bài giảng thí nghiệm hóa lý

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN TẮC Xét hệ trong đó dung dịch của hai chất lỏng A, B hoàn toàn tan lẫn vào nhau, nằm cân bằng với pha hơi gồm hai cẩu tử A và B - Với dung dịch lý tưởng thì th

Trang 1

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

PHẦN NHẬP MÔN 4

I YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN TRONG THÍ NGHIỆM HÓA LÝ 4

II XỬ LÝ SỐ LIỆU 4

BÀI 1: CÂN BẰNG LỎNG - LỎNG HỆ HAI CẤU TỬ 6

1.1 MỤC ĐÍCH 6

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN TẮC 6

1.3 DỤNG CỤ - HÓA CHẤT 7

1.4 THỰC HÀNH 7

1.5 KẾT QUẢ 8

1.6 CÂU HỎI 8

BÀI 2: CÂN BẰNG LỎNG - HƠI 9

2.1 MỤC ĐÍCH 9

2.4 THỰC HÀNH 9

2.5 KẾT QUẢ 12

2.6 CÂU HỎI 13

BÀI 3: CÂN BẰNG LỎNG RẮN 14

3.1 MỤC ĐÍCH 14

3.4 THỰC HÀNH 15

3.5 KẾT QUẢ 15

3.6 CÂU HỎI 16

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 17

4.1 MỤC ĐÍCH 17

4.4 THỰC HÀNH 18

4.5 KẾT QUẢ 19

4.6 CÂU HỎI 19

Trang 2

BÀI 5: THỦY PHÂN ESTER BẰNG KIỀM 21

5.1 MỤC ĐÍCH 21

5.4 THỰC HÀNH 23

5.5 KẾT QUẢ 23

5.6 CÂU HỎI 24

BÀI 6: ĐỘ DẪN DUNG DỊCH 25

6.1 MỤC ĐÍCH 25

6.4 THỰC HÀNH 27

6.5 KẾT QUẢ 27

6.6 CÂU HỎI 28

BÀI 7: NHIỆT PHẢN ỨNG 29

7.1 MỤC ĐÍCH 29

7.4 THỰC HÀNH 32

7.5 KẾT QUẢ 33

7.6 CÂU HỎI 34

BÀI 8: ĐỘ NHỚT DUNG DỊCH POLYME VÀ HỆ KEO 35

8.1 MỤC ĐÍCH 35

8.4 THỰC HÀNH 38

8.5 KẾT QUẢ 39

8.6 CÂU HỎI 39

BÀI 9: HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG – RẮN 41

9.1 MỤC ĐÍCH 41

9.4 THỰC HÀNH 43

9.5 KẾT QUẢ 43

9.6 CÂU HỎI 43

Trang 3

LỜI MỞ ĐẦU

THÍ NGHIỆM HÓA LÝ được soạn thảo nhằm mục đích giúp sinh viên củng cố, bổ sung và làm sáng tỏ các bài giảng lý thuyết Hóa lý Tài liệu này đã và đang được dùng để giảng dạy và hướng dẫn thực hành cho sinh viên Khoa Sinh học - Môi trường của trường Đại học Lạc Hồng Tài liệu biên soạn gồm 9 bài thực hành, mỗi bài được cấu trúc thành 6 phần:

1 Mở đầu mỗi bài là nội dung mục đích nhằm giúp sinh viên sơ lược về những kiến thức cần và

sẽ được ôn tập, thực hành trong bài

2 Phần lý thuyết, nêu lên một cách ngắn gọn các vấn đề có liên quan để sinh viên vận dụng cùng với bài giảng trên lớp, trả lời được các câu hỏi trọng tâm

3 Phần dụng cụ và hóa chất, giúp sinh viên hình dung được những dụng cụ và hóa chất sẽ

được sử dụng trong bài.

4 Phần thực hành được hướng dẫn cụ thể chi tiết từng bước thực hiện thí nghiệm, giới thiệu và hướng dẫn sử dụng cụ thể đối với những dụng cụ thiết bị lạ, có độ nhạy cao mà sinh viên chưa hoặc

ít được thao tác

5 Phần kết quả, giúp sinh viên biết cách tổng hợp số liệu và trình bày kết quả thành một bài báo cáo hoàn chỉnh cũng như giúp sinh viên biện luận dựa trên số liệu thí nghiệm được so với cơ sở

lý thuyết đã trang bị trước đó

6 Câu hỏi cuối bài nhằm giúp sinh viên tóm lược lại kiến thức trong bài, những câu hỏi sẽ giúp sinh viên nắm vững thêm những điểm quan trọng cũng như hiểu rõ hơn về những sai sót trong tiến trình thí nghiệm

Chúng tôi hy vọng các bài thực hành này sẽ giúp cho sinh viên làm quen với các phương pháp đo tính chất vật lý xác định trên các hệ hóa học, phát triển kỹ năng thực hành trên các thiết bị

có độ nhạy cao, có đánh giá sai số cũng như làm quen với việc làm báo cáo số liệu hóa lý

Việc biên soạn tài liệu này không thể tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi rất mong được các bạn

đồng nghiệp và bạn đọc góp ý chân thành để tài liệu được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản

sau

Địa chỉ liên hệ: Khoa Công nghệ Sinh học – Môi trường, Trường Đại học Lạc Hồng, số 10 –

Huỳnh Văn Nghệ – P Bửu Long – Biên Hòa – Đồng Nai ĐT: (061) 3953442

Trang 4

PHẦN NHẬP MÔN

I YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN TRONG THÍ NGHIỆM HÓA LÝ

1 Chuẩn bị trước nội dung thí nghiệm để có thể sử dụng thiết bị đo và tự lắp được hệ

thống thí nghiệm (TN) Trước khi làm TN, sinh viên phải qua kiểm tra vấn đáp hay trả lời câu hỏi trên giấy

2 Rèn luyện tác phong nghiên cứu cẩn thận chính xác và tính quan sát

- Trước khi tiến hành thí nghiệm cần rửa thật sạch các dụng cụ (trừ các trường hợp đặc biệt

có hướng dẫn riêng)

- Phải tuân thủ các điều kiện thí nghiệm (nhiệt độ, áp suất) và các chế độ tiến hành TN

Không tự động đơn giản hóa thao tác Khi sử dụng số liệu trong sổ tay Hóa lý (thường cho ở 25oC)

để tính toán phải quy về nhiệt độ của phòng TN

Ví dụ: Cần phải đo một dãy dung dịch (DD) có nồng độ khác nhau, các bình tam giác, cốc đo hoặc burette … trước hết cần phải được rửa sạch, tráng kỹ bằng nước cất, sau đó tráng bằng chính

DD cần đo Đo DD loãng trước, DD đậm đặc sau (sau lần đo với DD thứ nhất, chỉ cần tráng bằng

DD sắp đo, không cần tráng nước cất nữa để tránh làm loãng DD)

3 Ghi chép kết quả thí nghiệm

- Tất cả số liệu thu được trong buổi TN phải được ghi chép lại rõ ràng bằng bút mực theo

biểu mẫu của phòng TN và có xác nhận của giáo viên hướng dẫn trên kết quả thô

- Ghi chép cụ thể điều kiện thực hiện TN (nhiệt độ, áp suất, nồng độ các hóa chất đã sử

dụng…) và những thay đổi (nếu có) so với bài hướng dẫn

4 Báo cáo thí nghiệm

- Thực hiện tất cả các nội dung yêu cầu từng bài theo mẫu của phòng TN

- Đồ thị phải được vẽ bằng tay trên giấy ô ly (giấy milimet) hay sử dụng các phần mềm vẽ

đồ thị in trên giấy thường, dán vào bài báo cáo

và ghi rõ đơn vị

Trang 5

b Đồ thị

Có nhiều lợi điểm trong việc trình bày số liệu Một trong những thuận lợi quan trọng nhất là từ đồ thị ta có thể phát hiện được các điểm cực đại, cực tiểu, điểm uốn hay những tính chất đặc biệt khác có thể bị bỏ qua trong bảng số liệu hay trong công thức Hơn nữa, các phép tính vi phân trực tiếp có thể được thực hiện bằng cách vẽ tuyến tính các đường cong, và tích phân được tính bằng cách xác định diện tích dưới đường cong

Một số điểm cần lưu ý khi vẽ đồ thị:

- Chọn giấy vẽ đồ thị: thường là giấy kẻ ô ly Nếu một trục tọa độ là logarit của một biến số sử dụng giấy nửa logarit Nếu cả 2 trục tọa độ là logarit của các biến số log – log là thích hợp nhất

- Chọn trục tọa độ: cần lưu ý 5 điểm sau:

1 Biến độc lập biểu diễn trên trục X

2. Phải chọn thang đo sao cho tọa độ của mọi điểm trên đồ thị được xác định nhanh chóng,

dễ dàng Thang đơn vị của 2 trục không nhất thiết phải bằng nhau

3 Phải chia trục tọa độ sao cho đường biểu diễn phải trãi đều hầu như khắp bề mặt giấy

4. Nếu có thể được nên chọn các biến số sao cho đường biểu diễn thu được có dạng gần đường thẳng

5. Thang đo phải được chọn sao cho đường biểu diễn có độ dốc hình học xấp xỉ 45o

- Đặt tên cho trục tọa độ, ghi đơn vị

- Vẽ đồ thị: Mỗi điểm phải được đánh dấu bằng một ký hiệu thích hợp (vòng tròn, hình vuông, tam giác …) Kích thước của ký hiệu thường tương đương với độ chính xác của phép đo Đường biểu diễn phải đi qua hoặc nằm gần càng nhiều điểm thực nghiệm càng tốt và phải không chứa những điểm kỳ dị hay bất thường

c Phương trình

Tiện dụng để tổng quát hóa mối quan hệ giữa các biến số, dễ dàng lấy vi phân, tích phân hay nội ngoại suy Thông thường, dạng phương trình liên hệ giữa biến độc lập và biến phụ thuộc đã biết trước, chỉ cần xác định giá trị các hệ số trong phương trình, vì các hệ số này tương ứng với các đại lượng vật lý

2 Độ chính xác của phép đo

- Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào cả hai yếu tố: dụng cụ và con người

Ví dụ: Với cùng nhiệt kế chia vạch tới 0,10C (khoảng cách giữa hai vạch thường là 1mm), người quan sát tinh có thể đọc chính xác 0,030C còn người quan sát không tinh có thể đọc chính xác 0,050C Nếu vạch chia tới 0,010C (mao quản của nhiệt kế bé hơn) và khoảng cách giữa hai vạch vẫn như cũ thì độ chính xác tăng lên 10 lần

- Muốn đo một đại lượng nào đó ta phải đo nhiều lần để lấy giá trị trung bình Số lần đo ít và

sự sai khác ở mỗi lần đo lớn thì lấy giá trị trung bình không có ý nghĩa

- Mặc dù vậy vẫn không tránh khỏi sai số vì mọi phép đo đều chứa sai số Vấn đề là hạn chế sai số và xác định được phép đo nào gây sai số lớn nhất Khảo sát sai số cho ta biết độ chính xác của phép đo

Trang 6

BÀI 1: CÂN BẰNG LỎNG - LỎNG HỆ HAI CẤU TỬ

1.1 MỤC ĐÍCH

Khảo sát độ tan của hệ 2 chất lỏng hòa tan hạn chế vào nhau, từ đó thiết lập giản đồ pha nhiệt

độ - thành phần của hệ

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN TẮC

Xét hệ phenol - nước ở nhiệt độ cố định

Khi thêm dần phenol vào nước thì lúc đầu phenol tan hoàn toàn trong nước, hệ tạo thành 1 pha duy nhất (đồng thể) Nếu tiếp tục cho phenol vào tới một nồng độ nào đó, nó không tan nữa và

hệ phân ra 2 lớp (pha): lớp phenol bão hòa nước (ở dưới) và lớp nước bão hòa phenol (trên) Hai lớp chất lỏng này được gọi là liên hợp nhau, khi lắc mạnh thì hỗn hợp trộn lẫn vào nhau gây đục

Ở mỗi nhiệt độ, độ hòa tan của phenol trong nước và của nước trong phenol có giá trị xác định Khi nhiệt độ tăng, độ tan lẫn tăng Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan lẫn (biểu

đồ nhiệt độ – thành phần) có dạng như hình vẽ dưới đây:

K là điểm hòa tan tới hạn, ở đó thành phần của 2 pha bằng nhau

T c gọi là nhiệt độ hòa tan tới hạn Đường cong aKb chia biểu đồ thành hai miền, miền trong

gạch chéo ứng với hệ dị thể (2 pha); miền ngoài hệ đồng thể

Có thể thiết lập biểu đồ nhiệt độ thành phần bằng 2 cách:

Trang 7

Lắc mạnh lọ đựng hai chất lỏng này rồi ngâm trong bình điều nhiệt đã cố định nhiệt độ, cho tới khi phân hoàn toàn thành 2 pha (lớp) Sau đó phân tích định lượng 2 lớp này

1.2.2 Phương pháp đa nhiệt

Với hỗn hợp có thành phần m chẳng hạn (hệ vẫn đục), tăng dần nhiệt độ đến khi hỗn hợp trở

thành trong Nhiệt độ tiếp tục tăng, hỗn hợp vẫn trong Vậy căn cứ vào nhiệt độ bắt đầu trong hay bắt đầu đục để xác định điểm b

Làm thí nghiệm với những hỗn hợp có thành phần khác nhau sẽ xác định được đường cong

Trang 8

- Ghi nhiệt độ bắt đầu trong Sau đó cho nhiệt độ hạ từ từ (bằng cách nhấc ống nghiệm ra khỏi cốc, tiếp tục khuấy) Ghi nhiệt độ lúc bắt đầu đục Hai nhiệt độ này phải chênh nhau không quá 0,50C

Thực hiện trên mỗi ống nghiệm 3 lần lấy giá trị nhiệt độ trung bình

- Vẽ đồ thị nhiệt độ thành phần khối lượng của hệ phenol nước

- Xác định nhiệt độ tới hạn và thành phần hòa tan tới hạn của hệ

a Nêu mục đích và trình tự thí nghiệm

b Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ tan lẫn và thành phần có dạng như thế nào ?

Giải thích các miền của đồ thị đó ?

c Cho biết ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn ?

Câu 3:

b Tại sao trong quá trình đun nóng, khi hỗn hợp sắp trong phải cho nhiệt độ tăng chậm

lại và khuấy mạnh hơn ?

c Trình bày phương pháp của nguyên tắc đa nhiệt

Câu 4:

b Trong 2 phương pháp đẳng nhiệt và đa nhiệt, theo anh chị thì phương pháp nào đơn

giản hơn ? Tại sao ?

c Giữ nguyên thành phần phenol và nước trong ống nghiệm, đun không khuấy thì có

xảy ra hiện tượng chuyển pha không ? Câu 5:

b Ở một nhiệt độ nhất đinh với lượng nước nhất định, cho dần phenol vào nước (có

khuấy trộn), dự đoán hệ sẽ xảy ra như thế nào ?

c Tại sao không được đun trực tiếp phenol trên bếp ?

Trang 9

BÀI 2: CÂN BẰNG LỎNG - HƠI

Xét hệ trong đó dung dịch của hai chất lỏng A, B hoàn toàn tan lẫn vào nhau, nằm cân bằng với pha hơi gồm hai cẩu tử A và B

- Với dung dịch lý tưởng thì thành phần của pha hơi có thể tính theo định luật Raoult hay định luật Konovalop I

- Với dung dịch thực các định luật trên không còn đúng, ở dung dịch thực xảy ra sai lệch

âm và dương với định luật Raoult, sự sai lệch nhiều khi lớn đến nỗi tạo thành các điểm cực trị trên đường (P-x) hay (T-x) Những giản đồ này được xác định bằng thực nghiệm

Việc xác định nồng độ cấc cấu tử thực hiện bằng nhiều cách, song đơn giản nhất là xác định

thông qua việc đo một tính chất hóa lý nào đó, chẳng hạn như đo độ chiết suất n

Trước hết pha các dung dịch có thành phần chính xác, đo chiết suất của chứng để lập đường

chuẩn n = f(x), sau đó dùng đường chuẩn này để xác định các thành phần của dung dịch khi biết

chiết suất của nó

- Lọ thủy tinh lấy mẫu : 1 cái

- Đũa thủy tinh : 1 cái

Trang 10

Trước khi tiến hành thí nghiệm sinh viên sẽ được hướng dẫn thao tác sử dụng bộ chưng cất Làm thí nghiệm đối với từng dung dịch (được đánh dấu từ 1 đến 6) như sau:

- Đo chiết suất của dung dịch bằng khúc xạ kế, ghi kết quả vào bảng

- Cho tất cả dung dịch trong lọ vào bình chưng cất (chú ý bình phải nguội), lượng chất lỏng trong bình phải chiếm khoảng 2/3 thể tích bình Cho vào bình vài viên đá bọt

- Lắp bình vào bộ chưng cất cách thủy, chú ý để cho bầu thủy ngân hay bầu rượu của nhiệt

kế ngập một nửa vào dung dịch Cho nước lạnh chảy qua sinh hàn

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống chưng cất

- Bắt đầu gia nhiệt và quan sát dung dịch Khi dung dịch bắt đầu sôi (có bọt khí nhỏ xuất

hiện đều đặn từ trong lòng dung dịch) thì ghi lại nhiệt độ T 1

- Quay nhanh ống sinh hàn xuống vị trí dưới (cẩn thận đoạn ống nối dễ vỡ, chú ý hệ thống kín không để hơi thoát ra ngoài từ cổ nhám của bình cầu) và lấy 3 – 5 giọt hơi ngưng vào lọ thủy tinh, xong đậy nút kín lại Đo chiết suất của phần hơi ngưng tụ được

- Quay sinh hàn trở lại vị trí cũ cà đọc lại nhiệt độ sôi T 2 (nếu T 1 và T 2 chênh lệch quá 10phải làm lại thí nghiệm từ đầu)

- Nhiệt độ sôi của hệ được tính là giá trị trung bình của T 1 và T 2: 1 2

Tiếp tục tiến hành thí nghiệm với các dung dịch khác

Trang 11

Hình 2.2: Sơ đồ quang học khúc xạ kế Abbe

Máy có 2 phần chính là hệ thống lăng kính và hệ thống quan sát

Hệ thống lăng kính gồm 2 kính vuông góc mà hai cạnh huyền đặt sát vào nhau Chất lỏng nghiên cứu đặt giữa hai mặt này thành một lớp mỏng Tia sáng từ gương phản chiếu rọi vào cạnh đáy lăng kính thứ nhất qua lớp chất lỏng vào lăng kính thứ hai theo theo cùng phương với lúc đi qua lăng kính thứ nhất Tia ló này đi qua ống quan sát và hiện ra trên thị trường

Hình 2.3: Hệ thống lăng kính của khúc xạ kế Abbe

Cả hai lăng kính cùng xoay quay một trục Xoay hệ thống này tương đối với nguồn tia tới để đạt vị trí mà ở đó một phần một phần tia chịu sự phản xạ toàn phần tại mặt phân cách của chất lỏng

và lăng kính thứ nhất, nghĩa là những tia này không thể lọt vào lăng kính thứ nhau và trên thị trường xuất hiện một miền đen và một miền sáng Xoay hệ thống lăng kính cho ranh giới hai miền

Trang 12

tối sáng trùng với giao điểm của dây chéo trong thị trường Kim chỉ gắn liền với hệ thống lăng kính, nên khi xoay lăng kính kim sẽ xoay và chỉ trên một thước chia cố định Vạch chia cho biết chiết

suất n của chất lỏng

Khi ta dùng ánh sáng mặt trời để đo chiết suất thì không thể nhận thấy rõ rệt ranh giới của hai vùng tối sáng được bởi vì sẽ xuất hiện nhiều màu sắc Để loại bỏ hiện tượng này người ta lắp thêm bộ phận bổ chính đặt ở phía dưới bộ phận quan sát Bộ phận bổ chính là một hệ gồm hai lăng kính có thể quay quanh một trục theo chiều ngược nhau Ta chọn một vị trí tương đối của hai lăng kính đó để thấy ranh giới hai miền sáng tối trên thị trường được rõ ràng nhất

Hình 2.4: Máy đo chiết suất

Nếu cần giữ nhiệt độ ổn định, lắp hệ thống điều hòa nhiệt và cho nước chảy qua vỏ điều nhiệt của khúc xạ kế

Hiệu chỉnh máy: cho vài giọt nước cất vào lăng kính Để thang đo ở 1,33250 Ranh giới vùng sáng tối phải cắt ngang vạch chéo trong thị trường (nếu sai phải hiệu chỉnh lại)

- Lập bảng số liệu và vẽ đường biểu diễn “chiết suất – thành phần mol” của hệ

- Xây dựng giản đồ “nhiệt độ – thành phần mol” của hệ benzen – aceton

- Xác định tọa độ điểm đẳng phí nếu có

Trang 13

2.6 CÂU HỎI

Câu 1:

b Thế nào là dung dịch lý tưởng

c Từ chiết suất các mẫu dung dịch đo được, làm thế nào xác định nồng độ dung dịch Câu 2:

b Nêu định luật Raoult hay Konovalop 1 đối với dung dịch lý tưởng

c Thành phần pha hơi nằm cân bằng với pha lỏng được xác định như thế nào

b Tại sao khi chưng cất dung dịch thí nghiệm, người ta cho đá bọt vào ?

c Muốn thiết lập giản đồ nhiệt độ - thành phần của hỗn hợp hai chất lỏng hòa tan vào

nhau, người ta làm như thế nào ? Câu 5:

b Tại sao đặt bầu thủy ngân của nhiệt kế ngập một nửa trong dung dịch để đo nhiệt độ

khi chưng cất ?

c Khi chưng cất dung dịch có điểm đẳng phí thì sản phẩm đỉnh có thành phần là bao

nhiêu ? Minh họa bằng đồ thị chưng cất

Trang 14

BÀI 3: CÂN BẰNG LỎNG RẮN

Làm quen với phương pháp phân tích nhiệt và thiết lập giản đồ “nhiệt độ – thành phần” của

hệ hai cấu tử kết tinh không tạo hợp chất hóa học và dung dịch rắn

Phương pháp phân tích nhiệt đặt trên cơ sở nghiên cứu sự thay đổi nhiệt độ của hệ nguội dần hoặc nóng dần theo thời gian

Ở áp suất nhất định, nhiệt độ kết tinh của một chất nguyên chất có giá trị không đổi và giữ nguyên trong suốt quá trình kết tinh Đối với dung dịch, nhiệt độ bắt đầu kết tinh phụ thuộc thành phần dung dịch (thành phần khác nhau nhiệt độ bắt đầu kết tinh khác nhau) và trong quá trình kết tinh cấu tử thứ nhất, nhiệt độ giảm dần cho tới khi xuất hiện cấu tử thứ hai cùng kết tinh thì nhiệt độ

giữ nguyên t c(ứng với nhiệt độ eutecti) cho tới khi quá trình kết tinh kết thúc Sau đó nhiệt độ tiếp tục giảm

Hình 3.1: Giản đồ nhiệt độ – thời gian Hình 3.2: Giản đồ nhiệt độ–thành phần

Trên hình đường nguội (1) và (5) ứng với A, B nguyên chất Đường (2) và (4) ứng với hỗn hợp có %B tăng dần Đường (3) ứng với hỗn hợp có thành phần bằng đúng thành phần eutecti

Trên đường (1) và (5) các đoạn thẳng nằm ngang ứng với quá trình kết tinh A và B nguyên chất

Trên đường (2), (3), (4) đoạn nằm ngang b, e, c ứng với quá trình kết tinh eutecti, còn các

điểm b, c ứng với điểm bắt đầu kết tinh 1 cất tử nào đó (các hỗn hợp (2), (4)) những điểm này xác định dễ dàng vì ở đó độ dốc của đường biểu diễn thay đổi do tốc giảm nhiệt độ trước và trong khi kết

Trang 15

tinh không giống nhau Trong thực nghiệm việc xác định điểm eutecti rất quan trọng nhưng lại rất khó, thường dùng phương pháp Tamman Nếu điều kiện nguội lạnh hoàn toàn như nhau thì độ dài của đoạn nằm ngang (thời gian kết tinh) trên đường cong nguội lạnh sẽ tỷ lệ với lượng eutecti Như vậy nếu đặt trên đoạn ad thành phần và trên trục tung là độ dài các đoạn nằm ngang của đường nguội

lạnh tương ứng nối các đầu mút lại, ta sẽ được tam giác aId Đỉnh I của tam giác ứng với thành phần eutecti Tam giác aId gọi là tam giác Tamman

- Lần lượt đun cách thủy từng ống nghiệm cho đến khi hỗn hợp chảy lỏng hoàn toàn

- Lấy ống ra lau khô ngoài ống

- Theo dõi sự hạ nhiệt độ theo thời gian, cứ sau 30 giây ghi nhiệt độ 1 lần

- Liên tục khuấy nhẹ và đều tay cho tới khi tinh thể đầu tiên xuất hiện thì ngưng khuấy và ghi nhiệt độ này

- Để kiểm tra độ bắt đầu kết tinh ta nhúng ống nghiệm trở lại cho hỗn hợp chảy lỏng và làm lại từ đầu thí nghiệm)

- Tiếp tục theo dõi (không khuấy) và ghi nhiệt độ hỗn hợp nguội dần, cho tới khi hỗn hợp

hoàn toàn đông đặc

Chú ý: Khi nhiệt độ ống nghiệm nguội đến khoảng 40oC thì sử dụng ống bao không khí bên ngoài ống nghiệm và nhúng vào cốc đựng nước lạnh Tiếp tục ghi nhiệt độ cho đến khi nhiệt độ giảm xuống 30oC thì ngừng thí nghiệm

3.5 KẾT QUẢ

3.5.1 Kết quả thô: ghi lại nhiệt độ của hỗn hợp trong ống nghiệm ở từng thời điểm

Trang 16

b Cách xác định điểm eutecti từ giản đồ nhiệt độ - thành phần ?

c Tại sao trong quá trình kết tinh tinh thể người ta thường cho vào các tinh thể làm

mầm ? Câu 4:

b Đường cong nguội lạnh của chất nguyên chất và của hỗn hợp 2 cấu tử khác nhau như

thế nào ?

c Dùng nguyên tắc pha giải thích tại sao trong quá trình kết tinh của các chất nguyên

chất hoặc hỗn hợp eutecti có nhiệt độ không đổi, còn quá trình kết tinh hỗn hợp dung dịch thì nhiệt độ giảm dần

Trang 17

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến vận tốc phản ứng

- Xác định bậc của phản ứng phân hủy Na2S2O3 trong môi trường acid bằng thực nghiệm

Vận tốc phản ứng được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm của một phản ứng hoá học Trong dung dịch tốc độ phản ứng trung bình của một phản ứng hoá học được xác định bằng biến thiên nồng độ của một chất trong một đơn vị thời gian:

t

C V

∆

±

Dấu (-) nếu ∆C là biến thiên nồng độ tác chất

Dấu (+) nếu ∆C là biến thiên nồng độ sản phẩm

Khi ∆t → 0 thì tỷ số trên dần tới giá trị giới hạn ta gọi là tốc độ tức thời của phản ứng tại thời điểm khảo sát

dt

dC d

a dt

dC c

a dt

dC b

a dt

dC

Định luật tác dụng khối lượng cho biết ảnh hưởng của nồng độ các tác chất tới tốc độ

phản ứng: “Tại nhiệt độ xác định, tốc độ phản ứng ở mỗi thời điểm tỷ lệ thuận với tích số nồng độ

n+m: bậc tổng quát của phản ứng, m và n là của các số được xác định bằng thực nghiệm

chứ không thể rút ra trực tiếp từ phương trình phản ứng

k: được gọi là hằng số tốc độ, giá trị của nó chỉ phụ thuộc bản chất các chất tác dụng và nhiệt

độ và k còn được gọi là vận tốc riêng của phản ứng

Phản ứng phân huỷ Na2S2O3 trong môi trường acid diễn ra như sau:

Trang 18

Trong thí nghiệm này ta cố định ∆C bằng cách ghi nhận thời gian từ lúc đầu phản ứng đến khi dung dịch bắt đầu chuyển sang đục Như vậy khi vận tốc phản ứng tăng chỉ có ∆t giảm còn nồng

độ lưu huỳnh sinh ra trong khoảng thời gian ∆t lúc nào cũng như nhau (độ đục như nhau)

lg 2

t t

Để xác định bậc phản ứng theo H2SO4, ta cố định nồng độ Na2S2O3 và tăng dần nồng độ acid

H2SO4 Kết quả tính n cũng được thực hiện tương tự như khi tính m

Trang 19

- Cho acid vào các ống nghiệm theo bảng số liệu

- Lần lượt cho H2O và Na2S2O3 0,1M vào 3 bình cầu

- Chuẩn bị đồng hồ bấm giây

- Lần lượt cho phản ứng từng cặp “ống nghiệm và bình cầu” như sau:

+ Đổ nhanh acid trong ống nghiệm vào bình cầu

+ Bấm đồng hồ + Lắc nhẹ bình cầu cho đến khi vừa thấy dung dịch chuyển sang đục thì bấm đồng hồ lần nữa

+ Đọc ∆t + Lặp lại mỗi thí nghiệm 2 lần nữa để lấy giá trị trung bình

b Na2S2O3 cho vào để làm gì? Viết phương tình phản ứng Công dụng của hồ tinh bột?

c Tại sao phải ghi nhiệt độ của mỗi thí nghiệm ? Nhiệt độ ảnh hưởng đến hằng số tốc

độ phản ứng như thế nào ? Câu 3:

Trang 20

b Trình bày rõ phương pháp xác định bậc phản ứng bằng phương pháp tích phân và vi

c Bình 1 gồm Na2S2O3, H2O; bình 2 gồm H2SO4 Đổ bình nào vào bình nào ? Làm

ngược lại có được không ? Tại sao ? Câu 5:

Trang 21

BÀI 5: THỦY PHÂN ESTER BẰNG KIỀM

Khảo sát tốc độ phản ứng thủy phân ester trong môi trường kiềm và ảnh hưởng của nhiệt độ lên hằng số tốc độ của phản ứng

Phản ứng giữa ester acetatetyl và NaOH xảy ra như sau:

CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH → CH 3 COONa + C 2 H 5 OH

Gọi n 0 , n t , n∞ là thể tích NaOH còn trong hỗn hợp phản ứng ở các thời điểm t = 0, t và ∞

Nồng độ NaOH ở các thời điểm sẽ tỷ lệ với các thể tích đó Còn nồng độ ester ở thời điểm đầu và ở thời điểm t sẽ tỷ lệ tương ứng với (n0 - n∞) và (n t – n∞)

Do đó 0

NaOH

C = b = A n 0 0

este

C = a = A (n 0 – n∞)

Trang 22

0

1ln

t t

tốc độ phản ứng vào nhiệt độ có dạng:

k 0 : hằng số được gọi là thừa số tần số hay thừa số Arrhenius nó không phụ thuộc nhiệt độ

E : năng lượng hoạt hóa của phản ứng

Lấy logarit 2 vế: lnk = lnk 0 – E/RT

Theo phương trình này, hằng số tốc độ phụ thuộc tuyến tính với nghịch đảo của nhiệt độ

Gọi k 1 , k 2 là hằng số tốc độ ở các nhiệt độ T 1 , T 2 khi đó:

Dựa vào (4) có thể tìm năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi biết hằng số tốc độ ở 2 nhiệt độ

Tiêu đề	Bài Giảng Thí Nghiệm Hóa Lý
Trường học	Universidad Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông (UIT) - [https://www.uit.edu.vn/](https://www.uit.edu.vn/)
Chuyên ngành	Hóa Lý
Thể loại	Bài giảng

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	1,95 MB