Bài thí nghiệm hóa lý (kết quả thí nghiệm ở trang thứ 10 nhé)

Thí nghiệm hóa lý Hằng số cân bằng và Thủy phân este, có kết quả thí nghiệm

Bài 1: HẰNG SỐ CÂN BẰNG

Mục đích

Xác định hằng số cân bằng của phản ứng:

trong dung dịch nước

Lý thuyết

Hằng số cân bằng của phản ứng

Nồng độ của có thể xác định nhờ phương trình chuẩn độ bằng (với chỉ thị hồ tinh bột) theo phương trình:

Tuy nhiên, khi nồng độ bị giảm theo phương trình thì cân bằng của phản ứng bị dịch chuyển theo chiều phân li tạo thành , do

đó khi chuẩn độ ta không xác định được mà chỉ xác định được nồng

độ tổng cộng Để xác định riêng rẽ cũng như người

ta sử dụng định luật phân bố, cụ thể là nghiên cứu sự phân bố giữa dung dịch trong nước và trong lớp

Khi cho và vào hỗn hợp nước và thì sau một thời gian trong hệ tồn tại hai cân bằng đồng thời:

1 Cân bằng của phản ứng trong lớp dung dịch trong nước (lớp ) biểu thị bằng phương trình

2 Cần bằng phân bố của giữa lớp nước và lớp biểu thị bằng phương trình:

Nếu chuẩn độ bằng sẽ xác định được Dựa vào có thể tính được Khi đã biết được ( được xác định nhờ nghiên cứu riêng lẽ sự phân bố của giữa lớp và lớp ):

Nếu chuẩn độ lớp bằng ta xác định được nồng độ tổng cộng từ đó xác định được :

Khi biết nồng độ ban đầu của có thể tính được :

Thay và ta thu được:

1 Xác định hệ số phân bố của giữa lớp và lớp

Lấy vào hai bình nón nút nhám 1 và 2:

 Bình 1: 150ml bão hòa ;

 Bình 2: 150 ml nước cất bão hòa

Đậy nút kín hai bình và lắc trong khoảng 1 giờ Ngưng lắc và chuyển hỗn hợp sang phễu chiết 1 và 2 tương ứng, để yên cho hỗn hợp tách lớp

và chiết riêng lớp ở bình 1, bình 2 vào lần lượt bình 1a và 2a tương ứng, lớp vào bình 1b và 2b tương ứng

Chuẩn độ lớp hữu cơ: Dùng pipet lấy 2ml dung dịch (ở bình 1a, 2a) cho vào lần lượt hai bình có chứa sẵn rồi cho thêm khoảng 5 giọt hồ tinh bột Sau đó, tiến hành chuẩn đọ bằng dung dịch

Chuẩn độ lớp : Dùng pipet lấy 20ml dung dịch (ở bình 1b, 2b) cho vào lần lượt hai bình có chứa sẵn 5ml dung dịch rồi cho thêm khoảng 5 giọt hồ tinh bột Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch

Quá trình chuẩn độ phải được tiến hành 3 lần để lấy kết quả trung bình

Phương pháp xử lý số liệu:

Gọi số ml dung dịch có nồng độ là (trong trường hợp này

là 0.01 hay 0.001 ) tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ là , số ml dung dịch mẫu thử là , nồng độ đương lượng của trong mẫu thử là ta có: Mặt khác theo phương trình phản ứng :

do đó nồng độ phân tử gam của :

Ghi các số liệu thu được và kết quả tính theo bảng 1

Bảng 1

Số ml Na2S2O3

dùng chuẩn độ

1a (lớp CCl4) 1b (lớp H2O) 2a (lớp CCl4) 2b (lớp H2O) Lần 1

Lần 2

Trung bình

Nồng độ I2

(mol/l)

Tính theo công thức đối với 2 bình và lấy kết quả trung bình

2 Xác định nồng độ các chất tham gia phản ứng và hằng số cân bằng Lấy vào 3 bình nón có nút nhám 3, 4, 5:

 Bình 3: 50ml dung dịch bão hòa

 Bình 4: 50ml dung dịch bão hòa

 Bình 3: 50ml dung dịch bão hòa

Đậy nút kín ba bình và lắc trong khoảng 1 giờ Ngưng lắc và chuyển hỗn hợp sang phễu 1, 2 và 3 tương ứng, để yên cho hỗn hợp tách lớp và chiết riêng lớp ở bình 1, bình 2, bình 3 vào lần lượt các bình 3a, 4a, 5a tương ứng; lớp vào bình 3b, 4b, 5b tương ứng

Chuẫn độ lớp hữu cơ: Dùng pipet lấy 2ml dung dịch (ở bình 3a, 4a, 5a) cho vào lần lượt ba bình có sẵn rồi cho thêm 5 giọt hồ tinh bột Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch

Chuẩn độ lớp : Dùng pipet lấy 20ml dung dịch (ở bình 3a, 4b và 5b) cho vào lần lượt ba bình có chứa sẵn rồi cho thêm khoảng 5 giọt hồ tinh bột Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch

Quá trình chuẩn độ phải được tiến hành 3 lần để lấy kết quả trung bình

Ghi các số liệu thu được theo bảng 2

Bảng 2

Số ml

Na2S2O3

dùng

chuẩn độ

3a (lớp CCl4)

3b (lớp H2O)

4a (lớp CCl4)

4b (lớp H2O)

5a (lớp CCl4)

5b (lớp H2O) Lần 1

Lần 2

Trung

bình

Dựa vào kết quả ở hai bảng, ta tính được và nồng độ tổng cộng trong lớp nước (đối với mỗi bình 3, 4, 5) Dựa

vào công thức tính được nồng độ của các chất khi cân bằng

và rồi lấy kết quả trung bình

Tính sai số của việc xác định hằng số cân bằng:

***Lưu ý:

 Các lớp và lớp sau khi tách phải cho vào bình và đậy kín nắp

 Vì Iod dễ bay hơi và khó tan trong nước nên tách bình nào cần chuẩn độ ngay bình đó và nền tiến hành chuẩn độ lớp trước

Bài 2: PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ESTE

Mục đích

Xác định hằng số tốc đọ phản ứng và năng lượng hoạt động hóa của phản ứng thủy phân etyl axetat bằng dung dịch kiềm

Lý thuyết

Phản ứng phân hủy etyl axetat phân hủy theo phương trình:

Đây là phản ứng bậc hai, tốc độ của phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ este và kiềm:

và hằng số tốc độ phản ứng:

ở đây: là nồng độ ban đầu của este và kiềm

là nồng độ của este và kiềm đã phản ứng sau thời gian t

và là nồng độ của este và kiềm ở thời điểm t

Bằng cách chuẩn độ lại lượng còn lại trong phản ứng ở từng thời điểm khác nhau có thể tính được từ đó xác định được

Tiến hành thí nghiệm

Lấy bình cầu đáy bằng dung tích 200ml có nút đậy kín (tốt nhất là nút nhám) Dùng bình định mức lấy 100ml dung dịch este etyl axetat

cho vào một bình và 100ml dung dịch vào bình kia (lượng dùng dư để phản ứng thủy phân xảy ra hoàn toàn)

Đậy kín hai bình để tránh este bay đi và tan vào dung dịch

Ngâm cả hai bình vào máy điều hòa nhiệt độ ở Sau thì bắt đầu đổ nhanh bình đựng dung dịch vào bình đựng este, đậy nút, lắc đều hỗn hợp, ghi thời gian coi như đó là lúc bắt đầu phản ứng Đồng thời dùng pipet lấy nhanh 15ml hỗn hợp cho vào một bình nón cỡ 100ml đã có sẵn

Vì lượng dư so với

có trong 15ml mẫu thử nên sẽ trung hòa hết kiềm và kìm hãm phản ứng lại

Bằng cách chuẩn độ lượng axit dư trong bình nón (dùng với chất chỉ thị phenolphtalein có thể biết được lượng đã tiêu tốn

để trung hòa lượng có trong 15ml mẫu thử Dữ kiện thu được ứng với thời điểm

Sau 5, 10, 20, 30, 40, 50 phút kể từ lúc bắt đầu phản ứng, lại lấy ra 15ml hỗn hợp phản ứng cho vào bình nón đã có sẵn và lại chuẩn độ lại lượng dư bằng lượng như đã nêu trên

Sau khi lấy mẫu thử cuối cùng (ở phút thứ 50), lắp vào bình phản ứng một sinh hàn hồi lưu, rồi đun trong nồi cách thủy lên tới và giữ nhiệt độ này trong khoảng nữa giờ Để nguội hỗn hợp phản ứng đến

và tiến hành hành lấy mẫu và chuẩn độ còn lại như đã làm

ở trên Vì ở phản ứng xảy ra rất nhanh, do đó sau 30 phút giữ hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ này rồi để nguội đến , phản ứng xem như

đã kết thúc và dữ kiện thu được ứng với

Để xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng cần lặp lại thí nghiệm tương tự như trên nhưng bình phản ứng được đặt trong máy đều nhiệt ở

và mẫu thử thử được lấy ở những thời điểm 3, 5, 10, 15, 20, 30 phút sau lúc bắt đầu phản ứng Dữ kiện ứng với thời điểm và

có thể sử dụng kết quả ở phần trên

Cần chú ý trong suốt thời gian thí nghiệm không được nhấc bình ra khỏi máy điều nhiệt

Tính toán kết quả

Nếu gọi lượng dùng để chuẩn độ lượng axit dư trong bình nón là n ml thì lượng

đã tiêu tốn để trung hòa hay lượng

có trong 15ml mẫu thử sẽ bằng: nt = 10 – n Gọi n0, nt, n∞ là lượng NaOH có trong 15 ml mẫu thử ở các thời điểm tương ứng t = 0, t = t và t = ∞ thì nồng độ ban đầu của kiềm sẽ

tỉ lệ với n0; nồng độ ban đầu của este tỉ lệ với no − n∞ (vì ta xem phản ứng đã kết thúc và lượng NaOH lấy dư so với este) và nồng độ este đã bị thuỷ phân sau thời gian t là tỉ lệ với n0 − nt, nghĩa là:

Ở đây “const” là hệ số tỉ lệ biểu thị sự liên hệ giữa nồng độ đương lượng của dung dịch với số ml dung dịch và được tính như sau:

Vì no là số ml NaOH

có trong 15 ml mẫu thử ở t = 0 nên đương

lượng NaOH có trong 15 ml đó là: và nồng độ đương lượng của NaOH trong mẫu thử sẽ là:

Như vậy

Thay các giá trị , , ở trên vào các phương trình (3) thu được:

Ghi các kết quả thực nghiệm và tính toán theo bản sau:

Nhiệt độ (0

C)

Thời gian lấy mẫu thử kể từ thời điểm

t = 0

Lượng NaOH dùng chuẩn

độ HCl dư, n

Lượng NaOH

có trong mẫu

40 ml mẫu thử:

nt = 10 − n

Hằng số tốc

độ phản ứng

k

Đối với từng nhiệt độ phải xác định giá trị hằng số tốc độ trung bình:

Năng lượng hoạt động hóa được tính theo phương trình:

CÂU HỎI

1 Trình bày khái niệm về tốc độ của phản ứng hóa học? Hằng số tốc

độ của một phản ứng

2 Phân biệt bậc của phản ứng?

3 Phản ứng một chiều bậc nhất, phản ứng một chiều bậc hai là gì?

4 Tại sao để lấy dữ kiện ở phải đun đến ? Không lắp ống sinh hàn hồi lưu được không?

5 Thí nghiệm ở có cần phải đun hoàn lưu để lấy dữ liệu ở không? Tại sao?

6 Giải thích vì sao theo từng thời gian đoạn phải cho 15ml dung dịch phản ứng vào dung dịch axit HCl? Nếu dung dịch axit HCl đó được làm lạnh trước hay đun nóng lên có được không? Vì sao?

Bài làm mang tính tương đối có gì sai sót mong bạn

độc bổ sung:

MTTCQ

Bài làm:

Bài 1: HẰNG SỐ CÂN BẰNG

Kết quả thí nghiệm:

1 Xác định hệ số phân bố của I 2 giữa lớp CCl 4 và lớp H 2 O

Lấy vào hai bình nón nút nhám 1 và 2:

 Bình 1: 150 ml H2O bão hoà I2 + 10 ml CCl4

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

Nút kín hai bình, lắc trong khoảng 1 giờ Ngừng lại Chuyển hỗn hợp sang phễu chiết 1 và 2, để yên và chiết riêng lớp CCl4 vào bình 1a, 2a còn lớp H2O vào bình 1b, 2b

Chuẩn độ lớp hữu cơ:

Chuẩn độ lớp nước:

Tiến hành chuẩn 2 lần để lấy kết quả trung bình

Gọi số ml Na2S2O3 0,01 N đã dùng để chuẩn độ là V, số ml dung dịch mẫu thử là V0, nồng độ đương lượng của I2 trong mẫu thử là N ta có:

Mặt khác theo phương trình phản ứng (3): do đó nồng độ phân tử gam của I2:

Ghi các số liệu thu được và các kết quả tính theo bảng 1

Bảng 1

Số ml Na2S2O3

dùng chuẩn độ

1a (lớp CCl4) 1b (lớp H2O) 2a (lớp CCl4) 2b (lớp H2O)

Nồng độ I2

(mol/l) 0.014 0.000237 0.02625 0.00275

2 Xác định nồng độ các chất tham gia phản ứng và hằng số cân bằng:

Lấy vào 3 bình nón có nút nhám 3, 4, 5:

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

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

 Bình 5: 50 ml dung dịch KI 0,1 N + 5 ml CCl4 bão hoà I2 + 5 ml CCl4 Nút kín các bình, lắc trong khoảng 1 giờ Ngừng lại Chuyển các hỗn hợp sang phễu chiết 3, 4, 5 để yên, rồi chiết riêng lớp CCl4 vào các bình 3a, 4a, 5a

và lớp H2O vào các bình 3b, 4b, 5b

Chuẩn độ lớp hữu cơ:

Chuẩn độ lớp nước:

Tiến hành chuẩn 2 lần để lấy kết quả trung bình

Ghi các số liệu thu được theo bảng 2

Bảng 2

Số ml

Na2S2O3

dùng

chuẩn độ

3a (lớpCCl4)

3b (lớp H2O)

4a (lớp CCl4)

4b (lớp H2O)

5a (lớp CCl4)

5b (lớp H2O)

Trung

Nồng độ

([I2]= C1) 0.003 0.005125 0.002

0.00268 0.00224 0.00132

Kpb

[I2] 0.00008744 0.0001493 0.0000582

Bài 2: PHẢN ỨN THU PHÂN ESTE

Kết quả thí nghiệm:

Nếu gọi lượng NaOH

dùng để chuẩn độ axit dư trong bình nón là n ml

thì lượng HCl

đã tiêu tốn để trung hoà NaOH hay lượng NaOH có

trong 15 ml mẫu thử nt sẽ bằng: nt = 10 − n

Gọi n0, nt, n∞ là lượng NaOH

có trong 15 ml mẫu thử ở các thời điểm

tương ứng t = 0, t = t và t = ∞ thì nồng độ ban đầu của kiềm sẽ tỉ lệ với n0; nồng độ ban đầu của este tỉ lệ với no − n∞ (vì ta xem phản ứng đã kết thúc

và lượng NaOH lấy dư so với este) và nồng độ este đã bị thuỷ phân sau thời gian t là tỉ lệ với n0 − nt, nghĩa là:

Ở đây “const” là hệ số tỉ lệ biểu thị sự liên hệ giữa nồng độ đương lượng của dung dịch với số ml dung dịch và được tính như sau:

Vì no là số ml NaOH

có trong 15 ml mẫu thử ở t = 0 nên đương

lượng NaOH có trong 15 ml đó là: và nồng độ đương lượng của NaOH trong mẫu thử sẽ là:

Như vậy

Thay các giá trị , , ở trên vào các phương trình (3) thu được:

Kết quả thí nghiệm và tính toán được thể hiện ở bản sau:

Nhiệt độ (0

C)

Thời gian lấy mẫu thử kể từ thời điểm

t = 0

Lượng NaOH dùng chuẩn

độ HCl dư, n

Lượng NaOH

có trong mẫu

40 ml mẫu thử:

nt = 10 − n

Hằng số tốc

độ phản ứng

k

300C

Ktb = 4.25

400C

Ktb = 14.550 Năng lượng hoạt động được tính theo phương trình:

TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1:

 Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong số các chất tham gia hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian nhất định

 Hằng số tốc độ phản ứng là tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng bằng nhau và bằng đơn vị

Câu 2: Phân biệt bậc phản ứng bậc 0, bậc 1 và bậc 2 vì bậc 3 ít khi xảy

ra nên mình không nhắc đến:

 Phản ứng bậc 0: Nghĩa là tốc độ của phản ứng luôn luôn không đổi (C là nồng độ chất ban đầu, nhưng vì một lý do nào đó, C không biến đổi theo thời gian phản ứng (do nồng độ đầu quá lớn so với nồng độ sản phẩm; hoặc trong phản ứng dị thể khí – rắn, do phần bề mặt bị hấp thụ quá lớn…)

 Phản ứng bậc 1: Thời gian bán phân hủy (chu kỳ bán hủy) của phản ứng bậc 1 không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng

 Phản ứng bậc 2: Chu kỳ phân hủy của phản ứng bậc 2 phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng

Câu 3: Bậc phản ứng là hệ số mũ của nồng độ trong phương trình động học (biểu thức định luật tác dụng khối lượng) của giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng chung Theo ví dụ dưới, ta có bậc phản ứng bằng 1 (trường hợp a) và bằng 2 (ở trường hợp b)

Nếu tốc độ của giai đoạn chậm nhất thì tốc độ phản ứng chung V được quyết định bởi V1:

Nếu giai đoạn là gian đoạn chậm nhất thì:

Câu 4: Đun nóng đến 700C để phản ứng thủy phân este xảy ra hoàn toàn,

từ đó xác định được lượng NaOH tiêu tốn Lắp ống hoàn lưu để tránh sự bay hơi của este ở khoảng nhiệt độ này

Câu 5: Thí nghiệm ở nhiệt độ 400

C không cần phải đun hoàn lưu, ta có

ra hoàn toàn, không phụ thuộc vào nhiệt độ lúc đầu

Câu 6:

dịch HCl để xác định lượng dd NaOH còn lại, từ đó ta xác định được lượng dd NaOH đã tiêu tốn cho phản ứng thủy phân ở trên

ảnh hưởng đến thời gian phản ứng