TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2 ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI

TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2 Họ tên sinh viên Nguyễn Thu Ánh MSSV 4501106003 Ngày 27112021 Mã lớp CHEM142007 BÀI 2 ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Thực h.Thực hiện được phép đo độ dẫn điện của dung dịch chất điện li, vận dụng để xác định độ dẫn điện của chất điện li yếu (ví dụ: CH3COOH). Xác định độ dẫn điện riêng χ, độ dẫn điện đương lượng λ, tính độ phân li α và hằng số phân li K của chất điện li này

TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2

Họ tên sinh viên: Nguyễn Thu Ánh MSSV: 4501106003

BÀI 2: ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

Thực hiện được phép đo độ dẫn điện của dung dịch chất điện li, vận dụng để xác định độ dẫn điện của chất điện li yếu (ví dụ: CH3COOH)

Xác định độ dẫn điện riêng χ, độ dẫn điện đương lượng λ, tính độ phân li α

và hằng số phân li K của chất điện li này

II CÁCH TIẾN HÀNH:

Pha 100ml dung dịch CH3COOH có nồng độ 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128 M từ dung dịch chuẩn 2 M rồi chuẩn độ lại nồng độ acid vừa pha bằng dung dịch NaOH 0,1M (với chỉ thị là phenolphtalein) Mỗi dung dịch pha loãng được chuẩn độ 3 lần rồi lấy trung bình

Tráng bình và đo 1/R của nước cất bằng máy đo độ dẫn điện

Đo 1/R của các dung dịch acid CH3COOH có nồng độ khác nhau (Đo loãng trước, đặc sau Trước khi đo, tráng bình bằng nước cất, sau đó bằng một ít dung dịch sắp đo) Đổ dung dịch sắp đo vào bình đo sao cho đủ ngập điện cực Sau mỗi lần đo phải tráng sạch bình (để tiết kiệm, chỉ cần tráng bằng một ít dung dịch sắp đo)

Xác định B bằng cách đo 1/R của dung dịch KCl có nồng độ lần lượt là 0,1 N

và 0,01 N

III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:

* Xác định hằng số bình B (t⁰ = 30℃):

Ta có: χ = 1

R B

→ B = χ R

→ B = 0,89 cm-1

Mỗi dung dịch pha loãng được chuẩn độ 3 lần rồi lấy trung bình, nồng độ được tính theo định luật đương lượng: C1 = C2V2/V1 Trong đó C2, V2 là nồng độ và thể tích của dung dịch NaOH, V1 là thể tích acid đem đi chuẩn độ

χH2O = 9,2986 μS.cm-1, t⁰ = 30℃

Ta có:

 = χ 1000

C

λ∞ = 1 λH+ + 1 λCH3COO− = 349 + 41 = 390 (S.cm2 đlg-1)

 = λ

λ∞; Kphân ly = Cα2

1−α

Nồng độ

đương

lượng

KCl

B (cm -1 ) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung

bình

0,1 N 0,01288 14,27 mS 14,33 mS 14,34 mS 14,31 mS 0,90

0,01 N 0,001411 1,60 mS 1,61 mS 1,59 mS 1,60 mS 0,88

Nước cất 9,2986 10-6 2,2 μS 2,0 μS 2,0 μS 2,07 μS

𝟏 𝐑

Do dan dien duong luong

* Bảng số liệu thực nghiệm:

* Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa 𝟏

𝝀 𝒗à 𝝀𝑪

𝝀 0.1344 0.0521

0.2117 0.0739

0.3104 0.1022

0.4400 0.1410

0.6250 0.1990

0.8830 0.2812

Thứ

tự

Nồng độ ban

đầu của acid

(M)

Thể tích acid lấy chuẩn độ (mL)

Thể tích NaOH chuẩn độ (mL) Nồng độ acid

sau khi chuẩn bị (M)

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

Thứ

tự

ꭓ (μS.cm -1 ) ꭓ thực =

𝛘 − 𝛘𝐇𝟐𝐎 λ α 𝐊 = 𝐂𝛂𝟐

𝟏 − 𝛂

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

1 143.30 144.80 143.10 143.73 134.43 19.20 0.0492 1.7854.10-5

2 221.00 221.00 220.90 220.97 211.67 13.54 0.0347 1.9520.10-5

3 320.00 320.00 319.00 319.67 310.37 9.78 0.0251 2.0471.10-5

4 449.00 449.00 450.00 449.33 440.03 7.09 0.0182 2.0891.10-5

5 636.00 634.00 633.00 634.33 625.03 5.02 0.0129 2.0917.10-5

6 893.00 891.10 892.70 892.27 882.97 3.56 0.0091 2.0836.10-5

CH3COOH

x.1000/C

* Xác định hằng số cân bằng K từ đồ thị:

Độ phân li:  = λ

λ∞ Đối với chất điện li 1 – 1 (CH3COOH), ta có:

K = C α

2

1 − α =

𝜆2𝐶

𝜆∞(𝜆∞ − 𝜆)

→ 1

λ =

1

λ∞+

1

Kλ∞2 (λC)

λ và λC Phương trình trên có dạng y = b + ax với a = 1

Kλ∞2, ta sử dụng phương pháp ngoại suy tuyến tính, tính được a = 0,3067

→ Hằng số cân bằng K = 2,1437.10-5 (gần bằng các giá trị K tính được trong bảng phía trên)

* Nhận xét:

Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc 1

λ và λC, suy ra được hằng số cân bằng phân li K

y = 0.3067x + 0.0085 R² = 0.9995

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

IV TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1: Độ dẫn điện là gì? Những đơn vị thông dụng của độ dẫn điện? Độ dẫn điện phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Độ dẫn điện là khả năng truyền tải dòng điện của một chất, dưới tác động của điện trường ngoài, các hạt điện tích dương và âm chuyển động có hướng tạo nên một dòng điện từ

Đơn vị của độ dẫn điện trong hệ SI là Siemens, ký hiệu S

1S = Ω−1 = 10-3mS = 10-6μS

Độ dẫn điện trong dung dịch phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Bản chất của chất điện li

+ Dung môi hòa tan: Dung môi càng phân cực thì độ dẫn điện càng tăng + Nhiệt độ môi trường: Khi nhiệt độ dung dịch tăng, độ nhớt giảm, các ion chuyển động linh hoạt hơn nên độ dẫn điện tăng và ngược lại

+ Điện tích và bán kính ion: Khi bán kính của ion lớn thì lớp solvat nhỏ sẽ làm độ dẫn điện tăng và ngược lại

+ Nồng độ chất điện li: Nồng độ càng lớn, mật độ ion trong dung dịch càng nhiều thì độ dẫn điện càng tăng và ngược lại

Câu 2: Tại sao khi pha hóa chất, ta pha từ nồng độ đặc đến nồng độ loãng, nhưng phép đo độ dẫn điện ta phải đo từ dung dịch loãng sang dung dịch đặc?

Vì dung dịch ban đầu có nồng độ xác định, nên muốn pha hóa chất từ nồng

độ đặc sang loãng ta chỉ cần pha thêm nước cất, ngược lại nếu pha từ nồng độ loãng sang đặc thì ta phải cho thêm chất tan vào Việc chuẩn bị hóa chất cần được tiến hành nhanh chóng và gọn gàng nên phương án pha hóa chất từ đặc sang loãng

là phương án tối ưu nhất, việc pha thêm nước cất cũng dễ thao tác và an toàn hơn

Khi thực hiện phép đo độ dẫn điện ta đo từ dung dịch loãng sang dung dịch đặc vì trong dung dịch loãng, các ion ở cách xa nhau, lực hút tương tác giữa các ion rất yếu nên việc đo độ dẫn điện của dung dịch loãng trước sẽ làm giảm sai số khi thực hiện đo các dung dịch kế tiếp

Câu 3: Mối quan hệ của độ phân li và độ dẫn điện dung dịch?

Khi dung dịch vô cùng loãng, chất điện li được xem như phân li hoàn toàn:

C → 0, 𝛼 → 1, Λ → Λ∞

Độ phân li:  = λ

λ∞ Đối với chất điện li 1 – 1, ta có:

K = C α

2

1 − α =

𝜆2𝐶

𝜆∞(𝜆∞ − 𝜆)

→ 1

λ =

1

λ∞+

1

Kλ∞2 (λC)

Câu 4: Định luật chuyển động độc lập của ion (Định luật Kohlrausch)

Định luật chuyển động độc lập của ion (Định luật Kohlrausch 1):

Khi dung dịch vô cùng loãng, gần như không có sự tương tác giữa các ion với nhau, chất điện li xem như phân li hoàn toàn:

Λ∞ = xΛ∞(+) + yΛ∞(−) Trong đó:

Λ∞ là độ dẫn điện đương lượng giới hạn (S.cm2 đlg-1);

Λ∞(+) là độ dẫn điện đương lượng giới hạn của cation (S.cm2 đlg-1);

Λ∞(−) là độ dẫn điện đương lượng giới hạn của anion (S.cm2 đlg-1);

x là số cation phân li hay số điện tích dương;

y là số anion phân li hay số điện tích âm

Câu 5: Các yếu tố ảnh hưởng đến hằng số cân bằng phân li?

Các yếu tố ảnh hưởng đến hằng số cân bằng phân li là yếu tố nồng độ, áp suất và nhiệt độ,… được tổng kết lại thành nguyên lý gọi là nguyên lý Chatrlier:

“Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ, sẽ dịch chuyển cân bằng theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó.”

Câu 6: Cách xác định K từ bài thực hành?

Từ bài thực hành ta xác định được K theo phương pháp nội suy tuyến tính dựa vào đồ thị phụ thuộc giữa 1

λ và λC

Câu 7: Loại điện cực thường dùng trong máy đo độ dẫn điện là gì?

Loại điện cực thường dùng trong máy đo độ dẫn điện là điện cực graphite - loại điện cực có khả năng chống lại quá trình oxy hóa và giảm hiệu ứng phân cực cho kết quả đo có độ tin cậy cao

Cấu tạo: Điện cực graphite có cấu tạo chủ yếu từ nguyên liệu thô là than chì, than cốc, than đá; được tạo thành bằng cách nung, trộn, nhào, ép, graphit hóa, gia công và chế tạo trong lò hồ quang