Bài giảng Hóa phân tích - Chương 1: Nhập môn hóa phân tích - Phạm Trần Nguyên Nguyên

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích - Chương 1: Nhập môn hóa phân tích - Phạm Trần Nguyên Nguyên

1. ™ Chữ số có nghĩa(CSCN) Là con số có ý nghĩacủa1 đạilượng đã đo hay tính được. Khi CSCN đượckể thì chữ số cuốicùngđượchiểulà không tin cậy • Chữ số khác zero đềulàCSCN - Mộtmẫucânnặng 1.759 gram → có 4 CSCN không tin cậy (1.759 ± 0.001g) • Chữ số chứazero - 25,508: 5 CSCN - 0,06 L: 1 CSCN; 0,00093 L: 2 CSCN - 3,0 g: 2 CSCN; 2,06 ml: 3 CSCN; 4,060 m: 4CSCN 23 • Với con số chính xác: hệ số tỉ lệ trong công thứchóa học, p.ứ hay hệ số chuyển đổi đơnvị: có vô số CSCN 1 mol CaCl2 có chính xác: 1 mol Canxi và 2 mol Clo 1000 ml = 1L • Số liệu đolường thể hiệnsự không tin cậycủadụng cụ hay pp đo → cần ghi đúng CSCN - Cân mẫutrêncâncóđộ chính xác ± 0.1 mg kếtquả trình bày: 1.57g 1.570g 1.5700g √ - Dùng buret có vạch chia nhỏ nhất0,1 ml kếtquả trình bày: 12.26 ml √ 12.260 ml 24
2. • Một phép đo ~ 100, ~ 10 Trình bày ở dạng khoa học: 1 x 102 :1CSCN 0.1 x 102 : 2 CSCN • Phép đo dùng hàm logarithm: pH pH = 3.45 → 2 CSCN • CSCN trong phép cộng và trừ 45,667 + 1,2 = 46,867 làm tròn → 46,9 24,175 – 0,58 = 24,095 làm tròn → 24,10 24,165 – 0,58 = 24,085 làm tròn → 24,08 • CSCN trong phép nhân và chia 45,667 x 1,2 = 54,8004 làm tròn → 55 45,667 : 1,2 = 38,055833 làm tròn → 38 25 1. Indicate how many significant figures are in each of the following numbers. a) 903 b) 0.903 c) 1.0903 d) 0.0903 e) 0.09030 f) 9.03 x102 2. Round each of the following to three significant figures. a) 0.89377 b) 0.89328 c) 0.89350 d) 0.8997 e) 0.08907 26
3. 3. Report results for the following calculations to the correct number of significant figures. a. 4.591 + 0.2309 + 67.1 = b. 313 – 273.15 = c. 712 x 8.6 = d. 1.43/0.026 = e. (8.314 x 298)/96485 = f. log(6.53 x10–5) = g. 10–7.14 = h. (6.51 x 10–5) (8.14 x 10–9) = 27 B Dụng cụđolường cơ bản trong hóa phân tích ™ Khốilượng 28
4. ™ Thể tích 29 30
5. C Mộtsố phản ứng hóa học dùng trong hóa phân tích ™ Phản ứng oxy hóa khử Phản ứng trao đổi điệntử giữacặp oxy hóa / khử, thường được dùng trong hóa phân tích để: 1. Định tính: 3+ - 2+ 2Fe + 2 I → 2Fe + I2 → I2 làm giấytẩmtinhbột hóa xanh 2. Định lượng: -2+2+++ 3 MnO42++→ 5Fe 8H Mn + 5Fe + 4H O 3. Hòa tan: 3Cu+→ HNO3322 3Cu(NO ) + 2NO + 4H O 2NO + O22→ NO ™ Phản ứng trao đổitiểu phân ¾ Phản ứng acid-baz 1. Định tính: ĐopH → xác định tính acid, baz 2. Định lượng: Chuẩn độ acid/baz HCl+ NaOH→+ NaCl H2 O 3. Hòa tan: CaCO3222+ 2HCl→+ CaCl CO + H O
6. ¾ Phản ứng tạotủa 1. Định tính: Ag+-+→ I AgI (vàng) 2. Tách nhóm: +2+2+ Ag , Pb , Hg2222+→ HCl AgCl, PbCl , Hg Cl 3. Định lượng: 22+− SO44+→ Ba BaSO ¾ Phản ứng tạophức 1. Định tính: (3−n)+ Fe3++→ nSCN - ⎡⎤ Fe SCN ⎣⎦()n (màu đỏ) 2. Hòa tan: + AgCl + 2NH OH→ ⎡⎤ Ag NH + Cl- + 2H O 432⎣⎦()2 3. Định lượng: 2+ 2− 2- + Ca + H2 Y→+ CaY 2H
7. D Dung dịch (dd) và nồng độ dung dịch lượng chất tan (solute) Nồng độ của dd = lượng dung dịch (solution) - dd loãng: lượng chất tan chiếmtỉ lệ nhỏ - dd đậm đặc: lượng chất tan chiếmtỉ lệ lớn - dd bão hòa: dd chứachất tan tối đa(ở T, P xác định) - dd quá bão hòa: lượng chất tan dư dễ dang tách ra khỏidd m ™ Độ tan S = .100 (q: khốilượng dd) q m ™ Nồng độ khốilượng hay nồng độ g/l:C= .1000 V ™ Nồng độ phầntrăm (part per hundred, %): m ¾ % (khốilượng/khốilượng) C%() KL/KL= .100 m+q m ¾ % (khốilượng/thể tích) C%() KL/TT= .100 V V ¾ % (thể tích/thể tích) C%() TT/TT= x .100 V • Nồng độ phần ngàn (part per thousand, ‰): • Nồng độ phầnmười ngàn (part per ten thousand, ‰o): 36
8. • Nồng độ phầntriệu (parts-per-million, ppm) m Cppm()= .106 m+q 1 ppm = 1 g chất tan / 106 g hay 1000 kg mẫu = 1 mg chấttan / 106 mg hay 1 kg mẫu ( hay 1L, d =1) ppb = nồng độ phầntỉ (parts-per-billion, 109) ppt = nồng độ phầnngàncủatỉ (parts-per-trillion, 1012 ) 37 ™ Nồng độ mol: ™ Nồng độ molan: m (g) 1000 m (g) 1000 C.= C.= M MV(ml) m Mq (g) n ™ Nồng độ phân mol: N = i i N m 1000 ™ Nồng độ đương lượng: C = . N dlg V ¾ Đương lượng củamột nguyên tố X: M dlg = X n là hóa trị của X trong hợpchất n N2O: đương lượng củaN = 14 NO: “ 14/2 : N2O3 “ 14/3 N2O5 “ 14/5 38
9. M ¾ Đương lượng củamộthợpchấtAB dlg = AB n n là sốđlg tham gia p.ứ, thay đổi tùy theo p.ứ AB tham gia 1. AB là chất oxy hóa - khử → n sốđiệntử trao đổi ứng với1 mol MnO-2++→ 5e Mn dlg(KMnO ) = M 5,dlg(MnO ) = M 5 44KMnO2MnO42 Cr O2-+→ 6e 2Cr 3+ dlg(K CrO ) = M 6,dlg(CrCl ) = M 3 27 2 7 KCrO227 3 CrCl 3 2. AB là acid hay baz → n số ion H+ hay OH- trong 1 mol chất +- HCl→= H + Cl dlg(HCl) M1HCl H PO→= 3H+3- + PO dlg(H PO ) M 3 34 4 34 HPO34 +- NaOH→= Na + OH dlg(NaOH) MNaOH 1 2+ - Ca() OH→= Ca + 2OH dlg(Ca () OH ) M2Ca OH 22()2 39 3. AB là hợpchất ion (hay muối) → n là lượng AB có khả năng trao đổivới 1 mol ion mang điện tích 1+ hay 1- BaCl dlg(BaCl )= M 2 22BaCl2 NaCl dlg(NaCl)= MNaCl 1 FeSO dlg(FeSO )= M 2 44FeSO4 Fe (SO ) dlg(Fe (SO ) )= M 6 243 243Fe(SO)243 n+ n+ 4. AB là phứcchất[MLx] tạo thành bởiion M n+ n+ M+ xL →[ MLx ] → đlg đượcxácđịnh giống đlg củamuối hay ion 2+ 22++ Cu + 4 NH33434 →[ Cu(NH )] dlg([ Cu(NH )] )=M/2 40
10. E. Pha trộn dung dịch: ¾ Qui tắc đường chéo: a (%) (c-b) = ma ma cb- c (%) = b (%) m-b ac (a-c) = mb ¾ Liên hệ giữamộtsố nồng độ thông dụng: m (g) 1000 C.M = MV(ml) C%.10d( ) C%.10d( ) C;C== m 1000 MNMdlg CN = . dlg V C C==nhay .C C N m NM Mn C%= .100 m+q 41 E. Pha trộn dung dịch: Nồng độ dd cần pha? Độ chính xác cầnthiết? → Lựachọn dung cụ pha thích hợp ™ Dụng cụ pha chính xác: ™ Dụng cụ pha gần đúng: 42
11. ¾ Pha dung dịch từ chấtrắn: Describe how you would prepare the following three solutions: a) 500 mL of approximately 0.20 M NaOH using solid NaOH; b) 250 mL of 1.00M CuSO4 using CuSO4.5H2O a) Pha 500mL dd NaOH, có nồng độ ~ 0.20M → lựachọndụng cụ không cần chính xác • Cân khốilượng NaOH rắncần dùng: 0.20 mol40,0 g m0.54,0=××=L g NaOH Lmol • Chuyểnchấtrắn vào trong beaker, thêm 500mL nước 43 ¾ Pha dung dịch từ chấtrắn: Describe how you would prepare the following three solutions: a) 500 mL of approximately 0.20 M NaOH using solid NaOH; b) 250 mL of 1.00M CuSO4 using CuSO4.5H2O b) Pha 250mL dd CuSO4, có nồng độ 1.00M → lựachọndụng cụ cần chính xác • Cân khốilượng CuSO4 rắncần dùng: 1.00 mol249.7 g m=××= 0.250L 62,4g CuSO4 Lmol • Chuyểnchấtrắn vào trong fiol 250mL, thêm nước đếnvạch 44
12. ¾ Pha loãng dd từ dd có sẵn trong phòng lab: CV=00 CV dd Describe how you would prepare 250 mL of 0,100 M CuSO4 solution using a stock solution of concentrated CuSO4 (1.00 M). → lựachọndụng cụ cần chính xác • Lấy chính xác thể tích CuSO4 1.00M cần dùng: 1.00M ×=VML0 0.100 × 0.250 VL0 = 0.025 • Chuyểnchấtrắn vào trong fiol 250mL, thêm nước đếnvạch 45 1. A chemist is beginning to prepare 100.0 mL of a solution to be labeled "0.900% (wt/vol) sodium chloride."To prepare this solution, the chemist would (a) weigh 0.900 grams of sodium chloride into a container and add 100.0 mL of water to dissolve the sodium chloride. (b) weigh 0.900 grams of sodium chloride into a container, add water to dissolve the sodium chloride, and then add water to produce 100.0 mL of solution. (c) weigh 9.00 grams of sodium chloride into a container, dissolve the sodium chloride in water, and then add water to produce 100.0 mL of solution. • Pha dd NaCl 0.900% (g/ml): m C%() KL/TT= .100 V V = 100 ml → m = 0.900 g 46
13. 1. A chemist is beginning to prepare 100.0 mL of a solution to be labeled "0.900% (wt/vol) sodium chloride."To prepare this solution, the chemist would a) weigh 0.900 grams of sodium chloride into a container and add 100.0 mL of water to dissolve the sodium chloride. b) weigh 0.900 grams of sodium chloride into a container, add water to dissolve the sodium chloride, and then add water to produce 100.0 mL of solution. c) weigh 9.00 grams of sodium chloride into a container, dissolve the sodium chloride in water, and then add water to produce 100.0 mL of solution. • Pha dd NaCl 0.900% (g/ml): m C%() KL/TT= .100 V V = 100 ml → m = 0.900 g 47 2. A solution is prepared by dissolving 25.8 grams of magnesium chloride (MgCl2) in water to produce 250.0 mL of solution. Calculate the molarity of the chloride ion in the solution. a) 0.271 molar b) 1.08 molar c) 2.17 molar m (g ) 1000 CCl()2(− == CMgCl )2 i MM2 MV()ml 25.8 (g ) 1000 ==22.17i (M) 95.2 250.0 (ml ) 48
14. 3. The Great Salt Lake, located in the state of Utah, is approximately eight times saltier than the ocean. The salinity of the lake is said to occasionally be as high as 27 parts per thousand sodium chloride. Calculate the molarity of the sodium ion in the Great Salt Lake. a) 4.6 x 10-4 molar b) 0.46 molar c) 1.2 molar • dd NaCl 27‰ (g/ml): 27 g NaCl trong 1000 ml dd • nồng độ mol củaNa+: Cd0 . 27(g) CNaCNaCl()+ === ( )00 0.46 M MM M 58.5 49 4. The ethyl alcohol content of many beers produced in the United States is 4.05% (vol/vol). If the density of ethyl alcohol at room temperature is 0.7893 grams/mL, what is the percent of ethyl alcohol in beer expressed as percent (wt/vol)? a) 3.20% ethyl alcohol (wt/vol) b) 5.13% ethyl alcohol (wt/vol) c) 7.80% ethyl alcohol (wt/vol) 50