PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

MỤC ĐÍCH Xác định bậc của phản ứng oxy hóa-khử của K2S2O8 II.. LÝ THUYẾT Bậc của một phản ứng hóa học theo một chất phản ứng là số mũ của nồng độ chất đó trong biểu thức vận tốc.. Bậc tổ

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

KHOA HÓA HỌC

Bộ môn: HÓA LÝ

Họ và tên sv: Mai Quang Hoàng

BẢN TƯỜNG TRÌNH HÓA HỌC

Bản tường trình số 3

XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

Thứ năm, ngày 08, tháng 05, năm 2014

I MỤC ĐÍCH

Xác định bậc của phản ứng oxy hóa-khử của K2S2O8

II LÝ THUYẾT

Bậc của một phản ứng hóa học theo một chất phản ứng là số mũ của nồng độ chất đó trong biểu thức vận tốc Bậc tổng cộng của phản ứng bằng tổng số bậc theo các chất phản ứng

Biểu thức vận tốc của phản ứng chỉ có thể xác định bằng sự nghiên cứu thực nghiệm động học của phản ứng mà không suy dẩn được từ phương trình hóa học

Xét phản ứng: aA + bB → Sp Vận tốc phản ứng biểu diển theo biến thiên nồng độ chất A:

b B

a A

A k C C dt

dC

v  

(1) Bậc phản ứng theo chất phản ứng A là a, theo chất B là b và bậc tổng cộng

là n=a+b+…

Thông thương để xác định bậc phản ứng theo một chất , thí dụ chất A thì nồng độ các chất còn lại được giữ không đổi ( hoặc thay đổi rất ít) trong khoảng thời gian khảo sát bằng cách cho nồng độ đầu của no rất lớn so với chất A Khi

đó phương trình vận tốc phản ứng có dạng:

. a A

A k C dt

dC

v  

(2)

Có nhiều phương pháp xác định bậc của một phản ứng hóa học ở đây ta xét phương pháp vi phân

Theo phương pháp vi phân vận tốc phản ứng xác định theo chất A được tính từ độ dốc của tiếp tuyến với đương cong CA=f(t) tại điểm có nồng độ CAi tương ứng và từ biểu thức vận tốc ta có:

n A C k

k C

n

v lg A lg

Biểu thức trên cho thấy có thể xác định được n và k nếu biết được sự phụ thuộc của v theo CA

Phương pháp này có thể thực hiện theo 2 cách:

Vận tốc được xác định tại thời điểm t=0 ứng với một loạt các phản ứng có nồng

độ ban đầu CAo khác nhau Phương pháp này loại trừ được ảnh hưởng của sản phẩm và chất trung gian trên vận tốc phản ứng Bậc phản ứng xác định theo cách này gọi là “bậc thực” hay “bậc nồng độ” no

Vận tốc phản ứng được xác định tại những thời điểm t khác nhau của một phản ứng bậc phản ứng xác định theo phương pháp nay giống với bậc xác định theo phương pháp tích phân và gọi là bậc thời gian nt

Nói chung nt có thể khác no

Nếu nt<no thì có thể sản phẩm hoặc chất trung gian đã ức chế phản ứng Nếu nt>no thì có chất nào đó đã xúc tiến phản ứng

Phản ứng oxy hóa khử của K2S2O8 và KI xảy ra theo phương trình

K2S2O8 + 2KI = I2 + 2 K2SO4 (5)

Vận tốc phản ứng tại thời điểm ban đầu được xác định gián tiếp qua thời gian cần thiết để phản ứng xảy ra tới một mức độ tương đối nhỏ xác định nào đó Khi đó

b Bo

a Ao A

Ao A

t

C C t

C dt

dC













(6)

Để giữ cho biến thiên ∆CA giống nhau trong loạt thí nghiệm ta sẽ them một lượng nhỏ xác định Na2S2O3 vào trong dung dịch Na2S2O3 sẽ tác dụng với I2 sinh ra theo phương trình

2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O6

Kết quả là dung dịch sẽ không có I2 tự do cho đến khi nào Na2S2O3 tham gia hết vào phản ứng , sau đó I2 dư sinh ra sẽ làm tím nhạt hồ tinh bột đó chính là thời điểm phản ứng t

Với 1 loại thí nghiệm trong đó CBo giữ không đổi ,CAo tỉ lệ với thể tích VA của

K2S2O8 cho vào dung dịch phản ứng, từ (6) ta được:

const V

a

t  lg A 

Tương tự với các loạt thí nghiệm trong đó CAo giữ không đổi , CBo tỉ lệ vơi thể tích VB của KI cho vào , ta được :

const V

b

t  lg B 

Từ (7), (8) xác định được a,b và bậc tổng cộng của phản ứng:

III.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

B1 Chuẩn bị 12 bình nón và rửa sạch các bình đó

B2 Dùng pipet thích hợp lấy hóa chất vào các bình ( pipet cỡ 2ml để lấy Na2S2O3 , dung pipet cỡ 25ml để lấy KI và H2O ,dung pipet cỡ 10ml để lấy hồ tinh bột)

B3 Lắc đều các bình nón ,đổ bình 2 vào bình 1 lúc đó bấm đồng hồ để bắt đầu đo, lắc đều bình phản ứng

B4 Quan sát cho đến khi dung dịch tron bình chuyển sang màu tím nhạt thì dừng lại và ghi thời gian

Thể tích cần lấy vào các bình:

Bình 1

Bình 2

KẾT QUẢ

Thí

Thí

Tính toán:

A (K2S2O8), B (KI)

a) Từ thí nghiệm 1-3 trong đó ta giữ cho CB giữ không đổi, CA tỉ lệ với thể tích VA cho vào dung dịch phản ứng ta được:

(*) lg

lgt a V A const

Ta có bảng giá trị:

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lg(t) theo logVA

 Từ đồ thị ta thu được phương trình f(x)= -1.371x+ 3.044 đối chiếu phương trình (*) trên ta thu được giả trị a= 1.371 lấy gần đúng giá trị bật riêng của K2S2O8 là 1

b) Từ thí nghiệm 4-6 trong đó ta giữ cho CA giữ không đổi, CB tỉ lệ với thể tích VB cho vào dung dịch phản ứng ta được:

(**) lg

lgt b V B const

Ta có bảng các giá trị:

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lg(t) theo logVB

 Từ đồ thị ta thu được phương trình f(x)= -0.501x+ 1.723 đối chiếu phương trình (**) trên ta thu được giả trị a= 0.501 lấy gần đúng giá trị bật riêng của KI là 1

Ta xác định phản ứng trên có bậc tông quát là n=a + b = 1+1=2