I Nhận biết hoá chất và quy tắc sử dụng hoá chất an toàn trong phòng thí nghiệm

1. Nhận biết hoá chất: Hoá chất trong phòng thí nghiệm thường được đựng trong chai hoặc lọ kín (thuỷ tinh hoặc nhựa) và có dán nhãn ghi đầy đủ các thông tin quan trọng như: tên hoá chất, công thức hoá học, độ tinh khiết, khối lượng/thể tích, nhà sản xuất và các kí hiệu cảnh báo nguy hiểm.
2. Quy tắc sử dụng hoá chất an toàn:
   • Tuyệt đối không dùng hoá chất không có nhãn hoặc nhãn bị mờ chữ.
   • Trước khi dùng, cần đọc kĩ nhãn và các lưu ý, cảnh báo của mỗi loại hoá chất.
   • Lấy hoá chất đúng cách: Không dùng tay trực tiếp lấy hoá chất; sử dụng thìa thuỷ tinh hoặc kim loại đối với chất rắn dạng bột, và dùng panh đối với hoá chất dạng miếng/thanh. Khi lấy hoá chất lỏng từ chai, cần hướng nhãn lên trên để tránh hoá chất dính vào nhãn.
   • Xử lí sau thí nghiệm: Không đổ hoá chất thừa trở lại bình chứa ban đầu mà cần xử lí theo hướng dẫn của giáo viên.
   • Trường hợp sự cố: Nếu hoá chất dính vào người hoặc bị đổ ra ngoài, các em phải báo ngay cho giáo viên để được xử lí kịp thời.

II Giới thiệu một số dụng cụ thí nghiệm và cách sử dụng

1. Một số dụng cụ thí nghiệm thông dụng: Bao gồm ống nghiệm, cốc thuỷ tinh, bình nón, phễu lọc, ống đong, ống hút nhỏ giọt và kẹp gỗ.
2. Cách sử dụng một số dụng cụ:
   • Ống nghiệm: Khi làm thí nghiệm, tay không thuận giữ ống nghiệm, tay thuận thêm hoá chất vào. Khi đun nóng, cần kẹp ở khoảng 1/3 ống nghiệm (từ miệng xuống), nghiêng ống về phía không có người, làm nóng đều đáy ống trước rồi mới đun trực tiếp chỗ có hoá chất; lưu ý không để đáy ống nghiệm sát bấc đèn cồn.
   • Ống hút nhỏ giọt: Dùng quả bóp cao su để hút chất lỏng và bóp nhẹ để nhả từng giọt vào ống nghiệm, tránh chạm đầu ống hút vào thành ống nghiệm.

III Giới thiệu một số thiết bị và cách sử dụng

1. Thiết bị đo pH: Dùng để xác định độ acid hoặc base của dung dịch bằng cách cho điện cực của máy hoặc bút đo vào dịch cần đo.
2. Huyết áp kế: Dùng để đo huyết áp, phổ biến là loại huyết áp kế đồng hồ.
3. Thiết bị điện và cách sử dụng:
   • Nguồn điện: Thường dùng là các loại pin 1,5 V; 3 V hoặc 6 V.
   • Biến áp nguồn: Thiết bị giúp chuyển đổi điện áp xoay chiều 220 V thành các giá trị điện áp thấp (AC hoặc DC) an toàn cho thí nghiệm. Cần chọn đúng mức điện áp và cực điện khi kết nối.
   • Thiết bị đo điện: Ampe kế dùng đo cường độ dòng điện, Vôn kế dùng đo hiệu điện thế. Khi sử dụng cần ước lượng giá trị để chọn thang đo phù hợp và cắm đúng chốt âm (-), chốt dương (+).
   • Joulemeter: Dùng để đo dòng điện, điện áp, công suất và năng lượng điện tiêu thụ của mạch điện.
   • Thiết bị sử dụng điện và hỗ trợ: Bao gồm biến trở (điều chỉnh điện trở), điốt phát quang (LED - lưu ý mắc đúng cực và nối tiếp với điện trở bảo vệ), bóng đèn, công tắc, cầu chì và dây nối.

Tóm lại: Để đảm bảo an toàn và thành công trong các tiết thực hành, các em cần tuân thủ nghiêm ngặt nội quy phòng thí nghiệm, đọc kĩ nhãn hoá chất và nắm vững cách sử dụng các dụng cụ, thiết bị điện trước khi tiến hành.

I – Biến đổi vật lí và biến đổi hoá học

• Biến đổi vật lí: Là hiện tượng chất có sự thay đổi về trạng thái (rắn, lỏng, khí), hình dáng, kích thước... nhưng không biến đổi thành chất khác.
  • Ví dụ: Nước đá tan thành nước lỏng, hoà tan muối ăn vào nước.
• Biến đổi hoá học: Là hiện tượng chất có sự biến đổi tạo ra chất mới.
  • Ví dụ: Đốt cháy than (carbon) tạo thành khí carbon dioxide, đun nóng hỗn hợp bột sắt và lưu huỳnh tạo thành iron(II) sulfide.

Thí nghiệm về sự chuyển thể của nước - Một ví dụ về biến đổi vật lí

II – Phản ứng hoá học

1. Khái niệm: Quá trình biến đổi từ chất này thành chất khác được gọi là phản ứng hoá học.
   • Chất ban đầu bị biến đổi gọi là chất phản ứng (hay chất tham gia).
   • Chất mới sinh ra gọi là sản phẩm.
   • Cách viết phương trình chữ: Tên các chất phản ứng $\rightarrow$ Tên các chất sản phẩm.
2. Diễn biến của phản ứng hoá học: Trong phản ứng hoá học, chỉ có liên kết giữa các nguyên tử thay đổi làm cho phân tử này biến đổi thành phân tử khác. Kết quả là chất này biến đổi thành chất khác.
3. Hiện tượng kèm theo các phản ứng hoá học: Để nhận biết có phản ứng xảy ra, chúng ta có thể quan sát các dấu hiệu như:
   • Sự thay đổi màu sắc.
   • Xuất hiện chất khí (sủi bọt khí) hoặc chất kết tủa (chất không tan).
   • Sự toả nhiệt hoặc phát sáng.

III – Năng lượng của phản ứng hoá học

1. Phản ứng toả nhiệt và phản ứng thu nhiệt:
   • Phản ứng toả nhiệt: Là phản ứng giải phóng năng lượng (dưới dạng nhiệt) ra môi trường xung quanh. Ví dụ: Đốt cháy than, củi, xăng, dầu....
   • Phản ứng thu nhiệt: Là phản ứng nhận năng lượng (dưới dạng nhiệt) từ môi trường trong suốt quá trình phản ứng. Ví dụ: Phản ứng nung vôi, phân huỷ đường.
2. Ứng dụng của phản ứng toả nhiệt: Các phản ứng này đóng vai trò quan trọng trong đời sống vì chúng cung cấp năng lượng để đun nấu, sưởi ấm, vận hành động cơ, máy móc công nghiệp và các phương tiện giao thông.

Sử dụng bếp gas để đun nấu - Một ứng dụng của phản ứng toả nhiệt trong đời sống

Ghi nhớ nhanh cho các em:

• Biến đổi vật lí: Giữ nguyên chất.
• Biến đổi hoá học: Ra chất mới.
• Phản ứng hoá học: Là quá trình làm thay đổi liên kết giữa các nguyên tử để tạo ra chất mới.
• Toả nhiệt: Cho nhiệt ra ngoài.
• Thu nhiệt: Lấy nhiệt vào trong.

I – Mol

Khái niệm chi tiết: Mol là lượng chất có chứa $6,022 \times 10^{23}$ hạt vi ba (bao gồm nguyên tử hoặc phân tử) của chất đó.

• Hằng số Avogadro: Kí hiệu là $N$, có giá trị bằng $6,022 \times 10^{23}$ $\text{mol}^{-1}$.

• Giải thích trực quan: Con số $6,022 \times 10^{23}$ là cực kỳ lớn vì kích thước của các nguyên tử, phân tử vô cùng nhỏ bé. Để dễ hình dung, người ta dùng khái niệm "mol" giống như việc dùng từ "tá" để chỉ 12 chiếc bút hay "cặp" để chỉ 2 chiếc giày.

  • Ví dụ: 1 mol nguyên tử Sắt ($\text{Fe}$) chứa đúng $N$ nguyên tử $\text{Fe}$. 1 mol phân tử nước ($\text{H}_2\text{O}$) chứa đúng $N$ phân tử $\text{H}_2\text{O}$.

• Câu hỏi & Bài tập SGK:

  • CH1: Hãy cho biết số nguyên tử hoặc phân tử có trong mỗi lượng chất sau: $0,25\text{ mol}$ nguyên tử $\text{O}$; $1,15\text{ mol}$ phân tử $\text{CO}_2$.

    • Giải thích/Đáp án: * Số nguyên tử $\text{O} = 0,25 \times 6,022 \times 10^{23} = 1,5055 \times 10^{23}$ (nguyên tử).

      • Số phân tử $\text{CO}_2 = 1,15 \times 6,022 \times 10^{23} = 6,9253 \times 10^{23}$ (phân tử).

II – Khối lượng mol

• Khái niệm chi tiết: Khối lượng mol (kí hiệu là $M$) của một chất là khối lượng tính bằng gam của $N$ hạt vi ba của chất đó. Đơn vị của khối lượng mol là $\text{g/mol}$.

• Giải thích mối quan hệ: Trị số khối lượng mol ($M$) bằng đúng trị số khối lượng nguyên tử (NTK) hoặc khối lượng phân tử (PTK) tính theo đơn vị amu, nhưng hai khái niệm này khác nhau về đơn vị ($\text{g/mol}$ so với $\text{amu}$).

  • Ví dụ: Khối lượng phân tử của nước $\text{H}_2\text{O}$ là $18\text{ amu}$ $\implies$ Khối lượng mol ($M_{\text{H}_2\text{O}}$) là $18\text{ g/mol}$ (tức là $1\text{ mol}$ phân tử nước nặng đúng $18\text{ gam}$).

• Công thức chuyển đổi giữa khối lượng chất ($m$) và số mol ($n$):

  $$M = \frac{m}{n} \implies n = \frac{m}{M} \text{ (mol) và } m = n \times M \text{ (g)}$$

• Câu hỏi & Bài tập SGK:

  • CH2: Tính khối lượng mol của chất khí $\text{X}$, biết rằng $0,5\text{ mol}$ khí này có khối lượng là $22\text{ gam}$. Khí $\text{X}$ là khí nào trong các khí sau: $\text{O}_2, \text{CO}_2, \text{N}_2$?

    • Giải thích/Đáp án: Áp dụng công thức: $M_{\text{X}} = \frac{m}{n} = \frac{22}{0,5} = 44\text{ (g/mol)}$.

    • Tính PTK các khí đề bài cho: $M_{\text{O}_2} = 32\text{ g/mol}$; $M_{\text{CO}_2} = 12 + 16 \times 2 = 44\text{ g/mol}$; $M_{\text{N}_2} = 28\text{ g/mol}$.

    • Vậy khí $\text{X}$ là $\text{CO}_2$ (carbon dioxide).

III – Chuyển đổi giữa số mol chất và thể tích chất khí

• Khái niệm Thể tích mol: Thể tích mol của chất khí là thể tích chiếm bởi $1\text{ mol}$ phân tử của chất khí đó.

• Giải thích quy luật Avogadro: Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, các chất khí khác nhau có thể tích mol bằng nhau.

  • Ở điều kiện chuẩn (đkc: nhiệt độ $25^\circ\text{C}$ và áp suất $1\text{ bar}$), $1\text{ mol}$ của bất kì chất khí nào cũng đều chiếm thể tích là $24,79\text{ lít}$.

• Công thức chuyển đổi giữa thể tích khí ở đkc ($V$) và số mol ($n$):

  $$V = n \times 24,79 \implies n = \frac{V}{24,79}$$

• Câu hỏi & Bài tập SGK:

  • CH3: Một hỗn hợp khí gồm $0,1\text{ mol}$ $\text{O}_2$ và $0,2\text{ mol}$ $\text{N}_2$ ở điều kiện chuẩn chiếm thể tích tổng cộng là bao nhiêu?

    • Giải thích/Đáp án: Tổng số mol khí trong hỗn hợp là: $n_{\text{hh}} = n_{\text{O}_2} + n_{\text{N}_2} = 0,1 + 0,2 = 0,3\text{ (mol)}$.

    • Thể tích hỗn hợp khí ở đkc là: $V_{\text{hh}} = n_{\text{hh}} \times 24,79 = 0,3 \times 24,79 = 7,437\text{ (lít)}$.

IV – Tỉ khối của chất khí

• 1. So sánh khí A với khí B: Để biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần, ta so sánh khối lượng mol của chúng:

  $$d_{A/B} = \frac{M_A}{M_B}$$

  • Giải thích ý nghĩa: Nếu kết quả $d_{A/B} > 1$ thì khí A nặng hơn khí B; nếu $d_{A/B} < 1$ thì khí A nhẹ hơn khí B.

• 2. So sánh khí A với không khí: Coi không khí là một hỗn hợp gồm nhiều khí (chủ yếu là $\text{N}_2$ và $\text{O}_2$) và có khối lượng mol trung bình được quy ước xấp xỉ bằng $29\text{ g/mol}$.

  $$d_{A/\text{kk}} = \frac{M_A}{29}$$

• Ứng dụng thực tiễn (Thu khí vào bình):

  • Đặt ngửa bình: Áp dụng cho các khí nặng hơn không khí ($d_{A/\text{kk}} > 1$ hay $M_A > 29$, ví dụ: $\text{CO}_2, \text{O}_2, \text{Cl}_2$). Khi sục vào bình, khí này chìm xuống đáy và đẩy không khí nhẹ hơn ra ngoài.

  • Úp ngược bình: Áp dụng cho các khí nhẹ hơn không khí ($d_{A/\text{kk}} < 1$ hay $M_A < 29$, ví dụ: $\text{H}_2, \text{CH}_4, \text{NH}_3$). Khí nhẹ sẽ bay lên trên đáy bình úp và đẩy không khí nặng hơn xuống dưới thoát ra ngoài.

• Câu hỏi & Bài tập SGK:

  • CH4: Tại sao trong các hang sâu hoặc giếng bỏ hoang lâu ngày, khí carbon dioxide ($\text{CO}_2$) thường tích tụ ở đáy? Người ta cần làm gì trước khi xuống các giếng đó?

    • Giải thích/Đáp án: Khối lượng mol của $\text{CO}_2$ là $44\text{ g/mol}$. Tỉ khối với không khí: $d_{\text{CO}_2/\text{kk}} = \frac{44}{29} \approx 1,52 > 1$. Vì khí $\text{CO}_2$ nặng hơn không khí hơn 1,5 lần nên nó có xu hướng chìm xuống và tích tụ ở đáy giếng/hang sâu. Trước khi xuống, người ta cần thông gió (quạt, dùng cành cây lớn dập lên xuống để khuấy động không khí) hoặc thả một ngọn nến xuống trước để thử xem có đủ oxygen để duy trì sự sống hay không.

V – Em đã học

• Định nghĩa đầy đủ về hạt vi ba trong mol ($6,022 \times 10^{23}$ hạt).

• Các hằng số quan trọng: Hằng số Avogadro ($N$) và thể tích mol khí ở đkc ($24,79\text{ lít}$).

• Hệ thống 3 công thức gốc giúp tính toán xuyên suốt chương trình Hóa học phổ thông: tính số hạt, tính khối lượng ($m = n \times M$), tính thể tích khí ở đkc ($V = n \times 24,79$).

• Khái niệm tỉ khối và giá trị khối lượng mol trung bình của không khí ($M_{\text{kk}} = 29$).

VI – Em có thể

• Tự làm các bài tập tính toán chuyển đổi thành thạo giữa 3 đại lượng: Số mol $\leftrightarrow$ Khối lượng $\leftrightarrow$ Thể tích khí (ở đkc).

• Giải thích được các hiện tượng thực tế liên quan đến tỉ khối chất khí (như hiện tượng tích tụ khí độc trong lòng đất, bóng bay bơm khí hydrogen hoặc helium thì bay lên được còn thổi bằng hơi miệng thì rơi xuống).

• Biết thiết kế sơ đồ thực hành thu các chất khí phổ biến trong phòng thí nghiệm một cách chính xác dựa trên việc tính toán tỉ khối của chúng so với không khí.