Báo cáo thực hành hóa lý bài 1 xác định hằng số cân bằng

Nếu ta thêm 1 chất thứ 3 nào đó có khả nng hoà tan trong hai chấtkia thì chất đó sẽ phân bố giữa hai chất lỏng tạo thành hai dungdịch cân bằng có nồng độ khác nhau.. K được gọi là hệ số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT – NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA LÝ

GV: ThS Nguyễn Quang Thái Nhóm 5 Lớp: DH20KH

Họ và tên MSSV Nguyễn Viết Phước 20034804 Nguyễn Chấn Phong 20035536 Nguyễn Thiên Tân 20035090

BÀI 1: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG

I.Mục đích:

Áp dụng định luật phân bố để xác định hằng số cân bằngtrong nước của phản ứng: KI2 + I2 = KI3

II Kiến thức lý thuyết:

Ta biết rằng, khi hai chất lỏng không tan vào nhau thì hỗnhợp sẽ được tách làm hai (lớp nặng hơn ở dưới và nhẹ hơn ởtrên, chính xác hơn là: chất có tỉ trọng lớn hơn nằm dưới) Nếu

ta thêm 1 chất thứ 3 nào đó có khả nng hoà tan trong hai chấtkia thì chất đó sẽ phân bố giữa hai chất lỏng tạo thành hai dungdịch cân bằng có nồng độ khác nhau Đây chúng ta giả thiếtrằng giữa chất tan và môi trường không có phản ứng hoá họcxảy ra

Theo nhiệt động học, ở điều kiện cân bằng, thể hóa học củachất tan trong hai pha phải khác nhau

µ1 = µ 01 + RTlna1 µ2 = µ 02 + RTlna2

µ 01 và 02 là thế hoá tiêu chuẩn của chất tan trong dung môi

tương ứng: a1, a2 là hoạt độ của chất tan trong hai dung môi

Theo điều kiện cân bằng ta viết:

µ 01 + RTlna1 = µ 02 + RTlna2

02 - 01 = RT ln ở nhiệt độ không đổi ta có thể viết:

ln = = Const hay : = exp = K

K được gọi là hệ số phân bố, K chỉ phụ thuộc vào bản chất cácchất và nhiệt độ Đối với dung dịch loãng có thể thay hoạt độcủa chất tan bằng nồng độ

Cách tính trên chỉ đúng khi các chất không làm thay đổi sựtab lẫn của hai chất lỏng và các chất tan không có sự phân lyhoặc kết hợp

Nếu có sự phân ly của chất tan trong 1 pha: giả sử chất tan

KA phân bố giữa dung môi 1 và 2, trong dung môi 1 chất Kkhông phân ly (Hình 3)

KA K+ + A

KA

Nếu gọi nồng độ của KA trong dung môi 1 là C1 và độphân ly của của KA là α thì nồng độ của từng ion trong dungmôi là αC1 Nồng độ KA không phân ly là (1 – α ) C1 Khi đóhằng số phân ly của KA là:

KPL=- (1- )=

KPL là hằng số phân ly

Mặt khác phân tử KA không phân ly lại nằm cân bằng với

Bình 2: 150ml nước cất + 10ml CCl4 bão hòa I2

Các số liệu thu được

Lấy vào 3 bình nón có nút nhám 3,4,5:

Bình 3: 50ml dung dịch KI 0,1N + 10ml CCl4 bão hòa I2

Bình 4: 50ml dung dịch KI 0,05 N + 10ml CCl4 bão hòa I2

Bình 5: 50ml dung dịch KI 0,1 N + 5ml CCl4 bão hòa I2 + 5ml CCl4

Các số liệu thu được:

3a(LớpCCl4)

Bình3b(Lớp

H2O)

Bình4a(LớpCCl4)

Bình4b(Lớp

H2O)

Bình5a(LớpCCl4)

Bình4b(Lớp

H2O)

Nếu C1 và C2 là nồng độ của cấu tử chất tan trong hai dung môi 1

và 2, khi cân bằng ở nhiệt độ không đổi, thì tỷ số C1/C2 là một hằng

số và được gọi là hệ số phân bố K

2.Cùng một lượng dung môi nếu tiến hành chiết nhiều lần thì có lợi hơn chiết một lần vì thu được nhiều dung môi hơn và có hiệu suất cao hơn

Cùng một lượng dung môi nếu tiến hành chiết nhiều lần thì

có lợi hơn chiết một lần vì:

Chiết một lần lượng chiết được là:

m=a.(1-)

- Lần chiết thứ nhất: Vc

Nồng độ chất tan trong dung môi chiết: V0,a

Nồng chất tan trong dung dịch:

K=

K

Lượng chất chiết được sau n lần chiết là: m=a.

 Chiết n lần có lợi hơn chiết 1 lần

3.Biểu thức trong bài này:

Hằng số phân bố chỉ phụ thuộc vào bản chất các chất và nhiệt độ

Hằng số cân bằng phụ thuộc nồng độ, nhiệt độ, áp suất và bản

chấtcủa các chất

4.Khi chuẩn độ I2 trong dung dịch H2O thì không nên cho hồ tinh bột vào ngay từ đầu vì: hồ tinh bột có cấu tạo dạng xoắn => hấp thụ

I2 gây sai số chuẩn độ.

-Phải thêm dung dịch KI vào để hòa tan I2 vì:

KI + I2 = KI3

Khi thêm KI vào tăng cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận là chiều tạo KI3

BÀI 2 : XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA

II Kiến thức lý thuyết :

Ta thấy mức năng lượng của AB lờn hơn mức năng lượng A+B

là ∆H = E2+E1

Như vậy có nghĩa là phản ứng theo chiều thuận là phản ứng thunhiệt Vậy trạng thái X* là trạng thái chung cho phản ứng thuận vàphản ứng nghịch Mức năng lượng X gọi là thềm năng lượng màmột phản ứng muốn tiến hành được phải vượt qua mức năng lượng

đó Như vậy năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết đẻ bổsung vào hệ để cho hệ có năng lượng bằng hoặc lớn hơn mức X*.Bài này xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng:

CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH

Theo phương trình Arrhenius: lg =

Như vậy nếu xác định được hằng số tốc độ k ở nhiệt độ T1 và

T2 ta sẽ xác định được E

Nếu khi thực hiện phản ứng (1) lấy lượng nước là rất lớn hơnnhiều lần so với etylaxetat thì ta có thể xem nồng độ nước là khôngthay đổi và phản ứng tiến hành theo cơ chế bậc 1

Phương trình động học có dạng : lg

Trong đó: C là nồng đọ etylaxetat ban đầu

x là lựợng etylaxetat đã phản ứng ở thời gian tVậy muốn xác định k thì ta phải xác định nồng độ ở các thờiđiểm khác nhau rồi từ đó tính ra

Cách làm: Cho vào hai bình tam giác 250ml nút mài, mỗi bình

100ml HCl 0.1N, một bình để ở nhiệt độ phòng, bình còn lại cho

vào bếp cách thủy đun ở nhiệt độ phòng + 10 C Sau đó cho vàomỗi bình 5ml etylaxetat nguyên chất Lắc đều và tính thời gian từ

đó

Xác định V : Lấy 10ml dung dịch ở một trong hai bình tamgiác chuẩn độ bằng NaOH 0,1N với chỉ thị phenolftalein(dung dịch

chuyển sang màu hồng thì dừng )

Xác định V : Lấy 10ml dung dịch ở bình tam giác còn lại cho

vào bình cầu có sinh hàn, đặt vào bình cách thủy đun ở nhiệt độ

80-90 C trong vòng 120 phút (thỉnh thoảng lắc và cho ít nước cất qua

sinh hàn) Lấy ra để nguội bằng nhiệt độ phòng, rồi đem định phân

toàn bộ bằng NaOH 0,1N

Xácđịnh V : Trong hai bình trên, cứ 20 phút lấy ra mỗi bình

10ml để chuẩn độ (nhớ cho thêm 10ml nước cất và 3 giọt

phenolftalein) chuẩn bằng NaOH 0,1N cho đến khi màu hồng xuất

hiện Làm 5-6 lần

2 Kết quả thí nghiệm:

T10C

T( phút) 20 40 60 80 100 120 140

V0( ml ) 12,3 13,4 14,6 15,7 16,4 17,6

Từ đó ta suy ra lượng etylaxetat đã phản ứng x sau thời gian t tỉ lệvới (V -V ), do vậy ta viết x=m((V - V ), trong đó m là hệ số

tỉ lệ

Một cách tương tự như vậy, lượng CH3COOC2H5 đã phản ứng

ở thời điểm vô cùng sẽ tỉ lệ với (V - V ) Lượng này chính bằnglượng CH3COOC2H5 ban đầu C = m (V - V )

Do vậy ta có lg (V - V )=lg (V - V ) -

Tính E theo công thức:

-Thay vào công thức: E= lg

suy ra: E=14100(cal/mol)

Vậy: Năng lượng hoạt hóa của pứ này trong môi trường axit là:

Xây dựng giản đồ độ tan của hệ ba cấu tử hoà tan hạn chế

II, Cơ sở lý thuyết

Các chất lỏng có thể hoà tan hoàn toàn vào nhau (nước -

tan vào nhau (dầu hoả - nước, nước - thuỷ ngân - benzen, ) hoặc hoà tan hạn chế vào nhau (phenol - nước, nước - cloroform - axit axetic ) Ở đây chúng ta xét trường hợp hoà tan hạn chế.

)

Nhiệt độ toCLần

b) Hòa tan tương hỗ của hệ nước – axit axetic – cloroform.

Biết khối lượng riêng của nước, Axit axetic và Cloroform lần lượt

là 1.0 (g/ml), 1.05 (g/ml) và 1.48 (g/ml)

Bài 4: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỆT

I, Mục đích

Xây dựng giản đồ nóng chảy của hệ hai cấu tử bằng phương

pháp phân tích nhiệt

II, Cơ sở lý thuyết

Giản đồ nóng chảy của hệ hai cấu tử biểu thị mối quan hệ giữanhiệt độ nóng chảy (hay kết tinh) của hệ phụ thuộc vào thành phần của hệ

Ở đây chúng ta nghiên cứu giản đồ nóng chảy của hệ hai cấu

tử hoà tan hoàn toàn ở trạng thái lỏng và không hoà tan ở trạng thái rắn, trong điều kiện áp suất không đổi Giản đồ có thể xây dựng

nhờ phương pháp phân tích nhiệt dựa trên sự nghiên cứu các đườngcong nguội lạnh (hay đun nóng) của các cấu tử nguyên chất và các

(g) 0 0,8 1,6 2,2 3,0 3,6 4,0Thành phần

Khi chất lỏng kết tinh thì lượng nhiệt phát ra trong quá trình kết tinh bù cho lượng nhiệt chất lỏng mất do môi trường ngoài và nhiệt

độ của hệ dừng lại không thay đổi Khi quá trình kết tinh xong thì nhiệt độ lại tiếp tục giảm

Nhiệt độ môi trường làm lạnh phải thấp hơn nhiệt độ eutecti vì để hỗn hợp kết tinh, nếu nhiệt độ môi trường lớn hơn nhiệt độ eutecti thì hỗn hợp sẽ bị ẩm hoặc hóa lỏng

BÀI 5 ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO VÀ XÁC ĐỊNH

NGƯỠNG KEO TỤ

I Mục đích :

Điều chế dung dịch keo Fe(OH)3 Xác định ngưỡng keo tụ củadung dịch này với chất điện li Na2SO4

II Kiến thức lí thuyết :

-Hạt keo là hạt có kích thước nằm giữa hạt vĩ mô và hạt vimô.Vì vậy, ta có thể điều chế dung dịch keo bằng cách ngưng tụ từdung dịch thực hoặc phân tán từ hệ phân tán thô

-Phương pháp ngưng tụ: tập hợp các hạt có kích thước nhỏ

thành hạt có kích thước lớn như hạt keo.Có thể làm bằng phản ứng

hóa học hoặc thay thế dung môi…

-Phương pháp phân tán: dùng năng lượng cơ, điện, chất điện

li…để phân tán các hạt lớn về kích thước hạt keo

III Phần thực nghiệm và kết quả:

1, Chế tạo Son AgI bằng phản ứng trao đổi

AgNO 3 + KI -> AgI + KNO 3

1 Có màu tím nhạt, hạt keo bám quanh Cu nên keo mang điện tích âm(-)

2 Có màu tím nhạt, không có hiện tượng hạt keo bám vào 1 trong 2 cực

3 Có màu đục, hạt keo bám vào Zn nên hạt keo mang điện tích dương

2, Chế tạo keo Fe(OH) 3 bằng phản ứng thủy phân và xác định ngưỡng keo tụ.

Hiện tượng:

là ngưỡng keo tụ (mmol/l)

IV.Xử lí số liệu và tính toán kết quả thực nghiệm:

Vậy ngưỡng keo tụ là: 0,8(mmol/l)

Nhận xét: Nồng độ chất điện li đóng vai trò quan trọng nhất đến quá trìnhkeo tụ

Sự khác biệt giữa dung dịch thực và dung dịch keo là:

-Hạt keo có kích thước lớn hơn phân tử nên tốc độ khuếch tán chậm hơnphân tử

-Các hạt keo có kích thước nhỏ nên thường không bền về mặt nhiệtđộng có xu hướng liên kết lại với nhau thành các hạt có kích thước lớn

hơn  diện tích bề mặt giảm năng lượng bề mặt giảm(có lợi về mặt nănglượng).

BÀI 6: HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT VÀ PHƯƠNG TRÌNH

FRENDLICH I/ Mục đích:

Xác định sự hấp phụ axit axetic bởi than hoạt tính trong dung dịch

nước

II/ Kiến thức lý thuyết:

Sự hấp phụ chất không điện ly hoặc chất điện ly yếu trên ranh

giới phân chia pha rắn lỏng thuộc vào loại đặc tính hấp phụ phân tử

và tuân theo phương trình Gibbs Nếu chất tan bị hấp phụ mộtlượng lớn hơn dung môi thì sự hấp phụ đó gọi là hấp phụ dương,còn ngược lại là hấp phụ âm Sự hấp phụ của các chất hữu cơ cùngmột dãy đồng đẳng tuân theo quy tắc Traube: Sự hấp phụ giảm với

sự tăng chiều dài mạch bởi vì với sự tăng kích thước phân tử tiếtdiện sử dụng của chất hấp phụ để hấp phụ bị giảm, các phan tử lớnkhông bị rơi vào lỗ hẹp của chất hấp phụ

Sự hấp phụ trên ranh giới rắn lỏng tuân theo quy tắc thăng bằng

độ phân cực của Rebindis: Các chất bị hấp phụ trên ranh giới phânchia pha chỉ xãy ra trong trườn hợp nếu do sự có mặt của nó ở lớp

bề mặt làm cho hiệu số độ phân cực của pha bị giảm

Để đo sự hấp phụ, người ta cho một lượng cân chính xác chấthấp phụ vào các thể tích như nhau của dung dịch chấ bị hấp phụ.Lượng chất bị hấp phụ được tính như là hiệu số nồng độ đầu vànồng độ cân bằng trong các thể tích như nhau của dung dịch Trongcác dung dịch loãng, thông thường người ta không tính sự hấp phụcủa dung môi Theo các dữ kiện thực nghiệm xây dựng đồ thị sựphụ thuộc khối lượng chất bị hấp phụ vào nồng độ cân bằng của nótrong dung dịch

Sự hấp phụ trên vật xốp từ dung dịch loãng được mô tả bằngphương trình thực nghiệm Frenlich:

X/m = k Cn

Trong đó: X là số mol chất bị hấp phụ (mol/l)

m là khối lượng chất hấp phụ (g)

k là hằng số tương ứng cho khối lượng của chất bị hấp phụ

Lắc mạnh khoảng 30 phút, sau đó để yên 15 phút cho cân bằng rồi lọc dung dịch vào 6 bình khác Chuẩn độ mỗi bình dung dịch sau khi hấp phụ 2-3 lần rồi lấy kết quả trung bình

Chú ý:Mỗi lần chuẩn lấy 5ml và cho thêm 3 giọt phenolftalein,

chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng

Kết quả thí nghiệm được ghi vào bảng sau:

Bảng chuẩn độ trước khi hấp phụ:

20,3 17.5 12.3 8,5 5 2.520,5 17.4 13.5 9 5,1 2.320.4 17.45 12.9 8.75 5.05 2.4

Bảng chuẩn độ sau khi hấp phụ

Nồng

độ axit 0.385 0.314 0.237 0.154 0.09 0.042 Bảng nồng độ axit sau khi hấp phụ

Khối lượng axit bị hấp phụ được tính theo công thức: A= V

Giá trị = 0.6618 là giá trị lý tưởng