Báo cáo thực hành hóa lý bài 8 xác định bậc của phản ứng

Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 1 Bảng chuẩn độ của erlen 2: Số lần chuẩn độ Thời gian ts 1??−1 V mL Na2S2O3... Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 2 Bảng chuẩn độ của erle

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU - 2

LỜI CẢM ƠN - 3

Bài 8: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG - 4

Bài 10: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG BẬC HAI - 22

Bài 11: XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H2O2 - 29

Bài 12: ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY - 34

BÀI 13: XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ CỦA KEO Fe(OH)3 - 42

Bài 14: HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN BỀ MẶT CHẤT HẤP PHỤ RẮN - 48

Bài 15: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG - 56

LỜI NÓI ĐẦU

Hóa lí là một môn học cơ sở rất quan trọng của ngành Công nghệ Hóa học,

là tổng hợp của các môn học như Nhiệt động hóa học, Động hóa học, Điện hóa học và Hóa keo của môn Hóa lý và Hóa keo

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, chúng em đã nghiêm túc thực hiện các quy trình sau:

1 Đọc và nghiên cứu kĩ bài, hiểu cặn kẽ các nguyên lí và nhiệm vụ của từng bài trước khi vào làm thí nghiệm

2 Kiểm tra lại hệ thống lắp ráp thiết bị của bài

3 Các dụng cụ, thiết bị trước khi sử dụng đã được rửa sạch và sấy khô

4 Khi tiến hành thí nghiệm đã tuân thủ các điều kiện phản ứng của thí nghiệm

và đóng góp từ thầy để em có sự tiến bộ hơn trong những môn thực hành khác và

để đạt được kết quả tốt hơn

LỜI CẢM ƠN

Thông qua bộ môn Thực hành Hoá lý này, với những giờ thực hành trên phòng thí nghiệm, sinh viên chúng em đã có ít nhiều kinh nghiệm trong quá trình thực hành và cũng như có kiến thức, kinh nghiệm trong môn học này với sự giúp

đỡ của Thầy Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện thí nghiệm cũng như hướng dẫn chúng em cách làm bài Báo cáo này Em xin chân thành cảm ơn !!!

+ 𝐶𝐹𝑒0 3+; 𝐶𝐼0 − là nồng độ ban đầu của Fe3+ và I

Nếu tiến hành thí nghiệm với 𝐶𝐼0 − không đổi; 𝐶𝐹𝑒0 3+

biến thiên tăng dần, từ (2) ta có:

  thường sử dụng phương trình kinh nghiệm:

Cx = α + β1

t (4)

Cx là nồng độ mol của Fe2+ sinh ra tại mỗi thời điểm t, xác định thông qua nồng

độ I2 sinh ra Lượng I2 này chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột:

𝐶𝑋 = 𝐶𝑁𝑎2𝑆2𝑂3.𝑉𝑁𝑎2𝑆2𝑂3

𝑉ℎℎ (5) Trong đó:

Tương tự như vậy thí nghiệm với 𝐶𝐹𝑒0 3+

không đổi, 𝐶𝐼0 − biến thiên ta cũng tìm được 𝑛2

Bậc tổng cộng của phản ứng: n = 𝑛1 + 𝑛2 (6)

DD có màu xanh (nâu)

Tương tự các bình còn lại qua bảng dưới đây

Ghi t, V Ghi đủ 8 điểm

DD có màu xanh (nâu)

Tương tự các bình còn lại qua bảng dưới đây

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.1 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 1

Bảng chuẩn độ của erlen 2:

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.2 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 2

Bảng chuẩn độ của erlen 3:

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.3 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 3

Bảng chuẩn độ của erlen 4:

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.4 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 4

Tương tự cho V = 20mL, 30mL, 40mL

y = 25839x + 309,8R² = 0,9785

𝐶𝑥 ; x = 1

𝑡) Bảng chuẩn độ của erlen 1:

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.6 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 1

Bảng chuẩn độ của erlen 2:

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.7 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 2

Bảng chuẩn độ của erlen 3:

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.8 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 3

Bảng chuẩn độ của erlen 4:

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1𝑡(𝑠−1)

V (mL) Na2S2O3

Hình 8.9 Biểu đồ nồng độ theo thời gian của erlen 4

Bảng giá trị:

𝛽

𝐶𝐼−0(M)

y = 0,8665x + 1,8379

R² = 0,9867

-3-2.5-2-1.5-1-0.5

phương trình cho giá trị k không đổi, thì phản ứng nghiên cứu là phản ứng phức tạp, tìm cách thích hợp để xác định

- Phương pháp đồ thị: Nguyên tắc của phương pháp này là xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian C = f(t) Tìm xem dạng nào của hàm số cho đường biểu diễn là đường thẳng, thì bậc của phản ứng phải tìm ứng với dạng hàm

số đó

- Phương pháp tốc độ đầu

- Phương pháp chu kỳ bán hủy

8.6.3 Khi tiến hành thí nghiệm cần phải chú ý điều gì?

- Khi tiến hành thí nghiệm cần chú ý:

+ Đồng hồ bấm giây chỉ được bấm khi đã cho 2 tác chất vào phản ứng

+ Ghi nhận chính xác thời gian chuẩn độ khi dung dịch mất màu và thể tích tiêu tốn

- Gọi a, b là nồng độ ban đầu (tại thời điểm t = 0) của CH3COOC2H5 và NaOH

x là nồng độ CH3COONa sinh ra tại thời điểm t

CH3COOC2H5 + NaOH ⇋CH3COONa + C2H5OH Thời điểm t = 0: a b 0 0

Thời điểm t: x x x x

Phản ứng: a - x b - x x x

Đây là phản ứng bậc 2, do đó tốc độ phản ứng là:

) )(

( ) (

x b x a k dt

x a d

Với k là hằng số tốc độ (thời gian-1.nồng độ-1)

Biến đổi và lấy tích phân 2 vế ta được:

C kt x b

x a b

−

−

− ln1

Tại thời điểm ban đầu t = 0, x = 0 nên

) ln(

1

b

a b a

Do vậy: kt

x b a

x a b b

1

(1)

Gọi V0, Vt,V là thể tích NaOH còn trong hỗn hợp phản ứng tại các thời điểm t=0,

t, 

Ta có nồng độ NaOH còn lại ở các thời điểm sẽ tỉ lệ với các thể tích đó Còn nồng

độ của ester ban đầu và các thời điểm t lẽ tỉ lệ tương ứng với (V0 - V) và (V t −V)

=A V a

t

V A x

( − =

) (

)]

( ) [(

) (a−x =A V0−V − V0−V t =A V t−V

V V A AV AV

V V A

kt

).

(

) (

ln )

(

1

0 0 0

V V V AV

kt

) (

) (

ln 1

0 0 , 005

10

10 ).

Chuẩn bằng NaOH 0,05N

HH còn lại đem đun cách thủy 50-60 o

Ghi V NaOH,

Ghi V NaOH

Đổ nhanh

Hình 10.1 Đồ thị xác định hằng số tốc độ của phản ứng bậc hai

Từ biểu đồ ta được hệ số góc b = 1,7476 cũng chính là hằng số tốc độ phản ứng:

k = 1,7476

Như vậy ta thấy k = 1,7476 < 𝑘̅ = 4.0895, cho thấy rằng hằng số tốc độ phản

ứng tại các thời điểm t nhỏ hơn hằng số tốc độ trung bình của phản ứng

10.5 Trả lời câu hỏi

10.5.1 Cách xác định V0?

- V0 là thể tích NaOH ở thời điểm ban đầu t=0 Tại t=0, xem như NaOH và CH3COOC2H5 chưa phản ứng với nhau nên V0 bằng thể tích ban đầu của NaOH trong 10 ml hỗn hợp đem chuẩn độ

Trong 87.5 mL hỗn hợp (NaOH + CH3COOH) → 70mL NaOH

=> Trong 10 mL hỗn hợp (NaOH + CH3COOH) → V0= 70 10

Biến đổi phương trình trên và ích phân 2 vế ta được:

Tại thời điểm t = 0, x = 0 nên:

vì bị HCl trung hòa, đến một lúc nào đó thì dung dịch sẽ từ từ mất màu, dung dịch

từ có màu chuyển sang không màu

- Còn khi làm theo hướng dẫn của bài thí nghiệm thì dung dịch sẽ chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt (khi bắt đầu dư NaOH), dễ nhận biết hơn nên khi đó thì

10.5.6 Giải thích các bước tiến hành thí nghiệm?

- Chuẩn bị các erlen, cho vào mỗi erlen 10 ml HCl 0,05 N và 2 giọt PP

- Lấy 70 ml NaOH 0,05 N và 17,5 ml CH3COOC2H5 0,1 N, cho vào 2 erlen khác

Đổ nhanh dung dịch NaOH vào ester (ghi thời điểm t = 0) và lắc mạnh hỗn hợp phản ứng

- Sau mỗi thời gian 5, 10,15, 20, thể tích NaOH đã phản ứng với ethyl acetat là khác nhau Tại mỗi thời điểm đó hút một thể tích bằng nhau (10mL) hỗn hợp cho vào erlen chứa hỗn hợp 10 mL HCl + chỉ thị PP để NaOH dư phản ứng trung hòa hết với HCl Chuẩn độ lượng HCl dư sau khu khi trung hòa NaOH bằng dung dịch NaOH trong buret NaOH trung hòa từ tự lượng HCl trong erlen cho đến khi dư

1 giọt NaOH thì dd trong erlen sẽ chuyển màu do NaOH phản ứng với thuốc thử

PP tạo màu hổng tím thì dừng chuẩn độ Thể tích NaOH đã sử dụng để chuẩn độ bằng thể tích NaOH còn lại trong erlen tại thời điểm t

- Xem phần hỗn hợp phản ứng còn lại đun cách thủy 50 - 600𝐶 đậy nút, giữ 30 phút cho axetat eyl thủy phân hết → xem như phản ứng đã xảy ra hoàn toàn, rồi thực hiện chuẩn độ như tại các thời điểm t

Bài 11: XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H2O2

Tại thời điểm ban đầu t =0: a 0 0

Tại thời điểm t: a-x x x

Vận tốc phản ứng: [ ] k[A]

dt

A d

v=− = (1)

Biến đổi (1) được: 2,303.lg( )

x a

a t

k

−

Với k là hằng số tốc độ phản ứng (thời gian-1)

Phản ứng phân hủy H2O2 cới xúc tác Cu2+ diễn ra hai giai đoạn:

HOOH+ 2 + → 2 2 (Nhanh)

2 2 2

Với:

- a là lượng H2O2 ban đầu ứng với số ml KMnO4 đã dùng ban đầu

- (a-x) là lượng H2O2 còn lại sau thời gian t ứng với số ml KMnO4 đã dùng chuẩn

Ghi VKMnO4

Đổ vào

Cho vào

x a

a

) ln(

1

x a

a =19 là lượng H2O2 ban đầu ứng với số mL KMnO4 đã dùng ban đầu

(a-x): lượng còn lại sau thời gian t ứng với số mL KMnO4 đã dùng chuẩn độ ở thời điểm t

=

Từ PT 1ln( )

x a

a t

Hình 11.1 Đồ thị hồi quy tuyến tính xúc tác đồng thể phản ứng phân hủy H 2 O 2

01158 , 0

2 ln

- Xúc tác đồng thể: là xúc tác trong đó chất xúc tác ở cùng pha với chất phản ứng

- Xúc tác dị thể: là xúc tác trong đó chất xúc tác ở khác pha với chất phản ứng Chất xúc tác dị thể thường là chất rắn và phản ứng xảy ra trên bề mặt chất xúc tác Thường gặp nhất là những hệ xúc tác dị thể gồm pha rắn và pha khí (các chất tham gia phản ứng và sản phẩm phản ứng)

11.5.2 Vì sao phản ứng được xem là bậc 1:

Phản ứng phân hủy H2O2 cới xúc tác Cu2+ diễn ra hai giai đoạn:

HOOH+ 2 + → 2 2 (Nhanh)

2 2 2

Tốc độ của phản ứng được xác định bởi giai đoạn 1 (tức là giai đoạn chậm) và do

đó phản ứng xảy ra theo bậc 1

11.5.3 Chu kì bán hủy là gì? Công thức xác định chu kỳ bán hủy?

- Chu kỳ bán hủy: là thời gian tiêu hao một nửa lượng tác chất (ứng với

Tại thời điểm ban đầu t =0: a 0 0

Tại thời điểm t: a-x x x

Vận tốc phản ứng: [ ] k[A]

dt

A d

v= − = (1)

Biến đổi (1) được: 2,303 lg( )

x a

a t

k

−

Với k là hằng số tốc độ phản ứng (thời gian-1)

11.5.5 Cách tính hằng số tốc độ k của phản ứng trong thí nghiệm?

) lg(

303 , 2

x a

a t

k

tb

+ + +

= 1 2

Với ki: hằng số tốc độ tại các thời điểm

n: số lần xác định hằng số tốc độ phản ứng

Bài 12: ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY

Ngày thực hành: 08-12-2020

12.1 Mục đích thí nghiệm

- Đo độ dẫn điện của các chất điện ly, từ các giá trị độ dẫn đo được, xác định hệ

số phân ly, độ dẫn điện tới hạn(hay0) và hằng số điện ly K

12.2 Cơ sở lý thuyết

12.2.1 Độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly

- Theo thuyết Arrhenius các chất điện ly khi hòa tan vào vào trong dung môi thích hợp sẽ có khả năng phân ly thành các ion

- Chất điện ly mạnh gần như phân ly hoàn toàn nên dẫn điện tốt và ngược lại những chất điện ly yếu thì ít phân ly, do đó độ dẫn điện kém

- Độ dẫn điện:

R

L= 1 (1) Trong đó:

+ L: độ dẫn điện của chất điện ly ( − 1)

+ R là điện trở

S

l

R=  (2) Trong đó:

+  : điện trở riêng ( 1

. −

 cm ) + l: chiều dài vật dẫn (cm)

+ S: tiết diện vật dẫn (cm2)

12.2.2 Độ dẫn điện riêng của dung dịch điện ly

- Là độ dẫn điện của khối dung dịch nằm giữa hai điện cực trơ có tiết diện 1cm2

và cách nhau 1cm

L k R

k S

l

1 1

12.2.3 Đọ dẫn điện đương lượng

- Là độ dẫn điện của một khối dung dịch với chiều dài 1cm và tiết diện ngang có diện tích sao cho khối lượng dung dịch đó chứa 1 đương lượng gam chất điện ly

−

 cm đl ) hay ( 1 1

.cm− đl−

+ : độ dẫn điện đương lượng ở nồng độ dung dịch vô cùng loãng hay còn gọi

là độ dẫn điện đương lượng giới hạn

12.2.6 Xác định  của chất điện ly mạnh

- Theo định luật Kohlrauch:

C A

Trị số ổn định

Tráng nước cất sau mỗi lần đo

Ghi kết quả

Lau khô điện cực

Lau khô điện cực

12.4 Kết quả thực nghiệm

12.4.1 Số liệu thực nghiệm

Vẽ đồ thị hồi quy tuyến tính

Hình 12.1 Đồ thị tuyến tính độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly CH 3 COOH

Phương trình hồi quy: y = 0,483x – 0,2227

1

𝜆∞ = 𝑎 = 0,2227 => 𝜆∞ = 1

0,2227 =4,49 (S.cm-1.đl-1) 1

𝜆∞2 .𝐾 = 0.483 => 𝐾 = 0,103

Ứng với mỗi giá trị nồng độ của dung dịch ta có các hằng số phân ly:

𝛼 = 𝜆

𝜆∞Với 𝜆∞ = 4,49

0.159

y = 0,483x - 0,2227R² = 0,9965

• Đối với dung dịch HCl

Vẽ đồ thị hồi quy tuyến tính

Hình 12.2 Đồ thị tuyến tính độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly HCl

- HCl là chất ly mạnh: ta có  = 1

=> Khi CN tăng, 𝜆 giảm lúc đầu nhanh lúc sau chậm

Đối với chất điện ly mạnh, 𝜆 giảm theo quy luật tuyến tính và chậm với √𝐶

12.5 Trả lời câu hỏi

12.5.1 Phân biệt độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng, và độ dẫn điện đương lượng tới hạn của chất điện ly?

- Độ dẫn điện riêng: Là độ dẫn điện của một khối dung dịch được đặt giữa 2 điện

cực phẳng song song có tiết diện là 1cm2 và cách nhau 1cm Hay nói cách khác

đó là độ dẫn điện của 1cm3 dung dịch

- Độ dẫn điện đương lượng: Là độ dẫn điện của một khối dung dịch với chiều dài

1cm và tiết diện ngang có diện tích sao cho khối dung dịch đó chứa 1 đương lượng gam chất điện ly

- Độ dẫn điện tới hạn của chất điện ly: Là độ dẫn điện đương lượng vô cùng

loãng Tức là độ dẫn điện đương lượng đương lượng khi dung dịch có nồng độ

chất tan trong dung dịch C → 0

- Quan hệ giữa các độ dẫn điện:

+ : độ dẫn điện đương lượng ở nồng độ dung dịch vô cùng loãng hay còn gọi

là độ dẫn điện đương lượng giới hạn

) 

0

1 𝜆

λ∞2 K Từ các giá trị tìm được trên đồ thị, tính λ∞, K

Hệ thức Onsager – Kohlrauch áp dụng cho dung dịch loãng:

BÀI 13: XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ CỦA KEO Fe(OH)3

Ngày thực hành: 23-11-2020

13.1 Mục đích thí nghiệm

- Điều chế keo Fe(OH)3

- Xác định ngưỡng keo tụ của keo Fe(OH)3 dưới tác dụng của chất điện ly Na2SO4

- Sự tăng kích thước hạt keo diễn ra theo 2 hiện tượng:

+ Sự tái kết tinh trong toàn hệ

+ Sự keo tụ hay kết tụ

- Tất cả các chất điện ly đều có khả năng keo tụ ở những nồng độ xác định

- Chỉ có những ion tích điện ngược dấu với điện tích hạt keo mới có khả năng keo tụ Khả năng keo tụ của ion tích điện càng lớn nếu hóa trị của chúng càng cao

- Quy tắc Sulze - Hacdi: 6

- Ngưỡng keo tụ (số mM hay mN tối thiểu chất điện ly cần để keo tụ 1 lít keo):

1000

.



 =C V

Trong đó:

+ C: nồng độ chất điện ly, mol/lít

+ V: thể tích nhỏ nhất của dd chất điện ly đủ để gây nên sự keo tụ, ml

+ : thể tích của dung dịch để keo tụ, ml

thêm vài phút

14.3.3 Xác định ngưỡng keo tụ thô

Cho vào 4 ống nghiệm chứa 5mL dd keo + 1mL Na2SO4

13.4 Kết quả thực nghiệm

13.4.1 Số liệu thực nghiệm

TN1: Xác định ngưỡng keo tụ thô

- Theo thứ tự lần lượt các ống nghiệm 1 đến 4 từ trái sang phải ứng với các nồng độ:

C1= 0,0001N

C2= 0,001N

C3= 0,01N C4= 0,1N

- Ban đầu:

- Sau thời gian t = 20 phút

=> Chọn ống nghiệm 2

=> C2=C*=0,001N

13.5.2 Nội dung của quy tắc Sunze - Hacdi?

- Chỉ những ion tích điện ngược dấu với điện tích hạt keo mới có khả năng keo

13.5.3 Mô tả cấu tạo của hạt keo Fe(OH)3 trong thí nghiệm?

- Cấu tạo hệ keo Fe(OH)3: mFe(OH)3.nFeO.(n-x)Cl.xCl

- Keo được hình thành do sự phân hủy FeCl3: FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3 HCl

- Hạt nhân keo keo tạo nên do nhiều nguyên tử Fe(OH)3

13.5.4 Nêu những tính chất đặc trưng của hệ keo và sự khác biệt của dung dịch keo so với dung dịch thực?

＊ Tính chất đặc trưng của hệ keo:

- Có khả năng phân tán ánh sáng

- Khả năng khuếch tán chậm

- Không bền vững tập hợp ( tức là dưới tác động rất nhỏ của điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, thời gian, chất điện ly, khuấy,… các hạt keo dễ dàng tập hợp thành những hạt lớn hơn - gọi là sự keo tụ)

- Thường có hiện tượng điện di

＊ Sự khác biệt giữa dung dịch keo với dung dịch thực:

- Dung dịch keo: là những hệ dị thể, đa pha, có những tính chất keo

- Dung dich thực: là những hệ đồng thể, đơn pha

- Hấp phụ dùng để mô tả hiện tượng trong đó một chất (dưới dạng phân tử, nguyên

tử, hay ion) nào đó có khuynh hướng tập trung lên trên bề mặt phân chia pha

- Chất hấp phụ lên trên bề mặt chất khác là chất bị hấp phụ, chất có bề mặt gọi là chất hấp phụ

- Trong hấp phụ các chất trên bề mặt chất hấp phụ rắn, nguyên nhân chủ yếu của

sự hấp phụ chủ yếu là do thay đổi năng lượng dư bề mặt ranh giới phân chia pha rắn - khí hay rắn - lỏng

- Lượng chất bị hấp phụ còn tùy thuộc vào các yếu tố: Bản chất của chất hấp phụ

và chất bị hấp phụ, nồng độ của chất tan, nhiệt độ,…

- Thí nghiệm khảo sát sự hấp phụ CH3COOH trên than hoạt tính được thực hiện

ở nhiệt độ không đổi, do đó có thể đo được số mol chất bị hấp phụ trên 1g chất hấp phụ rắn (a) ở các nồng độ chất tan khác nhau (C) Đường biểu diễn a=f(C) được gọi là đường đăng nhiệt hấp phụ

- Độ hấp phụ a (mol/g) lên bề mặt than có thể được tính từ công thức:

3 0