BÁO cáo THỰC HÀNH môn hóa lý đầy đủ các bài

* Hằng số cân bằng của phản ứng phụ thuộc vào các yếu tố :-Nồng độ của các chaatss tham gia -Khi tiến hành TN ở mt nhiệt độ không ổn định thì kết quả xẽ không chính xác vì nhiệt độ cũng

PHẦN 1 :HÓA LÝ SƠ CẤP

BÀI 1: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG

1.Chuẩn bị lý thuyết

- Cho dd FeCl3 tác dụng với dd KI Tại thời điểm cân bằng,nồng độ I2 với Na2S2O3

- Gọi [FeCl2] ,[KI] ,[I2] ,[KCl] :nồng độ của các chất tại cân bằng

- C0

FeCl3,C0

KI:nồng độ ban đầu của FeCL3 và KI (trước khi pha loãng )

- CFeCl3 ,CKI :nồng độ khi pha loãng để đưa vào phản ứng của FeCl3 và

-Theo phương trình phản ứng : 2FeCl3 +2 KI ↔ 2FeCl2 +I2 +2 KCl

Cứ 2mol FeCl3 tác dụng với 2mol KI tạo thành 1mol I2 và 2mol FeCl2.Do đó

-Chuẩn bị thí nghiệm theo bảng hóa chất sau:

Bảng 1.1:Thể tích các hóa chất trong các erlen

-Lấy 8 erlen sạch loại 100ml ,cho vào mỗi erlen 30ml nước cất ,làm lạnh bằng nước đá

50ml FeCl 3 50ml KI 55ml FeCl3 45ml KI

0.025M 0.025M 0.025M 0.025M

 Hằng số cân bằng được tính theo công thức

KC = [FeCl 2]

2.[KI][KCl]2[FeCl 3] 2

[KI ]2 = ¿ ¿ ¿ = 0,58

* Hằng số cân bằng của phản ứng phụ thuộc vào các yếu tố :

-Nồng độ của các chaatss tham gia

-Khi tiến hành TN ở mt nhiệt độ không ổn định thì kết quả xẽ không chính xác

vì nhiệt độ cũng là 1 trong những yếu tố quyết định tốc độ của phản ứng

 Tại sao phải tiến hành chuẩn độ nhiều lần

-Tại vì các lần chuẩn độ xẽ gặp nhiều sai số nên ta phải chuẩn độ nhiều lần để lấy kết quả đúng nhất

BÀI 2 : XÂY DỰNG GIẢN ĐỒ PHA HỆ 2 CHẤT LỎNG HÒA TAN HẠN CHẾ VÀO NHAU

1.Chuẩn bị lý thuyết

-Hai chất lỏng trộn lẫn vào nhau và không có phản ứng hóa học ,có thể xảy ra các

trường hợp sau:

+Hòa tan vô giới hạn vd :Hệ etanol-nước

+Hòa tan hạn chế vd:phenol-nước

+Không hòa tan vào nhau.vd:Dầu hỏa –nước

-Có sự hòa tan hạn chế là do bước chuyển của phân tử qua bề mặt phân chia 2 pha lỏng đòi hỏi phải thực hiện 1 công lớn hơn năng lượng chuyển TB của các phân tử ở điều kiện

đã cho công cuyển càng lớn thì độ hòa tan càng nhỏ

-Nhiệt độ tăng ,tỷ lệ phân tử năng lượng lớn càng cao ,các phân tử này có khả năng thựchiện công chuyển pha ,do đó độ hòa tan của 2 chất lỏng tăng lên Đến 1 nhiệt độ nào đó 2chất lỏng tan hoàn toàn vào nhau t rong bất kỳ thành phần nào Nhiệt độ mà 2 chất lỏng hòa tan không hạn chế vào nhau gọi là nhiệt độ ới hạn trên Trường hợp ngược lại khi giảm nhiệt độ ,2 chất lỏng đó tan hoàn toàn trong nhau ,gọi là nhiệt độ tới hạn dưới -Với hệ phenol-nước ,khi cho phenol vào nước ở nhiệt độ thường ,ở hàm lượng phenol nhỏ ,phenol xẽ hòa tan vào nước tạo thành 1 pha lỏng duy nhất Khi nồng độ phenol tăng ,sự hòa tan xẽ nhỏ dần cho đến khi lượng phenol 7% thì phenol sẽ không hòa tan vào nước nữa Lúc đó nếu tăng hàm lượng phenol ,xẽ thấy xuất hiện 2 lớp chất lỏng riêng biệt :Một lớp bão hòa phenol và 1 lớp phenol bão hòa nước Khi tăng nhiệt đô

lên ,đến 1 nhiệt độ thích hợp ,sẽ có sẽ có sự hòa tan trở lại của phenol và nước ,lúc đó hệ gồm 1 trạng thái lỏng duy nhất

-Giản đồ pha của hệ 2 chất lỏng hòa tan hạn chế như phenol-nước có dạng như hình vẽ -Xét trên giản đồ ,giả sử hệ đang ở nhiệt độ t1 có thành phần X% Khối lượng phenol được biểu diển bằng điểm K Tại trạng thái này hệ là dị thể ,tồn tại 2 pha lỏng cân

bằng :Pha L-nước bão hòa phenol và pha M-phenl bão hòa nước có thành phần tương ứng là X1 ,X2 Khi tăng nhiệt độ ,độ hòa tan của phenol trong nước ở pha L và độ hòa tan của nước trong phenol (pha M) cũng tăn theo ;đến nhiệt độ tc thì hỗn hợp 2 chất lỏng phenol và nước với thành phần X hòa tan hoàn toàn vào nhau,hệ trở thành đồng thể với 1 pha lỏng duy nhất

nước nóng

-Ghi nhiệt độ trong ,để ống nghiệm hạ nhiệt từ từ đến khi xh hiện tượng đục

-Sau đó ,mỗi lần them 1ml dd phenol và cũng được thực hiện TN như trên

-Trạng thái đục chứng tỏ hệ là dị thể ,gồm 2 pha lỏng Trạng thái trong thì hệ là đồng thể ,chỉ có 1 pha lỏng

3.Kết quả thực nghiệm

TN1: phenol cho vào nước

- DD trong và đục ở các nhiệt độ khác nhau khi tăng nồng độ phenol thì nhiệt độ của nó cũng tăng theo

-Từ TN ta thấy ,tương ứng với từng nồng độ khác nhau của phenol ta có bảng số liệu sau:

Vphenol cho vào nước Nhiệt độ trong (oC) Nhiệt độ đục (oC)

% phenol = 10 1,058+V 10 1,058

H 2O ( phenol) × 100

Từ đó Ta tính được bảng số liệu sau ,tỉ lệ % của phenol trong nước tương ứng với nhiệt

-Từ 2 bảng số liệu trên ,ta xẽ được biểu đồ nhiệt độ - nồng độ của phenol theo nước

BÀI 3:XÂY DỰNG GIẢN ĐỒ PHA CHO HỆ 3 CẤU TỬ LỎNG

bị tách ra thành 2 pha.vd tỏng hệ nước –phenol-axeton ở nhiệt độ 67-900C

-Một cặp hòa tan hạn chế (A-C) còn các cặp khác hòa tan không hoàn toàn (A-B và B-C) vd hệ nước –chloroform-axit axetic

-Hai cấu tử hòa tan hoàn toàn (A-C) ,còn các cặp khác hòa tan hạn chế (A-B và

*Giản đồ pha của hệ 3 cấu tử và cách xác định thành phần của mỗi cấu tử

-Với hệ thống 3 cấu tử ,ở nhiệt độ và áp xuất nhất định ,giản đồ hòa tan và đường biểu diễn thành phần liên hợp được biểu diễn trên 1 hình tam giác đều Ba đỉnh của tam giác đều biểu diễn thành phần 3 cấu tử tinh chất Các cạnh biểu diễn thành phần của 2 cấu tử tương ứng Các điểm bên trong tam giác biểu diển thành phần của hệ 2 cấu tử :

+Phương pháp Bozebom: Ba đỉnh cảu tam giác là 3 điểm hệ của các cấu tử nguyên chất A,B và C (100%).Ba cạnh của tam giác AB,AC và BC biểu diễn thành phần của

hệ 2 cấu tử Các điểm trong tam giác ABC biểu diển thành phần của hệ 3 cấu tử

Muốn biểu diễn thành phần của hệ 3 cấu tử ta làm như sau:

Vd :hệ P có 40%A ,40%B ,20%C

Chia các cạnh của tam giác ra 10 hay 100 phần bằng nhau.Trên cạnh BC và AC

ta xác định điểm X1 và X1’ tương ứng với thành phần 40%A

Sau đó trên cạnh AB và BC ta xác định điểm X2 và X2’ tương ứng với thành phần 40%C Giao điểm P của X1X1’ và X2X2’ chính là điểm biểu diển thành phần của hệ mà ta muốn xác định

Thật vậy ,từ hình vẽ ta được AX3 =BX3’ =20% ứng với thành phần của C là 20%

+Phương pháp Gibbs: Quy ước đường cao của tam giác đều =100%

Từ P kẻ các đường vuông góc Pa ,Pb ,Pc ,lần luotj xuống các cạnh BC,AC,AB

Độ dài Pa:biểu diễn thành phần cấu tử A trong hỗn hợp

Độ dài Pb:biểu diễn thành phần cấu tử B trong hỗn hợp

Độ dài Pc:biểu diễn thành phần cấu tử C trong hỗn hợp

Vd:thành phần của hỗn hợp P trên giản đồ tính theo 2 cách đều

là :40%A ,40%B ,20%C

A

C

Hình 3.1 :XĐthành phần của hệ 3 cấu twrtheo pp Bozebom và gibbs

C2H5OH 2,5ml

XH dị

C6H

20ml

15ml H2O

XH dị

C6H 8ml

12ml

XH dị

C2H5 H2

BÀI 4: CÂN BẰNG LỎNG RẮN

1.Chuẩn bị lý thuyết

-Về lý thuyết cân bằng lỏng –rắn cũng giống như lý thuyết cân bằng lỏng- hơi Điểm khác nhau cơ bản là cân bằng lỏng rắn không phụ thuộc vào áp suất (ở khoảng vài atm)

-Đối với hệ 2 cấu tử kết tinh không tạo hợp chất hóa học và dd rắn ,ở áp suất không đổi giản đồ pha T-X và đường cong nguội lạnh sẽ có dạng sau

Hình 4.1 :giản đồ “T-t” và “T-x” của hệ 2 cấu tử

+Các đường (1) ,(2) ,(3) ,(4) ,(5) gọi là đường cong nguội lạnh ứng với thành phần cấu tử trong hỗn hợp khác nhau

+Đường (1) ,(5) :ứng với A và B nguyên chất

+Đường (2) ,(4) :ứng với hỗn hợp có thành phần B tăng dần

+đường (3):ứng với hỗn hợp có thành phần đúng bằng thành phần eutectic

+Điểm a,b,c,d: điểm bắt đàu kết tinh cấu tử Ahoawcj B trong hỗn hợp

+Đoạn nằm ngang x,y,z,t :ứng với quá trình kết tinh eutectic ở hình (b)

+Đường eab gọi là đường lỏng

+Đường arr’b gọi là đường rắn

-Ở vùng phía trên đường lỏng :hệ tồn tại ở trạng thái dd đồng nhất AB lỏng

-Ở vùng phía dưới đường rắn :hệ là dị thể gồm 2 pha :rắn A và rắn B

-Ở vùng được giới hạn vởi 2 đường :hệ tồn tại 2 pha cân bằng lỏng –rắn A hoặc lỏng –rắn B

-Điểm e được gọi là điểm eutectic ,tại đay có sự kết tinh đồng thời của cả rắn A và rắn B , vì dd bão hòa cả 2 cấu tử

-Dùng phương pháp tamman để xác định điểm eutectic :đặt các đoạn thẳng biểu thị thời gian kết tinh hỗn hợp eutecti của hệ (vd đoạn thẳng nằm ngang x,y,z ở hình (a) )tương ứng vào thành phần của chúng trên giản đồ “T-X”.Nối các đầu đoạn thẳngnày ta được 1 tam giác mà đỉnh thứ 3 của nó tương ứng với thành phần eutectic (hìnhb)

-Khi hỗn hợp trong ống nghiệm chảy lỏng hoàn toàn thì lấy ra lau khô ống nghiệm

và bắt đầu thay đổi sự hạ nhiệt độ theo thời gian,cứ 1 phút ghi nhiệt độ 1 lần

B2 : - Khuấy nhẹ hỗn hợp bằng que khuấy đồng thời quan sát khi tinh thể đầu tiên xuất hiện thì ngưng khuấy ,ghi nhiệt độ này

- Tiếp tục theo dõi nhiệt độ đến khi hỗn hợp đông cứng lại

- Sauk hi hỗn hợp đông cứng ,theo dõi đến khi nhiệt độ xuống đến 29-300C thì ngưng (gđ này ghi nhịt độ them khoảng 5-6 lần nữa )

- Chú ý : đối với ống 1 và 8 là nguyên chất nên chỉ theo dõi nhiệt độ đến khi bắt đầu kết tinh ghi them 1,2 điểm nữa thì ngưng.Các điểm còn lại khi to hạ đến khoảng 400C thì ngâm chúng vào trong nước đá và theo dõi đến khi to hại đến 29-

ống Khối lượng

Diphenilamin

(g)

Khối lượng Naphtalen (g) Thành phần % klg của

E

d

3.Trả lời câu hỏi

Câu 1 : có kết luận gì về sự thay đổi nhiệt độ kết tinh của quá trình kết tinh dd 2 cấu

tử với quá trình kết tinh 1 cấu tử ?

-Đường nguội (đường kết tinh ) của 1 cấu tử nguyên chất gồm những nhánh gần như dốc thẳng đứng , chứng tỏ có sự nguội khá nhanh khi tới nhiệt độ kết tinh thì có 1 đoạn thẳng ngang chứng tỏ nhiệt độ không đổi ,đó là do nhiệt độ kết tinh tỏa ra bù vào chỗ mất nhiệt độ nguội tự nhiên Kết qua là cấu tử đố kết tinh ở nhiệt độ không đổi (đưới áp suất ngoài không đổi ) Sau khi đã kết tinh xong thì nhiệt độ mới lại tiếptục hạ thấp ,do đó lại có nhánh dốc ,nhưng kém dốc hơn nhánh đầu tiên

-Đối với hệ 2 cấu tử theo những tp khác nhau ,những đường nguội ban đầu cũng như

1 nhánh dốc gần như thẳng đứng (nguội nhanh ) ,khi tới nhiệt độ bắt đầu kết tinh thì nguội chậm lại so với nhiệt độ kết tinh tỏa ra nhưng chưa đủ để làm cho nhiệt độ không đổi Điều này được phản ánh trên đường nguội bằng 1 nhánh dốc ít hơn so vớinhánh đầu tiên Sự kết tinh từ dd xẽ cho tinh thể nguyên chất nào hoặc cả 2 tinh thể

Thành phần khối lượng Diphenilamin

cùng 1 lúc là tùy thuộc vào tp của mỗi cấu tử trong dd so với thời điểm eutectic của hệ

-Hỗn hợp eutecti có ứng dụng trong thực tế

VD : Ta muốn có ‘’ thiếc hàn ‘’ nóng chảy ở nhiệt độ thấp người ta trộn thiếc ( To nc

=232 oC ) và chì ( Tonc =327 oC ) theo các tp thích hợp ta sẽ thu được các hợp kim

có nhiệt độ nống chảy thấp hơn 200oC

¿ là nồng độ ban đầu của Fe3+ và I-

n1 , n2 : Bậc của phản ứng lần lượt theo Fe3+ và I-

k: hằng số tốc độ phản ứng

Khi đó vận tốc của phản ứng tại thời điểm ban đầu ( t = 0 ) là :

-(dC dt )t=0 = k ( C Fe¿

¿)n

1 x ( C I−¿0

¿)n2 (1) Lấy logarit 2 vế , phương trình (1) trở thành :

Lg (-dC dt )t=0 = lg k + n1 lg C Fe¿

¿ + n2 lg C I−¿0

¿ (2) Nếu tiến hành thí nghiệm với C I−¿0

¿ không đổi ; C Fe¿ ¿ biến thiên tăng dần , từ (2) ta

có :

Lg(-dC dt )t=0 = A1 + n1 lg C Fe¿ ¿ (3)

Với A1 = lg k + n2 lgC I−¿0 ¿ = const

Để xác định (−dt dC )t=0 thường được sử dụng phương trình kinh nghiệm :

C1

x = α + β1

t (4) Trong đó : 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 = C Na2 S 2 O 3 ×V Na2 S 2O 3

V hh (5)Với : Vhh là thể tích của hỗn hợp phản ứng

T là thời gian phản ứng , tính bằng đồng hồ bấm giây

α , β là hằng số thực nghiệm

Từ giá trị Cx trên , xây dựng đồ thị C1

x = f(1t ) tìm đc giá trị β bằng tang góc nghiêng Kết hợp (3 ) và (5) , sử dụng giá trị β vừa tìm được , tính 1β , sau đó vẽ đồ thị lg

( 1β ) và lg C Fe¿

¿ Giá trị n1 bằng tang góc nghiêng

Tương tự như vậy thí nghiệm với C Fe¿ ¿ không đổi , C I−¿0

¿biến thiên ta cũng tim được n2

Bậc tổng cộng của phản ứng :

n = n1 + n2 (6)

5.5 Cách tiến hành

5.5.1 Xác định bậc riêng của Fe 3+ ( thí nghiệm a )

- Dùng ống hút cho vào 4 bình tam giác các hóa chất theo lượng chính xác như trong

bảng 5.1

-vài giọt hồ tinh bột bấm đồng hồ tính thời gian , lắc mạnh dung dịch

20ml KI 0.025M

Phản ứng Fe3+ + I- => I2 với hồ tinh bột tạo dung dịch xanh (nâu )

- Dùng Na2S2O3 0,01N chuẩn độ đến khi hết màu xah (nâu ) , ghi nhận thời gian t1 lúc vừamất màu và thể tích V1(Na2S2O3) đã dùng

Hồ tinh bột Na2S2O3 0.01N

20ml KI 0.025M

Mất màu xanh

- Dung dịch vừa chuẩn độ trở lại màu xanh , lại dùng dung dịch Na2S2O3 0,01N chuẩn độ

Cứ như vậy đến 8 lần chuẩn độ , thí nghiệm không làm quá 15 phút , phải đủ ít nhất là 8 điểm ( Vt – t1 )

- Làm tương tự như vậy đối với các bình còn lại

Chart Title

Linear () Linear ()

-Từ Fe3+ và I- ta xác định được bậc của phản ứng

Fe3+ + I- => Fe2+ + ½ I2

-Bằng pp vi phân ta có

n= n1 + n2 =1+2=3

*Nhận xét :

-Ta cho HNO3 vào để tạo mt tránh Fe3+ bị phân hủy tạo Fe(OH)3

-HNO3 có tính oxh mạnh dung để bảo vệ Fe3+ (Nếu trong dd có lẫn các ion khác có tính khử thì các ion này xẽ td với HNO3 mà không td với Fe3+)

-TN không được làm quá 15 phút vì khi đó Fe3+ và I- đã phản ứng với nhau tạo ra lượng I2

lớn nhất và không tạo them nữa

BÀI 6 :XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG BẬC 2

I.Cơ sở lý thuyết

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

X: nồng độ CH3COONa sinh ra tại thời điểm t

Theo phương trình phản ứng, cứ 1mol CH3COOC2H5 phản ứng với 1mol NaOH sẽ cho

ra 1mol CH3COONa và 1mol C2H5OH Vậy tại thời điểm t, nồng độ C2H5OH sinh ra cũng sẽ là x, nồng độ CH3COOC2H5 và NaOH đã phản ứng lần lượt là ( a-x ) và ( b-x ).Đây là phản ứng bậc 2, do đó tốc độ của phản ứng là:

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

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

Gọi: có thể tích NaOH còn trong hỗn hợp phản ứng lại các thời

điểm t = 0, t,

Ta có 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 (

Kt =

Hay : k =

Nếu sử dung dung dịch NaOH 0,05N với lượng hỗn hợp phản ứng dùng là 10ml, thì số

đương lượng NaOH có trong 10ml hỗn hợp phản ứng (hay trong ml NaOH) là:

0,05Nồng độ đương lượng NaOH trong mẫu thử (10ml) là :

b = (

mà : b = A

Vậy : A = 0,005

Còn là thể tích NaOH 0,05N còn lại trong mẫu thử (10ml)

tại các thời điểm t = 0, t,

II.Cách tiến hành

Chuẩn bị 5 erlerv

+

10ml HCl 0,05N + 2 giọt phenolphtalein(cho vào 5 erlen)

3.Báo cáo kết quả

có thể xác định chính xác điểm tương đương

Câu 5; Giải thích các bước tiến hành thí nghiệm

B1 ; ta cho dd HCl + chất chỉ thị phenolphtalein vào các ống nghiệm

B2 : cho dd chứa NaOH + CH3COOC2H5 vào buret

B3 : tiến hành chuẩn độ sau các mốc thời gian 5,10,15,20 phút Sau những khoảng thời gian như vậy lượng NaOH xẽ phản ứng bớt đi nên lượng thể tích NaOH xẽ giảm dần sau các lần chuẩn độ

B4 : Tiến hành chuẩn độ sao cho bình đựng HCl + phenolphthalein chuyển từ không màu => màu hồng Tức là lượng NaOH phản ứng hết với HCl và làm cho dd có màu hồng

Câu 6 : Phuong trình phản ứng của este trong môi trường kiềm

CH3COOC2H5 + NaOH  CH3COONa + C2H5OH

BÀI 7; XÚC TÁC ĐỒNG THỂ -PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H2O2

Vận tốc phản ứng được biểu diễn :

v = - d [ A ]

Biến đổi (1) được :

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

Phản ứng phân hủy H2O2 với xúc tác Cu2+ diễn ra qua hai giai đoạn như sau :

HOOH  O2 + 2H+ (chậm) HOOH + 2H+  2H2O ( nhanh)