Tài liệu Xây dựng và hoàn thiện một số bài thí nghiệm olympic hóa học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƢ PHẠM BỘ MÔN HÓA HỌC -------- XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM OLYMPIC HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Sƣ phạm Hóa học GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai SV thực hiện: Nguyễn Minh Đức Mã số sinh viên: 2102152 Lớp: Sư phạm Hóa học Khóa 36 Cần Thơ, 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƢ PHẠM BỘ MÔN HÓA HỌC -------- XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM OLYMPIC HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Sƣ phạm Hóa học GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai SV thực hiện: Nguyễn Minh Đức Mã số sinh viên: 2102152 Lớp: Sư phạm Hóa học Khóa 36 Cần Thơ, 2014 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai LỜI CÁM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, ngoài sự nỗi lực, phấn đấu của bản thân, tôi còn nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè, gia đình. Nhân đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến:  Cô Phan Thị Ngọc Mai đã trực tiếp hướng dẫn và theo sát tôi trong quá trình thực hiện đề tài, luôn đôn đốc, động viên, chỉ dẫn và đóng góp ý kiến cho đề tài luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn.  Thầy Nguyễn Mộng Hoàng, thầy Nguyễn Điền Trung đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt cho tôi nhiều kinh nghiệm quý báu, kiến thức hữu ích trong việc nghiên cứu.  Tất cả các các Thầy Cô trong Bộ môn Sư phạm Hóa học đã tận tình giảng dạy và trang bị cho tôi vốn kiến thức vô cùng quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường.  Tôi chân thành biết ơn gia đình đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi học tập, nghiên cứu, và là nguồn động viên tinh thần to lớn giúp tôi vượt qua những khó khăn để hoàn thành tốt đề tài.  Tập thể lớp Sư phạm Hóa học K36 đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt 4 năm học đại học. Xin chân thành cám ơn! Nguyễn Minh Đức SVTH: Nguyễn Minh Đức i Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Ngày tháng năm 2014 Cán bộ hướng dẫn SVTH: Nguyễn Minh Đức ii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Ngày tháng năm 2014 Cán bộ phản biện SVTH: Nguyễn Minh Đức iii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Ngày tháng năm 2014 Cán bộ phản biện SVTH: Nguyễn Minh Đức iv Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ...................................................................................................................i MỤC LỤC .......................................................................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................xi DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... xiii TÓM TẮT.....................................................................................................................xiv PHẦN 1. MỞ ĐẦU .......................................................................................................xv 1.1 Lí do chọn đề tài ......................................................................................................xv 1.2. Mục đích của đề tài.................................................................................................xv 1.3. Các giả thuyết của đề tài .........................................................................................xv 1.4. Phương pháp và phương tiện .................................................................................xvi 1.4.1. Phương pháp .......................................................................................................xvi 1.4.1.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận .....................................................................xvi 1.4.1.2. Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................xvi 1.4.2. Phương tiện .........................................................................................................xvi 1.4.2.1. Dụng cụ - thiết bị .............................................................................................xvi 1.4.2.2. Hóa chất ...........................................................................................................xvi 1.5. Các bước thực hiện đề tài ......................................................................................xvi PHẦN 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................... 1 2.1. Đương lượng và định luật đương lượng ...................................................................1 2.1.1. Đương lượng của các nguyên tố ............................................................................1 2.1.2. Đương lượng của các hợp chất ..............................................................................1 2.1.2.1. Trong các phản ứng trao đổi ...............................................................................1 2.1.2.2. Trong các phản ứng oxi hóa - khử ......................................................................2 2.1.3. Định luật đương lượng ..........................................................................................2 2.1.4. Các phương pháp xác định đương lượng của các nguyên tố.................................2 2.1.4.1. Phương pháp xác định trực tiếp ..........................................................................2 2.1.4.2. Phương pháp phân tích .......................................................................................2 2.1.4.3. Phương pháp đẩy hiđro.......................................................................................2 2.1.4.4. Phương pháp điện hóa ........................................................................................2 SVTH: Nguyễn Minh Đức v Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai 2.2. Tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng .............................2 2.2.1. Khái niệm tốc độ phản ứng ...................................................................................2 2.2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ phản ứng ..................................3 2.2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ .....................................................................................3 2.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ .....................................................................................4 2.2.2.3. Ảnh hưởng của chất xúc tác ...............................................................................5 2.3. Cân bằng hóa học .....................................................................................................6 2.3.1. Khái niệm về cân bằng hóa học .............................................................................6 2.3.2. Sự chuyển dịch cân bằng hóa học. Nguyên lí Le Chatelier ..................................7 2.3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ .....................................................................................7 2.3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ .....................................................................................8 2.3.2.3. Ảnh hưởng của áp suất .......................................................................................8 2.3.3. Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khử ........................................................9 2.4. Sơ lược về muối Mohr, muối kali iotua .................................................................10 2.4.1. Sơ lược về muối Mohr .........................................................................................10 2.4.1.1. Giới thiệu về muối Mohr ..................................................................................11 2.4.1.2. Nguyên tắc điều chế muối Mohr ......................................................................11 2.4.1.3. Ứng dụng của muối Mohr ................................................................................11 2.4.2. Sơ lược về muối kali iotua...................................................................................12 2.4.2.1. Giới thiệu về muối kali iotua ............................................................................12 2.4.2.2. Nguyên tắc điều chế muối kali iotua ................................................................ 12 2.4.2.3. Ứng dụng của muối kali iotua ..........................................................................13 2.5. Phản ứng este hóa. Phản ứng oxi hóa hiđrocacbon thơm và đồng đẳng ................13 2.5.1. Phản ứng este hóa ................................................................................................ 13 2.5.1.1. Cơ chế phản ứng este hóa .................................................................................13 2.5.1.2. Biện pháp nâng cao tốc độ và hiệu suất phản ứng este hóa ............................. 14 2.5.2. Phản ứng oxi hóa hiđrocacbon thơm ...................................................................15 2.6. Một số phương pháp tách biệt và tinh chế chất rắn ................................................16 2.6.1. Phương pháp chưng cất .......................................................................................16 2.6.2. Phương pháp kết tinh lại ......................................................................................17 2.6.2.1. Lọc ...................................................................................................................17 2.6.2.2. Rửa kết tủa ......................................................................................................18 SVTH: Nguyễn Minh Đức vi Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai 2.6.3. Phương pháp chiết ............................................................................................. 18 2.6.4. Phương pháp kết tủa ..........................................................................................19 2.7. Cách sử dụng và bảo quản dụng cụ trong phòng thí nghiệm. Một số kĩ năng thí nghiệm cần thiết.............................................................................................................19 2.7.1. Giới thiệu một số dụng cụ thường sử dụng trong phòng thí nghiệm ............19 2.7.1.1. Dụng cụ đo lường ............................................................................................ 19 2.7.1.2. Dụng cụ không thể đo lường .........................................................................22 2.7.1.3. Một số thiết bị và dụng cụ khác ....................................................................25 2.7.2. Bảo quản một số dụng cụ trong phong thí nghiệm .........................................30 2.7.2.1. Bảo quản dụng cụ thủy tinh...........................................................................30 2.7.2.2. Bảo quản cân ..................................................................................................31 2.7.3. Một số kỹ năng thí nghiệm cần thiết ...................................................................31 2.7.3.1. Lắc và khuấy.....................................................................................................31 2.7.3.2. Gạn, ép và lọc ...................................................................................................32 2.7.3.3. Đun nóng và làm lạnh.......................................................................................34 2.7.3.4. Cô cạn hay cho bay hơi dung môi ....................................................................35 2.7.3.5. Làm khô và chất làm khô .................................................................................35 2.7.3.6. Cách xử lý hóa chất dư hay phế thải ................................................................ 37 PHẦN 3. THỰC NGHIỆM ...........................................................................................38 3.1. Xác định đương lượng gam magie .........................................................................38 3.1.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................38 3.1.1.1. Định luật đương lượng .....................................................................................38 3.1.1.2. Xác định đương lượng gam của magie............................................................. 38 3.1.2. Dụng cụ................................................................................................................39 3.1.3. Hóa chất ...............................................................................................................39 3.1.4. Thực hành ............................................................................................................39 3.1.4.1. Xác định thể tích hiđro .....................................................................................39 3.1.4.2. Xác định áp suất hiđro ......................................................................................40 3.1.4.3. Kết quả ..............................................................................................................40 3.1.5. Câu hỏi .................................................................................................................40 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học .........................41 3.2.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................41 SVTH: Nguyễn Minh Đức vii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai 3.2.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng .....................................................41 3.2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học ...................................................41 3.2.2. Dụng cụ................................................................................................................42 3.2.3. Hóa chất ...............................................................................................................42 3.2.4. Thực hành ............................................................................................................42 3.2.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong hệ đồng thể .......................................................................................................................................42 3.2.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng ..................................................43 3.2.4.3. Ảnh hưởng của chất xúc tác đồng thể đến tốc độ phản ứng............................. 43 3.2.4.4. Ảnh hưởng của chất xúc tác dị thể đến tốc độ phản ứng: Phản ứng phân hủy hiđro peoroxit ................................................................................................................43 3.2.4.5. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng trong hệ dị thể .............43 3.2.5. Câu hỏi .................................................................................................................44 3.3. Xác định hằng số cân bằng của phản ứng: 2Fe3+ + 3I- 2Fe2+ + I-3 .....................45 3.3.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................45 3.3.2. Dụng cụ................................................................................................................45 3.3.3. Hóa chất ...............................................................................................................45 3.3.4. Thực hành ............................................................................................................45 3.3.4.1. Chuẩn độ lại dung dịch FeCl3 ~ 0,03M ............................................................ 45 3.3.4.2. Xác định [I3-] sau phản ứng ..............................................................................46 3.3.5. Tính toán kết quả .................................................................................................46 3.3.6. Câu hỏi .................................................................................................................47 3.4. Điều chế muối Mohr ............................................................................................... 48 3.4.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................48 3.4.2. Dụng cụ................................................................................................................48 3.4.3. Hóa chất ...............................................................................................................48 3.4.4. Thực hành ............................................................................................................48 3.4.5. Xác định lại hàm lượng FeSO4 trong sản phẩm ..................................................49 3.4.6. Thử tính chất muối Mohr ....................................................................................49 3.4.7. Câu hỏi .................................................................................................................49 3.5. Điều chế muối kali iotua.........................................................................................50 3.5.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................50 SVTH: Nguyễn Minh Đức viii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai 3.5.2. Dụng cụ................................................................................................................50 3.5.3. Hóa chất ...............................................................................................................50 3.5.4. Thực hành ............................................................................................................51 3.5.5. Xác định độ tinh khiết của sản phẩm...................................................................51 3.5.6. Thử tính chất của sản phẩm .................................................................................51 3.5.7. Câu hỏi .................................................................................................................52 3.6. Điều chế aspirin ......................................................................................................53 3.6.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................53 3.6.2. Dụng cụ................................................................................................................53 3.6.3 Hóa chất ................................................................................................................53 3.6.4. Thực hành ............................................................................................................53 3.6.5. Câu hỏi .................................................................................................................54 3.7. Điều chế axit benzoic ............................................................................................. 55 3.7.1. Nguyên tắc ...........................................................................................................55 3.7.2.Dụng cụ.................................................................................................................55 3.7.3. Hóa chất ...............................................................................................................55 3.7.4. Thực hành ............................................................................................................55 3.7.5. Câu hỏi .................................................................................................................56 PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................................57 4.1. Xác định đương lượng gam magie .........................................................................57 4.1.1. Kết quả tính đương lượng gam magie .................................................................57 4.1.2. Trả lời câu hỏi......................................................................................................59 4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học…………………….60 4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong hệ đồng thể 60 4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng .....................................................61 4.2.4. Ảnh hưởng của chất xúc tác dị thể đến tốc độ phản ứng ....................................64 4.2.5. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng trong hệ dị thể ................64 4.2.6. Trả lời câu hỏi......................................................................................................64 4.3. Xác định hằng số cân bằng của phản ứng: 2Fe3+ + 3I- 2Fe2+ + I-3 .....................66 4.3.1. Chuẩn độ lại dung dịch FeCl3 ~ 0,03M ............................................................... 66 4.3.2. Xác định [I3-] sau phản ứng .................................................................................66 4.3.3. Tính nồng độ các cấu tử khác và tính hằng số cân bằng .....................................67 SVTH: Nguyễn Minh Đức ix Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai 4.3.4. Trả lời câu hỏi......................................................................................................68 4.4. Điều chế muối Mohr ............................................................................................... 69 4.4.1. Tính hiệu suất điều chế muối Mohr .....................................................................69 4.4.2. Xác định lại hàm lượng FeSO4 trong sản phẩm ..................................................69 4.4.2.1. Phần trăm khối lượng FeSO4 có trong muối Mohr theo lí thuyết ....................69 4.4.2.2. Phần trăm khối lượng FeSO4 có trong muối Mohr điều chế được ...................69 4.4.3. Thử tính chất muối Mohr ....................................................................................70 4.4.4. Trả lời câu hỏi......................................................................................................71 4.5. Điều chế muối kali iotua………………………………………………………………….............. 72 4.5.1. Tính hiệu suất điều chế muối kali iotua .............................................................. 72 4.5.2. Xác định độ tinh khiết của sản phẩm...................................................................72 4.5.3. Thử tính chất sản phẩm .......................................................................................73 4.5.4. Trả lời câu hỏi......................................................................................................74 4.6. Điều chế aspirin ......................................................................................................75 4.6.1. Tính hiệu suất điều chế aspirin ............................................................................75 4.6.2. Xác định nhiệt độ nóng chảy của aspirin ............................................................ 75 4.6.3. Trả lời câu hỏi......................................................................................................76 4.7. Điều chế axit benzoic ............................................................................................. 77 4.7.1. Tính hiệu suất điều chế axit benzoic ...................................................................77 4.7.2. Xác định nhiệt độ nóng chảy của axit benzoic ....................................................77 4.7.3. Trả lời câu hỏi......................................................................................................78 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 80 SVTH: Nguyễn Minh Đức x Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Dụng cụ bài xác định đương lượng gam magie ............................................39 Bảng 3.2. Bảng tra cứu PH O( bh) theo nhiệt độ khi làm thí nghiệm ................................ 40 2 Bảng 3.3. Mẫu ghi số liệu thí nghiệm bài xác định đương lượng của magie ................40 Bảng 3.4. Dụng cụ bài ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học .................................................................................................................................42 Bảng 3.5. Dụng cụ bài xác định hằng số cân bằng ........................................................45 Bảng 3.6. Thể tích dung dịch FeCl3 ~ 0,03M và KI 0,03M ..........................................46 Bảng 3.7. Dụng cụ bài điều chế muối Mohr .................................................................48 Bảng 3.8. Dụng cụ bài điều chế muối KI ......................................................................50 Bảng 2.9. Dụng cụ bài điều chế aspirin .........................................................................53 Bảng 3.10. Dụng cụ bài điều chế axit benzoic .............................................................. 55 Bảng 4.1. Số liệu thí nghiệm bài xác định đương lượng của magie ở 32C .................57 Bảng 4.2. Số liệu thí nghiệm bài xác định đương lượng của magie ở 31C .................58 Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong hệ đồng thể ......................................................................................60 Bảng 4.4. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng .61 Bảng 4.5. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chất xúc tác đồng thể đến tốc độ phản ứng ........................................................................................................................63 Bảng 4.6. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng trong hệ dị thể .........................................................................................................64 Bảng 4.7. Kết quả định phân dung dịch FeCl3 bằng dung dịch Na2S2O3 0,01M ...........66 Bảng 4.8. Thể tích dung dịch Na2S2O3 0,01M dùng để định phân hỗn hợp (1+2) ........66 Bảng 4.9. Thể tích dung dịch Na2S2O3 0,01M dùng để định phân hỗn hợp (3+4) ........66 Bảng 4.10. Khối lượng muối Mohr điều chế được qua các lần làm thí nghiệm ...........69 Bảng 4.11. Thể tích dung dịch KMnO4 0,01M dùng để định phân dung dịch Fe2+ ......70 Bảng 4.12. Khối lượng muối kali iotua điều chế được qua các lần làm thí nghiệm .....72 Bảng 4.13. Thể tích dung dịch AgNO3 0,01M dùng để định phân dung dịch KI .........72 Bảng 4.14. Khối lượng aspirin điều chế được qua các lần làm thí nghiệm ..................75 Bảng 4.15. Nhiệt độ nóng chảy của aspirin đo được qua các lần làm thí nghiệm ........76 SVTH: Nguyễn Minh Đức xi Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai Bảng 3.16. Khối lượng axit benzoic điều chế được qua các lần làm thí nghiệm ..........77 Bảng 3.17. Nhiệt độ nóng chảy của axit benzoic đo được qua các lần làm thí nghiệm 78 SVTH: Nguyễn Minh Đức xii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Các loại pipet ....................................................................................................20 Hình 2. Các loại buret ....................................................................................................21 Hình 3. Các loại ống đong ............................................................................................. 21 Hình 4. Các loại bình định mức .....................................................................................22 Hình 5. Cốc thủy tinh ....................................................................................................22 Hình 6. Bình tam giác (erlen) ........................................................................................23 Hình 7. Các loại bình cầu .............................................................................................. 23 Hình 8.1. Các loại phễu nhỏ giọt ...................................................................................24 Hình 8.2. Các loại phễu chiết ........................................................................................24 Hình 9. Các loại ống làm lạnh .......................................................................................25 Hình 10. Chày và cối sứ ................................................................................................ 25 Hình 11. Các loại bình Busne ........................................................................................25 Hình 12. Một số loại ống nối có nút nhám ....................................................................26 Hình 13.2. Các loại phễu lọc ở áp suất thường và áp suất thấp ....................................26 Hình 14. Bếp điện, đèn cồn và bếp cách thủy ............................................................... 27 Hình 15. Các loại cân ....................................................................................................27 Hình 16. Lò nung và tủ sấy ...........................................................................................28 Hình 17. Một số loại máy bơm hút chân không ............................................................ 28 Hình 18. Một số loại máy li tâm ....................................................................................28 Hình 19. Ống nghiệm ....................................................................................................29 Hình 20. Ống thiele .......................................................................................................29 Hình 21. Các bước đo nhiệt độ nóng chảy bằng ống thiele ..........................................30 Hình 22. Cách xếp giấy lọc và cách lọc ở suất thường .................................................32 Hình 23. Hệ thống lọc áp suất thấp ...............................................................................33 Hình 24. Lọc nóng dùng becher và phễu không đuôi ...................................................34 Hình 25. Bộ dụng cụ thu và đo khí hiđro ......................................................................39 Hình 26. Bộ dung cụ thu và đo khí. ...............................................................................44 Hình 27. Đồ thị sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ ..................................62 SVTH: Nguyễn Minh Đức xiii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai TÓM TẮT Nhằm góp phần cung cấp thêm nguồn tài liệu tham khảo về các thí nghiệm hóa học phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu của sinh viên chuyên ngành Hóa học, các chuyên ngành khác có liên quan đến Hóa học chuẩn bị thi Olympic và có bộ số liệu chuẩn để chuẩn bị cho kì thi Olympic hóa học sinh viên toàn quốc. Đề tài “Xây dựng và hoàn thiện một số bài thí nghiệm Olympic Hóa học” đã được thực hiện. Qua quá trình nghiên cứu, tham khảo và vận dụng các lý thuyết có liên quan, luận văn đã thiết kế 7 bài thí nghiệm thuộc các lĩnh vực hóa cơ sở 2, động hóa học, nhiệt động hóa học, hóa vô cơ, hóa hữu cơ. Các bài thí nghiệm được xây dựng trên cơ sở nguyên tắc, dụng cụ, hóa chất, thực hành và các câu hỏi thảo luận. Mỗi bài thí nghiệm được lặp lại nhiều lần, lấy giá trị trung bình và xử lý số liệu. Nội dung đề tài gồm 7 bài thí nghiệm: Bài 1. Xác định đương lượng gam của magie Bài 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học Bài 3. Xác định hằng số cân bằng của phản ứng: 2Fe3  3I    2Fe2  I 3 Bài 4. Điều chế muối Morh Bài 5. Điều chế muối kali iotua Bài 6. Điều chế aspirin Bài 7. Điều chế axit benzoic SVTH: Nguyễn Minh Đức xiv Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài Giáo dục Việt Nam thế kỉ XXI đang đứng trước những thời cơ và thách thức lớn. Sự phát triển nhảy vọt của khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin và truyền thông đã và đang đưa nhân loại bước sang một giai đoạn phát triển mới: thời đại của nền kinh tế tri thức. Trước xu thế hội nhập và toàn cầu hóa đang diễn ra mạnh mẽ như một tất yếu của dòng chảy thời đại, phát huy nguồn lực con người chính là yếu tố cơ bản, là nền tảng để thực hiện mục tiêu tăng trưởng kinh tế, phát triển xã hội. Đảng và nhà nước ta đã xác định phát triển Giáo dục và Đào tạo là quốc sách hàng đầu. Để thực hiện được chủ trương đó, một trong những nhiệm vụ trọng yếu là bồi dưỡng tri thức, phát huy tiềm năng ẩn chứa trong mỗi con người. Đặc biệt là đào tạo bồi dưỡng thế hệ trẻ để các em có thể phát huy tối đa năng lực và tri thức đóng góp cho công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước. Olympic hóa học sinh viên toàn quốc là kì thi được tổ chức hai năm một lần nhằm tìm kiếm và phát triển những tài năng hóa học cho đất nước. Thí nghiệm hóa học là một trong những phần quan trọng của kì thi này. Nhằm rèn luyện, tăng cường kĩ năng thực hành cho sinh viên và để góp phần cung cấp thêm nguồn tài liệu tham khảo về các thí nghiệm để phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của các sinh viên chuẩn bị thi Olympic, đề tài “Xây dựng và hoàn thiện một số bài thí nghiệm Olympic hóa học” là nguồn tài liệu cần thiết cho sinh viên. Đây sẽ là một trong các tài liệu tham khảo hữu ích không thể thiếu trong vô số các tài liệu có liên quan nhằm giúp sinh viên nâng cao hiệu quả học tập của mình. 1.2. Mục đích của đề tài Hoàn thành lại các bài thí nghiệm để có một bộ số liệu nhằm chuẩn bị cho kì thi Olympic hóa học sinh viên toàn quốc. 1.3. Các giả thuyết của đề tài Cũng giống như những môn học thực nghiệm khác, hóa học bao gồm những phần lý thuyết có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. Với đề tài “Xây dựng và hoàn thiện một số bài thí nghiệm Olympic Hóa học” chủ yếu vận dụng các kiến thức đã học về hóa cơ sở 2, động hóa học, nhiệt động hóa học, hóa vô cơ và hóa hữu cơ. Bên SVTH: Nguyễn Minh Đức xv Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai cạnh việc minh họa các nguyên lý đã được công nhận, mà còn phát triển được năng lực nghiên cứu của sinh viên qua việc làm quen với các thao tác làm thí nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm. 1.4. Phƣơng pháp và phƣơng tiện 1.4.1. Phƣơng pháp 1.4.1.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận - Tìm kiếm, tham khảo các tài liệu có liên quan đến hóa đại cương từ sách vở, Internet, … - Lập đề cương chi tiết cho công việc cần làm. 1.4.1.2. Phƣơng pháp thực nghiệm - Chuẩn bị dụng cụ, phương tiện và hóa chất thí nghiệm. - Tìm hiểu kỹ các bài thí nghiệm. - Tra cứu các số liệu cần thiết. - Thực hiện thí nghiệm, mỗi thí nghiệm được thực hiện nhiều lần và lấy giá trị trung bình. - Ghi nhận kết quả, tập hợp số liệu và xử lý. 1.4.2. Phƣơng tiện 1.4.2.1. Dụng cụ - thiết bị Dụng cụ: Buret, pipet, bình định mức, becher, erlen, ống đong, ống nghiệm, nhiệt kế, đũa thủy tinh, chậu thủy tinh, ống nhỏ giọt, quả bóp cao su. Thiết bị: Bộ xác định đương lượng gam magie, cân kỹ thuật, bể điều nhiệt. 1.4.2.2. Hóa chất Các hoá chất tinh khiết công nghiệp cần dùng. 1.5. Các bƣớc thực hiện đề tài Đề tài được thực hiện qua các giai đoạn:  Giai đoạn 1: Chuẩn bị và tìm tài liệu. - Nhận đề tài và viết đề cương chi tiết cho đề tài (tháng 09/2013). - Tìm tài liệu tham khảo (từ tháng 09/2012 đến tháng 10/2013).  Giai đoạn 2: Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất, tiến hành thí nghiệm (từ tháng 10/2013 đến tháng 04/2014).  Giai đoạn 3: Viết nội dung đề tài (tháng 04/2014). - Tra cứu các số liệu cần thiết. SVTH: Nguyễn Minh Đức xvi Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai - Tập hợp và xử lý số liệu. - Viết bài luận văn.  Giai đoạn 4: Hoàn thành đề tài (tháng 05/2014). - Nộp bản thảo luận văn cho giáo viên hướng dẫn nhận xét và góp ý. - Điều chỉnh và hoàn chỉnh bài luận văn. - Báo cáo bảo vệ luận văn. SVTH: Nguyễn Minh Đức xvii Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS. Phan Thị Ngọc Mai PHẦN 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Đƣơng lƣợng và định luật đƣơng lƣợng [2], [11] 2.1.1. Đƣơng lƣợng của các nguyên tố Đương lượng của một nguyên tố là số phần khối lượng của nguyên tố đó kết hợp hay thay thế 1,008 phần khối lượng hiđro hoặc với 8 đơn vị của oxi trong các phản ứng hóa học. Theo định nghĩa trên, đương lượng là một đại lượng không có thứ nguyên. Trong thực tế hóa học người ta thường dùng đương lượng gam, với quy ước: “Đương lượng gam của một chất là khối lượng của chất đó biểu diễn bằng gam và có trị số bằng đương lượng của nó”. Đương lượng của một nguyên tố bằng khối lượng nguyên tử của nguyên tố đó chia cho hóa trị của nó: Đ  A n Trong đó: Đ: đương lượng của nguyên tố A. A: khối lượng nguyên tử. n: hóa trị của nguyên tố trong trường hợp được xét. 2.1.2. Đƣơng lƣợng của các hợp chất Đương lượng của một hợp chất được tính như sau: Đ  M n Trong đó: Đ: đương lượng của hợp chất A M: khối lượng phân tử, ion n: hóa trị hoặc mức oxy hóa của các nguyên tố; số H+ mà một phân tử axit (hay base) cho (hay nhận) trong phản ứng trung hòa; số electron của một phân tử hoặc ion trao đổi trong phản ứng oxy hóa – khử; giá trị tuyệt đối của điện tích ion (dương hoặc âm). 2.1.2.1. Trong các phản ứng trao đổi Đương lượng của axit HnX bằng khối lượng phân tử của axit chia cho số proton trao đổi. Đương lượng của bazơ M(OH)m bằng khối lượng phân tử của bazơ chia cho số hiđroxyl trao đổi. Đương lượng của muối MpXq bằng khối lượng phân tử của muối chia cho tổng số điện tích dương của các ion kim loại (hay tổng số điện tích âm của các gốc axit). SVTH: Nguyễn Minh Đức 1