Giáo trình Hóa học (Phần lý thuyết)

UBND TỈNH KON TUM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐÔNGF KON TUM
----? & @----
GIÁO TRÌNH
	Tên học phần: HÓA HỌC (PHẦN LÝ THUYẾT)
	Mã học phần: MH04
	 Số tiết/TC: 30/2
	Trình độ: Dành cho SV năm 1 CĐLT Điều dưỡng
	Người soạn: Đặng Thị Thuý
LƯU HÀNH NỘI BỘ
Kon tum, năm 2018
Lời giới thiệu
Hóa học, một nhánh của khoa học tự nhiên, là ngành nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất, và sự thay đổi của vật chất. Hóa học nói về các nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, và các phản ứng hóa học xảy ra giữa những thành phần đó.
Hóa học đôi khi được gọi là "khoa học trung tâm" vì nó là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lý học, địa chất học và sinh học. 
Hóa học không phải là một môn học khó. Trái lại, Hoá học đem đến cho chúng ta những kiến thức khoa học sinh động, giúp chúng ta giải thích rất nhiều hiện tượng lý thú trong tự nhiên và trong cuộc sống thường ngày. Hoá học còn giúp chúng ta rèn luyện, nâng cao cho bản thân mình những kỹ năng thiết yếu như: quan sát, phán đoán, so sánh, phân tích đem lại niềm đam mê cho các bạn học sinh đối với bộ môn này.
Và để nâng cao chất lượng học tâp, giảng dạy cũng như bổ trợ kiến thức hóa học cho sinh viên ngành Điều dưỡng với đối tượng sinh viên vừa học vừa làm nhất thiết phải có một hệ thống tài liệu vừa cơ bản về mặt lý thuyết, vừa cập nhật được kiến thức liên quan tới ngành, nghề học tập đồng thời lại phải chặt chẽ, logic về mặt bố cục và chuẩn xác về mặt khoa học.
Giáo trình Hóa học được biên soạn theo đề cương chi tiết học phần Hóa học trong Chương trình đào tạo liên thông từ trung cấp lên cao đẳng ngành Điều dưỡng Trường Cao đẳng Y tế Phú Yên gồm hai phần: Lý thuyết (11 chương) và thực hành (4 bài) với các nội dung chính là:
- Phần I – lý thuyết nghiên cứu cấu trúc, tính chất cũng như ý nghĩa về mặt y học của các hợp chất vô cơ; các hợp chất hữu cơ; các hợp chất chứa nhóm chức; hợp chất cao phân tử và polimer. Biết được một số phương pháp định lượng chất; Chất được cấu tạo như thế nào; dự đoán được cũng như thay đổi chiều của một phản ứng hóa học theo hướng có lợi để tạo ra một chất cụ thể; Trình bày được về axit, bazơ và một số dung dịch đệm.
- Phần II – Thực hành bước đầu cho sinh viên làm quen với phòng thí nghiệm; các dụng cụ cần thiết cũng như cách sử dụng các dụng cụ trong phòng thí nghiệm. Các quy định bắt buộc đối với sinh viên khi vào phòng thí nghiệm. Được làm một số thí nghiệm đơn giản về chuẩn độ axit bazơ, định lượng một số axit bazơ thường gặp, và kiểm chứng phản ứng oxi hóa khử.
Cuối mỗi chương có các câu hỏi trọng tâm căn bản nhằm gợi ý và định hướng nghiên cứu cho sinh viên.
Giáo trình được biên soạn trên cơ sở kinh nghiệm giảng dạy của tác giả trong những năm qua và tham khảo thêm một số tài liệu khác trong nước. Tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã góp nhiều ý kiến quý báu và mong rằng trong thời gian lưu hành sẽ nhận được nhiều đóng góp hơn nữa để hoàn thiện giáo trình. 
Xin chân thành cảm ơn!
MỤC LỤC
Lời giới thiệu	1
Chương 1: Cấu tạo chất	6
1. Thành phần cấu tạo nguyên tử	6
2. Các khái niệm về liên kết hóa học	8
3. Hai phương pháp của cơ học lượng tử về liên kết hóa học	14
Chương 2 : Nhiệt hóa học và nhiệt động lực hóa học	22
1. Chiều tự diễn biến của phản ứng hóa học	22
2. Nguyên lý I của nhiệt động học	24
3. Nguyên lý II của nhiệt động lực học	31
Chương 3: Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học	40
1. Tốc độ phản ứng hóa học	40
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng	41
3. Phân loại xúc tác	42
4. Cân bằng hóa học	45
5. Hằng số cân bằng	46
6. Sự chuyển dịch cân bằng. Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Chatelier	46
Chương 4: Dung dịch	48
1. Một số khái niệm chung	48
2.Tính chất của dung dịch không điện li và không bay hơi	54
3. Tính chất của dung dịch điện li	62
4. Thuyết acid – bazơ	64
5. Dung dịch đệm	65
Chương 5: Phản ứng oxi hóa khử, pin điện hóa, điện phân	71
1. Phản ứng oxi hóa khử, cặp oxi hóa khử	71
2. Thế điện cực, thế điện cực chuẩn	71
3. Sự điện phân và ứng dụng	73
Chương 6: Các hợp chất vô cơ 	76
	1. Phân loại tổng quát các hợp chất vô cơ	76
	2. Hiddro	77
	Chương 7: Khái niệm về các hợp chất hữu cơ	114
1. Mở đầu	114
2.Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ	115
3. Cấu trúc của phân tử hợp chất hữu cơ	117
4. Liên kết trong hóa học hữu cơ	124
5. Sụ ảnh hưởng qua lại giữa các nguyên tử trong phân tử	124
Chương 8: Một số Hiđrocacbon tiêu biểu	125
1. Ankan – Xycloankan	125
2. Anken	130
3. Ankadien	132
4. Ankin	133
5. Aren	134
Chương 9: Các hợp chất hữu cơ mang nhóm chức	139
1. Phenol	139
2. Andehit – Xeton	142
3. Axit cacboxylic và các dẫn xuất	148
Chương 10: Hợp chất cao phân tử và các vật liệu polime	157
1. Hợp chất cao phân tử	157
2. Vật liệu polime	158
3. Các hợp chất cao phân tử trong tự nhiên	160
Chương 11: Các phương pháp định lượng	161
1.Đại cương về phương pháp phân tích thể tích	165
2. Phương pháp phân tích trung hòa	169
3. Phương pháp Complexon	175
4. Phương pháp pemanganat	178
TÀI LIỆU THAM KHẢO	212
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: HÓA HỌC
Mã môn học: MH04
Thời gian thực hiện môn học:
- Thực học: 30 giờ (Lý thuyết: 12 giờ; thảo luận, bài tập: 16 giờ; Kiểm tra: 2 giờ)
- Tự học, chuẩn bị: 15 giờ
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun
- Vị trí: Hóa học là môn học bắt buộc, thuộc nhóm các môn học đại cương bổ trợ trong chương trình đào tạo trình độ cao đẳng ngành điều dưỡng. Được bố trí học vào học kỳ đầu tiên của khóa học.
- Tính chất: Hóa học là khoa học thực nghiệm, chuyên nghiên cứu sự biến đổi của các chất trên cơ sở lý thuyết Hóa học và thực nghiệm Hóa học. Môn học nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức cần thiết để vận dụng tri thức Hóa học vào học tập các môn học chuyên ngành, vào trong nghề nghiệp và sản xuất.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học: môn học giúp rèn luyện và nâng cao không chỉ kiến thức mà còn là phương pháp tư duy và lối sống.    
Mục tiêu của môn học
- Về kiến thức: 
+ Cung cấp cho sinh viên thuộc đối tượng cao đẳng điều dưỡng các kiến thức cơ bản về cơ sở lý thuyết hoá học các nguyên tố; lý thuyết hoá vô cơ, hữu cơ.
+ Gồm 11 chương: Các hợp chất vô cơ; Khái niệm về các hợp chất hữu cơ; Một số Hidrocacbon tiêu biểu; Các hợp chất hữu cơ mang nhóm chức; Hợp chất cao phân tử và các vật liệu polime; Các phương pháp định lượng; Cấu tạo chất; Nhiệt hóa học và nhiệt động lực học; Tốc độ phản ứng và cân bằng hóa học; Dung dịch; Phản ứng oxi hóa khử, pin điện hóa, điện phân.
- Về kỹ năng: Vận dụng được các kiến thức hoá học vào các môn học khác; thực hiện được một số phản ứng hoá học cơ bản tại phòng thực tập;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: 
+ Hình thành và rèn luyện tác phong nghiêm túc, thận trọng, chính xác, khoa học trong thực hành nghề nghiệp.
	+ Vận dụng được những Kiến thức Hóa học đã học vào trong học tập các môn học chuyên ngành và trong cuộc sống, vận động người khác cùng thực hiện.
Nội dung của môn học
Chương I: CẤU TẠO CHẤT	(1 giờ)
MỤC TIÊU:
- Áp dụng được thuyết VB và thuyết MO vào các công thức hóa học đơn giản
- Giải thích được sự lai hóa trong một số trường hợp cơ bản
- Có thái độ học tập nghiêm túc, tích cực, chủ động xây dựng bài.
NỘI DUNG
1. THÀNH PHẦN CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
Một số mô hình cấu tạo nguyên tử
Nguyên tử có cấu tạo gồm 2 phần
1.1 Vỏ nguyên tử
- Gồm các electron(e) chuyển động rất nhanh trong khu vực xung quanh hạt nhân nguyên tử không theo những quỹ đạo xác định tạo nên vỏ nguyên tử.
- Khối lượng me = 9,1094.10-31kg hay một cách gần đúng me = 0,00055u; mang điện tích âm qe = -1,602.10-19C  = 1-
1.2 Hạt nhân nguyên tử
Hầu hết đều được tạo thành từ proton và nơtron (trừ nguyên tử 1H trong hạt nhân không có nơtron).
+ Proton (p) có khối lượng mp = 1,6726.10-27kg hay mp = 1u; mang điện tích dương qp = 1,602.10-19C = 1+
+ Nơtron (n): có khối lượng mn = 1,6748.10-27kg hay mn = 1u; không mang điện qn = 0.
Tổng quát: 
- Nguyên tử có kích thước vô cùng nhỏ bé.
- Khối lượng của nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân (vì khối lượng của e rất nhỏ bé). Do đó một cách gần đúng có thể coi khối lượng nguyên tử là khối lượng của hạt nhân và bằng số khối.
- Đường kính của electron và proton lại còn nhỏ hơn nhiều : khoảng 10-7 Å. Electron chuyển động xung quanh hạt nhân. Giữa electron và hạt nhân là chân không : từ đó ta thấy nguyên tử có cấu tạo rỗng !
Khối lượng : Khối lượng của một nguyên tử vào khoảng 10-26 kg. Nguyên tử nhẹ nhất là hiđro có khối lượng là 1,67.10-27 kg. Khối lượng của nguyên tử cacbon là 1,99.10-26 kg.
Một lượng chất rất nhỏ cũng chứa một số nguyên tử lớn tới mức ta khó mà hình dung được. 
    Ví dụ : Trong 2 gam cacbon có 1023 nguyên tử cacbon. Một lít nước cũng chứa tới khoảng 9.1025 nguyên tử hiđro và oxi.
1.3. Nguyên tố hóa học
1.3.1. Hạt nhân nguyên tử
a. Điện tích hạt nhân:
- Proton mang điện tích 1+, nếu hạt nhân có Z proton thì điện tích hạt nhân bằng Z+ và số đơn vị điện tích hạt nhân bằng Z 
- Ở trạng thái cơ bản nguyên tử trung hòa về điện nên: 
	Số đơn vị điện tích hạt nhân Z = số P = số e
b. Số khối
- Số khối (kí hiệu là A) là tổng số hạt tổng số hạt proton (kí hiệu là Z) và tổng số hạt notron (kí hiệu là N)
- Biểu thức tính: A = Z + N
1.3.2. Nguyên tố hóa học
- Định nghĩa: nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân.
- Số hiệu nguyên tử Z là số đơn vị điện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học.
- Kí hiệu nguyên tử: AXz hoặc AzX
	Trong đó A: số khối; Z số hiệu nguyên tử.
Ví dụ 1: Tính số hạt e, p, n của nguyên tử 23Na11
	Ta có: Z = p = e = 11
	Áp dụng công thức: A = Z + N _ N = A – Z = 23 – 11 = 12
1.3. 3. Đồng vị, nguyên tử khối trung bình
a. Đồng vị
- Là tập hợp các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau số nơtron (khác nhau số khối A).
 	Ví dụ : Nguyên tố cacbon có 3 đồng vị: 
- Các đồng vị bền có : với Z < 83 hoặc : với Z ≤ 20.
b. Nguyên tử khối trung bình
Nếu nguyên tố X có n đồng vị, trong đó
 chiếm x1 % (hoặc x1 nguyên tử )
 chiếm x2 % (hoặc x2 nguyên tử )
 chiếm xn % (hoặc xn nguyên tử ). 
thì nguyên tử khối trung bình của X là: 
2. CÁC KHÁI NIỆM VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC
2.1. Liên kết ion
a) Sự hình thành ion, cation, anion
Ion, cation, anion
	- Nguyên tử trung hòa về điện. Khi nguyên tử nhường hay nhận electron, nó trở thành phần tử mang điện gọi là ion.
	- Trong các phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền của khí hiếm (lớp ngoài cùng có 8 electron hay 2 electron ở heli) nguyên tử kim loại có khuynh hướng nhường electron cho nguyên tử các nguyên tố khác để trở thành ion dương, gọi là cation.
Ví dụ 1: Sự tạo thành ion Li+ từ nguyên tử Li (Z = 3). Cấu hình electron của Li là 1s22s1 hay viết theo lớp (2, 1). Nguyên tử Li dễ nhường 1 electron ở lớp ngoài cùng (1s22s1) trở thành ion dương (hay cation) Li+ (1s2). Có thể biểu diễn quá trình trên bằng phương trình sau: Li ® Li+ + e
Ví dụ 2: Các nguyên tử kim loại, lớp ngoài cùng có 1, 2, 3 electron đều dễ nhường electron để trở thành ion dương.
	Na ® Na+ + e
	Mg ® Mg2+ + 2e
	Al ® Al3+ + 3e
	Các cation kim loại được gọi theo tên kim loại. Ví dụ: Na+ gọi là cation natri.
	- Trong các phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền của khí hiếm, nguyên tử phi kim có khuynh hướng nhận electron từ nguyên tử các nguyên tố khác trở thành ion âm, gọi là anion.
Ví dụ 1: Sự tạo thành ion florua (F-) từ nguyên tử F (Z = 9). Cấu hình electron của nguyên tử F là 1s22s22p5 hay (2, 7), lớp ngoài cùng có 7 electron dễ nhận thêm 1 electron trở thành ion âm (hay anion) florua (F-), 1s22s22p6 (2, 8). Có thể biểu diễn quá trình trên bằng phương trình sau: F + 1e ® F-
Ví dụ 2: Những nguyên tử phi kim lớp ngoài cùng có 5, 6, 7 electron (ns2np3, ns2np4 hay ns2np5) có khả năng nhận thêm 3, 2 hay 1 electron để trở thành ion âm (hay anion).
	Cl + 1e ®Cl-
	O + 2e ® O2-
	Các anion phi kim được gọi theo tên gốc axit (trừ O2- gọi là anion oxit). Ví dụ: F- gọi là anion florua.
Ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử
	- Ion đơn nguyên tử là các ion tạo nên từ một nguyên tử. Ví dụ: cation Li+, Na+, Mg2+, Al3+ và anion F-, S2-.
	- Ion đa nguyên tử là những nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm. Ví dụ: cation amoni NH4+, anion hiđroxit OH-, anion sunfat SO42-.
b) Sự tạo thành liên kết ion
Để hiểu được sự tạo thành liên kết ion, ta xét phản ứng của natri với clo:
	Nguyên tử Na (1s22s22p63s1) nhường 1 electron cho nguyên tử Cl (1s22s22p63s23p5) để biến đổi thành cation Na+ (1s22s22p6), đồng thời nguyên tử clo nhận 1 electron của nguyên tử Na để biến đổi thành anion Cl- (1s22s22p63s23p6), có thể biểu diễn quá trình trên như sau:
	Na ® Na+ + 1e
	Cl + 1e ® Cl-
	Hai ion được tạo thành mang điện tích ngược dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện, tạo nên phân tử NaCl: Na+ + Cl- ® NaCl
	Liên kết giữa cation Na+ và anion Cl- là liên kết ion.
	Vậy, liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.
	Phản ứng hóa học trên có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:
	2Na + Cl2 ® 2Na+Cl-
c) Tính chất chung của hợp chất ion
	Tinh thể ion rất bền vững vì lực hút tĩnh điện giữa các ion ngược dấu trong tinh thể ion rất lớn. Các hợp chất ion đều khá rắn, khó bay hơi, khó nóng chảy. Ví dụ: nhiệt độ nóng chảy của NaCl là 800oC, của MgO là 2800oC. Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước. Khi nóng chảy và khi hòa tan trong nước, chúng dẫn điện, còn ở trạng thái rắn thì không dẫn điện.
2.2. Liên kết cộng hóa trị
a) Sự hình thành liên kết cộng hóa trị
Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa các nguyên tử giống nhau. Sự hình thành đơn chất
- Sự hình thành phân tử hidro (H2)
	Nguyên tử H (Z = 1) có cấu hình electron là 1s1, hai nguyên tử H liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử H góp 1 electron tạo thành một cặp electron chung trong phân tử H2. Như thế trong phân tử H2, mỗi nguyên tử H có 2 electron, giống cấu hình electron bền vững của khí hiếm heli.
	Mỗi chấm bên kí hiệu nguyên tố biểu diễn một electron ở lớp ngoài cùng. H:H được gọi là công thức electron, thay hai chấm bằng một gạch, ta có H-H gọi là công thức cấu tạo. Giữa 2 nguyên tử hidro có 1 cặp electron liên kết biểu thị bằng một gạch (-), đó là liên kết đơn.
- Sự hình thành phân tử nitơ (N2)
	Cấu hình electron của N (Z = 7) 1s22s22p3, có 5 electron ở lớp ngoài cùng. Trong phân tử N2, để đạt cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm gần nhất (Ne), mỗi nguyên tử N phải góp chung 3 electron.
	Hai nguyên tử N liên kết với nhau bằng 3 cặp electron liên kết biểu thị bằng ba gạch (º), đó là liên kết ba. Liên kết ba này bền nên ở nhiệt độ thường, khí nitơ kém hoạt động hóa học.
	Liên kết được hình thành trong phân tử H2, N2 vừa trình bày ở trên là liên kết cộng hóa trị.
	Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung.
	Mỗi cặp electron chung tạo nên một liên kết cộng hóa trị.
	Các phân tử H2, N2 tạo nên từ hai nguyên tử của cùng một nguyên tố (có độ âm điện như nhau), nên các cặp electron chung không bị hút lệch về phía nguyên tử nào. Do đó, liên kết trong các phân tử đó không bị phân cực. Đó là liên kết cộng hóa trị không cực.
Liên kết giữa các nguyên tử khác nhau. Sự hình thành hợp chất
- Sự hình thành phân tử hiđro clorua (HCl)
	Trong phân tử hiđro clorua, mỗi nguyên tử (H và Cl) góp 1 el ... o thì bazơ mạnh sẽ tham gia phản ứng với dung dịch có màu đỏ nhạt và phản ứng chuyển sang màu cam.
Kết luận về sự chuyển dịch : bazơ mạnh đẩy axit yếu ra khỏi dung dịch và tham gia vào qua trình phản ứng.
* Thí nghiệm 5 :Cân bằng trong dung dịch bazơ yếu 
- Dùng pipet cho vao 2 ống nghiệm mỗi ống 0,2ml dung dịch amoniac 1M và 1,8ml H2O, nhỏ thêm vào mỗi ống 1-2 giọt phenolphtalein 
- Thêm vào ống thứ 2 vài tinh thể amoni clorua và lắc đều cả 2 ống nghiệm.
Quan sát, nêu hiện tượng, giải thích?
 @ Kết quả thí nghiệm :
 - Ống 1 : theo cách tiến hành thí nghiệm thì dung dịch có màu hồng đậm.
 - Ống 2 : dung dịch có màu hồng đậm và sau khi cho thêm vài tinh thể amoni clorua và lắc đều thì dung dịch chuyển sang không màu
Bài tập
Trong thí nghiệm trên,nồng độ [Na2S2O3] và của [H2SO4] đã ảnh hưởng thế nào lên vận tốc phản ứng.Viết lại biểu thức tính vận tốc phản ứng. Xác định bậc của phản ứng?
Trả lời:
+Nồng độ [Na2S2O3] tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng .
Nồng độ [H2SO4] hầu như không ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng.
+Biểu thức tính vận tốc:
V=k.[Na2S2O3]1.0854.[H2SO4]0.076
+Bậc của phản ứng: 1.0854+0.076=1.1614
2.Thay đổi thứ tự cho[H2SO4] và [Na2S2O3] thì bậc phãn ứng có thay đổi không.Tại sao?
Trả lời: Thay đổi thứ tự cho [H2SO4] và [Na2S2O3] thì bậc phản ứng không thay đổi. Ở 1 nhiệt độ xác định bậc phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của hệ (nồng độ, nhiệt độ, diện tích bề mặt ,áp suất) mà không phụ thuộc vào thứ tự chất phản ứng
Bài 3: PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ
1. Mục đích :	
 - Khảo sát phản ứng oxi hóa – khử và chiều của phản ứng oxi hóa khử.
 - Xác định bậc phản ứng bằng thực nghiệm.
2.Nguyên tắc :
 - Biết được phản ứng oxi hóa – khử (Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng trong đó có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố), phản ứng gồm có 2 quá trình cho và nhận electron.
Quá trình cho electron là quá trình oxi hóa (hay sự oxi hóa).
Quá trình nhận electron là quá trình khử (hay sự khử).
Chất cho electron là chất khử, chất nhận electron là chất oxi hóa.
Khi chất khử cho electron thì nó chuyển thành dạng oxi hóa tương ứng. Ngược lại khi chất oxi hóa nhận electron thì nó chuyển thành dạng khử tương ứng. Chất oxi hóa và chất khử của cùng một nguyên tố hợp thành một cặp oxi hóa - khử. Mỗi phản ứng oxi hóa - khử đều có 2 cặp oxi hóa – khử.
Ví dụ phản ứng:
MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ ® Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 
gồm hai cặp oxi hóa – khử MnO4-/Mn2+ và Fe3+/Fe2+.
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 gồm hai cặp oxi hóa – khử H-/H2 và Zn2+/Zn
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu gồm hai cặp oxi hóa – khử Cu2+/Cu và Fe2+/Fe
- Xác định bậc phản ứng hóa học.
Phản ứng: mA + nB  D m’C + n’D
Tốc độ phản ứng hay hay 
Dựa vào tốc độ phản ứng để xác định bậc phản ứng. Bậc phản ứng có thể tính theo một chất tham gia phản ứng nhưng phải cố định nồng độ củ chất còn lại.
Ví dụ: Tốc độ phản ứng của dung dịch Na2S2O3 trong phản ứng
Để xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3 ta cố định nồng độ H2SO4, tăng dần nồng độ Na2S2O3.
Thí nghiệm 1, nồng độ Na2S2O3 là x, nồng độ H2SO4 là y , thời gian ∆t là t1
Thí nghiệm 2, nồng độ Na2S2O3 là 2x(lấy lượng thể tích gấp 2 lần TN1), nồng độ H2SO4là y, thời gian là t2,m và n là bậc phản ứng ta có
Tốc độ phản ứng của dung dịch Na2S2O3 : 
v1 = ∆C / ∆t1 = k.xmyn , v2 = ∆C / ∆t2 = k.2xmyn 
→ → 
3. Dụng cụ, hoá chất:
 - Pipet, đũa thuỷ tinh, bóp cao su, bình định mức 100ml, 5 cốc 100ml, 1 cốc 250ml, bình hình trụ.
 - Dung dịch H2SO4 (98%) đậm đặc, kẽm hạt, đinh sắt, KNO2, KMnO4 1M, KI 0,1 M, NaỌH, Na2S2O3, CuSO4
4. Tiến hành thí nghiệm
4.1. Pha các dung dịch trong thí nghiệm
Pha 100ml dung dịch H2SO4 1M từ dung dịch H2SO4 (98%) đậm đặc
Pha 100ml dung dịch H2SO4 0,4M từ dung dịch H2SO4 (98%) đậm đặc
Pha 100ml dung dịch H2SO4 0,2 M từ dung dịch H2SO4 (98%) đậm đặc
Pha 100ml dung dịch Na2S2O3 0,1M từ Na2S203.5H2O
Tiến hành pha dung dịch H2SO4 với các nồng độ tướng ứng 1M, 0,4 M và 0,2 M
Thể tích chất lỏng đậm đặc cần dùng để pha (ml) dung dịch có nồng độ CM
 Vđ = 	 với 	 	ta có: m = 
Với: 	Vđ: thể tích dung dịch đậm đặc (ml)
 	m: khối lượng cân (g)
 	v : thể tích dung dịch cần pha (ml)
 	d: tỉ trọng g/ml
 	C%: nồng độ phần trăm của dung dịch
H2SO4 là một chất lỏng sánh như dầu, không màu, không mùi, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H2SO4 98% có D = 1,84 g/cm3). Nó là một axit vô cơ mạnh. Nó hòa tan trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. H2SO4 đặc hút nước mạnh và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc vào nước mà không làm ngược lại vì có thể gây bỏng.
Cho vào bình định mức 100ml khoảng 30ml nước cất. Dùng pipet lấy chính xác lượng axit đặc cần pha cho vào bình (dùng bóp cao su lấy dung dịch axit đặ tuyệt đối không được tự hút). Thao tác này được thực hiện trong tủ hút . dùng đũa thuỷ tinh quấy đều thêm nước cất định mức tới vạch.
Tiến hành pha dung dịch 100ml dung dịch Na2S2O3 0,1M 
 Khối lượng chất rắn cần lấy để pha Vml dung dịch có nồng độ CM là:
với: 	m : khối lượng chất rắn cần lấy (g)
 	CM : nồng độ mol/l (M)
 	M : khối lượng phân tử (g)
 	V : thể tích cần pha (ml)
 	p : độ tinh khiết của hóa chất 
Cân chính xác lượng Na2S203. chuẩn vừa tính trên cân phân tích cho vào bình định mức dung tích 100ml bằng phễu thuỷ tinh. Tráng phễu nhiều lần bằng nước cất(20ml), bỏ phễu ra lắc nhẹ để tan hoàn toàn. Thêm nước cất đến vạch.
Thí nghiệm 1: Phản ứng oxy hóa – khử 
Lấy 2 ống nghiệm
 + Ống 1 cho 2ml dung dịch axit H2SO4 1M + vài hạt kẽm.
 + Ống 2 cho 2ml dung dịch CuSO4 + một đinh sắt.
Quan sát, nêu hiện tượng, giải thích?
Hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng : 
 + Ở ống 1 có hiện tượng sủi bọt chứng tỏ có khí bay hơi lên :
 H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 ↑
 Zn bị ăn mòn do phản ứng : Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 nên sinh ra bọt khí H2 sinh ra trên bề mặt Zn.
 + Ở ống 2 có hiện tượng : đồng bám vào thanh sắt, đồng kết tủa có màu nâu đỏ và có màu nhạt dần.
 CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓
 Hiện tượng này là hiện tượng ăn mòn hóa học, đinh sắt bị gỉ và đồng có kết tủa màu đỏ. Trong dãy hoạt động hóa học, sắt mạnh hơn đồng nên có thể đẩy đồng ra ngoài và đồng tạo kết tủa, còn sắt tạo muối.
 Thí nghiệm 2: Một chất vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử 
 Lấy 2 ống nghiệm :
 + Ống 1 : 1ml dung dịch KMnO4 1M + 3 giọt H2SO4 1M + 1ml KNO2
 + Ống 2 : 1ml dung dich KI 1M + 3 giọt H2SO4 1M + 1ml KNO2
Quan sát, nêu hiện tượng, giải thích?
 Hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng : 
Ống nghiệm 1 : dung dịch bị mất màu và trở nên trong suốt.
Phương trình phản ứng :
 2KMnO4 + 3H2SO4  + KNO2  →  5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
 Các dung dịch tạo thành không có màu, hiện tượng gì xảy ra.
Ông nghiệm 2 : dung dich xuất hiện kết tủa đen ( Iot ) và có khí màu nâu đỏ thoát ra trên bề mặt ( do khí NO thoát ra bị oxi không khí oxy hóa ngay lập tức thành NO2 có màu nâu đỏ)
Phương trình phản ứng 
 2KI + 2H2SO4 + KNO2 → 2KSO4 + I2 + 2NO+ 2H2O
Thí nghiệm 3 : Ảnh hưởng của môi trường đến phản ứng oxi hóa – khử 
Lấy 3 ống nghiệm :
 + Ống 1 : 1ml KMnO4 + 3 giọt H2SO4 1M
 + Ống 2 : 1ml KMnO4 + 3 giọt nước cất
 + Ống 3 : 1ml KMnO4 + 3 giọt NaOH 
Quan sát, nêu hiện tượng, giải thích?
Hiện tượng quan sát được và giải thích hiện tượng : 
 Ở ống nghiệm 1 : dung dịch từ màu đỏ tím chuyển sang màu hồng
 Giải thích: do môi trường axit MnO4- bị khử thành Mn2+ nên có màu hồng , sau đó mất màu do dung dịch bị pha loãng 
Phương trình ion : MnO42- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O
 Ở ống nghiệm 2 : dung dịch xuất hiện các kết tủa màu nâu đen không tan.
Giải thích : do trong môi trường trung tính MnO42- bị khử thành MnO2.
Phương trình ion : MnO42- + 2H2O + 3e → MnO2 + OH- 
 Ở ống nghiệm 3 : Dung dịch chuyển có màu xanh sau đó chuyển sang màu nâu sữa
Giải thích : do môi trường bazơ mạnh MnO4- có màu tím bị khử sang MnO42- 
có màu xanh rồi sang màu nâu sữa do dung dịch MnO2 không tan có màu nâu
Thí nghiệm 4 : Xác định bậc phản ứng theo Na2S2O3
 Chuẩn bị 2 ống nghiệm đựng H2SO4 và 2 bình nón đựng Na2S2O3 và H2O theo bảng :
STT
Ống nghiệm
Vml H2SO4 0,4 M
Bình hình nón
Thời gian
V(ml) Na2S2O4 0,1M
V(ml) H2O
1
8
4
8
2
8
8
4
Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình nón và đo thời gian, để yên bình nón đến khi chuyển sang màu đục sữa ghi lại thời gian
Thí nghiệm 5 : Xác định bậc phản ứng theo H2SO4
 Chuẩn bị 2 ống nghiệm đựng H2SO4 và 2 bình nón đựng Na2S2O3 và H2O theo bảng :
STT
Ống nghiệm
Vml H2SO4 0,4 M
Bình hình nón
Thời gian
V(ml) Na2S2O4 0,1M
V(ml) H2O
1
4
8
8
2
8
8
4
Đổ nhanh axit trong ống nghiệm vào bình nón và đo thời gian, để yên bình nón đến khi chuyển sang màu đục sữa
Bài 4: NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH
Mục tiêu 
1. Trình bày được nguyên tắc và phản ứng định lượng acid hydrochloric, axit axetic
2. Tính được thể tích dung dịch acid hydrochloric đặc để pha và pha được 
	100 mL dung dịch acid hydrochloric 0,1N. 
3. Xác định được nồng độ dung dịch acid hydrochloric 0,1N, axit axetic
1. Dụng cụ - hóa chất
− Cân phân tích	− Chất gốc natri carbonat Na2CO3
− Buret 	− Dung dịch acid hydrochloric đặc
− Cốc có mỏ 	− Dung dịch chỉ thị da cam methyl. 
−Pipet chính xác dung tích 10 mL 	−Bình nón dung tích 100 mL 
− Phễu thủy tinh 	−Đũa thủy tinh 
− Cốc chân dung tích 100 mL 	− Đèn cồn hoặc bếp điện 
 	 - NaOH 0,1N, CH3COOH, phenolphtalein
2. Pha dung dịch axit clohydric 0,1n
− Acid hydrochloric (HCl) có khối lượng phân tử M = 36,46. 
− Acid hydrochloric đặc là chất lỏng trong, không màu, bốc khói, có tỷ 	trọng ở 20 oC khoảng 1,18, nồng độ HCl từ 35 đến 38% (kl/ kl) ứng với nồng độ đương lượng khoảng 10 - 12 N. 
−Acid hydrochloric đặc dễ bay hơi, thường không đạt tiêu chuẩn chất gốc, bởi vậy khi pha dung dịch HCl 0,1 N từ dung dịch HCl đặc ta chỉ 	có thể pha gần đúng. Nồng độ dung dịch HCl 0,1 N sau khi pha được 	xác định bằng một dung dịch chuẩn khác có tính base đã biết nồng độ. 
−Vì dung dịch HCl đặc là chất lỏng, bốc khói nên ta tính thể tính dung 	dịch cần lấy thay cho khối lượng. Giả sử, để pha 100 mL dung dịch 	HCl có nồng độ xấp xỉ 0,1N ta tính như sau: 
−	Biết đương lượng gam E của HCl bằng khối lượng phân tử của nó và bằng 36,46.
−	Số gam HCl nguyên chất có trong 100 mL dung dịch HCl 0,1N là:
- Do đó thể tích dung dịch HCl đặc cần lấy là: 
Tiến hành pha dung dịch HCl 0,1N: 
−Cho vào cốc chân khoảng 30 - 50 mL nước cất. 
−Dùng pipet chia vạch cho khoảng 0,8 mL dung dịch HCl đặc (dùng quả bóp hoặc để dung dịch tự mao dẫn, tuyệt đối không được hút) vào cốc chân trên. Thao tác này được thực hiện trong tủ hốt. 
− Dùng đũa thủy tinh khuấy đều. 
−Thêm nước cất vừa đủ 100 mL. Khuấy đều. 
3. Nguyên tắc định lượng axit clohydric
Acid hydrochloric là một acid mạnh, có thể dùng chất gốc là natri carbonat để xác định nồng độ của nó. Điểm tương đương được xác định dựa vào sự chuyển màu của dung dịch có cho thêm chỉ thị màu thích hợp do có sự thay đổi đột ngột pH của dung dịch. 
Phương trình phản ứng định lượng: 
Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl (1)
NaHCO3 + HCl = H2O + CO2↑ + NaCl (2)
4.1. Pha dung dịch gốc natri carbonat 0,1N 
−Na2CO3 khan được dùng làm gốc, trước khi sử dụng cần sấy 180- 200	oC trong 2 giờ để đuổi hết nước vì Na2CO3 dễ hút ẩm trong không khí 	tạo thành Na2CO3. 10H2O. 
−Đương lượng gam E của Na2CO3 bằng 1/ 2 khối lượng phân tử của nó 
	và bằng 52,997. 
−Lượng Na2CO3 cần thiết để pha 100 mL dung dịch Na2CO3 có nồng độ 
	chính xác 0,1N là:
Tiến hành pha 100 mL dung dịch Na2CO3 0,1N như sau: 
−Cân chính xác khoảng 0,53 g chất chuẩn gốc Na2CO3 trên cân phân tích cho vào bình định mức dung tích 100 mL qua phễu. 
−Tráng phễu nhiều lần bằng nước cất (khoảng 50 mL). Bỏ phễu ra. 
− Lắc nhẹ để hòa tan hoàn toàn Na2CO3. 
− Thêm nước vừa đủ đến vạch. Lắc đều. 
Tính nồng độ thực (Nth) của dung dịch Na2CO3 pha được:
Trong đó: 	
- mTH là khối lượng, tính bằng g, của Na2CO3 cân được 
- mLT là khối lượng, tính bằng g, của Na2CO3 vừa đủ để pha được 100,0 mL dung dịch Na2CO3 nồng độ chính xác 0,1N (mLT = 0,52997 g). 
4.2. Tiến hành định lượng 
−Dùng pipet chính xác (có bầu) dung tích 10 mL lấy 10,00 mL dung dịch Na2CO3 cho vào bình nón sạch. Thêm vào đó 2 giọt dung dịch chỉ thị da cam methyl. 
−Dùng phễu rót dung dịch (từ cốc có mỏ) khoảng 10 - 15 mL dung dịch HCl 0,1N lên trên buret để tráng buret (làm 2 lần). Cho đầy dung dịch HCl 0,1N lên trên buret và điều chỉnh khóa buret được dung dịch đến vạch 0. 
Bố trí thí nghiệm được trình bày ở hình 4.1. 
10,00 ml dung dÞch Na2CO3 +
2 giät dung dÞch da cam methyl 
Dung dÞch HCl 0,1N
Hình 4. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch HCl 0,1N
Tiến hành chuẩn độ:
 Một tay điều chỉnh khóa buret cho dung dịch HCl 0,1N từ buret xuống bình nón (lúc đầu nhanh, gần điểm tương đương cho từ từ từng giọt, nửa giọt), tay kia lắc bình nón chứa dung dịch Na2CO3. Chuẩn độ tới khi dung dịch ở bình nón chuyển sang màu hồng da cam. Ghi thể tích dung dịch HCl 0,1N đã dùng. 
4.3. Tính kết quả 
Nồng độ đương lượng (NA) của dung dịch HCl được tính theo công thức sau:
- VB là thể tích dung dịch Na2CO3 0,1N, tính bằng mL, đã dùng (VB =10,00 mL)
5. Định lượng dung dịch axit axetic
5.1. Nguyên tắc 
Phép chuẩn độ này là định lượng một acid yếu bằng một kiềm mạnh, dùng chỉ thị là phenolphthalein, kết thúc định lượng khi chỉ thị chuyển từ không màu sang màu hồng. 
Phương trình phản ứng định lượng: 
5.2. Tiến hành 
− Dùng phễu rót dung dịch (từ cốc có mỏ) khoảng 10 - 15 mL dung dịch NaOH 0,1N lên trên buret để tráng buret (làm 2 lần). Cho đầy dung dịch NaOH 0,1N lên trên buret và điều chỉnh khóa buret được dung dịch đến vạch 0. 
−Dùng pipet chính xác (có bầu) dung tích 10 mL lấy 10,00 mL dung 
	dịch CH3COOH cần định lượng cho vào bình nón sạch. Thêm vào đó 1 - 2 giọt dung dịch chỉ thị phenolphthalein. 
Bố trí thí nghiệm được trình bày ở hình 4. 
10,00 ml dung dịch CH3COOH + 1-2 giọt phenolphtalein
Dung dịch NaOH 0,1N
Hình 1. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NaOH 0,1N 
Tiến hành chuẩn độ: Một tay điều chỉnh khóa buret cho dung dịch NaOH 0,1N từ buret xuống bình nón (lúc đầu nhanh, gần điểm tương đương cho từ từ từng giọt, nửa giọt), tay kia lắc bình nón chứa dung dịch CH3COOH. Chuẩn độ tới khi dung dịch ở bình nón chuyển sang màu hồng thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch NaOH 0,1N đã dùng. 
5.3. Tính kết quả 
Nồng độ đương lượng (NA) của dung dịch CH3COOH được tính theo công thức sau:
Trong đó:
− VB là thể tích dung dịch NaOH 0,1N, tính bằng mL đã dùng chuẩn độ 
− NB là nồng độ đương lượng của dung dịch NaOH (NB = 0,1) 
−VA là thể tích dung dịch CH3COOH, tính bằng mL cần xác định nồng 
	độ (VA = 10,00 mL )
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đào Đình Thức, Hoá học đại cương, NXB Đại học QGHN - 1998
2. Trần Tứ Hiếu, Giáo trình Hoá học phân tích NXB Đại học QGHN - 2004
3. Đỗ Quý Hai (chủ biên) - Nguyễn Bá Lộc - Trần Thanh Phong - Cao đăng Nguyên (2010), Giáo trình hóa sinh, NXB Đại học Huế.
4. Giáo trình hóa học vô cơ, hóa học hữu cơ – Trường Cao đẳng Y Dược Hà Nội (Lưu hành nội bộ).
5. Hoàng Nhâm, 1994. HÓA H ỌC VÔ CƠ, tập 1. NXB Giáo dục. Hà Nội.
6. Đàm Trung Bảo, HÓA ĐẠI CƯƠNG – VÔ CƠ, Tập 2, NXB Y học, Hà Nội, 1978.
7. Lê Thành Phước, Bài Giảng Hóa Vô Cơ, Đại học Dược Hà Nội, 1998.
8. Phan An(2009), Hóa Vô cơ - Hữu cơ (Dùng cho đào tạo Bác sỹ đa khoa), NXB Giáo dục.
9. Trần Mạnh Bình, Nguyễn Quang Đạt (2005), Hóa học hữu cơ, trường Đại học Dược Hà Nội.