Bài 5 XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG Điểm Lời phê của giáo viên 1 Tường trình thí nghiệm Mục đích thí nghiệm Xác định bậc tổng cộng của phản ứng Fe3++ I (Fe2+ +12 I2 bằng phương pháp vi phân 1 1 Số liệu và giản đồ thực nghiệm Thí nghiệm 1 Xác định bậc riêng n1 của Fe3+ Gọi Cx là nồng độ Fe2+ sinh ra tại mỗi thời điểm t xác định thông qua nồng độ Iod sinh ra Lượng Iod này được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột như trên ta có Từ các giá trị Cx trên xây dựng được đồ thị 1Cx = f (1t) bằng.
Trang 1Bài 5: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG
1.Tường trình thí nghiệm
Mục đích thí nghiệm : Xác định bậc tổng cộng của phản ứng
Fe 3+ + I - Fe 2+ +1/2 I 2 bằng phương pháp vi phân
1.1 Số liệu và giản đồ thực nghiệm
Thí nghiệm 1: Xác định bậc riêng n1 của Fe3+
Gọi Cx là nồng độ Fe2+ sinh ra tại mỗi thời điểm t xác định thông qua nồng độ Iod sinh ra.Lượng Iod này được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột như trên ta
có :
hh
O S Na O S Na x
V
V C
C 2 2 3 2 2 3
Từ các giá trị Cx trên xây dựng được đồ thị 1/Cx = f (1/t) bằng phương trình thực nghiệm
1/Cx = α + β.1/t (1)
Từ phương trình (1) suy ra β là tg góc nghiêng của đồ thị hợp với phương ngang (góc nhỏ hơn 180o) Sau đó tính 1/β.Vẽ đồ thị lg(1/β) và lg 0
3
Fe
C theo phương trình :
lg(-dc/dt) t=0 = lg(1/β)=A 1 + n 1 lg(C 0
Fe3+ ) (2)
Đồ thị (2) là 1 đường thẳng và ta sẽ tính được n1 bằng tg góc nghiêng của đồ thị hợp với phương ngang (góc nhỏ hơn 180o)
Erlen 1
Trang 2chuẩn độ gian T (s -1 ) (ml) (1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
y = 1E+07x - 14153
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
1/T (s-1)
Erlen 2
Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm -1 )
V _ Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe 2+
(N)
1/C _ Fe 2+
(1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
Trang 3y = 7E+06x - 4585.1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
1/T (s-1)
Erlen 3
Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm -1 )
V _Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe 2+
(N)
1/C _ Fe 2+
(1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
y = 4E+06x - 2956.6
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
1/T (s-1)
Trang 4Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm-1)
V Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe2+
(N)
1/C _ Fe2+ (1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
y = 3E+06x - 1080.2
0
5000
10000
15000
20000
25000
1/T (s-1)
Từ 4 đồ thị trên ta có được những giá trị của β như sau:
Tính lại nồng độ của Fe3 +:
Bình 1 : CFe3+ = ( 1/60 10 )/100 = 1/600 lg(CFe3+) = -2,778
Bình 2: CFe3+ = 1/300 lg(CFe3+) = -2.477
Bình 3 : CFe3+ = 1/200 lg(CFe3+) = -2.3
Bình 4 : CFe3+ = 1/15 lg(CFe3+) = -2.176
Vẽ đồ thị lg(1/β) và lg 3
0
Fe
C
Trang 5y = 0.8806x - 4.5887
-7.1 -7 -6.9 -6.8 -6.7 -6.6 -6.5
-6.4
lg(CFe3+)
Từ đồ thị trên ta xác định được bậc của riêng n 1 của Fe 3+ là 0.8806≈ 1
Thí nghiệm 2: Xác định bậc riêng n 2 của I
-Tương tự như thí nghiệm1 với C0 Fe3+ không đổi, C 0 I- biến thiên ta xác định được bậc riêng n2 của I-
Erlen 1
Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm -1 )
V _ Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe 2+ (N) 1/C _ Fe 2+
(1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
y = 1E+07x - 17560
-20000
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
1/T (s-1)
Trang 6Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm -1 )
V _ Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe 2+
(N)
1/C _ Fe 2+
(1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
y = 2E+06x - 206.93
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1/T (s-1)
Erlen 3
Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm -1 )
V _ Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe 2+
(N)
1/C _ Fe 2+
(1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
Trang 7y = 1E+06x - 506.07
0
2000
4000
6000
8000
10000
1/T (s-1)
Erlen 4
Số lần
chuẩn độ
Thời gian T
1/T (pm -1 )
V _ Na 2 SO 3
(ml)
C _ Fe 2+
(N)
1/C _ Fe 2+
(1/N)
Đồ thị 1/C_1/T
y = 988301x - 436.99
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1/T (s-1)
Từ 4 đồ thị trên ta có được những giá trị của β như sau:
Trang 8988301 -5.995
Tính lại nồng độ Iod:
Bình 1: C0 I- = 1/400 lg(C 0 I) = -2.6
Bình 2: C0 I- = 1/ 200 lg(C0 I) = -2.3
Bình 3 : C0 I- = 3/400 lg(C0 I) = -2.125
Bình 4 : C0 I- = 1/100 lg(C0 I) = -2
y = 1.7648x - 2.3422
-7.2 -7 -6.8 -6.6 -6.4 -6.2 -6
-5.8
lg(C0I)
Từ đồ thị trên ta xác định được bậc của riêng n 2 của I - là 1.7648 ≈ 2
2.Kết quả thí nghiệm
Ta xác định được bậc của phản ứng Fe 3+ + I
-Fe 2+ +1/2 I 2 bằng phương pháp vi
phân một cách khá chính xác là n = n1+n2 = 1 +2 = 3
III Nhận xét :
Ta cho HNO3 vào dung dịch để tạo môi trường acid tránh Fe3+ bị thủy phân tạo Fe(OH)3
HNO3 có tính oxy hóa mạnh, dùng để bảo vệ Fe3+ (nếu trong dung dịch có lẫn các ion khác có tính khử thì các ion này sẽ tác dụng với HNO3 mà không tác dụng với Fe3+)
Trang 9 Ta cho thêm KNO3 vào dung dịch để bổ sung lượng NO3- vì ta không thể sử dụng quá nhiều lượng acid HNO3, nó có thể sẽ oxy hóa Fe2+ trở lại thành Fe3+ Thí nghiệm không được làm quá 15 phút vì khi đó Fe3+ và I- đã phản ứng hết với nhau, lượng I2 sinh ra là lớn nhất và không tạo thêm nữa
Trang 10Bài 6: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN
ỨNG BẬC 2
Tường trình thí nghiệm
Xác định hằng số tốc độ cũa phản ứng thuỷ phân este trong môi trường kiềm.
CH COOC H +NaOH CH COONa+C H OH
Gọi a,b là nồng độ ban đầu (tại thời điểm t = 0 ) của CH3COOC2H5 và NaOH, x là nồng độ CH3COONa ở thời điểm t
Đây là phản ứng phân huỷ ester nên là phản ứng bậc 2 vì vậy tốc độ phản ứng là:
C kt x b
x a b a
x b a a k dt
x a d
ln 1
) ).(
(
Tại thời điểm ban đầu t = 0,x = 0, nên
b
a b a
kt x b a
x a b b
) ( ln 1
Gọi V0, Vt, V∞ là thể tích NaOH còn trong hỗn hợp phản ứng tại các thời điểm t =
0, t, ∞
Nồng độ NaOH còn lại ở các thời điểm sẽ tỷ lệ với các thể tích đó Còn nồng độ của ester ban đầu và ở các thời điểm t sẽ tỷ lệ tương ứng với (V0-V∞) và (Vt-V∞)
Nghĩa là b = A V0
A = A ( V0 - V∞ ) ( b – x ) = A Vt
Trang 11( a – x ) = A ( Vt - V∞ ) Với A là hằng số tỷ lệ
0 t 0
1
(2)
Khi sử dụng dd NaOH 0.05N với lượng hỗn hợp phản ứng dùng là 10ml thì số đương lượng NaOH có trong 10ml hổn hợp phản ứng (hay trong V0 ml NaOH) là V0 0,05 10-3
Nồng độ đương lượng NaOH trong mẫu thử (10ml) là:
b = (V0 0,05 10-3)103
10 = 0,005 V0
mà b = A V0
A = 0,005
Áp dụng công thức (2) ta lần lượt tính được hằng số tốc độ K tương ứng với từng thời điểm của phản ứng thủy phân este trong môi trường NaOH
Theo kết quả thí nghiệm ta có:
T (pm) V NaOH đã chuẩn
(ml)
V NaOH còn lại trong mẫu thử (ml)
Hằng số tốc độ K
Với V0, Vt, V∞ trong công thức (2) là thể tích NaOH 0.05N còn lại trong mẫu thử
(10 ml) tại các thời điểm t = 0, t, ∞
Từ đó ta tính được giá trị hằng số tốc độ trung bình của phản ứng
CH COOC H +NaOH CH COONa+C H OH
2.4676
2.1072+2.2314+2.6203+2.9114 k=
Trang 12Không dùng HCl chuẩn độ trực tiếp NaOH trong hỗn hợp phản ứng mà phải làm như trong phần hướng dẫn thí nghiệm
Nếu ta chuẩn độ 10ml dd trong hỗn hợp bằng HCl (có vài giọt phenoltalein) lúc ban đầu NaOH sẽ dư so với HCl nên dd sẽ có màu hồng, sau 1 khỏang thời gian thì NaOH bắt đầu ít dần đi vì bị HCl trung hoà, đến 1 lúc nào đó dung dịch sẽ từ từ mất màu
có màu sang không màu
Còn làm theo hướng dẫn thí nghiệm thì ngược lại dd sẽ chuyển dần từ không màu sang có màu (khi bắt đầu dư NaOH)
Vì hiện tượng từ không màu sang có màu dễ nhận thấy hơn từ có màu sang không màu
Tiến hành theo hướng dẫn thì độ chính xác sẽ cao hơn
Tại sao không chuẩn độ trực tiếp CH 3 COOC 2 H 5 mà lại phải chuẩn độ gián tiếp qua NaOH?
- Không có thuốc thử cho CH3COOC2H5
- Chuẩn độ NaOH sẽ cho điểm tương đương rõ ràng, bước nhảy lớn
Trang 13Bài 7: XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG PHÂN
1 Số liệu thực nghiệm:
C (H2O2) (N) 0.046 0.0425 0.0395 0.0375 0.035 0.033
Cách tính :
Định luật đương lượng:
2 Xử lý kết quả:
K (ph-1) 0,015827 0,015234 0,01362 0,013665 0,011071
Hằng số tốc độ trung bình:
013883 ,
0 5
011071 ,
0 013665 ,
0 01362 , 0 15234 , 0 15827
,
0
K
Trang 14ph K
013883 ,
0
2 ln 2
ln
2
/
1
Có thể sử dụng cách vẽ đồ thị để xác định hằng số tốc độ phản ứng K:
Phương trình vận tốc cho phản ứng bậc nhất:
0 0.079137 0,152341 0,2043 0,273293 0,332134
Vẽ đồ thị theo t:
y = 0.0112x + 0.0243
R 2 = 0.9681
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Từ đồ thị suy ra: K= 0.0112
Trang 153 Nhận xét:
a Tại sao dùng Cu2+ làm chất xúc tác trong phản ứng này?
-Khi dùng xúc tác tránh sử dụng các nguyên tố đa hóa trị như Fe, Mn… Trong khi
đó Cu2+ rất khó bị khử về Cu(I)
-Cu2+ cho tác dụng xúc tác rất mạnh
b Vì sao phản ứng được xem là phản ứng bậc 1?
Phản ứng phân hủy H2O2 diễn ra qua 2 giai đoạn:
HOOH → O2 + 2H+ (chậm) HOOH + 2H+ → 2H2O (nhanh) Tốc độ của phản ứng được xác định bởi giai đoạn 1 (là giai đoạn chậm) và do đó phản ứng xãy ra theo bậc 1