Bài giảng Kỹ thuật phòng thí nghiệm - Bài 4: Pha chế các dung dịch theo các loại nồng độ

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật phòng thí nghiệm - Bài 4: Pha chế các dung dịch theo các loại nồng độ

1. Bài 4. Pha chế các dung dịch theo các loại 1. Phần lý thuyết nồng độ nồng độ 1.1. Định nghĩa 1. Phần lý thuyết nồng độ 1.2. Các loại nồng độ 1.1. Định nghĩa 1.2.1 Nồng độ phụ 1.2. Các loại nồng độ 1.2.1.1 Công dụng 1.3. Các biểu thức liên hệ giữa các nồng độ 1.2.1.2 Các loại nồng độ phụ 2. Phần thực hành 1.2.2 Nồng độ chính 2.1. Thí nghiệm 1: Pha chế dung dịch theo nồng độ % 1.2.2.1 Công dụng 2.2. Thí nghiệm 2: Pha chế dung dịch nồng độ tỷ lệ 1.2.2.2 Các loại nồng độ chính 2.3. Thí nghiệm 3: Pha chế dung dịch nồng độ mol C M 1.3. Các biểu thức liên hệ giữa các nồng độ 2.4. Thí nghiệm 4: Pha chế dung dịch nồng độ CN 2.5. Thí nghiệm 5: Pha chế dung dịch có nồng độ ppm ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 1 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 2 1.1. Định nghĩa 1.2. Các loại nồng độ  Nồng độ là một đại lượng biểu thị cho mức độ đậm đặc 1.2.1 Nồng độ phụ của một hệ có thể ở dạng rắn, lỏng hay khí 1.2.2 Nồng độ chính ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 3 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 4 1.2.1 Nồng độ phụ 1.2.1.1 Công dụng  Nồng độ phụ là các loại nồng độ mà giá trị của nó không  Dùng cho các phản ứng mang tính chất quan sát chính xác do những lý do sau:  Dùng làm môi trường cho phản ứng xảy ra  Lượng cân của chúng không được cân trên cân phân tích  Phục vụ cho công việc pha chế  Hóa chất cân không tinh kiết đạt tiêu chuẩn PA  Khi pha chất chúng không được thực hiện định mức bằng bình định mức đạt chuẩn ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 5 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 6 1
2. 1.2.1.2 Các loại nồng độ phụ 1.2.1.2 Các loại nồng độ phụ a) Nồng độ phần trăm: • Nồng độ %(khối lượng/khối lượng): biểu diễn số gam chất tan có b) Nồng độ tỷ lệ: Nồng độ tỷ lệ biểu thị tỷ số giữa lượng trong 100g dung dịch thể tích của chất tan ở dạng đậm đặc thương mại và lượng C%w/w = mct x 100 / mdd thể tích nước • Nồng độ %(khối lượng/thể tích):biểu diễn số gam chất tan có trong 100ml dung dịch Ví dụ: Dung dịch HCl 1:1 nghĩa là nếu thể tích dung dịch đó được chia làm hai phần thì 1 phần là thể tích HCl đậm đặc C%w/v = mct x 100 / Vdd • Nồng độ %(thể tích/ thể tích): biểu diễn số mililit chất tan có trong và 1 phần là thể tích nước 100ml dung dịch Dung dịch HCl 1:5 nghĩa là nếu chia dung dịch đó làm 6 C%v/v = Vct x 100 / Vdd phần thì có 1 phần thể tích HCl đậm đặc và 5 phần thể tích nước ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 7 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 8 1.2.2 Nồng độ chính 1.2.2.1 Công dụng  Là loại nồng độ có giá trị chính xác. Những dung dịch  Nồng độ chính dùng để đo hàm lượng hay nồng độ của được biểu thị nồng độ này phải được pha từ chất gốc và một chất, nên nó liên quan trực tiếp đến mức độ đúng sai cân trên cân phân tích hay nó phải được thiết lập nồng của kết quả độ từ dung dịch tiêu chuẩn khác. ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 9 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 10 1.2.2.2 Các loại nồng độ chính 1.2.2.2 Các loại nồng độ chính a) Nồng độ mol: CM b) Nồng độ đương lượng (CN hay N)  Biểu thị số phân tử gam chất tan có trong 1000mL dung  Biểu thị số đương lượng gam chất tan có trong 1000mL dịch (hay 1 lít dung dịch) dung dịch hay 1 lít dung dịch  Công thức tính:  Công thức tính:  Trong đó:  Trong đó: • a là số gam chất tan • a là số gam chất tan • M là khối lượng của phân tử gam hay nguyên tử gam • Đ là khối lượng của 1 đương lượng gam chất tan chất tan • Vdd là thể tích dung dịch (mL) • Vdd là thể tích dung dịch (mL) • 1000 là 1000mL dung dịch • 1000 là 1000mL dung dịch ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 11 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 12 2
3. 1.2.2.2 Các loại nồng độ chính 1.2.2.2 Các loại nồng độ chính c) Nồng độ chuẩn T c) Nồng độ chuẩn T (tt)  Độ chuẩn T là một loại nồng độ biểu thị lượng chất tan có trong một  Nồng độ phần tỉ ppb (part per billion): biểu thị số mg chất tan có đơn vị thể tích hay một đơn vị khối lượng trong 1000000mL (1000lít) dung dịch nếu hệ ở dạng lỏng hay số mg  Đơn vị thể tích ở đây có thể 1 lít hay 1m3, đơn vị đo khối lượng ở đây chất tan có trong 1000kg nếu hệ ở dạng rắn có thể là 1kg hay 1000 kg  Đơn vị g/kg: biểu thị số g chất tan có trong 1kg chất mà nó tồn tại  Đơn vị đo hiện nay được sử dụng thông dụng nhất là ppm, ppb, g/ Ví dụ : hàm lượng NaCl trong cá là 30g/kg nghĩa là trong 1kg cá có kg, g/lít 30 gam NaCl  Nồng độ phần triệu ppm (part per million): biểu thị số mg chất tan  Đơn vị g/lít: biểu thị số g chất tan có trong 1lít chất mà nó tồn tại có trong 1000mL dung dịch nếu hệ ở dạng lỏng hay số mg chất tan Ví dụ : hàm lượng NaCl trong nước mắm là 30g/lít nghĩa là trong có trong 1kg chất, nếu hệ ở dạng rắn 1lít nước mắm có 30 gam NaCl 1ppm = 1g chất tan/106 g (1000kg mẫu) hay 1000 lít dung dịch = 1mg chất tan/ 106 mg (1kg mẫu) hay 1 lít dung dịch Ví dụ : hàm lượng chì trong thịt là 20ppm nghĩa là trong 1kg thịt có 20mg chì ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 13 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 14 1.3. Các biểu thức liên hệ giữa các Pha hóa chất nồng độ  100 g NaOH 30% từ NaOH 96%  Biểu thức liên hệ C và C : C = zC M N N M  250 ml NaOH 1% từ NaOH 96% Với z: số H+/e trao đổi trong phản ứng  250 ml CuSO4 1% từ CuSO4.5H20 98%  Biểu thức liên hệ C%w/w và CM: 10 d C%  250 ml HCl 1% từ HCl 36% C M M  250 ml NaOH 1N từ NaOH 96% Với: d: khối lượng riêng của dung dịch  250 ml NaOH 0,1N từ NaOH 1N M: khối lượng phân tử của chất tan  250 ml cồn 800 từ cồn 960  Khi pha một thể tích dung dịch từ một dung dịch có nồng độ cao hơn ta áp dụng: CN1V1 = CN2V2 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 15 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 16 100 g NaOH 30% từ NaOH 96% 250 ml NaOH 1% từ NaOH 96% C%w/v (g/100ml) ≈ C%w/w (g/100g) C%w/w = mct x 100 / mdd → mct = C% x mdd /100 = 30 x 100 / 100 = 30 g C%w/v = mct x 100 / Vdd Do NaOH có độ tinh khiết 96%: → mct = C% x Vdd /100 = 1 x 250 /100 = 2,5 g m’ct = mct x 100 / 96 = 31,25 g Do NaOH có độ tinh khiết 96%: m’ct = mct x 100 / 96 ≈ 2,604 g → mH2O = mdd – m’ct = 100 – 31,25 = 68,75 g → VH2O ≈ 69 ml ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 17 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 18 3
4. 250 ml CuSO4 1% từ CuSO4.5H20 98% 250 ml HCl 1% từ HCl 36% Tương tự như trên: Tương tự như trên: mct = C% x Vdd /100 = 2,5 g mct = C% x Vdd /100 = 2,5 g m’ = m x 100 / 98 ≈2,551 g m’ = m x 100 / 36 ≈ 6,944 g Trong 250 g CuSO4.5H2O có 160g CuSO4 dHCl36% = 1,18 g/ml m’’ = m’ x 250 / 160 ≈ 3,986 g → V = m / d ≈ 5,9 ml ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 19 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 20 250 ml NaOH 1N từ NaOH 96% 250 ml NaOH 0,1N từ NaOH 1N m = NĐV = 1.40.250/1000 = 10 g N1V1 = N2V2 m’ = m x 100 / 96 ≈ 10,42 g →V1 = N2V2/N1 = 0,1 x 250 / 1 = 25 ml ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 21 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 22 2. Phần thực hành 250 ml cồn 800 từ cồn 960 Cồn 96°: 96 80 2.1. Thí nghiệm 1: Pha chế dung dịch theo nồng độ % 80 2.2. Thí nghiệm 2: Pha chế dung dịch nồng độ tỷ lệ 2.3. Thí nghiệm 3: Pha chế dung dịch nồng độ mol C H20: 0 16 M 2.4. Thí nghiệm 4: Pha chế dung dịch nồng độ CN Vcồn 96 / VH20 = 80/16 → Vcồn 96 = (80/16) VH20 2.5. Thí nghiệm 5: Pha chế dung dịch có nồng độ ppm mà Vcồn 96 + VH20 ≈ 250 ml → (80/16) VH20 + VH20 = 250 ml → VH20 = 250 x 16 /96 ≈ 41,7 ml → Vcồn 96 = 250 – 41,7 = 208,3 ml Thực tế: Vcồn 96 = 80 x 3 = 240 ml VH20 = 16 x 3 = 48 ml ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 23 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 24 4
5. TN1: Pha chế dung dịch theo nồng độ % TN2: Pha chế dung dịch nồng độ tỷ lệ  Sinh viên tính toán lượng cân NaCl và thể tích cồn 960 để  Sinh viên tính toán pha chế 100mL dung dịch HCl 1:1 pha chế các dung dịch có nồng độ % sau:  Từ 100mL dung dịch HCl 1:1 hãy pha 100mL dung dịch • Pha 100g dung dịch NaCl 10%, 20%, 30% HCl có các nồng độ sau: • Pha 100mL dung dịch cồn 150,300, 500 • HCl 1:5 • HCl 1:7 • HCl 1: 9 • HCl 1: 4 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 25 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 26 TN3: Pha chế dung dịch nồng độ mol CM TN4: Pha chế dung dịch nồng độ CN a) Cho phản ứng xảy ra như sau:  Từ các dung dịch HCl 36% (d = 1,18g/mL), H SO 96% (d 2 4 KMnO4 + H2C2O4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O = 1,84g/mL) • Hãy cân bằng phương trình • Pha 100mL dung dịch HCl 0,1M • Tính đương lượng gam của KMnO4 • Pha 100mL dung dịch H2SO4 0,05M • Tính lượng gam KMnO4 để pha 100mL có nồng độ 0,1N  Từ tinh thể NaOH hãy tính pha 100 mL NaOH 0,1M b) Cho phản ứng xảy ra như sau: K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 →Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 +K2SO4 + H2O • Hãy cân bằng phương trình • Tính đương lượng gam của K2Cr2O7 • Tính lượng gam K2Cr2O7 để pha 100mL có nồng độ 0,1N ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 27 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 28 TN5: Pha chế dung dịch có nồng độ ppm  Từ tinh thể KNO3, FeSO4. 7 H2O tinh khiết hãy pha: - • 100mL dung dịch NO3 1000ppm • 100mL dung dịch Fe2+ 1000ppm ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 29 ThS. Phạm Hồng Hiếu Kỹ thuật phòng thí nghiệm – Bài 4 30 5