụng pipet để lấy dung dịch chuẩn hoặc dung dịch phân tích vào bình nón (hình 12).

(a) tráng pipet bằng (b) lau phía ngoài pipet (c) Để pipet thẳng chính dung dịch cần bằng giấy thấm đứng và nghiêng bình lấy nón để dung dịch chảy vào

(d) Tia nước cất xung quang bình nón để đảm bảo tất cả thể tích chính xác dung dịch đã lấy được phản ứng với chất chuẩn

Hình 3. Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón bằng pipet 4. Để pha dung dịch chuẩn từ chất gốc, người ta cân một lượng xác định phù hợp chất gốc trên cân phân tích có độ chính xác 0,0001 hoặc 0,00001g, hoà tan định lượng lượng cân trong bình định mức có dung tích thích hợp rồi pha loãng bằng nước cất hoặc dung môi thích hợp tới vạch mức.

30

Thí dụ: để pha dung dịch chuẩn NaOH 0,0500 M (M = 40), trước tiên cần tính khối lượng NaOH cần thiết để pha chế được 250 ml dung dịch NaOH nồng độ 0,0500M theo công thức: m= 0,250× 0,05× 40 = 0,50 gam. Cân 0,50 gam NaOH có độ tinh khiết phân tích trong cốc cân trên cân phân tích, chuyển chất rắn qua phễu vào bình định mức 250,0 ml. Tráng cốc cân 3 lần bằng nước cất vào bình định mức. Thêm khoảng 150ml nước cất nữa và lắc kĩ cho tan hết sau đó thêm nước cất đến vạch mức, lắc kĩ để trộn đều, ta có dung dịch chuẩn NaOH 0,0500M. 5. Cách tiến hành chuẩn độ: -

Tay không thuận cầm khóa van (hình 13a)

-

Tay thuận cầm bình nón (hình 13b)

- Chuẩn độ với tốc độ nhanh trước điểm tương đương một vài ml -

Để đầu buret chạm vào bình nón (hình 13c)

-

Tia nước cất xung quanh để dung dịch của chất chuẩn nếu có bám trên thành của bình nón sẽ được đi xuống (hình 13d)

- Khi gần đến điểm tương đương chuẩn với tốc độ chậm - Dấu hiệu kết thúc chuẩn độ là khi dung dịch vừa chuyển từ mầu A sang màu B

(a)

(b) (c) (d) Hình 4. Các thao tác trong quá trình chuẩn độ

31

Phần 2.

Một số bài thí nghiệm thực hành môn hóa học BÀI 1. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ

Thí nghiệm 1: Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm I. Mục đích của thí nghiệm - Học sinh hiểu nguyên tắc điều chế oxi trong phòng thí nghiệm. - Điều chế và thu khí oxi trong phòng thí nghiệm. - Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm cơ bản: lấy, sử dụng hóa chất, lắp dụng cụ thí nghiệm, thu khí bằng cách đẩy nước, quan sát hiện tượng, dự đoán và giải thích các hiện tượng xảy ra. II. Cơ sở lý thuyết - Nhiệt phân các hợp chất giàu oxi hoặc phân hủy các chất không bền ở nhiệt độ cao như KClO3, KMnO4, HgO, H2O2, … MnO

2 2KClO3 → 2KCl + 3O2↑ o

t

o

t 2KMnO4  → K2MnO4 + MnO2 + O2↑ MnO

2 2H2O2 → 2H2O + O2↑ o

t

- Thí nghiệm điều chế oxi từ hỗn hợp (KClO3 + MnO2) và (H2O2 + MnO2)còn hình thành khái niệm chất xúc tác. Trong thí nghiệm nhiệt phân KClO 3, phân hủy H2O2 , chất MnO2 làm tăng tốc độ phản ứng điều chế oxi, nhưng còn lại sau phản ứng (MnO2 được gọi là chất xúc tác). III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm thực hành DỤNG CỤ

HÓA CHẤT  KClO3 (tinh thể);

 Ống nghiệm;

(R8-22, S 12-15)

 Lọ thuỷ tinh miệng rộng, ống dẫn khí

cong; nút cao su;

 MnO2 (tinh thể); (R20/22-S25)

 Bình thủy tinh, nút cao su có cắm ống dẫn

 KMnO4 (tinh thể);

(R8-22, S 12-15)

khí; 32

 Phễu brom (phễu hình quả lê);

 H2O2 (dung dịch bão hòa);

 Chậu thủy tinh;

(R5/8/20/22/ 35-

 Giá sắt, đèn cồn. v.v…

S1/2/17/26/28/36/37/39/45)….

IV. Các bước tiến hành của thí nghiệm thực hành IV.1 Điều chế oxi từ hỗn hợp KClO3 và MnO2  Trộn 5,0g KClO3 đã nghiền nhỏ với khoảng 1,25g MnO2 (tỷ lệ 4:1) rồi cho hỗn

hợp vào một ống nghiệm khô.  Lắp ống nghiệm đã chứa hoá chất lên giá sắt như hình vẽ. Lắp nút có cắm ống dẫn khí vào ống nghiệm đựng hóa chất. Thử độ kín của thiết bị bằng cách lấy một ít nước cho vào ống dẫn khí. Sau khi nút vào ống nghiệm nếu mực nước trong ống dẫn khí thấp hơn miệng ống dẫn khí thì thiết bị đã kín, sau đó đưa ống dẫn khí vào bình thu khí. KClO3 +MnO2

O2

Hình 5. Điều chế từ KClO3 và thu oxi bằng cách đẩy nước  Chuẩn bị lọ thủy tinh, chậu nước để thu khí oxi bằng phương pháp đẩy nước

hoặc đẩy không khí.  Châm đèn cồn, hơ nóng đều hoá chất trong ống nghiệm sau đó đun tập trung tại

chỗ có chứa nhiều hoá chất.  Thu đầy lọ khí O2, đậy kín lọ. Tiếp tục thu lọ khí O2 khác.

33

IV.2 Điều chế từ KMnO4  Lấy khoảng 2,0 g KMnO4 vào một ống nghiệm khô. Lắp ống nghiệm lên giá sắt,

sao cho miệng ống nghiệm hơi thấp hơn đáy ống nghiệm. Thêm một lớp bông vào bên trong miệng ống nghiệm, rồi lắp nút có cắm ống dẫn khí. Thử độ kín của thiết bị bằng cách áp dụng nguyên lý bình thông nhau như trên.  Châm đèn cồn, hơ nóng đều hoá chất trong ống nghiệm sau đó đun tập trung tại

chỗ có chứa nhiều hoá chất.  Sau khi nung một thời gian, có bọt khí sinh ra. Những bọt khí đầu tiên có lẫn khí

nitơ nên không thu ngay.  Thu đầy lọ khí O2, đậy kín lọ. Tiếp tục thu lọ khí O2 khác.

KMnO4

Lớp bông O2

Hình 6. Điều chế từ KMnO4 và thu oxi bằng cách đẩy nước IV.3. Điều chế từ H2O2  Lắp dụng cụ như hình dưới đây. H2O2

MnO2

Hình 7. Điều chế từ H2O2 và thu oxi bằng cách đẩy nước  Cho một lượng H2O2 vào phễu brom, cho 0,5 gam MnO2 vào bình thủy tinh có

34

nút cao su. Mở từ từ khoá phễu brom để cho dd H2O2 chảy xuống, tiếp xúc với chất xúc tác MnO2 ; khí O2 được thu vào lọ thu khí bằng phương pháp đẩy nước.  Mỗi học sinh chuẩn bị ít nhất 4 lọ có nút nhám để thu khí oxi chuẩn bị cho các

thí nghiệm về tính chất của oxi. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Khi lắp ống nghiệm đã chứa hoá chất lên giá sắt cần chú ý: miệng ống nghiệm hơi

chúc xuống đề phòng hỗn hợp chất rắn ẩm, khi đun hơi nước bay lên sẽ không chảy ngược lại làm vỡ ống nghiệm;  Lưu ý KClO3 là một chất gây nổ nên không nghiền nhiều một lúc, không nghiền

lẫn với bất kỳ một chất nào khác. Lọ đựng KClO3 không được để hở nút nhất là khi để cạnh các chất P, C, S.  Để tránh hiện tượng các hạt tinh thể KMnO4 bị khí O2 đẩy vào ống dẫn nên để một lớp bông ở miệng ống nghiệm, gần ống dẫn khí.  Khi ngưng thu khí phải tháo rời ống dẫn khí ra trước khi tắt đèn cồn.  Không thu khí từ những bọt khí đầu tiên, vì còn lẫn nitơ trong không khí.  Khi thu khí oxi, giữ lại một lớp nước mỏng trong lọ khí oxi.

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và báo cáo  Khí oxi được sinh ra theo phương trình hóa học như thế nào?

 Khí oxi được tạo ra do quá trình oxi hóa – khử của những chất nào? Viết phương trình biểu diễn quá trình oxi hóa – khử.  Khí oxi sinh ra có những đặc điểm về trạng thái, màu sắc, mùi vị, khối

lượng so với không khí như thế nào?  Có thể nhận ra khí oxi thu được bằng cách nào?

VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Tại sao khi lắp ống nghiệm vào giá sắt hay kẹp gỗ thì miệng ống nghiệm có đựng hóa chất (KClO3 + MnO2 ) phải hơi chúc xuống? 2) Vì sao có thể thu oxi bằng cách đẩy nước hoặc đẩy không khí? 3) Tại sao phải tháo rời ống dẫn khí trước khi tắt đèn cồn? 35

4) Khi dùng KMnO4 làm nguyên liệu để điều chế oxi, phải dùng bông đậy ở phía gần miệng ống nghiệm nhằm : A. Lọc khí oxi B. Ngăn KMnO4 bị cuốn theo oxi khi nung nóng. C. Tăng diện tích tiếp xúc. D. Giữ khí oxi thoát ra từ từ 5) Trong quá trình điều chế khí oxi bằng phương pháp đẩy nước, muốn dừng thí nghiệm ta phải lưu ý điều gì? A. Rút nhanh đèn cồn ra khỏi ống nghiệm chứa hóa chất. B. Rút nhanh ống dẫn khí trước khi tắt đèn cồn. C. Khóa ngay đường ống dẫn khí. D. Thổi tắt ngay đèn cồn. 6) Phải đặt bình thu như thế nào khi thu khí oxi bằng phương pháp đẩy không khí ? khí oxi

khí oxi khí oxi

khí oxi

(I) A. (IV)

(IV)

(II) B. (I)

(III) C. (III)

D. (II)

7) Khi lắp hệ thống điều chế oxi, ta phải đặt ống nghiệm chứa hóa chất như thế nào ?

bông

KMnO4

bông KMnO4

KMnO4

bông

Khí oxi

Khí oxi

Khí oxi

(1) A. (2)

B. (2) và (3)

(2) C. (1) 36

(3) D. (3)

Thí nghiệm 2. Oxi tác dụng với kim loại và phi kim I. Mục đích của thí nghiệm  Nghiên cứu khả năng phản ứng của O2 với Fe, Na và S.  Rèn luyện kĩ năng :

+ Xoắn dây Fe, đốt dây Fe trong bình chứa O2 (đưa dây Fe qua miệng lọ thủy tinh, không chạm thành lọ), quan sát. + Cắt kim loại Na, đặt mẩu Na trên muỗng đốt hóa chất, đốt ngoài không khí và đưa qua miệng lọ thủy tinh chứa O2, không chạm thành lọ. + Cách lấy S bằng đầu đũa thủy tinh và đốt trong lọ chứa O2. II. Cơ sở lý thuyết  Fe là một kim loại chuyển tiếp, ở ô 26, thuộc nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn,

cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d64s2. Fe có tính khử ở mức trung bình, số oxi hóa thường gặp trong các hợp chất là +2 và +3.  Na là một kim loại kiềm, ở ô 11, thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn, cấu hình

electron1s22s22p63s1, có 1e ở lớp ngoài cùng, tính khử mạnh, chỉ có số oxi hóa +1 trong các hợp chất.  S là một phi kim, ở ô 16, thuộc nhóm VIA của bảng tuần hoàn, cấu hình

electron:1s22s22p63s23p4, có 6e ở lớp ngoài cùng, thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử trong các phản ứng hóa học, có các số oxi hóa -2; +4, +6 trong các hợp chất. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Lọ thuỷ tinh miệng rộng;

HÓA CHẤT  Khí O2; (R7-S7)

 Đèn cồn;

 Dây phanh xe đạp (đã cuốn thành lò xo),

 Muỗng đốt hóa chất;

một đầu gắn với một thanh gỗ nhỏ, đầu kia

 Mẩu bìa cactong;

của lò xo gắn với một mẩu que diêm

 Đũa thủy tinh;

 Nước hoặc cát;

 Giấy lau;

 Natri (ngâm trong dầu hỏa)

…

(R12/14/21/30/35/-S2/7/18/29/35/41) 37

 Lưu huỳnh (bột) (R30-S16) ….

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Oxi tác dụng với sắt  Thu khí oxi vào lọ thuỷ tinh (lấy từ thí nghiệm 1), đáy

lọ có một lớp nước mỏng hoặc một lớp cát mỏng.  Lấy sợi dây Fe (thép) nhỏ, tốt nhất là dây phanh xe đạp

dài độ 30cm cuộn tròn thành lò xo. Cắm một đầu cuộn dây vào thanh gỗ nhỏ, đầu kia cuộn dây kẹp chặt khoảng 1/3 que diêm . Đốt cháy phần que diêm rồi từ từ

dây sắt

O2

mẩu diêm H2O

đưa vào lọ chứa oxi.  Quan sát hiện tượng (ánh sáng, màu sắc, đầu dây Fe,

Hình 8. Oxi tác dụng với Fe

thành lọ thủy tinh…); nhận xét. IV.2. Oxi tác dụng với Natri  Thu khí oxi vào lọ thuỷ tinh (lấy từ thí nghiệm 1) Bìa các tông

 Cắt 1 mẩu Na bằng hạt ngô nhỏ, cắt bỏ hết lớp oxit Na

O2

quanh, dùng giấy lọc thấm khô dầu.  Cho mẩu Na vào muỗng đốt hóa chất đã xuyên qua

Cát

miếng bìa các tông. Sau đó đun nóng trên đèn cồn cho đến khi Na nóng chảy hoàn toàn có màu sáng

tácvới dụng Hình 9.Hình Oxi 5. tácOxi dụng Navới Na

óng ánh rồi đưa vào lọ chứa oxi. Quan sát. IV.3. Oxi tác dụng với Lưu huỳnh  Đốt nóng một đầu đũa thuỷ tinh rồi cho chạm vào

một lượng nhỏ bột S, bột S nóng chảy bám ngay

O2 S

vào đầu đũa thủy tinh.  Đưa đũa thuỷ tinh đã dính S vào ngọn lửa, S cháy

ngay ở đầu đũa thuỷ tinh. Quan sát hiện tượng S

Hình 6. Oxi tác dụng với Lưu huỳnh

Hình 10. Oxi tác dụng với lưu huỳnh

cháy trong không khí, sau đó đưa nhanh đầu đũa đang cháy vào lọ chứa oxi. Quan sát hiện tượng lưu huỳnh cháy trong khí oxi. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công 38

V.1. Tốt nhất là nên dùng 01 sợi dây thép tách từ dây phanh xe đạp. Trong lọ thủy tinh chứa oxi có một lớp nước mỏng hoặc một lớp cát mỏng.  Phản ứng cháy của Fe xảy ra ở nhiệt độ cao, do đó phải gắn một mẩu diêm ở đầu

lò xo để cung cấp nhiệt lúc đầu cho phản ứng.  Nếu dây thép gỉ phải đánh sạch trước khi đốt.

V.2. Nên cho vào lọ chứa O2 một lớp cát mỏng.  Đưa muỗng đốt xuống sâu 2/3 lọ; không để chạm vào thành lọ; khi rút muỗng

đốt ra đậy ngay lọ bằng nút.  Na dư cần được xử lý bằng cách ngâm trong etanol hoặc trước khi rửa muỗng

đốt lấy một tờ giấy cuộn thành hình phễu, đặt muỗng đốt vào giữa phễu nhúng vào chậu nước để Na còn dư sẽ phản ứng hết. V.3. Không nên để đũa thủy tinh nóng chạm vào thành lọ thủy tinh.  Có thể thay lọ chứa oxi bằng ống nghiệm chứa oxi.  Tuyệt đối không dùng đũa thuỷ tinh đang nóng chấm vào cả chậu bột lưu huỳnh.  Trong lọ nên cho trước một lớp nước mỏng để thử sản phẩm.

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo VI. 1. Sắt cháy trong oxi theo phương trình hóa học như thế nào?  Phản ứng đốt cháy sắt trong oxi là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?  Que diêm cháy mạnh làm cho sợi dây thép có những hiện tượng gì tiếp theo? Đầu dây thép có hiện tượng gì? thành lọ có hiện tượng gì? Giải thích. VI.2. Natri cháy trong oxi theo phương trình hóa học như thế nào?  Phản ứng với ngọn lửa cháy có màu sắc như thế nào và có kèm theo hiện tượng

gì không?  Phản ứng đốt cháy natri trong oxi là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt? VI.3. Lưu huỳnh cháy trong oxi theo phương trình hóa học như thế nào?  Khi đưa đũa thủy tinh đã hơ nóng vào cốc đựng bột lưu huỳnh thì lưu huỳnh

được lấy ra bằng đũa thủy tinh như thế nào?  Phản ứng ngoài không khí và khi đưa S vào khí có gì khác không?

39

 Phản ứng đốt cháy lưu huỳnh trong oxi là phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt? VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Vì sao phải xoắn sợi dây Fe và đầu dây Fe phải kẹp một mẩu diêm khi TN. 2) Sản phẩm của phản ứng đốt cháy Fe trong O2 là chất gì? Vì sao? 3) Trong thí nghiệm đốt cháy sắt trong oxi, lớp nước mỏng hoặc lớp cát mỏng ở đáy lọ thủy tinh có tác dụng gì? 4) Có thể nhận biết sản phẩm của phản ứng đốt cháy sắt trong oxi bằng cách nào? 5) Sau phản ứng cháy có thể xử lý Na còn dư bằng cách nào? 6) Vì sao trong thí nghiệm đốt Na người ta cho trước vào đáy lọ chứa O2 một lớp cát mỏng mà không phải là một lớp nước? 7) Để bảo quản Na, người ta ngâm chúng trong dầu hỏa. Trước khi đốt cháy Na, phải dùng giấy thấm lau sạch dầu hỏa trên mẩu Na để làm gì? 8) Vai trò của nước trong lọ chứa oxi khi tiến hành các thí nghiệm “Đốt sắt trong oxi và đốt lưu huỳnh trong oxi”? Nước có ảnh hưởng gì đến quá trình phản ứng không? 9) Hãy giải thích hiện tượng khói trắng tạo ra trong bình sau khi đốt lưu huỳnh trong oxi? 10) Có thể nhận biết sản phẩm của thí nghiệm IV.3 bằng cách nào? 11) Để lấy hóa chất rắn (như photpho hay lưu huỳnh …) từ lọ đựng hóa chất cho vào muỗng đốt hóa chất, ta có thể : A. Nghiêng lọ hóa chất, sau đó từ từ đổ hóa chất vào muỗng sắt. B. Dùng một chiếc muỗng khác lấy hóa chất từ lọ đựng cho vào muỗng sắt. C. Đổ hóa chất ra giấy lọc rồi cho vào muỗng sắt D. Dùng muỗng sắt trực tiếp lấy hóa chất từ lọ đựng. Thí nghiệm 3. Phản ứng giữa một số kim loại Fe, Cu với H2SO4 loãng hoặc đặc, nóng và Phản ứng giữa kim loại Fe với dung dịch muối CuSO4. I. Mục đích thí nghiệm

40

 Nghiên cứu khả năng phản ứng của Fe, Cu với dung dịch H2SO4 loãng hoặc đặc,

nóng;  Nghiên cứu khả năng phản ứng của Fe với dung dịch CuSO4 ;  Rèn luyện các kĩ năng: rót chất lỏng vào ống nghiệm, thả chất rắn vào chất lỏng,

đun nóng dung dịch… II. Cơ sở lý thuyết  Axit H2SO4 loãng có tính axit mạnh và tính oxi hóa yếu, chỉ tác dụng với kim

loại đứng trước H trong dãy điện hóa giải phóng H2. H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh, tác dụng với hầu hết kim loại (kể cả kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa) không giải phóng H2.  Cation kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn lớn hơn có thể oxi

hóa được kim loại trong cặp oxi hóa – khử có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn.  Các phản ứng xảy ra đều thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử.

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Cốc thuỷ tinh 50 ml;  Ống nghiệm, giá ống nghiệm;  Đèn cồn;  Cánh hoa hồng;  Kẹp gỗ;  Giấy lau;

HÓA CHẤT  H2SO4 đặc 96%; (R21/22/27/34/35/41/S1/2/5/7/18/23/25/27/29/)  Dung dịch H2SO4 loãng 10% (R23/24/25/

35/36/ 37/38– S23/30/36/37/39/45)  Dung dịch NaOH 2M (R35-S1/2/26/37/

39/45)

 Ống hút nhỏ giọt

 Đồng vụn; Đinh sắt

…

 Dung dịch bão hòa CuSO4 (R22/36/37/ 38/50/53 – S26/60/61)  Quỳ tím (dung dịch) .…

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Phản ứng của kim loại Fe, Cu với H2SO4 loãng  Lấy 2 ống nghiệm, rót từ từ vào mỗi ống 2ml dung dịch H 2SO4 loãng bằng ống

hút nhỏ giọt. 41

 Thả vào ống thứ nhất 1 đinh sắt, ống thứ hai 1 ít vụn đồng.  Quan sát hiện tượng.

IV.2. Phản ứng của kim loại Fe, Cu với H2SO4 đặc, nóng  Lấy 2 ống nghiệm, rót từ từ vào mỗi ống 2ml dung dịch H 2SO4 đặc bằng ống hút

nhỏ giọt.  Thả vào ống thứ nhất 1 đinh sắt, ống thứ hai 1 ít vụn đồng.  Để cánh hoa hồng (quỳ tím ẩm) trên miệng mỗi ống nghiệm. Quan sát hiện

tượng.  Sau đó đun nóng 2 ống nghiệm. Quan sát hiện tượng.

IV.3. Phản ứng giữa kim loại Fe với dung dịch muối CuSO4.  Lấy khoảng 15ml dung dịch bão hòa CuSO4 vào cốc thủy tinh. Buộc dây chỉ vào

một đinh sắt sạch và thả vào cốc đựng dung dịch bão hòa CuSO4. Quan sát hiện tượng xảy ra. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  H2SO4 đặc rất nguy hiểm, nên chú ý thao tác thí nghiệm.  Khí SO2 độc nên chuẩn bị bông tẩm xút để hạn chế lượng SO2 thoát ra ngoài.  Đinh sắt phải mới và sạch mới dễ quan sát.  Khi pha dung dịch bão hòa CuSO4 bằng nước cất sẽ thấy hiện tượng vẩn đục. Thêm

vào dung dịch vài giọt dung dịch H2SO4 đặc, hiện tượng vẩn đục sẽ biến mất. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo VI.1. Phản ứng của kim loại Fe, Cu với H2SO4 loãng  Ở mỗi ống nghiệm có hiện tượng gì?  Phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học như thế nào?

VI.2. Phản ứng của một số kim loại Fe, Cu với H2SO4 đặc, nóng: * Khi chưa đun nóng:  Ở mỗi ống nghiệm có hiện tượng gì?  Phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học như thế nào? * Khi đun nóng:

42

 Ở mỗi ống nghiệm có hiện tượng gì?  Phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học như thế nào? * Với H2SO4 loãng những kim loại như thế nào sẽ xảy ra phản ứng? số oxi hóa

kim loại biến đổi như thế nào? Khí nào thoát ra trong các phản ứng này? Hiện tượng xảy ra đối với giấy quỳ tím tẩm nước hoặc mầu cánh hoa hồng đặt trên miệng ống nghiệm? VI.3. Phản ứng giữa kim loại Fe với dung dịch muối CuSO4.  Hiện tượng màu xanh của dung dịch bão hòa CuSO 4 có thay đổi không? Nêu sự

biến đổi trên đinh sắt ?  Phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học như thế nào?  Nêu kết luận về thứ tự thế điện cực chuẩn của các cặp oxi hóa – khử tronh thí

nghiệm VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Pha loãng H2SO4 đặc như thế nào? 2) Giải thích hiện tượng một số kim loại Fe, Al, Cr thụ động hóa trong H 2SO4 đặc, nguội. 3) Giải thích tại sao kim loại Cu không phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng nhưng khi sục liên tục khí O2 vào dung dịch thì phản ứng xảy ra một cách dễ dàng. Trong thực tế dùng phản ứng này để làm gì? 4) Trong thí nghiệm nghiên cứu khả năng phản ứng với kim loại của H 2SO4 đặc có giải phóng khí SO2, hãy nêu một cách khác để nhận biết có SO2 tạo thành. 5) Trong thí nghiệm phản ứng của Cu với H2SO4 đặc, vì sao màu của Cu từ đỏ chuyển sang đen rồi dần tan hết? 6) Giải thích việc thêm H2SO4 vào dung dịch bão hòa CuSO4 làm cho dung dịch đang vẩn đục trở thành trong suốt. 7) Ứng dụng của thí nghiệm trên trong sản xuất nông nghiệp như thế nào? Thí nghiệm 4. Phản ứng oxi hoá - khử ở nhiệt độ cao và nhờ môi trường I. Mục đích thí nghiệm 43

 Nghiên cứu khả năng phản ứng oxi hóa  khử của Mg với CO2.  Nghiên cứu khả năng phản ứng oxi hóa  khử của Cu với KNO3 trong môi trường

dung dịch H2SO4.  Rèn luyện kĩ năng: thu khí vào lọ, đốt chất rắn trên muỗng đốt hóa chất, lấy chất lỏng vào ống nghiệm, nhỏ dung dịch vào ống nghiệm bằng công tơ hút… II. Cơ sở lý thuyết  Mg là kim loại có tính khử mạnh, có thể khử CO2 (chất oxi hóa) thành C ở nhiệt

độ cao;  Cu là kim loại có tính khử, ion nitrat (NO 3− ) trong nước không có tính oxi hóa;

ion nitrat (NO 3− ) trong môi trường axit có tính oxi hóa mạnh. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Lọ thuỷ tinh miệng rộng 100 ml;

HÓA CHẤT  CaCO3 (rắn); (R37/38/41-S26/36/37/39)

 Ống nghiệm, giá ống nghiệm;

 Đồng vụn; Magie (phoi bào)

 Bình kíp (điều chế CO2); bình rửa  Dung dịch HCl đặc 36,5%

khí;  Muỗng đốt hóa chất;  Đèn cồn;  Pipet;  Ống hút nhỏ giọt

…

(R34/37-

S26/36/45)  Dung dịch H2SO4 loãng 10% (R23/24/25/

35/36/ 37/38– S23/30/36/37/39/45)  Dung dịch NaOH 2M (R35-S1/2/26/37/

39/45)  Dung dịch bão hòa KNO3 (R22/36/37 – S26)

 Dung dịch bão hòa NaHCO3 (R22/36/37/ 38– S26). …… IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Phản ứng giữa kim loại Mg với oxit CO2 ở nhiệt độ cao.  Điều chế CO2 và thu vào lọ thủy tinh miệng rộng. Thêm 10ml nước để bảo vệ lọ

thủy tinh.

44

 Lấy vài mảnh phoi bào Mg vào muỗng đốt hóa chất, đốt cháy trên ngọn lửa đèn

cồn sau đó đưa nhanh vào lọ đựng khí CO2. IV.2. Phản ứng giữa kim loại Cu với dung dịch KNO3 trong H2SO4.  Lấy 5ml dung dịch KNO3 bão hòa vào ống nghiêm.  Cho vài vụn đồng nhỏ vào ống nghiệm trên, lắc nhẹ. Quan sát hiện tượng.  Thêm vào ống nghiệm vài giọt dung dịch H2SO4 loãng, lắc nhẹ. Quan sát hiện

tượng. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Để thu được khí CO2 sạch, người ta sử dụng bình rửa khí chứa dung dịch

NaHCO3 bão hòa.  Nhiệt tỏa ra từ phản ứng đốt cháy rất lớn nên thao tác cẩn thận tránh chạm vào

thành bình gây vỡ, hỏng dụng cụ.  Do phản ứng có tạo ra khí độc là NO và NO2 nên cần tiến hành nơi thoáng khí,

miệng ống nghiệm hướng về phía không có người, lượng hóa chất lấy vừa phải. Khử khí độc bằng bông tẩm xút. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo VI.1. Phản ứng giữa kim loại Mg với oxit CO2 ở nhiệt độ cao.  Mg là một kim loại như thế nào? Vì sao CO2 phản ứng với Mg. Sản phẩm của

phản ứng là gì? Có hiện tượng như thế nào?  Phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học như thế nào?

 Để thực hiện được mục đích, có thể thay Mg bằng những kim loại nào? VI.2. Phản ứng giữa kim loại Cu với dung dịch KNO3 trong H2SO4.  Ban đầu, khi chưa cho axit có hiện tượng gì xảy ra không ?  Khi thêm axit, lắc nhẹ, thấy có các hiện tượng gì ? Giải thích các hiện tượng đó

bằng phương trình hóa học dạng ion thu gọn.  Phân tích kết quả thí nghiệm khi lượng axit cho vào không đủ và cho vào đến

dư. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 45

1) Khi sử dụng bình kíp để điều chế CO2 cần chú ý điều gì? Nêu cấu tạo của bình rửa khí và tác dụng của dung dịch NaHCO3 bão hòa trong bình rửa khí? 2) Giải thích vì sao không dùng bình bọt chữa các đám cháy kim loại? 3) Tại sao chỉ quan sát được lớp bột màu đen nằm phía dưới lớp bột trắng của MgO? 4) Phản ứng giữa Cu + KNO3 + H2SO4 có ứng dụng gì ? 5) Nếu thay H2SO4 bằng HCl thì phản ứng có xảy ra không, tại sao ? Bài 2. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG – CÂN BẰNG HOÁ HỌC Thí nghiệm 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu một số thí nghiệm để chứng minh ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ phản ứng và diện tích bề mặt chất rắn đến tốc độ phản ứng.  Rèn luyện các kỹ năng: sử dụng pipet, đồng hồ bấm giây, cân điện tử; cách lấy

chất lỏng vào ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, cách pha loãng dung dịch… II. Cơ sở lý thuyết 1. Mọi phản ứng hoá học đều có thể biểu diễn bằng phương trình tổng quát sau : Các chất phản ứng → Các sản phẩm Trong quá trình diễn biến của phản ứng, nồng độ các chất phản ứng giảm dần, đồng thời nồng độ các sản phẩm tăng dần. Phản ứng xảy ra càng nhanh thì trong một đơn vị thời gian nồng độ các chất phản ứng giảm xuống và nồng độ các sản phẩm tăng lên càng nhiều. Như vậy, có thể dùng độ biến thiên nồng độ theo thời gian của một chất bất kì trong phản ứng làm thước đo tốc độ phản ứng. “Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian”. (Theo quy ước, nồng độ được tính bằng mol/l, còn đơn vị thời gian có thể là giây (s), phút (ph), giờ (h)...) Tốc độ phản ứng được xác định bằng thực nghiệm. 46

2. Điều kiện để các chất phản ứng được với nhau là chúng phải va chạm vào nhau, tần số va chạm (số va chạm trong một đơn vị thời gian) càng lớn thì tốc độ phản ứng càng lớn. Khi nồng độ các chất phản ứng tăng, tần số va chạm tăng, nên tốc độ phản ứng tăng. Tuy nhiên, không phải mọi va chạm đều gây ra phản ứng, chỉ có những va chạm có hiệu quả mới xảy ra phản ứng. Tỉ số giữa số va chạm có hiệu quả và số va chạm chung phụ thuộc vào bản chất của các chất phản ứng, nên các phản ứng khác nhau có tốc độ phản ứng không giống nhau. Kết luận : Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng. 3. Khi nhiệt độ phản ứng tăng dẫn đến hai hệ quả sau : • Tốc độ chuyển động của các phân tử tăng, dẫn đến tần số va chạm giữa các chất phản ứng tăng. • Tần số va chạm có hiệu quả giữa các chất phản ứng tăng nhanh. Đây là yếu tố chính làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh khi tăng nhiệt độ. Kết luận : Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng. 4. Chất rắn với kích thước hạt nhỏ có tổng diện tích bề mặt tiếp xúc với chất phản ứng lớn hơn so với chất rắn có kích thước hạt lớn hơn cùng khối lượng, nên có tốc độ phản ứng lớn hơn. Kết luận : Đối với phản ứng có chất rắn tham gia, khi tăng diện tích bề mặt, tốc độ phản ứng tăng.

47

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Pipet chia vạch 10 ml;

HÓA CHẤT  CaCO3 (viên); CaCO3 (bột);

 Quả bóp cao su;

(R37/38/41-S26/36/37/39)

 Ống nghiệm, giá ống nghiệm;

 Dung dịch HCl 4M (R34/37-S26/36/45)

 Cốc thủy tinh chia độ 100 ml;

 Dung dịch H2SO4 1M (R23/24/25/35/36/

 Ống đong có vạch chia độ;  Đèn cồn;  Đồng hồ bấm giây; nhiệt kế;

37/38– S23/30/36/37/39/45)  Dung dịch Na2S2O3 0,1 M (R22/36/37 –

S26)

 Cân điện tử.

 Nước cất.

…

…

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng Chuẩn bị 2 cốc: Cốc 1 đựng 25ml dung dịch Na2S2O3 0,1M, cốc 2 đựng 10ml dung dịch Na2S2O3 0,1M. Làm thí nghiệm theo trình tự sau:  Thêm 15ml nước cất vào cốc 2 để pha loãng dung dịch.  Đổ 25ml dung dịch H2SO4 0,1M vào cốc 1, lắc nhẹ. Dùng đồng hồ bấm giây để

xác định thời gian từ lúc đổ dung dịch H2SO4 vào đến lúc kết tủa xuất hiện.  Đổ 25ml dung dịch H2SO4 0,1M vào cốc 2, lắc nhẹ. Dùng đồng hồ để xác định

thời gian xuất hiện kết tủa.  So sánh thời gian xuất hiện kết tủa ở 2 cốc.

IV.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng  Đổ 25ml dung dịch H2SO4 0,1M vào cốc 1 đựng 25ml dung dịch Na2S2O3 0,1M ở

nhiệt độ thường. Dùng đồng hồ để xác định thời gian từ lúc đổ 2 dung dịch vào nhau đến lúc bắt đầu có kết tủa xuất hiện.

48

 Cũng lấy 2 dung dịch như trên vào cốc 2 nhưng đem đun nóng cả 2 dung dịch

đến khoảng 50 – 600C rồi mới đổ vào nhau. Dùng đồng hồ xác định thời gian xuất hiện kết tủa. So sánh với thời gian ở trường hợp không đun nóng. IV.3. Ảnh hưởng của bề mặt chất rắn đến tốc độ phản ứng  Cân 2 mẫu đá vôi (CaCO3) có khối lượng bằng nhau: một mẫu có kích thước hạt

lớn hơn và một mẫu có kích thước hạt nhỏ.  Dùng pipet hút 2 thể tích bằng nhau của dung dịch HCl 4M vào 2 ống nghiệm.  Cho 2 mẫu đá vôi đã chuẩn bị vào 2 ống nghiệm trên. Cho mẫu hạt vào ống 1,

cho mẫu bột vào ống 2. Quan sát hiện tượng.  Dùng đồng hồ xác định thời gian và so sánh thời gian CaCO3 của hai mẫu đá phản ứng hết. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Lấy dung dịch đúng thể tích, cẩn thận khi sử dụng pipet  Cân điện tử không để dưới quạt gió  Bấm đồng hồ kịp thời, đúng thời điểm  Khi đun nóng dung dịch, cần quan sát nhiệt kế  Ghi chép thời gian kịp thời.

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo VI.1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng  Hiện tượng xảy ra ở cả 2 cốc như thế nào?

 Viết phương trình hóa học để giải thích cho các hiện tượng đó.  Căn cứ vào thời gian cho biết ở cốc nào hiện tượng xảy ra chậm hơn?  Nêu kết luận về ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ của phản ứng IV.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng  So sánh về thời gian, thấy ở cốc không đun nóng xuất hiện kết tủa như thế nào so với cốc được đun nóng?  Nêu kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến tốc độ của phản ứng? IV.3. Ảnh hưởng của bề mặt chất rắn đến tốc độ phản ứng 49

 Hiện tượng xảy ra ở cả 2 ống nghiệm như thế nào?

 Viết phương trình hóa học để giải thích cho các hiện tượng đó.  So sánh thời gian CaCO3 của hai mẫu đá phản ứng hết.  Nêu kết luận ảnh hưởng của diện tích bề mặt chất rắn phản ứng đến tốc độ phản ứng. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Trong quy trình sản xuất NH3 người ta sử dụng những yếu tố nào để tăng tốc độ phản ứng ? 2) Than tổ ong có những lỗ nhỏ để làm gì? 3) Giải thích việc bảo quản thực phẩm trong tủ lạnh. 4) Khi tăng thể tích bình phản ứng lên 2 lần, tốc độ phản ứng: 2NO + O2  → 2NO2 A. giảm 4 lần

B. tăng 4 lần

C. giảm 8 lần

D. tăng 8 lần

5) Để lấy hóa chất lỏng từ lọ đựng hóa chất cho vào ống nghiệm, người ta sử dụng cách nào trong các cách sau : A. Dùng ống nhỏ giọt hút hóa chất từ lọ đựng sang ống nghiệm. B. Đổ trực tiếp lọ đựng hóa chất cho vào ống nghiệm. C. Đặt úp miệng ống nghiệm vừa khít vào miệng lọ đựng hóa chất, sau đó dốc ngược lọ đựng hóa chất để hóa chất từ từ chảy sang ống nghiệm . D. Dùng muỗng múc chất lỏng từ lọ sang ống nghiệm Thí nghiệm 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm để chứng minh nhiệt độ thay đổi có thể làm chuyển dịch

cân bằng hóa học theo nguyên lý Lơ Sa-tơ-li-ê.  Rèn luyện kỹ năng: lắp dụng cụ thí nghiệm theo hình vẽ, đun nóng ống nghiệm,

làm lạnh ống nghiệm, quan sát và nhận xét II. Cơ sở lý thuyết 50

Hằng số cân bằng Kc của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nên khi nhiệt độ biến đổi, cân bằng sẽ chuyển dịch sang một trạng thái cân bằng mới ứng với giá trị mới của hằng số cân bằng. Thí dụ : N2O4 (k)

 → ← 

(không màu)

2NO2 (k) ;

∆H = 58 kJ > 0

(màu nâu đỏ)

Giá trị 58 kJ là nhiệt của phản ứng thuận, phản ứng thu nhiệt. Phản ứng nghịch là phản ứng toả nhiệt với ∆H =  58 kJ < 0. Khi hỗn hợp khí trên đang ở trạng thái cân bằng, nếu đun nóng hỗn hợp khí màu nâu đỏ của hỗn hợp khí đậm lên, nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, chiều của phản ứng thu nhiệt. Nếu làm lạnh hỗn hợp khí, màu của hỗn hợp khí nhạt đi, nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, chiều của phản ứng toả nhiệt. Như vậy khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt, nghĩa là chiều làm giảm tác dụng của việc tăng nhiệt độ và khi giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng toả nhiệt, chiều làm giảm tác dụng của việc giảm nhiệt độ. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm có nhánh, giá đỡ ống nghiệm;

HÓA CHẤT  NO2 (khí); (R20/22/25/26/39 – S1/2/7/13/18/23/29/36)

 Nút cao su;

 Nước đá

 Ống dẫn cao su; khóa thủy tinh;

…

 Chậu thủy tinh; …

51

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Lắp một dụng cụ gồm hai ống nghiệm có nhánh (a) và (b), được nối với nhau bằng một ống nhựa mềm, có khoá K mở (hình 11). Nạp đầy khí NO2 vào cả hai ống (a) và (b) ở nhiệt độ thường. Nút kín cả hai ống, màu của hỗn hợp khí trong cân bằng ở cả hai ống (a) và (b) là như nhau.

Hình 11. Thí nghiệm để nhận biết sự chuyển dịch cân bằng của phản ứng 2NO2 (k) € N2O4 (k)

Đóng khoá K lại ngăn không cho khí ở hai ống khuếch tán vào nhau. Ngâm ống (a) vào nước đá. Một lát sau lấy ra so sánh màu ở ống (a) với ống (b). V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Cẩn thận khi điều chế NO2 và nạp vào hai ống nghiệm (a) và (b). Khí NO2 độc

nên cần chú ý đến cảnh báo nguy hiểm và giữ an toàn khi thí nghiệm.  Sử dụng nút cao su vừa khít với miệng ống nghiệm và kiểm tra nút thật chặt sau

khi nạp khí.  Kiểm tra kỹ khóa thủy tinh và ống dẫn cao su sao cho thật kín.  Có thể thay chậu nước đá bằng cách sử dụng đèn cồn đun nhẹ ống (b).

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo  Sau khi ngâm ống (a) vào nước đá một thời gian ta thấy màu ở ống (a) như thế

nào?  Trình bày cân bằng hóa học để giải thích hiện tượng trên?  Nêu kết luận về ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự chuyển dịch cân bằng hóa học. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Nếu khi lắp dụng cụ mà nút cao su bị hở thì xảy ra hiện tượng gì? 2) Nếu ngâm ống (a) vào nước đá mà khóa K không đóng thì hiện tượng xảy ra như thế nào? Giải thích. 52

3) Thay thế việc ngâm ống (a) vào nước đá bằng đun nóng nhẹ ống (b) có gì khác không? Giải thích 4) Trong sản xuất ammoniac, yếu tố nhiệt độ được sử dụng như thế nào để chuyển dịch cân bằng sang chiều thuận? Bài 3. TÍNH CHẤT AXIT – BAZƠ CỦA MỘT SỐ CHẤT – CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ – CÂN BẰNG TẠO PHỨC TRONG DUNG DỊCH Thí nghiệm 1. Xác định pH của một số dung dịch có cùng nồng độ 0,01M I. Mục đích thí nghiệm  Biết pH của các axit mạnh, yếu; các bazơ mạnh, yếu; các dung dịch muối

khác nhau như thế nào?  Kĩ năng sử dụng máy đo pH  So sánh kết quả đo pH bằng máy với kết quả tính toán theo lý thuyết để

thấy sự khác nhau giữa lý thuyết và thực nghiệm. II. Cơ sở lý thuyết 1. Cách tính pH của dung dịch axit mạnh một nấc Ví dụ: dung dịch HCl nồng độ mol/l là Ca. Trong dung dịch có HCl + H2O → Cl + H3O+ 2H2O

 → ← 

OH + H3O+ +

Theo định luật bảo toàn proton ta có: [H3O ] = Ca +

ΚΗ Ο 2

Η Ο +   3 

Giải phương trình bậc 2 tìm [H3O+] rồi tính pH =  lg[H3O+] Nếu dung dịch có Ca > 3,16× 107 thì có thể bỏ qua [H3O+] do nước điện li ra, nên [H3O+] = Ca và pH =  lg Ca 2. Cách tính pH của dung dịch bazơ mạnh một nấc Ví dụ: dung dịch NaOH nồng độ mol/l là Cb. Trong dung dịch có 53

NaOH → 2H2O

OH + Na+

 → ← 

OH + H3O+ +

Theo định luật bảo toàn proton ta có: [H3O ] + Cb =

ΚΗ Ο 2

Η Ο +   3 

Giải phương trình bậc 2 tìm [H3O+] rồi tính pH =  lg[H3O+] Nếu dung dịch có Cb > 3,16× 107 thì có thể bỏ qua [OH] do nước điện li ra, và [OH] = Cb và pOH =  lg Cb hay pH = 14  pOH = 14 + lg Cb 3. Cách tính pH của dung dịch axit yếu một nấc Ví dụ: dung dịch HA nồng độ mol/l là Ca. Trong dung dịch có HA + H2O 2H2O

 → ← 

 → ← 

A + H3O+

(1)

OH + H3O+ (2)

Theo định luật bảo toàn proton và các hằng số Ka, K Η 2Ο ta có: [H3O+]3 + Ka [H3O+]2  (Ka Ca + K Η 2Ο )[H3O+]  Ka K Η 2Ο = 0 Dùng phương pháp gần đúng với sai số pH ≤ 005 trong các điều kiện sau: 12

* Nếu Ka Ca > 10 và 0,1 < HA + H2O [ ] ⇒

 → ← 

Ca  x Ka =

12

và Ka =

< 100 thì bỏ qua (2). Chỉ xét (1): (1)

x

với

0 < x < Ca

⇒ Giải phương trình bậc 2 tìm [H3O+] rồi tính pH

* Nếu Ka Ca > 10 và x2 Ca

Ka

A + H3O+ x

x2 Ca − x

Ca

Ca Ka

> 100 thì coi Ca  x ≈ Ca

⇒ [H3O+] =

K a × Ca

54

4. Cách tính pH của dung dịch bazơ yếu một nấc Ví dụ: dung dịch NH3 nồng độ mol/l là Cb. Trong dung dịch có  → ← 

NH3 + H2O 2H2O

 → ← 

OH + NH +4

(1)

OH + H3O+ (2)

Theo định luật bảo toàn proton và các hằng số Kb, K Η 2Ο ta có: Kb [H3O+]3 + (Kb Cb + K Η 2Ο ) [H3O+]2  Kb K Η 2Ο [H3O+]  (K Η 2Ο )2 = 0 Dùng phương pháp gần đúng: * Nếu Kb Cb > 1012 và 0,1 < NH3 + H2O [ ] ⇒

 → ← 

Cb  x Kb =

và Kb =

< 100 thì bỏ qua (2). Chỉ xét (1):

x

(1) với

0 < x < Cb

⇒ Giải phương trình bậc 2 tìm [OH] rồi tính pH Cb

* Nếu Kb Cb > 1012 và x2 Cb

Kb

OH + NH +4

x x2 Cb − x

Cb

Kb

> 100 thì coi Cb  x ≈ Cb K b × Cb

⇒ [OH] =

5. Cách tính pH của dung dịch muối Ví dụ: dung dịch NH4Cl nồng độ mol/l là Cm. Trong dung dịch có +

NH4Cl → NH 4 + Cl

+

nên [NH 4 ] = [Cl] = Cm

Do NH +4 là axit liên hợp của bazơ yếu NH3 nên bị thủy phân: NH +4

+ H2O

 → ← 

+

NH3 + H3O

với Ka1 =

[ΝΗ 3 ][Η 3Ο + ]

(3)

[ΝΗ +4 ]

Tương tự, dung dịch NaF là muối của axit yếu và bazơ mạnh nên: F + H2O

 → ← 

HF + OH

với Ka2 = 55

[ F − ][Η 3Ο + ] [ HF ]

(4)

* Xét dung dịch NH4F có:

NH +4 + H2O

 → ← 

F + H2O

 → ← 

2H2O

 → ← 

NH3 + H3O+

HF + OH OH + H3O+

+

Nếu Ka Cm của NH 4 >> 1014 và Kb Cm của F >> 1014 thì phản ứng chủ yếu trong dung dịch là: NH +4 + F [ ]

Cx

 → ← 

Cx

NH3 + HF x

x

Nghĩa là: [NH +4 ] = [F] và [NH3] = [HF]; thay vào (3) × (4) được: Ka1 × Ka2 = [H3O+]2 ⇒ [H3O+] =

K a1 × K a2

⇒ Trường hợp này pH của

dung dịch không phụ thuộc vào nồng độ của muối III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, giá đỡ ống nghiệm;

HÓA CHẤT  HCl 0,01M; (R34/37-S26/36/45)

 Máy đo pH;

 NaOH 0,01M; (R35-S1/2/26/37/ 39/45)

…

 CH3COOH 0,01M; (R10/35-S1/2/23/26/

45)  NH3 0,01M (R10/23/34/50-S1/2/16/36/37 /

39/45)  CH3COONa 0,01M; (S22/24/25)  NH4Cl 0,01 M. …

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm  Chuẩn hóa máy đo pH: đây là thao tác cần thiết trước khi đo pH (hoặc hàng

tuần) để hiệu chỉnh các sai số gây ra do sự thay đổi yếu tố hóa học của điện cực làm cho thế màng không lặp lại giá trị trước đó khi xây dựng đường chuẩn. Các dung dịch đệm có pH = 4.01; 7.00 và 10.01 thường được dùng. Có thể hiệu chỉnh theo phương pháp hai điểm hoặc 1 điểm và tùy vùng giá trị pH cần đo. 56

 Dùng máy đo pH nhúng vào các dung dịch và ghi lại trị số pH của từng dung

dịch. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Để dung dịch trong ống nghiệm trên giá đỡ và không di chuyển  Nhúng máy đo pH vào các dung dịch với thời gian như nhau

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo  Dung dịch axit mạnh HCl có pH ≈ ? . Giải thích.  Dung dịch bazơ mạnh NaOH có pH ≈ ? . Giải thích.  Dung dịch axit yếu CH3COOH có pH ≈ ? . Giải thích.

Ka(CH3COOH) = 1,8× 105  Dung dịch bazơ yếu NH3 có pH ≈ ? . Giải thích.

Kb(NH3) = 1,8× 105  Dung dịch muối CH3COONa có pH ≈ ? . Giải thích.  Dung dịch muối NH4Cl có pH ≈ ? . Giải thích.

VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Áp dụng lí thuyết để tính pH của từng dung dịch. So sánh với kết quả đo được theo thực nghiệm và giải thích. 2) Axit có trong hầm mỏ (Acid Mine Drainage gọi tắt là AMD) làm cho nước có pH thấp, ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước trên thế giới. Núi Iron ở Mỹ pH nước là 3,6. Oxi và nước phản ứng với bề mặt của pirit sắt FeS2 tạo thành dung dịch axit 4FeS2 + 15O2 + 2H2O → 4Fe3+ + 8SO42- + 4H+ Tại pH = 3,6, nồng độ mol của ion H+ được tạo thành bởi AMD là A. 10 3,6 M

B. 6× 103 M

C. 6× 103 M

D. 3980 M

3) Nước lấy từ một quặng hầm mỏ có pH = 0. Hãy tính lượng Ca(OH)2 cần dùng để trung hòa mẫu 1 lít nước trên? A. 0 g

B. 37,0 g

C. 74,0 g 57

D. 148 g.

4) Tính axit của các dịch lỏng trong cơ thể biến đổi như sau: Dịch lỏng Dịch bao tử Nước bọt Máu Ruột non Trị số pH 1,6 – 1,8 6,4 – 6,8 7,35 – 7,45 9,0 Dung dịch nào sau đây có pH bằng với pH của dung dịch H2SO4 0,1mol.L-1 A. Dịch bao tử.

B. Nước bọt.

C. Máu.

D. Ruột non. Thí nghiệm 2. Chuẩn độ axit – bazơ, dùng chỉ thị quỳ tím, phenolphtalein, metyl da cam I. Mục đích thí nghiệm  Nắm được nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ axit – bazơ thông qua

chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch chuẩn NaOH.  Rèn luyện kĩ năng sử dụng buret, pipet, pha dung dịch chuẩn, chuẩn độ

dung dịch, xác định điểm tương đương, tính sai số chuẩn độ… II. Cơ sở lý thuyết 1. Nguyên tắc chung Chuẩn độ axit – bazơ, hay còn gọi là chuẩn độ trung hoà, là phương pháp phân tích chuẩn độ được sử dụng rất rộng rãi để xác định nồng độ các dung dịch axit và các dung dịch bazơ. Trong phương pháp này người ta dùng dung dịch kiềm (NaOH hoặc KOH) đã biết chính xác nồng độ làm dung dịch chuẩn để chuẩn độ dung dịch axit và dùng dung dịch axit mạnh (HCl, H2SO4, HNO3) đã biết chính xác nồng độ để chuẩn độ dung dịch bazơ. Thực chất các phản ứng chuẩn độ là phản ứng trung hoà. Thí dụ, chuẩn độ dung dịch HCl chưa biết nồng độ bằng dung dịch chuẩn NaOH : → NaCl + H2O HCl + NaOH 

(1)

Chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch chuẩn NaOH : → CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH 

(2)

Chuẩn độ dung dịch NH3 bằng dung dịch chuẩn HCl : → NH4Cl NH3 + HCl 

58

(3)

Trong quá trình chuẩn độ, pH của dung dịch thay đổi liên tục. Tại điểm tương đương, tức là thời điểm mà dung dịch chuẩn vừa trung hoà hết dung dịch axit hoặc bazơ cần chuẩn độ, pH của dung dịch phụ thuộc vào bản chất của axit hoặc bazơ cần chuẩn độ và nồng độ của chúng. Với phản ứng (1), pH tại điểm tương đương là pH của dung dịch NaCl bằng 7,0 và không phụ thuộc vào nồng độ của NaCl. pH tại điểm tương đương của phản ứng (2) là pH của dung dịch CH3COONa (bazơ yếu), nên pH đó lớn hơn 7. pH tại điểm tương đương của phản ứng (3) là pH của dung dịch NH4Cl (là axit yếu), nên pH đó nhỏ hơn 7. Để nhận ra điểm tương đương của phản ứng chuẩn độ, người ta dùng chất chỉ thị gọi là chất chỉ thị axit – bazơ hay chất chỉ thị pH. Đó là axit hữu cơ hoặc bazơ hữu cơ yếu có màu sắc của phân tử và của ion khác nhau, nên màu của chất chỉ thị phụ thuộc vào pH của dung dịch. Có 3 chất chỉ thị thường được sử dụng là: Phenolphtalein, metyl da cam hoặc metyl đỏ. * Phenolphtalein là axit 2 nấc, trong môi trường axit hoặc trung tính tồn tại ở dạng lacton không màu, khi phân li proton mới đầu chuyển thành anion cacboxylat không màu, sau đó chuyển vị nội phân tử thành quinonphenolat có màu đỏ tím; HO

OH C

O

HO H2O

CO

C

+ H2O

Lacton, kh«ng mµu HO OH

OH

H+

Kh«ng mµu

COOH

O OH

COO

OH OH

Kh«ng mµu OH

C

OH

O C COO

H+

Quinonphenolat, mµu ®á tÝm

59

H+

Trong dung dịch kiềm mạnh lại chuyển sang dạng cacbinol không màu. O

O C

OH

COO Kh«ng mµu

* Metyl da cam (heliantin) có tên hóa học là: Natri paradimetylaminoazo-benzensunfonat H3C H3C

N

N

N

SO3Na

Trong môi trường kiềm và môi trường trung tính, có màu vàng của anion H3C H3C

N

N

N

SO3

Trong môi trường axit có màu đỏ của ion lưỡng cực H3C H3C

+ NH

N N

H3C + N H3C

SO3

N NH

SO3

* Metyl đỏ có tên hóa học là: axit para-dimetylamino-azobenzen-o-cacboxylic H3C H3C

N

N

N

COOH

Bảng sau đây ghi khoảng pH đổi màu của 3 chất chỉ thị thường được sử dụng nhiều trong chuẩn độ axit- bazơ. Tên chất chỉ

Khoảng pH đổi

Màu dạng axit - dạng

thị Metyl da cam Metyl đỏ Phenolphtalein

màu 3,1 – 4,4 4,2 – 6,3 8,3 – 10,0

bazơ Đỏ – Vàng Đỏ – Vàng Không màu- Đỏ

60

Với mỗi phản ứng chuẩn độ axit – bazơ người ta chọn chất chỉ thị nào có khoảng pH đổi màu trùng hoặc rất sát với pH của điểm tương đương của sự chuẩn độ đó. Khi chuẩn độ để tránh những sai số lớn, người ta dùng các dung dịch chuẩn có nồng độ gần với nồng độ của dung dịch chất cần xác định. Thí dụ, giả sử phải chuẩn độ 20,00 ml dung dịch HCl 0,100M bằng dung dịch chuẩn NaOH. Trong trường hợp này ta không nên dùng dung dịch NaOH có nồng độ lớn, thí dụ 1,00M. Trong trường hợp này điểm tương đương sẽ đạt được khi thêm vào 20,00 ×

0,100 = 2,00 (ml) dung dịch NaOH 1,00M. Trong trường hợp 1,00

đó, nếu khi cho dư 1 giọt dung dịch chuẩn có thể tích 0,05ml thì sai số sẽ là 0,05 .100 = 2,5% . Vì thế, ta nên dùng dung dịch NaOH 0,100M để chuẩn độ thì 2

không mắc các sai số lớn. 2. Chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch chuẩn NaOH Trước hết ta hãy xét sự biến thiên pH trong quá trình chuẩn độ. Giả sử ta chuẩn độ Vml dung dịch HCl nồng độ Co mol/l bằng dung dịch chuẩn NaOH nồng độ C mol/l. Phản ứng chuẩn độ : HCl

+ NaOH  → NaCl + H2O

(1)

Trước điểm tương đương, khi thêm V ml dung dịch NaOH vào, nồng độ ion C V − CV

+ H+ được tính theo công thức : [H ] = oV o+ V o

(2)

Tại điểm tương đương, ta có dung dịch NaCl có pH = 7. Sau điểm tương đương, tức là khi đã thêm vào lượng dư dung dịch NaOH, thì : [OH− ] =

CoVo − CV V + Vo

(3)

pOH = - lg [OH-] ;

pH = 14 – pOH 61

(4)

Thí dụ, áp dụng các công thức trên, khi chuẩn độ 100 ml dung dịch HCl 0,100M bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,100M, ta tính được pH trong quá trình thêm dần dung dịch chuẩn NaOH vào và các kết quả được ghi trong bảng sau : VNaOH 0 10 50 90 99 99,9 100 100,1 101 110 pH 1 1,1 1,48 2,28 3,30 4,30 7,0 9,70 10,7 11,68 Như vậy, xung quanh điểm tương đương có một sự thay đổi pH rất đột ngột : Khi thêm 99,9 ml NaOH vào tức là khi đã chuẩn độ 99,9% lượng axit thì pH của dung dịch bằng 4,3. Khi thêm vào 100,1 ml NaOH tức là khi đã chuẩn độ quá 0,1% thì pH của dung dịch bằng 9,7 tức là “bước nhảy pH là 5,4 đơn vị pH”. Nếu ta chọn các chất chỉ thị nào có khoảng đổi màu nằm trong khoảng từ 4,3 đến 9,7 để kết thúc chuẩn độ thì sai số không vượt quá 0,1%. Ta thấy trong trường hợp này có thể dùng cả 3 chất chỉ thị metyl da cam, metyl đỏ và phenolphtalein làm chất chỉ thị. • Cách tính: Nồng độ mol của dung dịch HCl được tính theo công thức CHCl =

VNaOH .CNaOH VHCl

3. Sai số chuẩn độ: Sai số chuẩn độ là tỉ số % giữa lượng chất chuẩn đã cho dư (+) hoặc cho còn thiếu () so với lượng cần thiết để chuẩn độ đến điểm tương đương. 

q =   h− 

K w  C + Cο × h  C × Cο

(trong đó: h là [H+]; Co là nồng độ bazơ; C là nồng độ axit)

62

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Bộ thí nghiệm phân tích thể tích

HÓA CHẤT  Dung dịch HCl; (R34/37-S26/36/45)

(buret, pipet, bình tam giác…)

 Dung dịch chuẩn NaOH; (R35-S1/2/26/37 /

 Giá thí nghiệm

…

39/45)  Chất chỉ thị phenolphtalein hoặc metyl da

cam. … IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 1. Cách pha dung dịch chuẩn từ chất gốc, người ta cân một lượng xác định phù hợp chất gốc trên cân phân tích có độ chính xác 0,0001 hoặc 0,00001g, hoà tan định lượng lượng cân trong bình định mức có dung tích thích hợp rồi pha loãng bằng nước cất hoặc dung môi thích hợp tới vạch mức. Thí dụ: để pha dung dịch chuẩn NaOH 0,0500 M (M = 40), trước tiên cần tính khối lượng NaOH cần thiết để pha chế được 250 ml dung dịch NaOH nồng độ 0,0500M theo công thức: m= 0,250× 0,05× 40 = 0,50 gam. Cân 0,50 gam NaOH có độ tinh khiết phân tích trong cốc cân trên cân phân tích, chuyển chất rắn qua phễu vào bình định mức 250,0 ml. Tráng cốc cân 3 lần bằng nước cất vào bình định mức. Thêm khoảng 150ml nước cất nữa và lắc kĩ cho tan hết sau đó thêm nước cất đến vạch mức, lắc kĩ để trộn đều, ta có dung dịch chuẩn NaOH 0,0500M. 2. Cách chuẩn độ: Lấy dung dịch chuẩn NaOH vào buret. Lấy dung dịch HCl cần xác định nồng độ vào bình tam giác sạch (dùng pipet). Thêm vào đó 1 - 2 giọt chất chỉ thị, thí dụ phenolphtalein. Thêm từ từ dung dịch chuẩn vào bình (vừa thêm vừa lắc tròn) đến khi dung dịch chất chỉ thị chuyển màu từ không màu sang màu hồng thì kết thúc. Đọc thể tích dung dịch chuẩn đã tiêu tốn. Tiến hành chuẩn độ từ 2 đến 3 lần, ghi các kết quả và tính giá trị trung bình. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công 63

 Pha dung dịch chuẩn cẩn thận  Các thao tác sử dụng pipet và buret phải thành thạo, nên sử dụng trước khi chuẩn

độ chính thức (nếu khóa buret bị kẹt cần nhỏ 1 -2 giọt glyxerol)  Khi chất chỉ thị nhuốm màu hồng, cần lắc kỹ, nếu màu hồng biến mất thì thêm

cẩn thận từng giọt nhỏ dung dịch chuẩn đồng thời lắc bình đến khi chắc chắn màu hồng không biến mất thì kết thúc. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo Ví dụ: Tính chính xác nồng độ dung dịch HCl, biết rằng khi chuẩn độ 50,00 ml dung dịch này phải dùng hết 30,00 ml dung dịch chuẩn NaOH 0,0500M để làm đổi màu metyl da cam từ đỏ sang vàng (pT = 4,4); pT là chỉ số chuẩn độ của chất chỉ thị, phép chuẩn độ thường kết thúc tại giá trị pH = pT. Nồng độ gần đúng (thực nghiệm, CoTN) của HCl: CoTN =

0, 0500× 30,00 = 0,0300 M 50, 00

Sai số chuẩn độ: q = 104,4 ×

0, 0500 + 0, 0300 5,00× 3, 00× 10−4

=  2,1× 103

Nồng độ chính xác của HCl: Co(HCl) = 0,0300 + 0,0300× 2,1× 103 = 0,03006 M VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Khi chuẩn độ, sử dụng buret thường có hiện tượng quá tay hoặc non tay. Sau khi chuẩn độ, tính sai số chuẩn độ nhận được giá trị q < 0 hoặc q > 0; hãy cho biết ý nghĩa của các giá trị này trong chuẩn độ? 2) Đánh giá sai số khi chuẩn độ dung dịch NaOH 0,02 M bằng HCl 0,1 M, nếu kết thúc chuẩn độ tại pT = 4,0? 3) Chọn chất chỉ thị thích hợp trong số: metyl da cam, metyl đỏ, phenol đỏ, phenolphtalein để xác định điểm tương đương của phép chuẩn độ dung dịch NH3 0,03 M bằng HCl 0,06 M. Biết: Ka(NH +4 = 5,75× 1010) và phenol đỏ chuyển màu từ vàng (dạng axit) sang đỏ (dạng bazơ) ở khoảng pH = 6,4 – 8,0. 64

Thí nghiệm 3. Sự tạo thành phức chất [Cu(NH3)4]2+ và sự phân hủy phức chất này bằng axit I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu sự tạo thành phức chất [Cu(NH3)4]2+ và sự phân hủy phức chất đó

bởi axit  Rèn luyện kĩ năng: nhỏ giọt hóa chất lỏng bằng công tơ hút và quan sát

II. Cơ sở lý thuyết Trong dung dịch nước Cu2+ có màu xanh lục. Dung dịch có phản ứng axit: Cu2+ + H2O

 → ← 

CuOH+ + H+

pH của dung dịch Cu2+ (102 M) vào khoảng 5 Phức chất của Cu2+ với NH3 : Cu2+ + NH3

 → ← 

Cu(NH3)2+

lgβ1 = 3,49

Cu2+ + 2NH3

 → ← 

Cu(NH3) 22+

lgβ2 = 7,33

Cu2+ + 3NH3

 → ← 

Cu(NH3) 32+

lgβ3= 10,06

Cu2+ + 4NH3

 → ← 

Cu(NH3) 24+

lgβ4= 12,03

có màu xanh đậm, thường dùng để phát hiện ra Cu2+ khi nồng độ không quá bé. Tuy vậy, cần chú ý rằng độ bền của phức chất không lớn nên dễ bị phân hủy dưới tác dụng của các axit mạnh. Cu(NH3) 24+ + 4H+

 → ← 

Cu2+ + 4NH +4

lgK = 25

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, cặp ống nghiệm

HÓA CHẤT  Dung dịch HCl 1M; (R34/37-S26/36/45)


 Dung dịch NH3 đặc; (R10/23/34-

….

S1/2/16/36/37 /39/45)  Dung dịch CuSO4 2M (R22/36/37/38 – S26).

…. IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 65

a) Lấy khoảng 10ml dung dịch CuSO4 2M vào ống nghiệm, nhỏ từ từ đến dư dung dịch NH3 vào ống nghiệm đó. Quan sát hiện tượng xảy ra. b) Thêm tiếp từ từ dung dịch HCl vào ống nghiệm. Quan sát hiện tượng xảy ra. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Khi nhỏ dung dịch hay thêm dung dịch cần hết sức từ từ từng giọt, vừa thực hiện

vừa quan sát  Tiến hành đặt ống nghiệm trên nền giấy trắng để so sánh màu rõ hơn

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo a) Khi nhỏ dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4 2M có hiện tượng gì? Viết phương trình hóa học?  Khi dư NH3 hiện tượng thay đổi như thế nào? Viết phương trình hóa học?

b) Khi thêm tiếp dung dịch axit HCl, kết tủa có xuất hiện trở lại không? Viết phương trình hóa học để giải thích? VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Trong quá trình TN có sự tạo thành các phức Cu(NH3) 32+ , Cu(NH3) 22+ và Cu(NH3)2+ không? Vì sao? 2) Nếu tiếp tục cho dư dung dịch HCl thì hiện tượng xảy ra thế nào? 3) Thêm NaOH dư vào dung dịch CuSO4, thêm tiếp cho đến dư dung dịch NH4NO3 thì có hiện tượng gì xảy ra? Viết các PTHH để giải thích. 4) Nêu các bước tiến hành xác nhận sự có mặt của các ion Cu2+, Cd2+ và Ni2+ trong cùng một dung dịch.

66

Thí nghiệm 4. Sự tạo thành kết tủa AgCl (từ dung dịch AgNO3 và dung dịch HCl). Sự hòa tan kết tủa AgCl bằng dung dịch NH3 I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu sự tạo thành kết tủa AgCl và sự hòa tan kết tủa đó bởi NH3.  Rèn luyện kĩ năng: nhỏ giọt hóa chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt, lọc dung dịch

và quan sát II. Cơ sở lý thuyết * Ion Cl tác dụng được với ion Ag+ tạo thành kết tủa trắng AgCl tan ít trong HCl tạo thành phức AgCl 2− .

Ag+ + Cl AgCl

+ Cl

 → ← 

AgCl↓

 → ← 

AgCl 2−

lgK = 5

Khi pha loãng dung dịch bằng nước thì nồng độ ion Cl giảm nên lại xuất hiện kết tủa AgCl (đục) * Kết tủa AgCl tan trong dung dịch NH3 do tạo thành phức amin Ag(NH3)2Cl. AgCl

 → ← 

Ag+ + Cl

lgK = 10

Ag+ + 2NH3

 → ← 

Ag(NH3) 2+

lgK = 7,24

AgCl↓ + 2NH3

 → ← 

+

Ag(NH3) 2 + Cl

lgK = 2,76

* Khi axit hóa dung dịch bằng HNO3 thì có kết tủa AgCl xuất hiện trở lại. * Kết tủa AgCl còn có thể tan trong dung dịch (NH4)2CO3 và hỗn hợp đệm (AgNO3 0,01M; NH3 0,25M; KNO3 0,25M hoặc HNO3) III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, cặp ống nghiệm

HÓA CHẤT  Dung dịch HCl 2M; (R34/37-S26/36/45)


 Dung dịch NH3 đặc; (R10/23/34-

 Máy quay li tâm hoặc phễu lọc  Giấy lọc

….

S1/2/16/36/37 /39/45)  Dung dịch AgNO3 2M (R34– S1/2/22/

26/45). ….

67

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm a) Lấy khoảng 10ml dung dịch AgNO3 2M vào ống nghiệm, nhỏ từ từ dung dịch HCl 2M vào ống nghiệm đó. Quan sát hiện tượng xảy ra. b) Pha loãng hỗn hợp bằng nước rồi li tâm hoặc lọc lấy kết tủa b) Thêm tiếp từ từ dung dịch NH3 vào kết tủa. Quan sát hiện tượng xảy ra. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Khi nhỏ dung dịch hay thêm dung dịch cần hết sức từ từ từng giọt, vừa thực hiện

vừa quan sát  Tiến hành đặt ống nghiệm trên nền giấy trắng để so sánh màu rõ hơn

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo a) Khi nhỏ dung dịch HCl dư vào dung dịch AgNO3 có hiện tượng gì? Viết phương trình hóa học?  Khi pha loãng hỗn hợp hiện tượng có gì khác không? Viết phương trình hóa

học? b) Sau khi lọc lấy kết tủa và thêm dung dịch NH3 dư vào kết tủa, hiện tượng thay đổi thế nào? Viết phương trình hóa học để giải thích? VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Hãy nêu các kĩ năng cơ bản khi sử dụng máy quay li tâm hoặc lọc dung dịch qua phễu lọc? 2) Lấy 2 giọt dung dịch NaCl, thêm 2 giọt dung dịch AgNO3, li tâm lấy kết tủa chia làm 3 phần. Thêm vào mỗi phần 2 giọt các dung dịch: NH3 2M; (NH4)2CO3 2M và hỗn hợp đệm (AgNO3 0,01M; NH3 0,25M; KNO3 0,25M hoặc HNO3). Li tâm lấy dung dịch nước trong, rồi thêm 2 giọt dung dịch HNO3 2M. So sánh kết tủa thu được trong 3 trường hợp trên. Kết luận 3) Lấy 1 giọt dung dịch NaCl thêm vào 1 giọt hỗn hợp đệm nói trên. Quan sát hiện tượng. Thêm tiếp 1 giọt HNO3. Quan sát và giải thích.

68

Bài 4. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ANDEHITXETON, AXIT CACBOXYLIC Thí nghiệm 1: Phản ứng oxi hóa fomandehit bằng thuốc thử I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu các thí nghiệm oxi hóa nhóm CH=O bằng một số chất oxi hóa để

chứng minh tính khử của các anđehit, qua đó biết cách phân biệt andehit với các dẫn xuất khác của hidrocacbon.  Biết một số thuôc thử hóa học  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: Tẩy rửa ống nghiệm, thêm chất lỏng vào chất lỏng,

nhỏ chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt vào chất lỏng theo thành ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết: 1. Phản ứng oxi hóa andehit bằng thuốc thử Tollens (phản ứng tráng bạc) Amoniac tạo với ion Ag+ phức chất tan trong nước. Anđehit khử được Ag+ ở phức chất đó thành Ag kim loại : AgNO3 + 3NH3 + H2O → [Ag(NH3)2]OH + NH4NO3 (phức chất tan) R−CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH →

R-COONH4 + 2Ag ↓ + 3NH3 + H2O

Phản ứng tráng bạc được dùng để nhận biết nhóm chức andehit và được ứng dụng để tráng gương, tráng ruột phích. 2. Ngoài thuốc thử Tollens có thể dùng một số thuốc thử khác như: a) Thuốc thử Fehling: có màu xanh là phức của Cu2+ với ion tactrat tạo bởi hỗn hợp 2 dung dịch đồng (II) sunfat và dung dịch kiềm của muối seignett (muối kali natri tartrat:

NaOOC CH | OH

CH COOK | .4H2O hay C4H4O6NaK.4H2O). OH

Trong phản ứng, Cu2+ oxi hóa nhóm CH=O thành COONa; COOK, đồng thời

69

bị khử thành Cu+ (tạo kết tủa đỏ gạch Cu2O). Thuốc thử fehling dùng để nhận biết các hợp chất có nhóm chức andehit. 2KNa[Cu(C4H4O6)2] + OH  + R–CHO + H2O → Cu2O↓ + R–COO + 2H2C4H4O6 + 2KNaC4H4O6 b) Thuốc thử Benedict: có màu xanh là phức của Cu2+ với ion xitrat tạo bởi hỗn hợp 2 dung dịch đồng (II) sunfat và dung dịch kiềm của muối xitrat

HOOC CH2

COOH | C CH2 COOH . Trong phản ứng, Cu2+ oxi hóa nhóm CH=O | OH

thành COONa; COOK, đồng thời bị khử thành Cu+ (tạo kết tủa đỏ gạch Cu2O). Thuốc thử benedict dùng để nhận biết andehit và các đường khử. Trong y học, thuốc thử benedict còn dùng để kiểm tra lượng đường gluozơ trong máu (nhằm xác định mức độ của bệnh tiểu đường) III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, kẹp gỗ

HÓA CHẤT  Dung dịch NaOH 10%; (R35-S1/2/26/37 /

 Ống hút nhỏ giọt  Đèn cồn,

39/45)  Dung dịch NH3 đặc; (R10/23/34-

 Cốc thủy tinh 100 ml

 Nồi cách thủy

S1/2/16/36/37 /39/45)  Dung dịch AgNO3 2M (R34– S1/2/22/

26/45).

....

 Dung dịch HCHO 40% (R10/35-S1/2/23/

26/45)  Thuốc thử fehling, thuốc thử benedict...

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Với thuốc thử Tollens Rửa sạch ống nghiệm bằng cách cho vào ống nghiệm 2ml dung dịch NaOH 10% đun sôi, đổ bỏ dung dịch kiềm và tráng rửa vài lần bằng nước sạch. 70

Cho vào ống nghiệm sạch 1ml dung dịch AgNO3 3%, cho tiếp 1ml dung dịch NaOH 10%, xuất hiện kết tủa, cho tiếp dung dịch NH3 5% vào hỗn hợp phản ứng cho tới khi kết tủa mới tạo thành tan hết. Tiếp tục cho vào hỗn hợp phản ứng một vài giọt kiềm NaOH 10%. Rót khoảng 1ml dung dịch fomanlin 40% vào hỗn hợp phản ứng. Chú ý rót nhẹ theo thành ống nghiệm. Đun nhẹ hỗn hợp vài phút trên đèn cồn (không để cho hỗn hợp phản ứng sôi), duy trì nhiệt độ 35oC trong thời gian 2,0 - 3,0 phút. Quan sát thí nghiệm. IV.2. Với thuốc thử Fehling: Cách pha thuốc thử Fehling: hòa tan 0,4 gam CuSO4.5H2O trong 10ml nước cất (nếu dung dịch đục thì cần lọc) được dung dịch A. Hòa tan 0,2 gam C4H4O6NaK.4H2O và 1,5 gam NaOH trong 10ml nước cất được dung dịch B. Thuốc thử Fehling (chỉ pha ngay trước khi sử dụng để hạn chế sự tạo thành kết tủa Cu(OH)2): trộn 1 thể tích dung dịch A và 1 thể tích dung dịch B, lắc đều, thu được dung dịch thuốc thử Fehling trong, xanh biếc. Sử dụng thuốc thử Fehling làm thí nghiệm tương tự thuốc thử Tollens. IV.3. Với thuốc thử Benedict: Cách pha thuốc thử Benedict: hòa tan 17,3g natri citrat trong 70ml nước cất đun sôi, thêm 10g Na2CO3 khan, làm lạnh, thêm từ từ 10ml dung dịch CuSO4 17,3%, thêm nước đến đủ 100ml, dung dịch benedict có màu xanh dương. Sử dụng thuốc thử benedict làm thí nghiệm tương tự thuốc thử Tollens. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Nếu ống nghiệm không được rửa thật sạch thì kết tủa Ag sinh ra nhanh, không tạo ra gương mà tạo một màng đen. Khi đun nóng hỗn hợp phản ứng không nên lắc ống nghiệm mà để yên cho lớp Ag tạo ra từ từ mới thu được gương đẹp.  Thí nghiệm xong, rửa ống nghiệm bằng dung dịch HNO3 loãng, đổ các chất vào cốc thu hồi sản phẩm.  Có thể thay việc đun nóng nhẹ hỗn hợp bằng cách đặt ống nghiệm vào nồi cách thủy đang sôi hoặc ngâm ống nghiệm trong cốc nước sôi.  Cần cho dư kiềm do phản ứng oxi hóa andehit xảy ra trong môi trường kiềm 71

72

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo  Cho dung dịch NaOH vào ống nghiệm đựng AgNO3 thấy có hiện tượng gì? Thêm tiếp dung dịch NH3 hiện tượng có gì khác không? Viết phương trình hóa học.  Thêm formalin vào hỗn hợp đã có thay đổi gì chưa?  Khi đun nóng nhẹ hiện tượng xảy ra như thế nào? Viết phương trình hóa học để giải thích.  Khi sử dụng thuốc thử Fehling và benedict làm thí nghiệm tương tự thuốc thử Tollens thì hiện tượng xảy ra như thế nào? Viết các phương trình hóa học. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Muốn cho phản ứng tráng bạc thu được kết quả tốt cần phải làm thế nào? 2) Trường hợp không có đèn cồn để đun nóng thì làm thế nào để phản ứng tráng bạc xảy ra? 3) Đôi khi kết thúc thí nghiệm phản ứng tráng bạc, trong ống nghiệm xuất hiện màu đen, hãy giải thích hiện tượng này? 4) Đôi khi thí nghiệm phản ứng tráng bạc không thành công, hãy cho biết nguyên nhân? 5) Mô tả thao tác khi đun nóng nhẹ ống nghiệm để phản ứng xảy ra nhanh hơn. 6) Để lấy hóa chất lỏng từ lọ đựng hóa chất cho vào ống nghiệm, người ta sử dụng cách nào trong các cách sau : A. Dùng ống nhỏ giọt hút hóa chất từ lọ đựng sang ống nghiệm. B. Đổ trực tiếp lọ đựng hóa chất cho vào ống nghiệm. C. Đặt úp miệng ống nghiệm vừa khít vào miệng lọ đựng hóa chất, sau đó dốc ngược lọ đựng hóa chất để hóa chất từ từ chảy sang ống nghiệm . D. Dùng muỗng múc chất lỏng từ lọ sang ống nghiệm

73

Thí nghiệm 2: Tính chất hóa học đặc trưng của axeton I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm phản ứng iodofom của axeton và phản ứng giữa axeton

với 2,4- đinitrophenylhiđrazin, chứng minh khả năng phản ứng thế nguyên tử O trong nhóm C=O bằng nguyên tử N (phản ứng ngưng tụ) và khả năng thế nguyên tử H trong gốc hiđrocacbon của xeton.  Biết cách nhận ra nhóm >C=O và nhóm CHOHCH3 bằng các phản ứng đặc

trưng.  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: nhỏ chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt vào chất lỏng

theo thành ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết 1. Trong phân tử xeton

R

CH2 C CH3 , nguyên tử Hα của gốc hidrocacbon || O

được hoạt hóa bởi nhóm >C=O trở nên linh động hơn dễ bị thay thế, đồng thời hợp chất >C=O có khả năng chuyển thành dạng enol theo một cân bằng: α

| C |

C || O

α

 → ← 

(dạng xeton)

C =C | |

OH

(dạng enol)

Khi đó, nguyên tử hiđro ở vị trí α đối với nhóm >C=O trong phân tử xeton (anđehit cũng vậy) dễ bị thế bởi clo, brom hoặc iot. Thí dụ : CH3

C CH3 + X2 || O

+

H  → hoÆc OH −

CH3

C CH2 X + HX || O

(X là Cl, Br, I)

Trong trường hợp dùng dư halogen và thực hiện phản ứng trong môi trường kiềm:

CH3

C R || O

 →

CX 3

(R : hiđro, ankyl, aryl...)

74

C R || O

dẫn xuất

CX 3

C R bị kiềm phân cắt ngay thành CHX3 (halofom) và RCOONa. || O

Thí dụ : cho iot và NaOH tác dụng với axeton : CH3

C CH3 CH3 + I2 + 3NaOH  || → O

CH3

C CI 3 || O

+

C CI 3 + 3NaI + 3H2O || O

3NaOH  → CHI3 (màu vàng) + CH3COONa

Phản ứng này được gọi là phản ứng iođofom dùng để nhận biết nhóm CH3COtrong phân tử xeton hoặc anđehit hoặc nhóm CH 3-CHOH- trong phân tử ancol (vì trong điều kiện của phản ứng iođofom, nhóm CH 3-CHOH- bị oxi hóa thành CH3-CO-). Ngoài ra phản ứng này còn được dùng để điều chế CHI3, CHBr 3 và CHCl 3 từ axeton hoặc từ etanol. 2. Hợp chất xeton không chỉ có phản ứng thế nguyên tử H ở gốc hiđrocacbon mà còn phản ứng thế nguyên tử O trong nhóm >C=O bằng nguyên tử N tạo nên liên kết cacbon – nitơ (phản ứng ngưng tụ với dẫn xuất của amoniac R’NH2) R

C =O R + H2N-R'  | → R

C =N R' + H2O | R

Sơ đồ phản ứng: δ+

δ−

>C=O + H2N  Y

céng  →

OH   \ /    / C\   NHY  

−H O

2  → >C = N  Y t¸ch

Thí dụ: Cơ chế phản ứng giữa 2,4 - dinitrophenylhydrazine và aldehyt hoặc xeton được biểu diễn dưới đây:

75

Phản ứng tạo thành phenylhiđrazon, đặc biệt là 2,4đinitro phenylhiđrazin được dùng để nhận ra xeton (và anđehit) vì 2,4-đinitro phenylhiđrazon là những chất có màu đỏ hoặc da cam (nếu là xeton thơm), có màu vàng (nếu là xeton không thơm) và rất ít tan trong các dung môi thông thường. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, kẹp gỗ  Ống hút nhỏ giọt

HÓA CHẤT  Dung dịch NaOH 10%; (R35-S1/2/26/37 / 39/45)

 Đèn cồn hoặc cốc nước nóng

 Axeton; (R11 – S9/16/23/33)

....

 Iot (tinh thể) (R21/30/35/-S/29/35/41)  2,4-®initro phenylhy®razine

(DNPH) (R 1-11-22, S 35) ....

76

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Phản ứng iodofom của axeton Cho vµo èng nghiÖm s¹ch 10 ml axeton, thả vào ống nghiệm 2,0 gam Iot, lắc đều cho tíi khi Iot bắt đầu tan trong axeton. Sau đó thêm từ từ từng giät dung dÞch 10% NaOH và tiếp tục lắc èng nghiÖm ®Ó trén lÉn c¸c chÊt, råi gi÷ èng nghiÖm ë nhiÖt ®é phßng 20 phót. NÕu vÉn kh«ng cã g× xÈy ra, lµm nãng èng nghiÖm nhê cèc thÝ nghiÖm ®ùng níc nãng, duy tr× nhiÖt ®é 35oC trong thêi gian 5 phót. Quan sát hiện tượng. IV.2. Phản ứng của axeton với 2,4- đinitro phenylhiđrazine (DNPH) Điều chế thuốc thử 2,4-đinitrophenylhyđrazin bằng cách hoà tan 3,0 gam 2,4-đinitro phenylhyđrazin vào 15 ml axit sunfuric đặc và thêm vào dung dịch này 20 ml nước với 70 ml etanol 95%, trong điều kiện khuấy trộn tốt hỗn hợp. Hoà tan 100 mg axeton trong 2 ml etanol 95%, rồi đổ 2 ml thuốc thử 2,4đinitro phenylhyđrazin vào dung dịch này. Lắc mạnh hỗn hợp. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Cần sử dụng đúng thứ tự các hóa chất phản ứng  Trong cả hai thí nghiệm phải lắc đều tay và duy trì nhiệt độ cần thiết  Nếu kết tủa không xuất hiện ngay, thì để yên dung dịch 15 phút

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo IV.1. Phản ứng iodofom của axeton + Iot tan dần trong axeton làm dung dịch có màu gì? + Sau khi thêm dung dịch NaOH, phản ứng bắt đầu xảy ra nhanh hơn, khi đó màu sắc dung dịch đã thay đổi chưa? Viết phương trình hóa học.

77

+ Khi làm nóng hỗn hợp, hiện tượng xảy ra như thế nào? Viết phương trình hóa học để giải thích? + Nêu kết luận về ứng dụng của phản ứng này? IV.2. Phản ứng của axeton với 2,4- đinitro phenylhiđrazine (DNPH) + Thuốc thử điều chế được có màu gì? + Sau khi trộn với dung dịch axeton trong etanol, phản ứng bắt đầu xảy ra, Viết phương trình hóa học của phản ứng? + Sau 15 phút, giữ yên hỗn hợp, hiện tượng xảy ra như thế nào? + Nêu kết luận về việc sử dụng DNPH? VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Cho 4 chất : axeton ; axetanđehit, propionanđehit và ancol isopropylic. Hãy phân biệt các chất đó bằng phương pháp hóa học. 2) Nếu cho các chất lỏng HCOOH, CH3COOH, CH3CH2CHO, CH3COCH3 và CH2=CHCOOH, làm thế nào phân biệt chúng bằng phương pháp hóa học ? 3) Trong 5 lọ không nhãn chứa riêng rẽ 5 hợp chất thơm là: C6H5COCH2CH3; C6H5COOH; C6H5COCH3; C6H5CHOHCH3; C6H5CH=O. Dựa vào các kết quả thí nghiệm sau cho biết kí hiệu của mỗi chất:  Cho vào mỗi chất một giọt hỗn hợp kali bicromat + axit sunfuric và lắc đều, sau

vài phút thấy màu của A và C biến đổi từ da cam thành xanh lục;  Cho vào mỗi chất một ít dung dịch NaOH loãng thì chỉ riêng B tan được;  Khi cho tác dụng với iot trong dung dịch kiểm A và E tạo ra kết tủa vàng;  Lắc với 2,4-đinitrophenylhyđrazin thấy C, D, E đều phản ứng tạo kết tủa màu đỏ

da cam. 4) 2,4-đinitrophenylhyđrazin thương mại thường là bột ướt được điều chế bởi phản ứng của hiđrazin sunfat (N2H4.H2SO4) với 2,4 – đinitroclorobenzen trong dung môi CH3COOK. Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng này 78

Thí nghiệm 3: Phản ứng este hóa I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm phản ứng hóa este giữa axit axetic với ancol etylic để

chứng minh phản ứng hữu cơ thường xảy ra rất chậm ở điều kiện thường và là phản ứng thuận nghịch.  Biết cách sử dụng các biện pháp để dịch chuyển cân bằng của phản ứng và làm

tăng hiệu suất phản ứng  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: Tẩy rửa ống nghiệm, thêm chất lỏng vào chất lỏng,

nhỏ chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt vào chất lỏng theo thành ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết: Phản ứng của ancol với axit cacboxylic, có axit vô cơ mạnh làm xúc tác (thường là H2SO4 đậm đặc) thu được este được gọi là phản ứng este hóa − O− C2H5 + H O CH3 − C− OH + H − OC H  → CH3−C 2 2 5 ←  || || O Axit axetic

Etyl O axetat

Ancol etylic

Nước

Phản ứng este hóa là rất chậm ở điều kiện thường và là phản ứng thuận nghịch. Nếu ta trộn một mol CH3COOH với một mol C2H5OH thì dần dần sẽ sinh ra CH3COOC2H5 và H2O, đồng thời lượng CH3COOH và C2H5OH sẽ giảm đi. Sau một thời gian dài (khoảng một năm ở nhiệt độ phòng) hỗn hợp có thành phần không đổi, gồm 1/3 mol axit axetic, 1/3 mol ancol etylic, 2/3 mol este và 2/3 mol nước. Ta gọi đó là trạng thái cân bằng hóa học. Hằng số cân bằng K cb của phản ứng được tính như sau : [CH3COOC2H5][H2O] 2/3.2/3 = =4 [CH3COOH][C2H5OH] 1/3.1/3 Muốn cho phản ứng mau đạt tới trạng thái cân bằng, tức là tăng tốc độ K cb =

phản ứng, người ta dùng chất xúc tác axit (H2SO4 đđ, HCl khan v.v...) và đun nóng. Muốn chuyển dịch cân bằng về phía tạo ra este ta có thể tăng nồng độ của 79

một trong hai chất đầu (ancol hoặc axit cacboxylic) và chưng cất dần este ra khỏi môi trường phản ứng. Cơ chế của phản ứng este hóa gồm hai giai đoạn cơ bản là cộng nucleophin ancol vào nhóm cacboxyl đã được hoạt động hóa bằng H+ và tách nước từ sản phẩm cộng để được este ở dạng proton hóa ; dạng này bị tách proton sẽ cho este. Thí dụ :

Để nâng cao hiệu suất phản ứng (cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận, tạo thành este) có thể lấy dư một trong hai chất tham gia phản ứng hoặc làm giảm nồng độ các chất sản phẩm. Axit H2SO4 đậm đặc vừa làm xúc tác, vừa có tác dụng hút nước, do đó góp phần làm tăng hiệu suất este. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, giá đỡ ống nghiệm,

HÓA CHẤT  CH3COOH 20%; (R36/37/38-S23/26/ 45)

 Nút cao su có lỗ cắm dẫn khí

 Etanol; (R11-S7/16)

hình thước thợ

 H2SO4 đặc 96%; (R21/22/27/34/35/41/-

 Đèn cồn.  Cốc thủy tinh 100 ml

S1/2/5/7/18/23/25/27/29) ....

 Bông, đá bọt...

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Rót vào ống nghiệm 2,5 ml C2H5OH 960, rót tiếp vào 2,5ml axit axetic, cho thêm vào hỗn hợp phản ứng 1ml H2SO4 đậm đặc, lắc nhẹ hỗn hợp phản ứng cho 80

các chất trộn đều vào nhau; thêm vào hỗn hợp phản ứng vài viên đá bọt. Đậy ống nghiệm bằng nút cao su có cắm ống dẫn khí hình thước thợ, đưa đầu ống dẫn khí vào ống nghiệm có chứa sẵn ½ ống nghiệm nước lạnh, đầu ống dẫn khí gần sát tới đáy của ống nghiệm đựng nước, toàn bộ ống nghiệm này được ngâm trong cốc đựng nước đá. Đun nóng toàn bộ hỗn hợp phản ứng. Chú ý đun đuổi từ đáy ống nghiệm lên phía miệng ống nghiệm để este sinh ra bay sang ống nghiệm thu sản phẩm được nhúng trong cốc nước lạnh; este thu được có mùi thơm đặc trưng. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công Khi ngừng thí nghiệm, tháo nút ống dẫn khí, tắt đèn cồn, bỏ ống dẫn khí khỏi ống thu sản phẩm. Thử sản phẩm bằng cách: Lấy ngón tay cái bịt miệng ống nghiệm chứa etylaxetat, dốc ngược ống, để etylaxetat tiếp xúc với ngón tay khoảng ½ phút, hé mở ngón tay nước phun ra thành tia. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo +

H ,t CH3COOH + C2H5OH ← → CH3COOC 2H5 + H2O o

Sản phẩm thu được là etylaxetat là chất lỏng, dễ bay hơi, có mùi thơm đặc trưng. Este etylaxetat sinh ra bay sang ống nghiệm thu sản phẩm được nhúng trong cốc nước lạnh, este chuyển sang dạng lỏng không tan trong nước. Chất lỏng thu được gồm nước (ở phía dưới) và etylaxetat không tan, nhẹ hơn nước (ở phía trên) có mùi thơm đặc. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Hãy cho biết vai trò của H2SO4 đậm đặc trong quá trình thí nghiệm. Muốn tạo ra nhiều sản phẩm este cần phải chú ý những vấn đề gì? 2) Cho C6H5-CO-Z (Z = OH, Cl, OOC6H5) tác dụng với C2H5OH. a- Viết các phương trình phản ứng. b- Phản ứng nào xảy ra nhanh nhất ? Tại sao ? c- Phản ứng nào xảy ra chậm nhất ? Nêu điều kiện phản ứng và cơ chế của phản ứng đó. 81

3) Hãy nêu cách phân biệt các dung dịch axit axetic, anđehit axetic và etanol chứa trong ba lọ không dán nhãn.

82

Thí nghiệm 4: Phản ứng điều chế CH3COOH từ CH3COONa I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm phản ứng giữa axit sunfuric đậm đặc với Natri axetat để điều chế axit axetic, chứng minh axit axetic là một axit yếu.  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: Lắp dụng cụ theo bộ trên giá thí nghiệm, thêm chất lỏng vào chất rắn, mở khóa phễu cho chất lỏng chảy xuống bình cầu, đun nóng chất lỏng, xử lí chất thải, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết Trong dung dịch nước, axit cacboxylic phân li theo một cân bằng : CH3 − COOH +H2O €

CH3COO(− ) + H3O(+)

 RCΟΟ −  ×  H O+    3  là hằng số ion hóa của axit. Ka =  [ RCOOH ]

Ka càng lớn, hoặc pKa = -lgKa càng nhỏ, lực axit càng mạnh. Tuy nhiên, axit cacboxylic nói chung chỉ là những axit yếu (Ka = 1,8× 105); cho nên các axit mạnh như H2SO4, HCl... có thể đẩy chúng ra khỏi muối tương ứng. Thí dụ :

® un nãng

2CH3COONa + H2SO4 → 2CH3COOH+ Na2SO4

Phản ứng này dùng để nhận ra muối axetat kim loại và điều chế axit axetic trong phòng thí nghiệm. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Bình cầu có nhánh, giá đỡ ống nghiệm,  Bình tam giác 100 ml  Phễu brom (phễu hình quả lê)  Nút cao su có lỗ cắm dẫn khí hình thước thợ  Đèn cồn.  Cốc thủy tinh 100 ml  Bông  Phễu thủy tinh nhỏ ....

HÓA CHẤT  CH3COONa khan; (S22/24/25)  H2SO4 đặc 96%; (R21/22/27/34/35/41/S1/2/5/7/18/23/25/27/29/)  NaOH 0,01M; (R35-S1/2/26/37/ 39/45)  Nước ...

83

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Mở khóa phễu brom cho axit H2SO4 đậm đặc nhỏ từ từ xuống bình cầu có nhánh đựng khoảng 3 gam CH3COONa khan, đun nhẹ. Ống dẫn khí cắm vào bình tam giác có đựng nước để thu CH3COOH. Lấy miếng bông tẩm dung dịch NaOH loãng đậy trên miệng bình tam giác. Thử khí xem đã đầy bình chưa bằng cách để mẩu giấy quì tím ẩm ở miệng bình tam giác nếu quì chuyển màu đỏ chứng tỏ dung dịch axit axetic đã bão hòa. Nhấc ống dẫn khí ra, đậy nắp bình tam giác lại đồng thời cắm tiếp vào bình thu axit axetic tiếp theo. Khi ngừng đun, tháo ống dẫn khí ra, lắp phễu thủy tinh nhỏ chạm vào bông có tẩm dung dịch NaOH loãng trong cốc để khử axit axetic dư. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Chú ý H2SO4 đậm đặc, CH3COONa phải khô, hệ thống thí nghiệm phải kín.  Sản phẩm là hơi axit nên phải tuân thủ nghiêm ngặt quy tắc an toàn

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo  Khi mở khóa phễu brom cho axit H2SO4 đậm đặc nhỏ từ từ xuống bình cầu có nhánh đựng CH3COONa khan, đun nhẹ thì có hiện tượng gì? Viết phương trình hóa học của phản ứng  Quan sát bình tam giác có nước và miếng bông đậy trên miệng bình thấy có hiện tượng gì? Giải thích. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Vì sao phải đậy miếng bông tẩm dung dịch NaOH trên miệng bình tam giác? 2) Khi ngừng đun có nên tháo ngay ống dẫn khí ra khỏi nhánh của bình cầu không? 3) Hãy đề nghị một thực nghiệm khác chứng tỏ axit axetic là axit yếu. 4) Trong thí nghiệm trên tại sao lại dùng H2SO4 đậm đặc, có thể dùng axit khác được không?

84

Bài 5. TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ CHẤT HỮU CƠ Thí nghiệm 1: Xác định chỉ số axit của chất béo I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm phản ứng giữa chất béo với dung dịch NaOH, xác định

lượng NaOH đã trung hòa 1,0 gam chất béo để suy ra chỉ số axit của chất béo.  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: Cân, sử dụng pipet, nhỏ giọt chất lỏng vào chất

lỏng, quan sát, ghi chép, tính toán. II. Cơ sở lý thuyết Trong các chất béo thường có chứa một lượng axit tự do. Để đánh giá lượng axit béo tự do có trong chất béo người ta dùng chỉ số axit. Chỉ số axit là số miligam KOH để trung hòa axit béo tự do có trong 1 gam chất béo. Trong các thí nghiệm, thường dùng NaOH để trung hòa axit, từ lượng NaOH sẽ xác định được chỉ số axit. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Bình tam giác 250 ml

HÓA CHẤT  Chất béo lỏng;

 Cân điện tử hiện số.

 NaOH 30%; (R35-S1/2/26/37/ 39/45)

 Pipet máy

 Chất chỉ thị phenolphtalein

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Cân 2,0 gam chất béo lỏng cho vào bình tam giác có chứa sẵn một vài giọt phenolphtalein. Dùng pipet máy nhỏ từng giọt dung dịch NaOH 30% vào bình tam giác. Vừa nhỏ dung dịch vừa lắc hỗn hợp phản ứng đến khi hỗn hợp phản ứng bắt đầu xuất hiện màu hồng thì dừng lại. Xác định thể tích dung dịch NaOH 30%. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Nhỏ dung dịch NaOH từng giọt và lắc kèm theo dõi màu của chất chỉ thị  Chú ý khi đọc thể tích dung dịch NaOH.

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo 85

Khi cho NaOH vào chất béo lỏng, NaOH sẽ phản ứng với axit tự do NaOH + RCOOH → RCOONa + H2O Khi hết axit, một giọt NaOH dư sẽ làm dung dịch có chứa phenolphthalein chuyển màu hồng. Khi hỗn hợp phản ứng bắt đầu xuất hiện màu hồng thì dừng lại. Xác định thể tích dung dịch NaOH 30%. Tính số mol NaOH, số mol KOH và dựa vào khái niệm chỉ số axit để tính toán xác định chỉ số axit. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Chất béo có các loại chỉ số: axit, xà phòng hóa, este, iot, peroxit…Hãy giải thích mỗi loại chỉ số này? 2) Có một chất béo giả sử thuộc loại triolein. a) Xác định chỉ số xà phòng hóa và chỉ số iot của chất béo đó b) Tính khối lượng chất béo cần để điều chế 5,880 kg glixerol, nếu hiệu suất đạt 85%. c) Tính khối lượng tristearin sản xuất được từ 1 tấn chất béo đó, biết hiệu suất là 80%. 3) Để xà phòng hóa 10 kg chất béo có chỉ số axit bằng 7 người ta đun nó với dung dịch chứa 1,420 kg NaOH. Sau phản ứng, để trung hòa hỗn hợp cần dùng 0,5 lít HCl 1M. Tính khối lượng xà phòng thu được, giả sử hiệu suất là 100%. Thí nghiệm 2: Phản ứng của glucozơ với thuốc thử Tolen, Felinh, Benedict và nước brom I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm phản ứng giữa glucozơ với thuốc thử tollens, thuốc thử

Fehling, thuốc thử Benedict và nước brom.  Biết cách nhận ra glucozơ và phân biệt glucozơ với fructozơ và các cacbohidrat

khác 86

 Rèn các kĩ năng thí nghiệm: Tẩy rửa ống nghiệm, thêm chất lỏng vào chất lỏng,

nhỏ chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt vào chất lỏng theo thành ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết Vì trong phân tử glucozơ có chứa nhóm chức –CHO nên có khả năng phản ứng với thuốc thử Tollens, Fehling và Benedict (giống như andehit) Phản ứng oxi hóa glucozơ bằng thuốc thử Tollens (AgNO3 trong dung dịch NH3) hoặc Fehling (phức chất của Cu2+ với muối Natri – kali tactrat trong dung dịch NaOH

NaOOC CH | OH

CH COOK | ) và Benedict (phức của Cu2+ với ion OH

xitrat tạo bởi hỗn hợp 2 dung dịch đồng (II) sunfat và dung dịch kiềm của muối

xitrat HOOC CH2

COOH | C CH2 COOH ) xảy ra trong môi trường kiềm nên không | OH

phân biệt được glucozơ và fructozơ (trong môi trường kiềm fructozơ chuyển thành glucozơ:

−

ΟΗ Fructozơ  → Glucozơ). ←

(Xem thêm Bài 4 – thí nghiệm 1 trang 68) Để phân biệt glucozơ và fructozơ phải dùng dung dịch brom: CH2OH(CHOH)4CHO + Br2 + H2O → CH2OH(CHOH)4COOH + 2HBr III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, kẹp gỗ  Ống hút nhỏ giọt  Đèn cồn,  Cốc thủy tinh 100 ml

...

HÓA CHẤT  Dung dịch NaOH 10%; (R35-S1/2/26/37 / 39/45)  Dung dịch NH3 đặc; (R10/23/34-

S1/2/16/36/37 /39/45)  Dung dịch AgNO3 2M (R34– S1/2/ 26/45).  Dung dịch glucozơ 1% (R10/35-S1/2/23/ 26/

45) 87

 Dung dịch nước brom 2M

(R21/22/27/34/35 -S18/23/25/27/29/)  Dung dịch bão hòa CuSO4 (R22/36/37/38 – S26)  Bột Na2CO3, Bột natri citrat

HOOC–CH2–C(OH)(COOH)–CH2–COONa Bột C4H4O6NaK.4H2O  Nước cất .... IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Nhận biết glucozơ bằng thuôc thử Tollens Rửa sạch ống nghiệm bằng cách cho vào ống nghiệm 2ml dung dịch NaOH 10% đun sôi, đổ bỏ dung dịch kiềm và tráng rửa vài lần bằng nước sạch. Cho 1ml dung dịch AgNO3 3% vào ống nghiệm sạch số 1, cho tiếp 1ml dung dịch NaOH 10%, kết tủa xuất hiện, cho tiếp dung dịch NH3 5% vào hỗn hợp phản ứng cho tới khi kết tủa mới tạo thành tan hết. Tiếp tục cho vào hỗn hợp phản ứng một vài giọt kiềm NaOH 10%. Rót thêm 2ml dung dịch glucozơ 1% vào hỗn hợp phản ứng. Chú ý rót nhẹ theo thành ống nghiệm. Đun nóng hỗn hợp vài phút trong nồi nước nóng 60oC - 70oC (không để cho hỗn hợp phản ứng sôi). Quan sát thí nghiệm. IV.2. Nhận biết glucozơ bằng thuốc thử Fehling hoặc thuốc thử Benedict Pha thuốc thử Fehling và thuốc thử Benedict như hướng dẫn ở Bài 4 – thí nghiệm 1 trang 69. Cho 2ml dung dịch glucozơ 1% vào ống nghiệm, thêm tiếp 1ml thuốc thử Fehling (hoặc thuốc thử Benedict). Lắc đều ống nghiệm, đun đến khi bắt đầu sôi, quan sát hiện tượng. Chú ý: Phản ứng với thuốc thử Benedict rất đặc trưng và nhạy với đường khử hơn phản ứng với thuốc thử Fehling IV.3. Nhận biết glucozơ bằng dung dịch nước brom Rót 2ml dung dịch brom vào ống nghiệm sạch số 3, thêm tiếp vài giọt dung dịch glucozơ 1%, lắc mạnh ống nghiệm. Quan sát hiện tượng. 88

V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Nếu ống nghiệm không được rửa thật sạch thì kết tủa Ag sinh ra nhanh, không tạo ra gương mà tạo một màng đen. Khi đun nóng hỗn hợp phản ứng không nên lắc ống nghiệm mà để yên cho lớp Ag tạo ra từ từ mới thu được gương đẹp.  Phản ứng với thuốc thử Benedict rất nhạy, chỉ cần sử dụng glucose 0,1% là đã tạo kết tủa Cu2O đỏ gạch, tuy nhiên kết tủa lẫn với dung dịch màu xanh dương nên dung dịch chuyển sang màu xanh đậm. + Nếu sử dụng glucose 1% thì lượng kết tủa sinh ra lớn, sẽ nhìn thấy rõ kết tủa Cu2O (lẫn với màu xanh của dung dịch nên không thấy màu đỏ gạch mà chuyển sang đỏ nâu, gần như đen).  Thí nghiệm xong, rửa ống nghiệm bằng dung dịch HNO3 loãng, đổ các chất vào cốc thu hồi sản phẩm. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo VI.1. Nhận biết glucozơ bằng thuôc thử Tollens + Ống nghiệm xuất hiện kết tủa? Màu kết tủa là màu gì? + Theo lý thuyết thì màu kết tủa là màu gì? Tại sao thực tế màu kết tủa lại khác? – Giải thích kết quả thu được và viết phương trình hóa học. – Kết luận rút ra là gì? VI.2. Nhận biết glucozơ bằng thuốc thử Fehling hoặc thuốc thử Benedict + Dung dịch chuyển màu như thế nào? Nếu sử dụng glucose 1% thì có thể thấy kết tủa màu gì? – Giải thích kết quả thu được và viết phương trình hóa học. – Kết luận rút ra là gì? VI.3. Nhận biết glucozơ bằng dung dịch nước brom + Dung dịch brom chuyển màu như thế nào? – Giải thích kết quả thu được và viết phương trình hóa học. – Nêu kết luận về ứng dụng của thuốc thử này?

89

VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Phản ứng nhận ra các nhóm hydroxyl và nhóm cacbonyl trong phân tử glucozơ đều dùng Cu(OH)2. Hãy phân biệt điều kiện phản ứng 2) Bằng phản ứng hoá học hãy phân biệt các chất trong mỗi dãy sau : a) Glucozơ ; fomanđehit. b) Glucozơ ; fomanđehit ; glixerol ; c) Glucozơ ; fructozơ ; axetanđehit. d) Glucozơ ; axetanđehit ; glixerol ; etanol. 3) Cho một thuốc thử duy nhất là X ; với thuốc thử đó có thể phân biệt được các dung dịch trong mỗi trường hợp sau : a) Saccarozơ và glucozơ ; b) Saccarozơ và mantozơ ; c) Saccarozơ, mantozơ và axetanđehit. X là chất gì ? Cách phân biệt các dung dịch nêu trên như thế nào ? Thí nghiệm 3: Sự thủy phân của tinh bột I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm phản ứng thủy phân tinh bột, thử phản ứng kết thúc bằng

thuôc thử dung dịch I2 và thử sản phẩm thủy phân với thuốc thử tollens, thuốc thử Fehling, suy ra thành phần cấu tạo nên tinh bột.  Biết cách nhận ra tinh bột bằng Iot và phân biệt glucozơ với tinh bột.  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: Tẩy rửa ống nghiệm, thêm chất lỏng vào chất lỏng,

nhỏ chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt vào chất lỏng theo thành ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết Tinh bột có phân tử khối rất lớn. Khi đem thuỷ phân đến cùng, tinh bột cho ta glucozơ. Vậy có thể coi tinh bột là polime do nhiều mắt xích glucozơ liên kết 90

với nhau và có công thức (C6H10O5)n, n = từ 1000 đến 6000. Thực chất tinh bột là một hỗn hợp của hai loại polisaccarit là amilozơ và amilopectin. Amilozơ là polime có mạch không phân nhánh, Trong phân tử amilozơ các mắt xích α-glucozơ nối với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit tức là liên kết C1 của mắt xích này với oxi ở C4 của mắt xích khác tương tự như ở phân tử mantozơ

Phân tử amilopectin cũng do các mắt xích α-glucozơ nối với nhau chủ yếu bằng liên kết α-1,4 glicozit. Song amilopectin có mạch nhánh, ở chỗ phân nhánh đó có thêm liên kết α-1,6-glicozit nối liền nguyên tử C1 ở đầu của đoạn mạch này với nguyên tử oxi ở C6 của một mắt xích phía trong của đoạn mạch khác :

Dung dịch hồ tinh bột không có phản ứng tráng bạc. Khi đun nóng dung dịch hồ tinh bột trong môi trường axit, hồ tinh bột bị thủy phân hoàn toàn cho glucozơ (C6H10O5)n + nH2O → n C6H12O6 CH2OH(CHOH)4CHO + 2[Ag(NH3)2]OH → → CH2OH(CHOH) 4CONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O

91

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, kẹp gỗ

HÓA CHẤT  Dung dịch NaOH 10%; (R35-S1/2/26/37 /

 Ống hút nhỏ giọt  Đèn cồn,

39/45)  Dung dịch NH3 đặc; (R10/23/34-


S1/2/16/36/37/39/45)  Dung dịch AgNO3 2M (R34– S1/2/ 26/45).  Dung dịch hồ tinh bột  Iot (tinh thể) (R21/30/35/-S/29/35/41)  Etanol (R11- S 7/16)

 Dung dịch bão hòa CuSO4 (R22/36/37/38 – S26)  Thuốc thử fehling, Thuốc thử benedict.

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Cách pha chế dung dịch hồ tinh bột: Lấy 3 gam tinh bột cho vào cốc thủy tinh 200ml, thêm tiếp khoảng 100ml nước sôi, khuấy đều, thu được dung dịch hồ tinh bột. Cho vào ống nghiệm khoảng 3ml dung dịch hồ tinh bột, thêm tiếp khoảng 4ml nước và 1ml dung dịch H2SO4 (1:5). Đun sôi hỗn hợp phản ứng từ 3-5 phút, khi đun cần dùng đũa thủy tinh khuấy đều hỗn hợp phản ứng. Sau khi đun khoảng 3 phút, lấy khoảng 0,5ml dung dịch phản ứng cho vào ống nghiệm khác, để nguội, nhỏ vài giọt dung dịch I2 (pha trong cồn). Nếu dung dịch chuyển màu xanh có nghĩa là hồ tinh bột chưa thủy phân hết. Tiếp tục đun hỗn hợp phản ứng cho đến khi lấy dung dịch trong ống nghiệm đang thủy phân, đem thử với dung dịch I2 (pha trong cồn) không có màu xanh. Tinh bột đã bị thủy phân hết. Cách pha chế thuôc thử Tollens, Fehling, Benedict (xem Bài 4 – Thí nghiệm 1 – trang 69)

92

Để hỗn hợp phản ứng trong ống nghiệm nguội, trung hòa axit dư trong dung dịch hồ tinh bột đến môi trường kiềm dư (thử bằng quỳ tím). Chia hỗn hợp phản ứng thành 2 phần vào 2 ống nghiệm để thử sản phẩm. Ống nghiệm 1 thử phản ứng với thuốc thử Tollens. Quan sát hiện tượng Ống nghiệm 2 thử phản ứng với thuốc thử Fehling hoặc Benedict. Quan sát hiện tượng V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Muốn cho thí nghiệm thành công cần phải đun sôi kĩ, khuấy đều hỗn hợp phản ứng.  Phải trung hòa axit H2SO4 dư trong hỗn hợp phản ứng đến môi trường kiềm dư.

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo Tinh bột ít tan trong nước lạnh, tan tốt hơn trong nước nóng, do đó cần cho tinh bột vào nước và đun sôi để thu được hồ tinh bột Đun hồ tinh bột trong môi trường axit để thực hiện phản ứng thủy phân, để nguội hỗn hợp phản ứng, trung hòa axit bằng kiềm dư do phản ứng với thuốc thử Tollens và Fehling xảy ra trong môi trường kiềm. Ống nghiệm 1: xuất hiện kết tủa màu trắng sáng. Ống nghiệm 2: xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Hãy giải thích vì sao khi nhỏ iot vào hồ tinh bột thì xuất hiện màu đặc trưng, nhưng khi đun nóng màu đặc trưng đó lại biến mất? 2) Trong thí nghiệm trên, có cần thiết phải thử bằng iot không? Vì sao? 3) Hãy đề xuất một tiến trình thí nghiệm khác để xác định được sản phẩm thủy phân và phân biệt được sản phẩm thủy phân với chất ban đầu? 4) Tinh bột động vật: Glicogen có cấu trúc gần với amilopectin; đó là polime mạch phân nhánh do các mắt xích α-glucozơ tạo nên bằng các liên kết α-1,4và α-1,6-glicozit. Phân tử glicogen khác với amilopectin ở chỗ nào? 5) Nêu phương pháp hóa học phân biệt: tinh bột, glicogen, Saccarozơ, glucozơ và frutozơ? 93

Thí nghiệm 4: Một số phản ứng màu của amino axit và protein I. Mục đích thí nghiệm  Nghiên cứu thí nghiệm về phản ứng màu của aminoaxit và protein, từ đó biết

cách phân biệt α-aminoaxit với các loại aminoaxit khác.  Biết cách phân biệt Protein với đipeptit.  Rèn các kĩ năng thí nghiệm: thêm chất lỏng vào chất lỏng, nhỏ chất lỏng bằng

ống hút nhỏ giọt vào chất lỏng theo thành ống nghiệm, lắc chất lỏng trong ống nghiệm, đun nóng chất lỏng, làm lạnh chất lỏng, quan sát. II. Cơ sở lý thuyết 1. Các αamino axit đều có phản ứng với ninhiđrin (C9H6O4) cho sản phẩm có màu tím xanh (riêng prolin cho màu vàng). Phản ứng này rất nhạy nên được dùng trong phân tích định tính và định lượng αamino axit. O

O

OH

OH + R CH COOH OH

O

O

Ninhidrin

+ R CH O + CO2 + 3H2O

N

NH2 O

Mµu tÝm xanh

Amino axit

2. Những Peptit có từ hai nhóm peptit trở lên và Protein có một số phản ứng màu đặc trưng: a) Phản ứng biure: tác dụng với CuSO4 trong dung dịch kiềm tạo ra phức chất màu xanh tím (phức tạo bởi Cu2+ và hai nhóm peptit) b) Phản ứng xantoproteic: tác dụng với HNO3 đặc sẽ tạo thành hợp chất màu vàng do phản ứng nitro hóa vòng benzen ở các gốc amino axit Phe, Tyr… III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nghiệm, kẹp gỗ  Ống hút nhỏ giọt

HÓA CHẤT  Dung dịch NaOH 30%; (R35-S1/2/26/37 /39 / 45)

 Đèn cồn,

 Axit nitric HNO3 65% (R35 – S23/26/36/ 45)


 Dung dịch protit

94

 Dung dịch CuSO4 5% (R22/36/37/38 – S26)

....

 Ninhyđrin 0,5% trong axeton(C9H6O4);

(R11/22/36/37/38 – S9/16/26)... IV. Các bước tiến hành thí nghiệm IV.1. Cho vào ống nghiệm số 1 khoảng 2ml dung dịch Glyxin (H2NCH2COOH), thêm vào đó khoảng một vài giọt thuốc thử Ninhyđrin. Quan sát sự xuất hiện của màu sắc. IV.2. Cho vào ống nghiệm số 2 khoảng 2ml dung dịch protein (lòng trắng trứng), thêm vào đó khoảng 1ml dung dịch NaOH 30% và thêm tiếp vài giọt CuSO4 5% (thuốc thử biure). Lắc đều hỗn hợp phản ứng. Quan sát màu sắc của dung dịch và giải thích. IV.3. Cho vào ống nghiệm số 3 khoảng 1ml dung dịch protein (lòng trắng trứng), sau đó thêm vào ống nghiệm 0,5ml HNO 3 đặc (d= 1,4g/ml). Lắc đều hỗn hợp phản ứng. Quan sát màu sắc của dung dịch và giải thích. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Có thể điều chế sẵn Cu(OH)2 trước làm thuốc thử,

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo  Ống nghiệm số 1: xuất hiện dung dịch có màu tím xanh đặc trưng tan trong nước O

O OH

H

+ R CH COOH OH

OH

NH2 O

O

Ninhidrin

Amino axit O

O

O +

OH

OH

Ninhidrin

OH

OH

OH

O

+ R CH O + CO2 + 3H2O

O

+ NH3

N O

O

Mµu tÝm xanh

 Ống nghiệm số 2: xuất hiện dung dịch có màu xanh tím đặc trưng là do

CuSO4 + NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 95

Cu(OH)2 phản ứng với hai nhóm CO-NH trong protein cho sản phẩm màu xanh tím (giống màu của phản ứng giữa Cu(OH)2 với biure, gọi là phản ứng màu biure)  Ống nghiệm số 3: thu được kết tủa màu vàng là do nhóm –C6H4OH của một số gốc

amino axit trong protein đã phản ứng với HNO3 cho hợp chất mới mang nhóm – NO2 có màu vàng, đồng thời protein bị đông tụ bởi HNO3 tạo thành kết tủa.

VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Khi thực hiện phản ứng màu biure có nên dùng dư CuSO4 không? Tại sao? 2) Làm thế nào để chứng minh protein có trong thực phẩm, trong len và tơ tằm? Bài 6. THỰC HÀNH TỰ CHỌN VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ Xác định hàm lượng axit axetylsalixylic (CH3COOC6H4COOH) có trong thuốc aspirin (viên) bằng phương pháp thuỷ phân trong kiềm và chuẩn độ ngược với dung dịch chuẩn là HCl hay dung dịch H2SO4 và chất chỉ thị phenolphtalein. I. Mục đích thí nghiệm − Vì nhiều lý do, các vật liệu đóng gói cho các ứng dụng gia đình thì thường được “pha loãng” bởi các hợp chất trơ, đóng vai trò chất độn. Trong trường hợp của các dược phẩm, một trong những lý do cho việc làm này là để cung cấp liều lượng đúng cho viên thuốc có kích thước chấp nhận được. Ví dụ aspirin (axit axetylsalicylic) thì thường được trộn với một chất độn trong quá trình tổng hợp thương mại. Mục đích của thực nghiệm này là để xác định phần trăm aspirin thực có trong viên thuốc. − HS nghiên cứu phản ứng thủy phân este và thực hành chuẩn độ một bazơ mạnh bằng axit mạnh; 96

− Tập phương pháp nghiên cứu khoa học: Xác định hàm lượng axit axetylsalixylic (CH3COOC6H4COOH) có trong viên thuốc aspirin; II. Cơ sở lí thuyết Aspirin (axit axetylsalixylic) là một axit hữu cơ có chứa cả este hữu cơ. Nó được sử dụng rộng rãi trong y học như một loại thuốc giảm đau và như một loại thuốc giảm sốt. Nó thường được điều chế bằng phản ứng của axit salixylic với anhydrit axetic theo phản ứng sau:

axit Salixylic

anhydrit axetic

axit axetyl salixylic

axit axetic

Một lượng axit axetylsalixylic có thể được xác định bởi sự chuẩn độ với một bazơ mạnh như Natri hiđroxit CH3COO-C6H4COOH(aq) + OH-(aq) → CH3COOC6H4COO-(aq) + H2O(l) Khi xử lý với một dung dịch natri hidroxit, aspirin bị thủy phân và hai axit sinh ra cũng được trung hòa ngay. CH3COOC6H4COOH + 2NaOH → CH3COO Na + HOC6H4COONa + H2O Nếu dùng một lượng dư dung dịch NaOH trong phản ứng này, thì lượng NaOH dư được xác định bằng phép chuẩn độ với dung dịch axit. Tuy nhiên, điều cần thiết là axit đã dùng chuẩn độ phải không tác dụng với natri axetat và natri salicylat (cả hai chất này đều chứa những anion bazơ). Có thể tránh điều này bằng cách chọn chất chỉ thị là phenol đỏ (khoảng chuyển màu pH từ 6,8 đến 8,4) hoặc phenolphatalein (khoảng chuyển màu pH từ 8,3 đến 10,0). Tuy nhiên, axit axetylsalixylic cũng là một este nên dễ dàng bị thủy phân khi chuẩn độ với một bazơ mạnh, do đó trong môi trường kiềm nó bị phân hủy dẫn 97

đến sai sót trong sự phân tích. Như vậy, khi áp dụng phương pháp chuẩn độ thì tất cả axit có mặt trong dung dịch sẽ thủy phân hoàn toàn trong NaOH dư. Một mol axit trong aspirin phản ứng vừa đủ với một mol NaOH, một mol este trong aspirin phản ứng vừa đủ với một mol NaOH. Như vậy số mol NaOH phản ứng sẽ gấp đôi số mol aspirin, sau đó lượng NaOH thừa sẽ được chuẩn độ với dung dịch axit chuẩn. Trong thí nghiệm này, axit acetylsalicylic sẽ được chuẩn bị, tổng lượng acid có mặt sẽ được xác định bằng cách sử dụng một phương pháp chuẩn độ lại. III. Dụng cụ, Hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ − cốc, 100 ml,

HÓA CHẤT  HCl 0,3M; (R23/25/34/37-S26/36/37/45)

− Bình tam giác (Erlenmeyer) 250  NaOH 0,5M; (R35-S1/2/26/37/ 39/45)

mL

 Etanol (lỏng)(R11/20/21/22/36/37/38/40),

(S7/16/24/25/36/37/39/

− Pipet, 5 ml và 10 ml

45)

− Xi lanh có chia độ, 50 ml − buret, 50 ml

 CH3COOC6H4COOH (tinh thể)

− Thanh khuấy

(R22/36/37/38/41-S22/26/36/37/39) −Chất chỉ thị phenolphtalein

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 1. Cân các viên aspirin để có lượng khoảng 0,5 g. Ghi lại số viên và khối lượng. Hòa tan các viên aspirin đã cân được vào 15 ml etanol trong một bình tam giác 250 ml. 2. Thêm 20 mL dung dịch NaOH 0.50 mol.L-1. 3. Để tăng tốc độ phản ứng thủy phân, đun nóng các mẫu trong một cốc nước khoảng 15 phút.

98

4. Làm lạnh mẫu đến nhiệt độ phòng và cẩn thận đổ tất cả vào một bình định mức 250 mL. Rửa bình phản ứng vài lần với nước, thêm phần đã rửa vào bình định mức. Làm loãng dung dịch đến vạch mức và lắc kĩ hỗn hợp. Lấy 25 mL hỗn hợp phản ứng đã pha loãng và đổ nó vào một bình nón sạch, thêm 2- 4 giọt chỉ thị phenolphtalein vào bình. Màu sắc của dung dịch là màu hồng nhạt. Nếu dung dịch không màu thì thêm 5 ml dung dịch NaOH 0,50 mol. L-1 rồi lặp lại các bước 3 và 4. 5. Ghi lại tổng khối lượng dung dịch NaOH 0,50 mol.L-1 được thêm vào. 6. Chuẩn độ bazơ thừa trong dung dịch bằng dung dịch HCl 0,30 mol.L-1 cho đến khi màu hồng biến mất và dung dịch trở nên đục. Ghi lại nồng độ mol của axit và chất chuẩn thu được. Lập lại sự xác định cho đến khi nào kết quả gần như không đổi. Tính giá trị trung bình. 7. Ghi lại khối lượng dung dịch HCl 0,30 mol.L-1 được thêm vào. 8. Lặp lại các bước của sự chuẩn độ hai lần nữa bằng cách sử dụng hai mẫu mới. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công − Tránh đun sôi, bởi vì các mẫu có thể bị phân hủy; − Làm nguội hỗn hợp phản ứng bằng cách giữ bình dưới vòi nước đang chảy; VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo 1. Tính lượng axit axetylsalixylic có trong mẫu asppirin Ví dụ: Số mol (axit axetylsalixylic) theo lý thuyết=

1,00g 180,0g/mol

= 5.55 mmol

40 ml NaOH 0,5 M chứa 20 mmol Chuẩn độ 1,00 g mẫu với HCl 0.30 M, thực nghiệm dùng trung bình 27.0 ml 27 ml HCl 0,3M chứa 8,10 mmol n(NaOH dùng phản ứng với axit axetylsalixylic) = 20.0  8.10 = 11.9 mmol 1,0 mol axit axetylsalixylic phản ứng với 2,0 mol NaOH nên Số mol (axit axetylsalixylic) =

11,9 = 5.95 mmol 2

99

Để loại bỏ axit axetic tạo ra sau phản ứng, quá trình kết tinh lại (tái kết tinh) được lặp đi lặp lại và rửa sạch mẫu bằng nước dư. Do đó lượng mẫu giảm từ 1,50 g đến 1,05 g. Trong sự chuẩn độ tái kết tinh 1,00 g mẫu với HCl 0.30 M, thực nghiệm dùng trung bình 28.9 ml. (28,9 ml HCl 0,30M chứa 8,67 mmol) n(NaOH dùng phản ứng với axit axetylsalixylic) = 20,0  8,67 = 11,3 mmol 1,0 mol axit axetylsalixylic phản ứng với 2,0 mol NaOH nên Số mol (axit axetylsalixylic) =

11,3 = 5,67 mmol 2

2. Tính độ tinh khiết của aspirin và biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng Điểm nóng chảy của mẫu là 132oC chỉ ra rằng mẫu không tinh khiết. Khối lượng axit axetylsalixylic tìm thấy trong (b) nhiều hơn so với lý thuyết chỉ ra rằng phương pháp tính cho thấy không chỉ axit axetylsalixylic mà còn axit salixylic và sản phẩm phụ axit axetic cũng không phản ứng. Vì vậy nó sẽ ảnh hưởng đến độ tinh khiết của mẫu aspirin. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Tại sao cần phải làm nguội hỗn hợp phản ứng? 2) Tại sao cần phải trộn kỹ hỗn hợp phản ứng? 3) Pipet đầu tiên nên được rửa bằng gì? 4) Nên rửa bình bằng gì? 5) Tại sao cần pha loãng dung dịch NaOH? 6) Tính khối lượng của axit axetylsalicylic trong mỗi viên thuốc và so sánh điều này với ghi chú trên hộp và giải thích. 7) Phân tích kỹ thuật và kết quả của bạn trong thí nghiệm này. Liệt kê (theo mức độ quan trọng), nguồn gốc lỗi khác nhau có thể xuất hiện trong phân tích này.

100

Bài 7. PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AXIT ASCORBIC TRONG VIÊN THUỐC VITAMIN C I. Mục đích thí nghiệm  Mục đích của TN này là kiểm tra hàm lượng axit Ascorbic có trong viên

thuốc vitamin C thương mại (hàm lượng ghi trên bao bì là 500 mg)  Rèn luyện các kĩ năng thí nghiệm như: cân, tán nhỏ chất rắn, hòa tan chất

rắn, lọc, sử dụng bộ thiết bị phân tích thể tích, chuẩn độ dung dịch. II. Cơ sở lý thuyết Thành phần chính trong vitamin C thương mại là axit ascorbic (H2C6H6O27, FW = 176,12). Axit ascorbic vừa là một axit, vừa là một chất khử, do đó, cả chuẩn độ axit-bazơ và chuẩn độ oxi hóa khử đều có thể sử dụng để xác định lượng axit ascorbic trong những viên vitamin C thương mại. Vitamin C là 1 chất chống oxy hóa cần thiết đối với dinh dưỡng của con người. Thiếu vitamin C có thể dẫn đến bệnh scurvy (scobat) đặc trưng khiến cho xương và răng không bình thường và một số bênh khác. Vitamin C là tên thường gọi của axit L-ascorbic (AsA), có danh pháp quốc tế

là

2-oxo-L-threo-hexono-1,4-lactone-2,3-enediol,

CTPT

C6H6O6

(M=

176,1g/mol), CTCT như sau:

Trong công thức cấu tạo của ascorbic ta nhận thấy có C 4 và C5 là 2 cacbon bất đối xứng, vì vậy ascorbic có 4 đồng phân quang học là axit L-ascorbic, axit izo L-ascorbic, axit D-ascorbic và axit izo D-ascorbic. Trong số các đồng phân này chỉ có axit L-ascorbic và izo L-ascorbic là có tác dụng chữa bệnh còn 2 đồng phân còn lại là các kháng vitamin, tức là ức chế tác dụng của vitamin. Trong tự 101

nhiên chỉ tồn tại dạng axit L-ascorbic, các đồng phân còn lại được tạo ra theo con đường tổng hợp. Axit ascorbic tồn tại ở dạng tinh thể hoặc bột kết tinh trắng hoặc hơi ngà vàng, không mùi, có vị chua, tan nhiều trong nước (300g/lít), ít tan hơn trong rượu và không tan trong chloroform, benzene hay các dung môi hữư cơ không phân cực. Axit ascorbic rất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ. Dung dịchaxit ascorbic không bền, rất dễ bị oxy hóa dưới tác dụng của oxy không khí, đặc biệt là khi có mặt một số kim loại nặng: Fe, Cu … Vì vậy cần phải bảo quản vitamin C trong bóng tối và nhiệt độ thấp. Hóa tính của vitamin C là hóa tính của nhóm chức lacton, của các nhóm hydroxyl, của liên kết đôi, song quan trọng nhất là nhóm chức endiol. Chính nhóm này quyết định tính axit và tính khử của axit ascorbic. Nguyên tắc phương pháp 1. Phương pháp axit – bazơ Trong dung môi nước, axit ascorbic là axit phân ly hai nấc với các giá trị pK a lần lượt bằng 4,2 và 11,6 tương ứng với sự phân ly H+ của nhóm –OH đính vào C3 và C2 . Axit ascorbic dễ dàng phản ứng với các dung dịch kiềm để tạo muối. CH2OH H

OH H HO

O

O

+

HOH2C

NaOH

(CHOH)3

C

COONa

+

H2O

O

OH

Để định lượng axit ascorbic có thể dùng phản ứng chuẩn độ nấc 1 với NaOH, chỉ thị phenolphatalein. 1. Phương pháp oxi hóa khử: Axit L- ascorbic bị oxi hóa thành axit L- dehydroascorbic theo bán phản ứng oxihóa sau đây ( E0= 0,127V ở pH=5) 102

CH2OH

CH2OH H

OH

H

O

H HO

O

OH

O

H O

OH

Axit ascorbic

O

+

2H+

+

2e-

O

Axit dehidroascorbic

Quá trình oxy hóa ascorbic xảy ra ở hai mức độ khác nhau: - Sự oxy hóa thuận nghịch vitamin C thành axit dehydroascorbic: tính chất này vô cùng quan trọng đối với tác dụng sinh học của axit ascorbic là tham gia xúc tác các quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể. - Sự oxy hóa bất thuận nghịch biến vitamin C thành các sản phẩm khác không có hoạt tính và biến màu. Phản ứng này tăng nhanh theo pH và nhiệt độ của dung dịch. Các chất oxy hóa thường dùng để oxi hóa axit ascorbic là: dung dịch AgNO 3, thuốc thử Fehling, dung dịch KMnO4, 2,6-diclorophenolindophenol, brom, iot... Phương pháp chuẩn độ được tiến hành bằng cách nhỏ từ từ dung dịch thuốc thử từ buret vào dung dịch có chứa axit ascorbic trong môi trường thích hợp. Điểm tương đương được nhận nhờ sự chuyển màu của dung dịch khi có chất chỉ thị thích hợp. Phương pháp này có thể áp dụng để xác định trực tiếp vitamin C trong các mẫu thực phẩm. Trong các đối tượng khác như rau quả, thực phẩm, nước giải khát có thành phần tương đối phức tạp, chứa nhiều chất khử khác nhau, dung dịch đục và có màu, gây khó khăn trong việc xác định điểm cuối của quá trình chuẩn độ. Trong thí nghiệm này hàm lượng vitamin C trong viên nén được xác định bằng phương pháp chuẩn độ axit- bazơ hoặc chuẩn độ oxi hóa khử. Axit ascorbic được xác định dựa trên phản ứng oxi hóa nó bằng iot (trong KI dư) theo phương pháp chuẩn độ trực tiếp với chất chỉ thị hồ tinh bột. 103

Thí nghiệm này gồm hai phần, phần đầu dùng chuẩn độ axit-bazơ để xác định lượng axit ascorbic trong một viên vitamin C. Phần thứ hai dùng chuẩn độ oxi hóa khử để thực hiện xác định tương tự. III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống đong 10 ml; 100 ml

HÓA CHẤT  Dung dịch NaOH (R35-S1/2/26/37/ 39/45)

 Cốc thủy tinh 100 ml; 250 ml

(0,1 M)

 Bình Erlenmeyer (bình tam

 Dung dịch Iod (0.01 M)

giác): 125 ml; 250 ml

 Dung dịch Phenonphtalein

 Giấy lọc

 Dung dịch metyl đỏ

 Giấy cân

 Dung dịch hồ tinh bột

 Khuôn và Phấn màu

....

 Buret thường  Buret Brush  Bình định mức, 100 ml  Thìa  Phễu  Pipet (20 mL) / Bơm an toàn  Pipet Pasteur (ống nhỏ giọt)  Bàn chải IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Cân chính xác viên vitamin C (cả vỏ), hòa tan viên vitamin C trong nước, lọc nếu cần thiết. Thể tích cuối cùng của dung dịch nên là 100 mL. Cân lại phần bì rồi trừ đi và ghi lại khối lượng axit ascorbic đem TN. Chuần bị các dung dịch: * Dung dịch vitamin C chuẩn: Cân chính xác lượng cỡ 0,1 gam axit ascorbic trên cân phân tích và chuyển định lượng vào bình định mức dung tích 250 ml. Thêm khoảng 2 gam axit oxalic 104

vào bình định mức, thêm định mức đến 2/3 thể tích bình và lắc đều cho chất rắn tan hết sau đó định mức đến vạch mức bằng nước cất. Nút kín bình để tránh sự oxi hóa của oxi không khí. Dung dịch này được dùng để chuẩn độ dung dịch iot. * Dung dịch iốt: Hòa tan 5 g KI và 0,268 g KIO3 trong 200 ml nước cất, thêm 30 ml axit sunfuric 3 M và chuyển vào bình định mức 500 ml, định mức đến vạch mức, ta được dung dịch KI3 Phần 1: Chuẩn độ axit-bazơ. 1-1 Dùng pipet 10 mL hút dung dịch trên cho vào một bình tam giác (Erlenmeyer). Chọn chất chỉ thị thích hợp để thực hiện sự chuẩn độ. 1-2 Lập lại 3 lần bước thứ 2. Phần 2: Chuẩn độ oxi hóa khử 2-1 Xác định nồng độ dung dịch iot đã cho Sử dụng dung dịch thiosunfat chuẩn để xác định nồng độ dung dịch iot đã cho. 2-1-1

Dùng pipet 20 mL đưa dung dịch iodin vào bình Erlenmeyer, rồi chuẩn độ bằng cách sử dụng dung dịch Na2S2O3 chuẩn. Dùng tinh bột làm chất chỉ thị.

2-1-2 Lập lại 3 lần bước thứ 4. 2-2 Xác định lượng axit ascorbic. 2-2-1

Dùng Pipet 10 mL đưa dung dịch từ bước 1 vào bình Erlenmeyer. Thêm vào vài giọt tinh bột làm chất chỉ thị và chuẩn độ với dung dịch iod.

2-2-2

Lập lại 3 lần bước thứ 6.

V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Khi cân không để cân điện tử dưới quạt trần hoặc quạt bàn  Kiểm tra buret trơn tru, nếu không trơn thì cần nhỏ một giọt glixerol vào

khóa buret  Sử dụng pipet máy thật thành thạo trước khi TN

105

 Dung dịch iot dễ bị kết tinh trở lại làm cho nồng độ thay đổi nên cần xác

định chính xác nồng độ dung dịch iot trước khi TN VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo Sự đánh giá được dựa trên sự chính xác của mỗi phép chuẩn độ. Tính 30% cho chuẩn độ axit-bazơ, tính 60% cho chuẩn độ oxi hóa khử và 10% cho sự so sánh hai phương pháp. 1

2 2-1

2-2

Chuẩn độ axit - bazơ Chuẩn lần 1 Dung dịch Vitamin C

mL; Dung dịch NaOH đã dùng mL

Chuẩn lần 2 Dung dịch Vitamin C




Chuẩn độ oxi hóa khử Xác định nồng độ iot Chuẩn lần 1 Dung dịch Iod

mL; Dung dịch Na2S2O3 đã dùng

mL

Chuẩn lần 2 Dung dịch Iod


mL

Chuẩn lần 3 Dung dịch Iod


mL

Xác định axit ascorbic Chuẩn lần 1 Dung dịch Vitamin C

mL; Dung dịch Iod đã dùng

mL.



mL.



mL.

VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1)

Giả sử axit ascorbic là một đơn axit, dùng dữ liệu từ chuẩn độ axit-bazơ để tính lượng axit ascorbic trong cả viên vitamin C.

2)

Phản ứng của I2 với Na2S2O3 như sau: 2 S2O32- + I2 → S4O62- + 2ITính nồng độ dung dịch iod.

3)

Phản ứng của axit ascorbic với I2 là: H2C6H6O6 + I2 → C6H6O6 + 2 I- + 2H+ Tính lượng axit ascorbic trong cả viên vitamin C

4)

So sánh ưu điểm và khuyết điểm của hai phương pháp chuẩn độ.

Bài 8. THỰC HÀNH TỰ CHỌN VỀ TỔNG HỢP HỮU CƠ 2 GIAI ĐOẠN 106

Thực hiện phản ứng tổng hợp etylbenzoat qua 2 giai đoạn: + Giai đoạn1: Điều chế axit benzoic bằng phản ứng oxi hoá toluen với KMnO4 nóng. + Giai đoạn 2: Điều chế etylbenzoat bằng phản ứng este hoá. Giai đoạn 1- Điều chế axit benzoic bằng PHẢN ỨNG OXY HÓA toluen với KMnO4 nóng. I. Mục đích thí nghiệm 1. Trình bày được nguyên tắc điều chế axit benzoic, cách tinh chế và loại bỏ sản phẩm phụ của phản ứng điều chế axit benzoic. 2. Rèn luyện kĩ năng: Lắp được bộ dụng cụ điều chế axit benzoic, rót chất lỏng, lắc chất lỏng, đun nóng chất lỏng, lọc chất rắn, 3. Điều chế được axit benzoic, có t0nc = 1220C, hiệu suất đạt 70-81%. II. Cơ sở lý thuyết II.1. Phản ứng oxy hóa của hợp chất hữu cơ Phản ứng oxy hóa được ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Sự oxy hóa một hợp chất hữu cơ thường gắn với việc tách nguyên tử hydro hoặc sự kết hợp nguyên tử oxy vào. Về bản chất, sự oxy hóa là quá trình cho electron. Như vậy, chất nào có khuynh hướng dễ cho electron thì càng dễ bị oxy hóa. Ngược lại, chất nào có ái lực lớn với electron (dễ nhận electron) thì là chất oxy hóa mạnh, ví dụ: KMnO4, axit cromic, hydroperoxyd, axit sulfuric đặc, các peroxyd kim loại, Cl 2, Br2,… Mức độ dễ bị oxy hóa của một số hợp chất hữu cơ có thể sắp xếp theo thứ tự: RH < R-OH < R-NH2 -CH3 < -CH2- < -CH= RCH2CH2R < RCH=CHR Phản ứng dehydro hóa cũng được xem là trường hợp riêng của phản ứng oxy hóa. Quá trình oxy hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như bản chất tác nhân oxy hóa, đặc tính của chất oxy hóa và môi trường phản ứng. 107

II.2. Một số phản ứng thường dùng để điều chế axit carboxylic II.2.1. Đi từ alcol ] ] R-CH2-OH [O RCHO [O RCOOH → →

II.2.2. Đi từ hidrocarbon II.2.2.1. Đi từ hidrocarbon no ] R-CH3 [O RCOOH →

II.2.2.2. Đi từ hidrocarbon không no ] R-CH=CH-R1 [O RCOOH + R1COOH →

II.2.2.3. Đi từ hidrocarbon thơm ] Ar-R [O Ar-COOH →

II.2.3.. Đi từ hợp chất nitril 2O R-CN H  → R-COOH

[H+] II.2.4. Đi từ hợp chất cơ kim RMgX

 CO2 →

H 2O RCOOMgX  → RCOOMgX

[H+] II.3. Nguyên tắc điều chế axit benzoic Oxy hóa toluene bằng KMnO4 trong nước ta thu được axit benzoic ở dạng muối. Phương trình phản ứng: C6H5-CH3 + 2KMnO4 → C6H5-COOK + 2MnO2↓ + KOH + H2O C6H5-COOK + HCl → C6H5-COOH↓ + HCl

108

II.4. Các hằng số vật lý và khả năng hòa tan của nguyên liệu và sản phẩm tổng hợp trong một số dung môi. Chất

M

Khả năng hòa tan ở nhiệt độ

T0nc

T0s

D

(0C)

(0C)

(g/ml)

110,6 78,5

0,86 0,79

Toluen 92,14 -95 C2H5OH 46 -117 C6H5COOH 122 122 KMnO4 158

thường Alcol Ether + + + + + + -

H2O + +

Aceton + + + -

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Bình cầu đáy tròn 150ml

HÓA CHẤT  KMnO4 dung dịch (R 8-22),

 Ống đong

 Axit HCl đặc 36%

 Cốc thủy tinh 100ml  Sinh hàn hồi lưu

(R23/25/34/37-S26/36/37/45)  Alcol Etylic (R11/20/21/22/36/37/38/40),

 Phễu lọc, giấy lọc (nếu có phễu

Buchner thì tốt)  Đèn cồn.

(S7/16/24/25/36/37/39/ 45)  Toluen (R 11-38-45/20-,


S 9-16-29-33-36/37)

 Lưới amiăng, Bát sứ

 Nước cất

 Phễu thủy tinh

 Giấy đỏ Cônggô

 Bếp điện

109

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Cho 1,0 gam toluen, 75 ml nước cất và vài viên đá bọt (hoặc mảnh sứ) vào bình cầu đáy tròn dung tích 150 ml. Lắp ống sinh hàn hồi lưu và đun hỗn hợp cách lưới amiăng sôi nhẹ. Trong khi lắc đều cho từ từ từng phần của 3,4 gam KMnO4 vào bình (qua ống sinh hàn) trong khoảng 1,0 giờ. Sau khi cho hết KMnO4 , dùng vài ml nước rót qua ống sinh hàn để hòa tan hết những tinh thể KMnO4 bám trong ruột ống. Tiếp tục đun nóng và lắc liên tục khoảng 4,0 giờ nữa. Làm lạnh hỗn hợp, lọc bỏ MnO2 trên phễu thủy tinh (có thể lọc trên phễu Buchner để loại hết MnO2) để lấy dung dịch trong. Rửa kết tủa MnO2 bằng 10 ml nước nóng (rửa như vậy 2 lần) Gộp phần dung dịch rửa và phần nước lọc vào cốc thủy tinh, đun trên bếp điện (qua lưới amiang) hoặc trên nồi cách cát cho đến khi thể tích dung dịch còn khoảng 10 – 15 ml. Lọc lần nữa trên phễu thủy tinh để loại hết MnO 2 và cũng rửa kết tủa bằng 10 ml nước nóng. Tiếp tục cô dung dịch cho đến khi đạt thể tích 7 – 10 ml. Để nguội dịch lọc rồi axit hóa bằng axit HCl loãng (1: 1) cho đến phản ứng axit theo giấy đỏ Cônggô. Axit benzoic tách ra dưới dạng kết tủa trắng. Lọc hút qua phễu Buchner sẽ thu được axit benzoic, rửa kết tủa bằng một lượng nhỏ nước lạnh, làm khô trong không khí. Hiệu suất : 1 gam (khoảng 80% so với lí thuyết), nóng chảy ở 1220C. Axit benzoic tinh khiết thu được bằng cách kết tinh lại trong nước hoặc bằng phương pháp thăng hoa: t onc = 122,3oC; tan rất ít trong nước, tan tốt trong ancol etylic, ete, benzen, clorofom, axeton. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Khi cân không để cân điện tử dưới quạt trần hoặc quạt bàn  Kiểm tra buret trơn tru, nếu không trơn thì cần nhỏ một giọt glixerol vào khóa buret  Sử dụng pipet máy thật thành thạo trước khi TN  Khi phản ứng oxi hóa xong, nếu dung dịch còn màu tím nhạt thì nhỏ thêm vài giọt ancol etylic hoặc vài giọt axit oxalic để làm mất màu. 110

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo Oxy hóa toluene bằng KMnO4 trong nước ta thu được axit benzoic ở dạng muối. C6H5-CH3 + 2KMnO4 → C6H5-COOK + 2 MnO2↓ + KOH + H2O Khi oxy hóa toluene bằng KMnO4 trong nước ta thu được axit benzoic ở dạng muối kali benzoat tan trong nước và mangan dioxit không tan. Khi kết thúc phản ứng, loại KMnO4 dư bằng ancol etylic, lọc loại bỏ mangan dioxit. Bốc hơi dịch lọc, thêm từ từ axit clohydric đặc đến phản ứng axit sẽ thu được axit benzoic ở dạng kết tinh. Lọc, rửa tủa bằng nước lạnh. Lấy kết tủa và sấy khô ở ngoài không khí. (Axit benzoic có thể tinh chế bằng phương pháp thăng hoa). C6H5-COOK + HCl → C6H5-COOH↓ + HCl VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Trình bày nguyên tắc của phản ứng điều chế axit benzoic? 2) Trình bày cách loại các sản phẩm phụ sinh ra trong quá trình điều chế axit benzoic? 3) Hãy cho biết có thể điều chế axit benzoic từ nguyên liệu đầu là các đồng đẳng của toluene được không? Tại sao? Giai đoạn 2- Điều chế etylbenzoat bằng PHẢN ỨNG ESTE HÓA I. Mục đích thí nghiệm 1. Trình bày được nguyên tắc điều chế etylbenzoat. 2. Trình bày được các biện pháp làm tăng hiệu suất của phản ứng este hóa. 3. Lắp được bộ dụng cụ điều chế etylbenzoat. 4. Điều chế được etylbenzoat, có t0S=2130C, hiệu suất khoảng 60%-66% II. Cơ sở lý thuyết II.1. Phản ứng este hóa Phản ứng giữa axit carboxylic với ancol gọi là phản ứng este hóa.

111

R

C || O

OH +H

+ o

H ,t  →R OR' ← 

C || O

OR' + H2O

II.2. Cơ chế của phản ứng este hóa +

O

OH OH

HO

OH

+

+H

+

H3C CH2 OH

+

OH OH

CH2 CH3

H2O

+

OH

O CH2 CH3

O O

+

H

CH2 CH3

II.3. Đặc điểm của phản ứng este hóa Phản ứng este hóa là phản ứng thuận nghịch, do đó bị giới hạn bởi trạng thái cân bằng. Thực nghiệm chứng tỏ rằng, ở trạng thái cân bằng chỉ có 2/3 lượng axit và alcol được ester hóa. Do đó hiệu suất phản ứng ester hóa tối đa chỉ khoảng 66,67%. Ở nhiệt độ phòng và không có mặt xúc tác, phản ứng này diễn ra rất chậm. Khi có mặt các yếu tố này, phản ứng nhanh chóng đạt trạng thái cân bằng nhưng không thay đổi được trạng thái cân bằng. Xúc tác thường dùng là H 2SO4 đậm đặc, nó vừa có tác dụng xúc tác vừa có khả năng hút nước. Lượng axit thường dùng bằng 5-10% so với lượng alcol, một số phản ứng phải dùng nhiều axit hơn nữa mới thu được hiệu suất cao.

112

II.4. Các hằng số vật lý và khả năng hòa tan của nguyên liệu và sản phẩm tổng hợp trong một số dung môi. Hợp chất axit benzoic ancol etylic H2SO4 etylbenzoat

t0chảy

t0sôi

(0c)

(0c)

122

250 78

-35

213

độ tan

khả năng hòa tan ở nhiệt độ thường

(g/100g H2O) 0,34 0,901

H2O

ancol

ete

+++ +++ +++ -

+++ +++ +++ +++

+++ +++ +++

III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Bình Vuyếc 150 ml  Sinh hàn ruột thẳng  Nút cao su có lỗ  Ống dẫn cong  Phễu nhỏ giọt  Phễu chiết  Nhiệt kế  Đèn cồn.  Bếp đun cách cát  Bình gạn, bình hứng  Một số mảnh sứ hoặc đá bọt

HÓA CHẤT  Axit benzoic; (R10/35-S1/2/23/26/ 45)  H2SO4 đặc 96%; (R21/22/27/34/35/41/S1/2/5/7/18/23/25/27/29/)  Dung dịch Na2CO3 20% (R36-S2/22/26)  Ancol etylic tuyệt đối (R 11, S 7-16)  Dung dịch CaCl2 bão hòa (R20/25 – S1/2/45)

 Na2SO4 khan, CaCl2 khan ...

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Cho 2 ml ancol etylic vào bình Vuyếc dung dịch 150ml, nhỏ từ từ 1,5 ml H2SO4 đặc vào ancol trong bình, đồng thời lắc đều. Đậy bình bằng nút có lắp phễu nhỏ giọt. Lắp ống sinh hàn ruột thẳng vào nhánh bình cầu, đuôi ống sinh hàn có ống nối cong dẫn vào bình hứng. Rót vào phễu chiết hỗn hợp gồm 30 ml ancol etylic và 4,9 gam axit benzoic, lắc nhẹ. Đun bình phản ứng trên bếp cách cát đến nhiệt độ 140oC rồi nhỏ từ từ hỗn hợp ancol và axit benzoic xuống bình

113

với tốc độ bằng tốc độ chất lỏng chảy sang bình hứng. Trong suốt thời gian phản ứng luôn giữ nhiệt độ ở 140oC. Sau khoảng một giờ rưỡi phản ứng kết thúc, chuyển chất lỏng ở bình hứng vào phễu chiết, lắc chất lỏng với dung dịch Na2CO3 cho đến khi đạt môi trường trung tính hoặc kiềm yếu, kiểm tra bằng giấy quỳ. Tháo bỏ lớp nước ở dưới. Lắc lớp este (ở trên) với dung dịch CaCl2 bão hòa để loại ancol dư. Tách lấy lớp este ở trên, làm khô bằng CaCl 2 khan hoặc Na2SO4 khan. Chưng cất trong bình Vuyếc trên nồi nước sôi, thu este etyl benzoat ở nhiệt độ 70oC. Nhận biết etylbenzoat bằng quan sát là chất lòng không màu, trong suốt, có mùi thơm của quả chín Chú ý: Etyl benzoat có thể tạo hỗn hợp đẳng phí như sau: • Hỗn hợp 91,8% ester với 8,2% nước sôi ở 70,40C. • Hỗn hợp 69,2% ester với 30,8% alcol ethylic sôi ở 71,80C. • Hỗn hợp 83,2% ester, 9% alcol ethylic và 7,8% nước sôi ở 70,30C. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Ở nhiệt độ phòng và không có mặt xúc tác, phản ứng này diễn ra rất chậm. Khi có mặt các yếu tố này, phản ứng nhanh chóng đạt trạng thái cân bằng nhưng không thay đổi được trạng thái cân bằng.  Lượng axit thường dùng bằng 5-10% so với lượng ancol (ancol dư)  Khi lắc với dung dịch Na2CO3 cần cẩn thận vì CO2 sủi bọt mạnh  Cất este ra khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc dùng tác nhân loại nước ra khỏi hỗn hợp phản ứng. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo  Để chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận thường dùng một số biện pháp sau: + Dùng dư một trong hai chất phản ứng, trong thí nghiệm này ta dùng dư chất nào? Vì sao? Viết phương trình hóa học cho phản ứng.

114

+ Giảm nồng độ chất tạo thành, este etyl benzoat có nhiệt độ sôi 213oC cao hơn các este béo đơn chức. Trong thí nghiệm đã chưng cất theo kiểu nào để lấy được este?  Mục đích lắc chất lỏng sau phản ứng với dung dịch Na2CO3 cho đến khi đạt môi trường trung tính hoặc kiềm yếu để làm gì?  Khi lắc lớp este với dung dịch CaCl2 bão hòa đã xảy ra quá trình gì để loại ancol còn dư? VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Trình bày nguyên tắc của phản ứng điều chế etylbenzoat? 2) Hãy trình bày các biện pháp nâng cao hiệu suất của phản ứng este hóa được ứng dụng trong quá trình điều chế etylbenzoat? 3) Trình bày cách loại sản phẩm phụ, tinh chế etylbenzoat từ hỗn hợp phản ứng. 4) So sánh phản ứng este hóa tạo etyl benzoat với phản ứng este hóa tạo etyl axetat? 5) Có thể xem phản ứng este hóa là phản ứng axyl hóa ancol bằng axit cacboxylic. Khả năng axyl hóa ancol (hoặc phenol) bằng halogenua axit và anhiđrit axit như thế nào so với axit cacboxylic tương ứng?

BÀI 9. NHẬN BIẾT VÀ TÁCH CÁC ION TRONG DUNG DỊCH 9.1. NHẬN BIẾT MỘT SỐ ION THÔNG DỤNG CÓ TRONG DUNG DỊCH HỖN HỢP BẰNG MỘT PHẢN ỨNG I. Mục đích thí nghiệm −  Làm thí nghiệm để nhận biết sự có mặt của một số ion như HCO 3− , SO 2 4 ,

Cl , Fe3+, Fe2+ ... trong dung dịch.  Rèn luyện các thao tác, thí nghiệm một cách an toàn, chính xác: rót chất lỏng vào ống nghiệm, nhỏ giọt chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt, lắc ống nghiệm. 115

II. Cơ sở lý thuyết Để nhận biết một ion trong dung dịch, người ta thêm vào dung dịch một thuốc thử để tạo với ion đó một sản phẩm đặc trưng như: một chất kết tủa, một hợp chất có mầu hoặc một chất khí khó tan sủi bọt, bay ra khỏi dung dịch. 1. Nhận biết HCO 3− Thuốc thử đặc trưng cho ion HCO 3− là dung dịch axit mạnh (H+). Nếu dung dịch có chứa HCO 3− thì khi thêm axit vào sẽ thấy dung dịch sủi bọt khí. HCO 3− + H+ → H2O + CO2↑ − 2. Nhận biết SO 2 4

Thuốc thử đặc trưng cho anion này là dung dịch BaCl2 trong môi trường axit loãng. Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ Môi trường axit dư là cần thiết vì một loạt các anion như CO 32-, PO43-, SO32-, HPO42- cũng cho kết tủa trắng với ion Ba2+. 3. Nhận biết Cl  Thuốc thử đặc trưng của anion này là dung dịch bạc nitrat AgNO 3 trong môi trường HNO3 loãng: Ag+ + Cl- → AgCl↓ 4. Nhận biết Fe2+ * Cho dung dịch NaOH hoặc NH3 vào dung dịch Fe2+ thì kết tủa Fe(OH)2 màu trắng hơi xanh sẽ được tạo thành. Ngay sau đó, trong dung dịch kết tủa này tiếp xúc với oxi không khí và bị oxi hóa thành Fe(OH)3 có mầu nâu đỏ. 4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4 Fe(OH)3 * Để xác định Fe2+ khi có mặt Fe3+ người ta có thể sử dụng thuốc thử ophenantrolin, phản ứng tạo phức mầu đỏ. Fe2+ + 3 o-Phen → [Fe(o-Phen)3]2+

116

N

Cấu tạo của o – Phenantrolin:

N

* Để xác định Fe2+ cũng có thể dùng Kali ferixianua K3[Fe(CN)6], Fe(CN) 36− + Fe2+ → Fe3[Fe(CN)6]2 ↓ xanh tuôc bun Thuốc thử không tạo kết tủa với ion Fe3+ 5. Nhận biết Fe3+ Thuốc thử đặc trưng của ion Fe3+ là dung dịch ion thioxianat SCN-, nó tạo với ion Fe3+ ion phức có mầu đỏ máu: Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)2+ III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống hút nhỏ giọt.

HÓA CHẤT  FeCl3 0,01 M. (R 22-38-41, S 26-39)

 Ống nghiệm,

 FeSO4 0,01 M. (R 22-38-41, S 26-39)

 Cặp ống nghiệm.

 NaOH 0,01M; (R35-S1/2/26/37/ 39/45)

...

 Ba(NO3)2 0,01 M.  AgNO3 0,01 M. (R34– S1/2/22/ 26/45)  NH4SCN 0,01 M. (R22/36/37/38-S17/26/36)  o-Phenantrolin.  Kali ferixianua K3[Fe(CN)6],  HNO3 0,01 M. (R35-S23/26/36/45)

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm −  3+ 2+ Xác định sự có mặt của các ion HCO 3− , SO 2 4 , Cl, Fe , Fe có mặt trong

cùng một dung dịch. Cần chia dung dịch hỗn hợp làm 5 mẫu. −  1. Xác định HCO 3− (mẫu thứ nhất): Sử dụng axit HNO3 (tránh các ion SO 2 4 ,Cl)

Lấy 2 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch HNO3. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. 117

− 2. Xác định SO 2 4 (mẫu thứ hai)

Lấy 2 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch Ba(NO3)2. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. 3. Xác định Cl (mẫu thứ ba) Lấy 2 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch AgNO3. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. 4. Xác định Fe3+ (mẫu thứ tư) Lấy 2 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch NH4SCN. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. 5. Xác định Fe2+ (mẫu thứ năm) Lấy 2 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch o-phenantrolin. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. Hoặc lấy 2 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch Kali ferixianua K3[Fe(CN)6]. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công 1. Vì các ion đều có mặt trong cùng một dung dịch nên thuốc thử đặc trưng chỉ phản ứng với ion cần nhận biết mà không tác dụng với các ion còn lại trong dung dịch. Có thể sử dụng thứ tự nhận biết các ion hoặc chia dung dịch thành nhiều mẫu, để tránh đưa thêm ion cần nhận vào dung dịch; 2. Sử dụng công tơ hút để lấy dung dịch, khi nhỏ giọt không để các giọt dung dịch rơi trên thành ống nghiệm; 3. Nếu hiện tượng xảy ra chậm, có thể lắc nhẹ ống nghiệm; 4. Để dễ quan sát nên đặt ống nghiệm trên nền giấy trắng 5. Khi nhận ion Fe2+, phải tiến hành phản ứng ở pH < 7, phải tránh sự có mặt các chất oxi hóa có thể oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ và các chất khử Fe(CN) 36− thành 4− Fe(CN) 6 .

118

VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo 1. Nhận biết HCO3- (mẫu thứ nhất) Nếu dung dịch có chứa HCO3- thì khi thêm axit vào sẽ thấy dung dịch sủi bọt khí. HCO3- + H+ → H2O + CO2↑ 2. Nhận biết SO42- (mẫu thứ hai) Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ (kết tủa trắng) 3. Nhận biết Cl- (mẫu thứ ba) Ag+ + Cl- → AgCl↓ (kết tủa trắng) as Để kết tủa ngoài ánh sáng sẽ hóa đen: 2AgCl  → 2Ag + Cl2↑

5. Nhận biết Fe3+ (mẫu thứ tư) Phản ứng tạo ion phức có mầu đỏ máu: Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)2+ 4. Nhận biết Fe2+ (mẫu thứ năm) * Phản ứng tạo phức mầu đỏ Fe2+ + 3 o-Phen → [Fe(o-Phen)3]2+ (màu đỏ) * Phản ứng tạo kết tủa màu xanh đặc trưng Fe(CN) 36− + Fe2+ → Fe3[Fe(CN)6]2 ↓ xanh tuôc bun VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Phương trình hóa học: Ba2+ + SO 24− → BaSO4↓ và Ag+ + Cl → AgCl↓ Kết tủa có màu gì? dạng keo hay dạng rắn? −

2) Hợp chất tạo thành giữa Fe3+ và SCN − có màu gì? Viết công thức các dạng tồn tại của sản phẩm. 3) Hãy nêu một số phương pháp khác để nhận biết ion Fe2+, Fe3+. 4) Ở TN 1, nếu thay Ba(NO3)2 bằng Ba(CH3COO)2 thì có thay đổi gì không?

119

5) Ngoài o-phenantrolin còn dùng các thuốc thử nào khác để nhận Fe2+ ? Trình bày cách nhận biết và hiện tượng xảy ra. 9.2. TÁCH VÀ NHẬN BIẾT MỘT SỐ ION THÔNG DỤNG THUỘC CÁC NHÓM PHÂN TÍCH KHÁC NHAU CÓ TRONG DUNG DỊCH HỖN HỢP I. Mục đích thí nghiệm  Làm thí nghiệm để tách và nhận biết một số ion thông dụng thuộc các nhóm phân tích khác nhau như Pb2+, Ag+, Cu2+, Al3+ ... trong cùng một dung dịch.  Rèn luyện các thao tác, thí nghiệm một cách an toàn, chính xác: rót chất lỏng vào ống nghiệm, nhỏ giọt chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt, lắc ống nghiệm, lọc chất không tan qua phễu, hòa tan chất rắn, sử dụng máy ly tâm. II. Cơ sở lý thuyết Để nhận biết một ion có tính chất tương tự nhau trong dung dịch, trước hết người ta phải tiến hành tách các ion này ra khỏi nhau rồi sau đó tiến hành nhận biết các ion riêng rẽ. 1. Nhận biết Pb2+ Thuốc thử đặc trưng cho ion Pb2+ là dung dịch KI. Khi thêm KI vào dung dịch có chứa Pb2+ sẽ thấy xuất hiện kết tủa mầu vàng. Pb2+ + 2 I- → PbI2↓ Kết tủa này tan ra khi đun nóng ống nghiệm, kết tủa xuất hiện trở lại thành tinh thể óng ánh vàng khi để nguội. 2. Nhận biết Cu2+ * Thuốc thử đặc trưng cho ion này là dung dịch amoniac hoặc khí H2S. Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+ xanh thẫm Cu2+ + H2S → CuS↓ đen 3. Nhận biết Ag+ Thuốc thử đặc trưng của ion này là dung dịch axit clohidric. Ag+ + Cl- → AgCl↓ 120

4. Nhận biết Al3+ Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Al3+ thì kết tủa Al(OH)3 màu trắng sẽ được tạo thành. Khi thêm lượng dư NaOH kết tủa sẽ tan dần cho đến khi thu được dung dịch trong suốt. Al3+ + 3 OH- → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4-] III. Dụng cụ, hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ  Ống nhỏ giọt.

HÓA CHẤT  Pb(NO3)2 0,01 M. (R34- S1/2/22/ 26/45)

 Ống nghiệm.

 AgNO3 0,01 M. (R34- S1/2/22/ 26/45)

 Đèn cồn.

 Cu(NO3)2 0,01 M. (R22/36/37/38- -S26)

 Máy ly tâm.

 Al(NO3)3 0,01 M. (R8-36/38-S17/26/36)

 Đũa thủy tinh.

 KI 0,01 M. (R36/38/42/43-S26/36/37/39/45)  NH3 0,01 M. (R 34, S 26-36/37/39-45)  HCl 0,01 M. (R34/37-S26/36/45)  NaOH 0,01M; (R35-S1/2/26/37/ 39/45)

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Xác định sự có mặt của các ion Pb2+, Ag+, Cu2+, Al3+ có mặt trong cùng một dung dịch. Lấy 5 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch HCl để kết tủa hoàn toàn. Cho ống nghiệm vào máy ly tâm để tách riêng kết tủa (A) và phần dung dịch (B). 1. Xác định Ag+ và Pb2+ Lấy phần kết tủa (A) cho vào ống nghiệm chứa 5 ml nước cất rồi đun nóng, chuyển phần dung dịch trong sang một ống nghiệm khác chứa 2 ml dung dịch KI. Phần chất rắn không tan được cho vào ống nghiệm có chứa 2 ml dung dịch NH 3 đặc rồi khuấy đều bằng đũa thủy tinh. Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận. 2. Xác định Cu2+ và Al3+ 121

Sục khí H2S tới dư vào phần dung dịch B. Thêm tiếp dung dịch NaOH tới dư. Quan sát hiện tượng và đưa ra kết luận. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công 1. Vì các ion đều có mặt trong cùng một dung dịch nên thuốc thử đặc trưng chỉ phản ứng với ion cần nhận biết mà không tác dụng với các ion còn lại trong dung dịch. Có thể sử dụng thứ tự nhận biết các ion hoặc chia dung dịch thành nhiều mẫu, để tránh đưa thêm ion cần nhận vào dung dịch; 2. Sử dụng công tơ hút để lấy dung dịch, khi nhỏ giọt không để các giọt dung dịch rơi trên thành ống nghiệm; 3. Nếu hiện tượng xảy ra chậm, có thể lắc nhẹ ống nghiệm; 4. Để dễ quan sát nên đặt ống nghiệm trên nền giấy trắng 2+

5. Phản ứng Cu2+ + 4NH3 → Cu(NH3) 4 cũng được dùng để định lượng Cu2+; các ion Ni2+, Co2+ tạo phức màu với NH3 sẽ cản trở phản ứng này. − 6. Kết tủa AgCl ít tan trong HCl tạo thành phức AgCl 2 , kết tủa tan trong dung

dịch NH3 tạo phức amin Ag(NH3)2Cl, khi axit hóa dung dịch bằng HNO3 thì kết tủa AgCl xuất hiện lại. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo 1. Xác định Ag+ và Pb2+ −

−

Phần kết tủa (A): Pb2+ + 2Cl − → PbCl2↓ và Ag+ + Cl − → AgCl↓ * Kết tủa có màu gì? dạng keo hay dạng rắn? * Khi đun nóng, kết tủa nào tan trong nước, vì sao phải chuyển phần nước lọc vào dung dịch KI? * Phần chất rắn không tan được trong nước nhưng tan trong dung dịch NH3 đặc là kết tủa nào? 2. Xác định Cu2+ và Al3+ * Phần dung dịch B được sục khí H2S tới dư vào thì kết tủa nào tách ra? Kết tủa tách ra ở dạng nào? Có màu gì? 122

* Sau khi lọc, thêm tiếp dung dịch NaOH tới dư vào nước lọc thì có hiện tượng kết tủa rồi kết tủa lại tan trong thuôc thử dư. Viết PTHH để chứng minh ion nhận được. VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 1) Hãy nêu một số phản ứng đặc trưng khác để phát hiện các ion Pb2+, Ag+, Cu2+, Al3+ trong dung dịch. 2) Hãy nêu phương pháp kiểm tra xem hóa chất X mất nhãn có phải là (CH3COO)2Cu không? 3) Hãy phân biệt hai dung dịch: Fe2(SO4)3 (dung dịch A) và Fe2(SO4)3 có lẫn FeSO4 (dung dịch B). 4) Hãy trình bày sơ đồ tách và nhận biết từng ion trong mỗi hỗn hợp sau: (a) Ag+, Ba2+, Fe3+, Sn2+ và Zn2+. (b) Ag+, Ca2+, Pb2+, Zn2+, Fe3+ và Cu2+. Bài 10. CHUẨN ĐỘ COMPLEXON; Xác định ion kim loại dùng phép đo complexon. I. Mục đích thí nghiệm  Mục đích của thí nghiệm này là để xác định lượng nước kết tinh trong niken

sunfat.  Rèn luyện kĩ năng sử dụng các thiết bị chuẩn độ như: cân, pipet, buret và kĩ năng chuẩn độ dung dịch có sử dụng thuốc thử. II. Cơ sở lý thuyết 1. Sự tạo phức của EDTA với các ion kim loại Nồng độ ion Ni2+ có thể được xác định bằng sự tạo phức với EDTA EDTA (Axit etylendiamin tetraaxetic) là một axit 4 nấc (kí hiệu là H4Y) H4Y H3Y

 → ←   → ← 

H3Y + H+

; Ka1 = 102,0

H2Y2 + H+

; Ka2 = 102,67 123

H2Y2

 → ← 

HY3 + H+

; Ka3 = 106,16

HY3

 → ← 

Y4 + H+

; Ka4 = 1010,26

EDTA ít tan trong nước, vì vậy thường dùng dưới dạng muối đinatri Na2H2Y, gọi là complexon III hoặc trilon B, chelaton B và trong thực hành quen gọi là EDTA. EDTA tạo được phức với hầu hết các ion kim loại (trừ các kim loại kiềm), phức tạo thành theo tỉ lệ 1: 1 và rất bền. Ví dụ: Ag+ + Y4

 → ← 

AgY3 ; lgβ = 7,32

Ca2+ + Y4

 → ← 

CaY2 ; lgβ = 10,57

Fe3+ + Y4

 → ← 

FeY ; lgβ = 25,10

Phản ứng tạo phức giữa EDTA với ion kim loại phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất là pH. Nguyên nhân là do pH ảnh hưởng đến sự tạo phức hiđroxo của ion kim loại và sự phân li của thuốc thử. Tùy theo độ bền của phức chất mà mỗi phản ứng tạo phức xảy ra ở một khu vực pH tối ưu. Ví dụ, Phản ứng giữa Fe3+ và EDTA có thể xảy ra trong môi trường axit vì phức FeY  rất bền, còn phản ứng giữa Mg2+, Ca2+ với EDTA phải được thực hiện trong môi trường bazơ. Mặt khác, để ngăn ngừa sự tạo hiđroxit kim loại người ta thường điều chỉnh pH hoặc thêm các chất tạo phức phụ, ví dụ để chuẩn độ ion Mg2+ bằng EDTA phải thực hiện trong môi trường đệm (NH3 + NH +4 ) để không tạo kết tủa Mg(OH)2. Vì vậy hiệu suất phản ứng tạo phức giữa EDTA với các ion kim loại phụ thuộc vào pH, nồng độ cũng như bản chất các chất tạo phức phụ. 2. Các chất chỉ thị dùng trong chuẩn độ complexon Các chất chỉ thị phải đáp ứng các yêu cầu:  Có độ nhạy cao để có thể thấy được sự đổi màu khi nồng độ chất chỉ thị bé  Phức chất của ion kim loại với chất chỉ thị phải tương đối đủ bền nhưng phải

kém bền hơn phức của ion kim loại với EDTA.  Phản ứng tạo phức giữa ion kim loại và chất chỉ thị phải đủ nhanh và thuận

nghịch. 124

Các chất chỉ thị kim loại có khả năng tạo phức có màu với ion kim loại. Các chất chỉ thị kim loại thường là các axit, bazơ hữu cơ có màu khác nhau ở các pH khác nhau. Trong bài này, sử dụng chất chỉ thị murexide . (A. murexide; cg. amoni pupurat), C8H4N5O6NH4.H2O, bột đỏ thẫm, tan rất ít trong nước tạo thành dung dịch màu đỏ tía, có màu hồng trong môi trường axit và màu tím trong môi trường kiềm. Murexide được dùng làm chất chỉ thị kim loại trong phương pháp complexon để chuẩn độ canxi, niken, coban và đồng, vì phức chất kim loại tạo với Murexide ít bền hơn phức chất complexon. Murexide cũng được dùng để định lượng canxi bằng phương pháp trắc quang. Chất chỉ thị là murexide g có thể tạo phức với ion Ni2+ nhưng phức này không bền bằng EDTA. Phức chất chỉ thị với Ni2+ có màu vàng. III. Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm DỤNG CỤ −Cân

HÓA CHẤT  Niken sunfat (R 20/21/22, 42/43, 45, 46 -S 26, 27, 28, 36/37/39, 45)

−Cốc đong 100 mL −Bình tam giác

 Dung dịch EDTA tiêu chuẩn

−Bộ thiết bị chuẩn độ

 Chất chỉ thị murexide

(R 22- S 36)

(R - S 22, 24/25)

 Ammoni clorua (tinh thể) (R 22, 36- S 22)  Ammoniac đậm đặc (20 ml) (R10/23/34-S1/2/16/36/37 /39/45)

IV. Các bước tiến hành thí nghiệm Cân chính xác 300 mg niken sunfat và hòa tan vào nước. Dùng cốc đong 100 ml. Điều chế dung dịch đệm bằng cách hòa tan 2,7 gam ammoni clorua và 17,5 ml ammoniac đậm đặc trong 50 ml nước. Đổ đầy dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M vào một buret. Dùng pipet lấy 10,00 ml dung dịch niken sunfat cho vào cốc hình nón 200 ml và pha loãng với khoảng 90 ml nước. Vừa thêm vừa khuấy đều 10 ml dung dịch đệm vào cốc hình nón. Thêm một ít chất chỉ thị murexide rắn và đảm bảo tan hết. Chuẩn độ với dung dịch EDTA đến khi đổi màu từ vàng sang 125

tím. Thí nghiệm này cần được thực hiện ít nhất hai lần. V. Một số lưu ý để thí nghiệm thực hiện thành công  Khi màu đổi chậm, thêm một ít ammoniac đậm đặc lúc cuối chuẩn độ. VI. Phân tích kết quả thí nghiệm và Báo cáo Việc chuẩn độ ion Ni2+ thực hiện trong môi trường đệm NH3  NH +4 có pH ≈ 9,0 và không có sự tại kết tủa Ni(OH)2. Dùng murexide làm chất chỉ thị Murexide có tính axit yếu: H4In + H2O

 → ← 

H3O+ + H3In2 ;

đỏ tím H3In2 + H2O

Ka2 = 109,2

tím  → ← 

H3O+ + H2In3 ;

Ka2 = 109,2

tím tím xanh * Trước khi chuẩn độ, dung dịch có màu vàng của phức NiH2In. Ni2+ + H3In2 + NH3 € NiH2In + NH +4 (màu vàng) * Khi chuẩn độ, mới đầu sẽ có phản ứng tạo phức giữa EDTA với Ni2+: Ni2+ + Y4

 → ← 

NiY2 ;

(không màu) Tại điểm dừng chuẩn độ, một ít EDTA dư sẽ phân hủy phức NiH2In : NiH2In + H2Y2 + NH3

 → ← 

NiY2 + H3In2

+ NH +4

Vì vậy, sự chuyển màu xảy ra từ màu vàng (của NiH2In) sang màu tím của H3In2 . Căn cứ vào lượng EDTA đã dùng có thể tính nồng độ ion kim loại: C Ni

2+

=

VEDTA × CEDTA (mol /l) V

Ni 2+

Từ đó, tính khối lượng NiSO4 nguyên chất nước kết tinh trong tinh thể. Ghi lại các số liệu sau: 1. Lượng dung dịch EDTA theo mL. Cũng ghi lại chính xác độ chuẩn của dung dịch. 2. Khối lượng niken sunfat.xH2O. 3. Tính nồng độ Ni2+ trong dung dịch. 4. Tính số mol nước kết tinh trong một mol niken sunfat (trình bày cách tính). VII. Câu hỏi kiểm tra và mở rộng 126

1) Chất chỉ thị Eriocrom đen T, phẩm nhuôm azo có tính axit yếu: H2In + H2O

 → ← 

đỏ HIn2 + H2O

H3O+ + HIn2 ;

Ka2 = 106,3

xanh  → ← 

H3O+ + In3 ;

Ka2 = 1011,6

xanh vàng da cam Hòa tan 1,25 gam một mẫu NiSO4.nH2O và pha loãng chính xác thành 500 ml. Lấy 50,00 ml dung dịch thu được, thêm 25,00 ml Na2HY 0,0216 M và chuẩn độ hỗn hợp bằng dung dịch ZnSO4 dùng eriocrom đen T làm chỉ thị ở pH = 10 (đệm NH3 + NH +4 ) hết 11,00 ml dung dịch ZnSO4 0,012 M. Tính hàm lượng Ni trong mẫu.

(ĐÁP SỐ: 19,16%)

2) Chuẩn độ 50,00 ml dung dịch Na2H2Y ở pH = 10,00 (đệm NH3 + NH +4 ) dùng Eriocrom đen T làm chỉ thị hết 32,05 ml dung dịch MgSO4 0,045 M. Chuẩn độ 100,00 ml nước suối ở pH = 10,00 hết 8,40 ml EDTA để làm đổi màu chỉ thị Eriocrom đen T. Mặt khác, sau khi thêm NaOH dư vào 50,00 ml nước suối để làm kết tủa ion Mg2+ dươi dạng Mg(OH)2. Đem lọc tách kết tủa và chuẩn độ Ca2+ bằng EDTA dùng murexit làm chỉ thị thì phải dùng hết 3,35 ml EDTA. Tính số mg CaO và MgO có trong 1,00 lít nước suối. (ĐÁP SỐ: 19,75 mg MgO và 108,40 mg CaO)

127

Tai Lieu Thuc Hanh Thi Nghiem Chuan Bi Cho Thi Hsg Quocgia 20112012 483s51

Overview 26281t

More details 6y5l6z

Related Documents 3h463d

Tai Lieu Thuc Hanh Thi Nghiem Chuan Bi Cho Thi Hsg Quocgia 20112012 483s51

Tai Lieu Dao Tao Thi Nghiem Dien 585d72

Thi Nghiem Cao Ap 5y3445

Do Thi 575j6r

Ammaa Vandhaall Thi Janakiraman i733m

Thuc Hanh Ka 25a2h

More Documents from "Dang Thi Ngoc Mai" 4u2g6j

Tai Lieu Thuc Hanh Thi Nghiem Chuan Bi Cho Thi Hsg Quocgia 20112012 483s51

Guide For Authors (renewable Energy Focus) 3v492t

Flyers 9 Answer Key 726h4u

Schwartz Scholarship Fund Application 1y17k

4p345f

Script Ielts Speaking 300816_ielts Ngoc Bach 5x251w