Việc áp dụng phương pháp cô cạn dung dịch không chỉ được thực hiện ở phòng thí nghiệm mà còn phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Vậy cô cạn là gì? Làm thế nào để cô cạn dung dịch hiệu quả, tối ưu? Các bạn hãy cùng khám phá chi tiết cho vấn đề này qua chia sẻ của VietChem dưới đây.

1. Cô cạn là gì?

Cô cạn là phương pháp thường dùng để tách chất rắn bất kỳ từ hỗn hợp hoặc dung dịch ban đầu. Phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ cần sử dụng khá cao để có thể tách được các loại chất rắn khó bay hơi, chất rắn khó tan ra khỏi dung dịch.

Trong quá trình tiến hành, có thể dùng bình cồn đốt nóng hoặc thông qua phản ứng nhiệt phân để tạo thành dung dịch. Dung dịch này sau đó được cô cạn. Tuy nhiên, cần phải chú ý tránh những sai sót về tỉ lệ và cân bằng tối ưu cho phản ứng. Nếu không, chỉ với một chút sai số là có thể tiềm ẩn nhiều nguy hiểm.

Ví dụ: 

• Cô cạn dung dịch muối. Kết quả thu được muối khan.
• Cô cạn dung dịch HNO3. Tiến hành nhiệt phân dung dịch HNO3 thu được NO2 kết tủa. Phương trình phản ứng: 4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O.

Cô cạn dung dịch muối được muối khan

2. Cách tiến hành phương pháp cô cạn

Cô cạn chất hóa học là cách làm bay hơi những chất có điểm sôi thấp và thu được chất rắn. Quy trình các bước diễn ra theo trình tự sau:

2.1. Chuẩn bị dung dịch

Trước khi tiến hành, cần phải chuẩn bị dung môi nước và dung dịch cô cạn. Dung dịch này có thể là muối tan trong nước, dung dịch muối hay dung dịch hóa học bất kỳ. 

Sau đó, cho dung dịch và dung môi vào một cái bát hoặc nồi với phần đế rộng. Điều này sẽ giúp cho quá trình bay hơi nước được thuận tiện, dễ dàng và tiết kiệm thời gian hơn.

2.2. Tiến hành đun nhiệt dung dịch

Cho bát hoặc nồi chứa dung dịch cần cô cạn lên bếp. Tiến hành đun dung dịch vừa chuẩn bị. Trong quá trình đun ở nhiệt độ cao, nước bên trong sẽ sôi và bốc hơi. Chất cần tách sẽ còn lại ở đáy nồi.

2.3. Thực hiện thu gom chất cần tách

Sau khi đun một thời gian, nước trong nồi sẽ cạn. Lúc này, chỉ còn lại chất cần tách trong nồi. Bạn cần lấy một cái ống hút hoặc xẻng để thu gom lại.

2.4. Đem chất cần tách đi làm khô

Với chất cần tách vừa thu được, không nên đóng gói ngay. Hãy để ở nơi thoáng khí trong một khoảng thời gian nhất định để chúng khô hoàn toàn. Sau đó, bảo quản trong miếng giấy lọc để dễ dàng lấy ra khi có nhu cầu.

3. Ứng dụng của cô cạn với thực tế

Dựa vào đặc điểm của phương pháp cô cạn để ứng dụng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Điển hình như:

• Ứng dụng trong việc sản xuất muối sạch từ nước biển.
• Tách tinh dầu từ nguyên liệu thiên nhiên.
• Ứng dụng để tách các hợp chất hóa học ra khỏi hỗn hợp.
• Ứng dụng của phương pháp cô cạn trong phòng thí nghiệm…

4. Bài tập áp dụng

Thông qua kiến thức về cô cạn dung dịch đã được phân tích khá chi tiết ở phần trên, các bạn có thể vận dụng vào giải đáp một số bài tập dưới đây:

Bài tập 1: Đem hỗn hợp kim loại X hóa trị II và kim loại Y hóa trị III với tổng khối lượng là 7,8 gram hòa tan với dung dịch Axit Sunfuric loãng vừa đủ. Kết thúc phản ứng thu được dung dịch mới và 8,96 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Dung dịch cô cạn sau phản ứng thu được muối khan là bao nhiêu gam?.

Trả lời

Gọi A và B lần lượt là nguyên tử khối của 2 kim loại X, Y cần tìm. Đặt số mol của A là a, số mol của B là b. Vậy Aa + Bb = 7,8 gram. 

Ta có số mol của H2 thu được sau phản ứng là: 8,96/22,4 = 0,4 (mol)

Phương trình cô cạn là:

X +H2SO4 → XSO4 + H2

a    a                     a          a             mol

2Y + 3H2SO4 → Y2(SO4)3 + 3H2

b       1,5b              0,5b              1,5b   mol

→  a + 1,5b = 0,4 → a = 0,4 – 1,5b (mol) 

nH2SO4 = nH2 = 0.4 (mol) → mH2SO4 = 0,4 x 98 = 39,2 (gram)

Theo định luật bảo toàn khối lượng mX + mY + mH2SO4 = m muối khan + mH2

→ m muối khan = mX + mY – mH2 = 7,8 + 39,3 – 0,4 x 2 = 46,2 (gram)

Bài tập 2: Hòa tan hoàn toàn vào Axit HCl hỗn hợp gồm Fe và Mg 20 gram thu được dung dịch X và 11,2 lít khí thoát ra. Lấy dung dịch X đem cô cạn thì được bao nhiêu gam?

Trả lời

Phương trình phản ứng

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Số mol của Hidro là: nH2 = 11,2/22,4 = 0,5 (mol)

→ nH2 = 1/2nHCl → nHCl = 0,5 x 2 = 1 (mol)

→mHCl = 1 x (35,5 +1) = 36,5 (gram)

Theo định luật bảo toàn khối lượng: m (Fe, Mg) +mHCl = mmuối + mH2

→ m muối = m (Fe + Mg) + mHCl – mH2 = 20 – 36,5 – 0,5 x 2 = 55,5 gram

Vậy dung dịch sau khi cô cạn là 55,5 (gram)

Bài tập 3: Hòa tan hoàn toàn Fe có khối lượng 5,6gram vào dung dịch HCl dư. Kết quả thu được khí bay ra và dung dịch X. Đem cô cạn dung dịch X thu được muối khan. Vậy số gam muối khan là bao nhiêu.

Trả lời

Phương trình phản ứng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Ta có: nFe = 5,6/56 = 0,1 mol → nFeCl2 = nH2 = nFe = 0,1 mol

→ mFeCl2 = 0,1 x (56 + 35,5x2) = 12,7 gram

Vậy muối khan thu được sau phản ứng là 12,7 gram.

Cô cạn là phương pháp mang đến nhiều lợi ích trong một số lĩnh vực nhất định như tách chiết, thí nghiệm… Hy vọng những chia sẻ của VietChem sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về phương pháp này và biết cách ứng dụng trong thực tế cuộc sống.