Bài giảng Hóa phân tích 1 - Cân bằng hóa học và hoạt độ

Slide 1 of 56 2HÓA PHÂN TÍCH 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Tp HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÃ HỌC PHẦN: 04200055 3GiỚI THIỆU MÔN HỌC Giảng viên: GVC.ThS. TRƯƠNG BÁCH CHIẾN Phone: 01686.151.042 Website: truongbachien.co.cc Email: truongbachien@yahoo.com 4Giới thiệu về nội dung môn học Stt Nội dung Số tiết 1 Chương 1: Cân bằng hóa học và hoạt độ 4 2 Chương 2: Axit và bazơ- phản ứng trao đổi proton 8 3 Chương 3: Phức chất trong dung dịch 6 4 Chương 4: Phản ứng kết tủa 6 5 Chương 5: Phản ứng oxihóa khử 6 5Tài liệu tham khảo
[1] Trần Tử Hiếu, Hóa học phân tích,
[2] Phạm Luận ,Các phương pháp phân tích phổ quang học , trường Đại học Tổng hợp Quốc Gia Hà Nội, 1999.
[3] Từ Văn Mặc, Các phương pháp phân tích hóa lý, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1995
[4] Nguyễn Thị Thu Vân, Phân tích định lượng, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
[5] V.N.Alexeev, Phân tích định lượng,.
[6] Modern Thin layer chromatography, Merck, 1993
[7] S.Suzanne Nielsen, Food Analysis Second Edition, Gaithersburg,Maryland, 1998.
[8] R.P. Bauman ,Absorption spectroscopy,Willey New York, 1962.
[9] A.P.Kreskov, Cơ sở lý thuyết phân tích định lượng, Nhà xuất bản Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội. 6KẾ HOẠCH HỌC TẬP 20% 30%50%Thi hết môn Viết Thi Giữa kỳ - Viết Tiểu Luận 7Phân công đề tài Nội dung Chương 1 (tổng quan) Chương 2 (báo cáo) Thời gian Tuần 8 nộp Qua maiL 8Đăng ký trực tiếp với LT PHÂN CÔNG SV LÀM ĐỀ TÀI TÍNH ĐIỂM: 30% TKM - HÌNH THỨC (4đ) – NỘI DUNG (6đ) - Nộp qua địa chỉ maiL: truongbachien@yahoo.com trước 24h 28/10/2013 điểm chấm giữ nguyên. Nộp sau 0h 29/10/2013 sẽ bị trừ 1 điểm. Sau 10/11/2013 không nhận bài (tính theo dấu ghi ở TG bưu điện điện tử) - Tạo nick maiL với tên thư maiL theo cấu trúc: Lớp_Số đề tài_tên nhóm trưởng @..... Chẳng hạn 03DHDB1_09_nguyenvantuan@hotmail.com - Nộp TL bằng file Word đính kèm trong thư, cũng với cầu trúc tên file như trên, ví dụ: 03DHDB1_09_nguyenvantuan.doc 9 10 Đăng ký trực tiếp với LT ngay trong buổi học đầu tiên PHÂN CÔNG SV LÀM ĐỀ TÀI LT lập danh sách bằng EXCEL (gồm 3 cột: TT-Họ&Tên-Số đề tài), gửi về maiL của Thầy trước 24h 9/9/2013 Tự lập nhóm, mỗi nhóm từ 5-8SV, tự chọn một đề tài. 11 STT TÊN ĐỀ TÀI 1. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các cation trong nhóm 5 2. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các cation trong nhóm 3 3. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các cation trong nhóm 4. 4. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các cation trong nhóm 1. 5. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các cation trong nhóm 2. 6. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các anion trong nhóm 1. 12 STT TÊN ĐỀ TÀI 7. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các anion trong nhóm 2. 8. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các anion trong nhóm 3 9. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Cl; SO4; Fe (II); Fe(III). 10. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Ag ; Cu (I); Cu(II); Ba . 11. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp NO3; NO2; Ag ; Ca ; Fe(III). 12. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Sn(II); Sn(IV); Al ; Zn. 13 STT TÊN ĐỀ TÀI 13. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Al; ZN ; Cr(III); Cr(VI); NO3. 14. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Bi(III); As(III); NO3 ; NO2; CH3COO. 15. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Ba ; Al ; NO3; NO2 ;CH3COO. 16. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Ag ; Cu(II); Ba ; Al ; Fe(III). 17. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong hỗn hợp Cl; SO4; NO3; CH3COO. 18. Thiết kế phương pháp nhận biết và tách các ion trong dung dịch nước. 14 STT TÊN ĐỀ TÀI 19. Thiết kế phương pháp giải các dạng toán trong cân bằng hệ tạo phức. 20. Thiết kế phương pháp giải các dạng toán trong cân bằng hệ oxy hóa khử. 21. Thiết kế phương pháp giải các dạng toán trong cân bằng hệ acid mạnh đơn chức – baz mạnh đơn chức. 22. Thiết kế phương pháp giải các dạng toán trong cân bằng hệ dị thể. 23. Thiết kế phương pháp giải các dạng toán trong cân bằng hệ acid yếu đơn chức – baz mạnh đơn chức. 24. Thiết kế phương pháp giải các dạng toán trong cân bằng hệ acid mạnh đơn chức – baz yếu đơn chức NỘI DUNG TIỂU LUẬN: phải trình bày được các phần sau 1 Trang bìa 2 mục lục 3 Chương 1: TỔNG QUAN (từ 3-5 trang - TB các vấn đề liên quan đến đề tài) 4 Chương 2: NỘI DUNG BÁO CÁO (10-20 trang- TB các kiến thức thu thập được về Đề tài) 5 Phụ lục (nếu có) 6 tài liệu tham khảo (là các sách , giáo trình, tài liệu rời – tuyệt đối không được phép ghi vào đây các địa chỉ mạng/web như một "tham khảo") 15 Chú ý: 1. Mỗi nhóm chỉ có 01 thư maiL gửi đi. Không phải nhóm trưởng, không được gửi thư, gửi bài. 2. Mỗi thư maiL chỉ có 01 file đính kèm. Thư không chứa nội dung bên trong, Không trình bày bài tiểu luận trong thư gửi. 3. Điểm trên 7 mới được in thành giấy A4 để nộp và được cộng thêm 1 điểm, nộp quyển trong ngày học của tuần 12. 16 17 vào nội dung môn học Stt Nội dung Số tiết 1 Chương 1: Cân bằng hóa học và hoạt độ 4 2 Chương 2: Axit và bazơ- phản ứng trao đổi proton 8 3 Chương 3: Phức chất trong dung dịch 6 4 Chương 4: Phản ứng kết tủa 6 5 Chương 5: Phản ứng oxihóa khử 6 18 CHƯƠNG 1: Cân bằng hóa học và hoạt độ 1.1. Cách biểu diễn nồng độ dung dịch 1.2. Hoạt độ 1.3. Hằng số cân bằng 19 Phương pháp biểu diễn nồng độ dung dịch Nồng độ phần trăm khối lượng - C (%) Nồng độmol/l – CM (M) Nồng độ đương lượng – CN (N) Nồng độmolan – Cm (M) Nồng độ phần mol – x Dung dịch – Nồng độ 20 1.1. Cách biểu diễn nồng độ dung dịch 1.1.1. Nồng độ phần trăm 1.1.2. Nồng độ moL 1.1.3. Nồng độ đương lượng 1.1.4. Độ chuẩn TA 1.1.5. Độ chuẩn theo chất XD 1.1.6. Mối quan hệ 21 1.1.1. nồng độ phần trăm Nồng độ phần trăm khối lượng - C (%): biểu diễn số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch 100 m m%C dd ct ×= Với: mct - số gam chất tan (g) mdd - số gam dung dịch (g) C% - nồng độ phần trăm của dung dịch 22 Nồng độ mol – CM (M): biểu diễn số mol chất tan có trong một lít dung dịch. V nCM = Với: n - số mol chất tan (mol) V - thể tích dung dịch (l) CM - nồng độ mol/l (M) 1.1.2.nồng độ moL 23 Nồng độ đương lượng – CN (N): biểu diễn số đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dịch. V 'nCN = Với: n’ - số đương lượng gam chất tan V - thể tích dung dịch (l) CN - nồng độ đương lượng (N) 1.1.3. nồng độ đương lượng 24 Công thừc chung đương lượng là: Trong đó z là số điện tích được quy ước Ví dụ : z M Đ = H2SO4 + NaOH →NaHSO4 + H2O H2SO4 + 2NaOH →Na2SO4 + 2H2O Theo hợp chất acid - baz 25 Ví dụ : Fe2(SO4)3 + 6NaOH → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 Theo hợp chất muối 26 Ví dụ : 2Fe+3Cl3 + Sn+2Cl2 → 2Fe+2Cl2 + Sn+4Cl4 Theo hợp chất oxy hóa khử 27 Trong phản ứng hóa học , tại thời điểm cân bằng, Số đương lượng các chất bằng nhau. Đối với phản ứng: mA+ mB =pC + pD Tại điểm hợp thức: Số đlg A = Số đlg B = Số đlg C = Số đlg D Quy tắc đương lượng 28 Để trung hòa 25,00 ml dung dịch H2SO4 0,1N; người ta cần dùng 24,05 ml dung dịch NaOH. Tính nồng độ nguyên chuẩn của dung dịch NaOH HD: Áp dụng qui tắc đương lượng Số đlg H2SO4 = Số đlg NaOH Quy tắc đương lượngVÍ DỤ 29 Mối liên hệ các loại nồng độ trên được cho bởi các biểu thức: Trong đó: d: khối lượng riêng của dung dịch (g/ml) M: phân tử lượng của chất tan Đ: đương lượng gam chất tan (đlg) M d10%CCM ×= CM – C% Đ dCCN 10%×= CN – C% CN = z.CM CN – CM Ngoài ra còn một số loại nồng độ khác: Cppm, C mg/L … 1.1.6. Mối quan hệ 30 1.2. Hoạt độ 1.2.1. Khái niệm về hoạt độ 1.2.2. Cách tính hoạt độ 31 1.2.1. Khái niệm Xét phản ứng: mA + nB → pC + qD Khi phản ứng đạt cân bằng, thì nm qp C BA DCK ].[][ ].[][ = 32 1.2.1. Khái niệm KHÔNG ỔN ĐỊNH nm qp C BA DCK ].[][ ].[][ = 33 1.2.1. Khái niệm Gọi là HOẠT ĐỘ Cfa .= 34 1.2.2. Cách tính hoạt độ Hệ số hoạt độ Tính f 35 Hệ số hoạt độ được xác định theo lực ion µ Tính f Tính µ 36 Tính µ Với dung dịch rất loãng, thì xem như không có lực tương tác giữa các ion ⇔µ = 0 ⇔ f = 1 ⇔ a = C 37 Trong đó: Z là điện tích tương ứng của các ion có nồng độ mol/L là C Tính µ .....)...( 2 1 3 2 32 2 21 2 1 +++= CZCZCZµ Với dung dịch có lực ion thì phải tính µ cụ thể 38 Tính µ 02,0.....)...( 2 1 3 2 32 2 21 2 1 <+++= CZCZCZµ Nếu µ ≤ 0,02 µ. 2 1lg 2Zf −= 39 Tính µ 2,0.....)...( 2 102,0 3 2 32 2 21 2 1 ≤+++=< CZCZCZµ Nếu 0,02<µ ≤ 0,2 ) 1 .( 2 1lg 2 µ µ + −= Zf 40 Tính µ 2,0.....)...( 2 1 3 2 32 2 21 2 1 >+++= CZCZCZµ Nếu 0,2<µ µ µ µ .) 1 .( 2 1lg 2 h Zf + + −= Trong đó, h là hệ số thay đổi cùng với ion 41 Ví dụ 1 Tính hoạt độ của các ion trong dung dịch hỗn hợp KCl 10-3M, MgSO4 10-2M 42 Ví dụ 2 Tính hoạt độ của các ion trong dung dịch hỗn hợp KCl 10-1M 43 1.3. Hằng số cân bằng điều kiện khái niệm về HSCBDK Cách viết biểu thức HSCBDK 44 1.3.1. Khái niệm Xét phản ứng: mA + nB → pC + qD Khi phản ứng đạt cân bằng, thì nm qp C BA DCK ].[][ ].[][ = 45 Phụ thuộc nhiều yếu tố nm qp C BA DCK ].[][ ].[][ = Nồng độ [A’] Hoạt độ aA’Nhiệt độ Giá trị pH Ion lạ tương tác v.v….. 46 Để đơn giản hơn, đặt : [A] = [A’].αA . Tương tự khi viết cho các nồng độ của các ion khác, thì kết quả: 47 ).]').([.]'([ ).]').([.]'([ n B nm A m q D qp C p C BA DCK αα αα = n B m A q D p C CC KK αα αα . ' = Trong biểu thức được viết K’C được gọi là HẰNG SỐ CÂN BẰNG ĐIỀU KIỆN 48 n B m A q D p C CC KK αα αα . ' =