Physics Chemical Report

GVHD : Th.s Lê Thị Bạch Thực tập Hóa Lý - CNHH

Bài 1 : XÁC ĐỊNH BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO,

ENTALPI, ENTROPI CỦA QUÁ TRÌNH

HÒA TAN BORAX TRONG NƯỚC

I. MỤC ĐÍCH :

Trong bài thực tập này sẽ xác định độ tan S của muối ít tan là borax ở các

nhiệt độ khác nhau, từ đó xác định tích số hòa tan Ksp phụ thuộc theo nhiệt độ.

Sau đó, bằng phương pháp đồ thị, sẽ xác định H0, G0, S0 của sự hòa tan

này.

II. TÓM TẮT CƠ SỞ LÝ THUYẾT :

Ở một nhiệt độ xác định, muối Borax hòa tan vào nước có cân bằng hòa

tan sau :

S( mol/l) 2S S

Muối Natri Borat hòa tan vào nước là một bazơ trung bình :

Độ tan : S 2S

Bằng phương pháp chuẩn độ một thể tích đã biết của dung dịch Borax với

dung dịch HCl chuẩn, chúng ta tính được nồng độ của anion .

Nếu S là độ tan của Borax thì nồng độ của ion tìm được trong quá

trình chuẩn độ với HCl cũng chính là S và

Khi đó ta có:

Mặt khác ta có :

Suy ra :

- 1 -


Từ phương trình này, chúng ta vẽ đồ thị hàm số ln theo biến số ,

được đường thẳng hệ số góc là :

Và tung độ góc là :

Thế vào phương trình : ta sẽ tìm được

.

Vậy, qua việc khảo sát quá trình hòa tan của Borax, ta đã xác định được

các đại lượng nhiệt động của quá trình.

III. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM :

Cân 36 gam Na2B4O7.10H2O vào cốc 250ml (bercher 250 mL), dùng ống

đong 100 mL (eprouvet 100 mL) lấy 70ml nước cất cho vào cốc 250 mL trên.

Đun hỗn hợp này trên bếp điện, thỉnh thoảng khuấy nhẹ. Theo dõi nhiệt độ của

dung dịch bằng nhiệt kế cầm tay. Khi đạt 60oC trong cốc vẫn còn lượng muối

chưa tan hết, tắt bếp để nguội dung dịch. Nếu tất cả borax đã tan hết khi đạt tới

600C, cần thêm một ít borax vào dung dịch còn đang đun nóng để đảm bảo vẫn

còn lượng muối chưa tan trong cốc.

Khi dung dịch borax bão hòa để nguội, một ít borax sẽ kết tinh từ dung

dịch. Theo dõi nhiệt độ, khi dung dịch đạt tới 55oC (chú ý đo nhiệt độ của dung

dịch chứ không phải nhiệt độ borax dưới đáy cốc), thì dùng pipet đã tráng nước

cất nóng, hút cẩn thận 4mL dung dịch vào bình nón (Erlen meyer) (tránh cho

borax rắn vào pipet), tiếp tục hút 5ml nước cất nóng cho vào bình nón. Điều này

giúp ngăn cản sự kết tinh của borax trong pipet mà sự kết tinh này dẫn đến sai số

nhiều. Sau đó thêm 10ml nước cất nóng, 4 giọt chỉ thị bromocresol green. Dung

dịch có màu xanh lơ. Tiến hành chuẩn độ bằng HCl 0,25 N cho đến khi dung

dịch chuyển sang màu vàng thật nhạt thì dừng nhỏ dung dịch HCl. Đọc thể

tích dung dịch HCl đã dùng trên buret.

Làm tương tự như trên ở 50oC, 45oC, 40oC, 35oC, 30oC.

- 2 -


IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM :

Theo định luật đương lượng :

Khi đó :

VA : thể tích dung dịch HCl đọc từ buret (tính bằng ml).t0

C

T0

K1/T

VHCl

(ml)

[B4O72-] =

S (mol/l)

[Na+] = 2S

(mol/l)Ksp lnKsp

5532

83,049.10-3 32 1 2 4 1.386

5032

33,096.10-3 29,5 0,92 1,84 3,115 1.136

4531

83,145.10-3 26,4 0,83 1,76 2,287 0.827

4031

33,195.10-3 22,5 0,70 1,40 1,372 0.316

3530

83,247.10-3 14,4 0,45 0,90 0,365 -1.007

3030

33,300.10-3 10,5 0,33 0,66 0,144 -1.937

Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của LnKsp vào 1/T

1.3861.136

0.827

0.316

-1.007

-1.937

y = -0.673x + 2.4757

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

1/T

LnK

sp

LnKsp 1.386 1.136 0.827 0.316 -1.007 -1.937

3,049.10-3 3,096.10-3 3,145.10-3 3,195.10-3 3,247.10-3 3,300.10-3

- 3 -


Từ đồ thị suy ra phương trình đường thẳng :

Suy ra:

Và :

Vậy : Ở 250C phản ứng hòa tan muối borac thu nhiệt (DH >0).

- 4 -


BÀI 2 : XÁC ĐỊNH PHÂN TỬ LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG

PHÁP NGHIỆM LẠNH

I. MỤC ĐÍCH :

Xác định khối lượng phân tử của chất hữu cơ dựa vào định luật Raoult,

bằng phương pháp nghiệm lạnh.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT :

Để xác định khối lượng phân tử ta dựa vào biểu thức sau :

Mct : là khối lượng phân tử chất tan (không điện ly, không bay hơi).

mct : khối lượng chất tan, tính bằng gam.

nhiệt độ đông đặc của dung môi trừ nhiệt độ đông đặc của

dung dịch, còn gọi là độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch so với dung môi.

mdm : khối lượng dung môi, được tính bằng gam.

Kđ : gọi là hằng số nghiệm lạnh của dung môi, chỉ phụ thuộc vào bản chất của

dung môi. Với dung môi là nước (H2O) thì Kđ = 1,86.

Kđ : của dung môi được tính bằng công thức :

Tđ, dm : nhiệt độ đông đặc của dung môi (0K) (cũng là nhiệt độ nóng chảy của

dung môi).

: nhiệt nóng chảy mol của dung môi, là lượng nhiệt cần cung cấp để 1

mol dung môi chuyển từ dạng rắn sang dạng lỏng ở nhiệt độ nóng chảy của nó,

đây cũng là nhiệt lượng phóng thích khi 1 mol dung môi chuyển từ dạng lỏng

sang dạng rắn ở nhiệt độ đông đặc của nó.

- 5 -


Nếu chất tan là chất điện ly thì ta thê hệ số điều chỉnh Van’t Hoff i vào

công thức

III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM :

Hỗn hợp sinh hàn được tạo ra bằng cách đập vụn nước đá trộn với muối

hột và nước. lấy 4 phần nước đá với 1 phần muối hột theo thể tích, cho vào

khoảng ¾ bình nhiệt kế.

Trước hết xác định điểm đông đặc của dung môi nguyên chất. Dung môi

dùng trong thí nghiệm này là nước cất với thể tích 50ml.

Nhiệt kế đặt vào ống nghiệm qua nút cao su, không được chạm đáy và

thành ống nghiệm.

Khi nhiệt độ tới gần 0,5oC, bắt đầu ghi nhiệt độ sau 30 giây mỗi lần. Nếu

thấy nhiệt độ xuống thấp dưới nhiệt độ kết tinh của nước, mà chưa thấy nước

đông đặc, nghĩa là gặp hiện tượng chậm đông, phải thêm vào ống nghiệm 1 ít

tinh thể nước đá nhỏ. Trong suốt quá trình này và sau khi nước bắt đầu kết tinh

vẫn tiếp tục ghi nhiệt độ 30 giây mỗi lần, kéo dài 5 phút kể từ khi nước bắt đầu

kết tinh. Xác định nhiệt độ đông đặc của nước.

Sau đó mang ống nghiệm ra ngoài và làm ấm dung môi bằng cách khuấy.

Cân 2 gam chất phải xác định khối lượng phân tử, trường hợp này ta lấy

đường saccarose (C12H22O11) và trút cẩn thận vào ống nghiệm để không dính vào

thành ống, khuấy đều cho hòa tan.

Đặt ống nghiệm trở lại trong hệ thống sinh hàn. Tiếp tục khuấy đều, khi

nhiệt độ tới gần 0,50C, ghi nhiệt độ sau 30 giây mỗi lần.

Nếu nhiệt độ thấp dưới 00C mà dung dịch chưa đóng băng, thêm vào dung

dịch 1 tinh thể nước đá nhỏ. Nhiệt độ sẽ lên cao trở lại, tiếp tục ghi nhiệt độ theo

thời gian 30 giây mỗi lần. Vẽ đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian, từ đó xác

định nhiệt độ bắt đầu đông đặc của dung dịch saccarose.

Rửa ống nghiệm, tráng nước cất rồi cho vào đó 50 mL nước cất, và 2 gam

chất X. Tiến hành thí nghiệm như trên. Từ đó xác định nhiệt độ bắt đầu đông

đặc của dung dịch và thế vào công thức ở phần lý thuyết để xác định khối lượng

phân tử của chất X.

- 6 -


IV.TÍNH TOÁN KẾT QUẢ:

1. Nước tinh khiết :

Ta có bảng sau số liệu sau :

t(s)

0 30 60 90120

150

180

210

240

270

300

330

360

t0C0.5

-0.8

-0.5

-1.1

-2.1

-3.1

-4.1

-4.8

-5.4

-5.9

-0.1

-0.1

-0.1

Từ bảng số liệu, ta vẽ được giản đồ sau :

Vậy nhiệt độ đông đặc của nước là: -0.1 0C

2. Đường saccarozơ (C12H22O11):

Ta có bảng số liệu :

t(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

T0 0.5 -0.9 -2.1 -3.1 -3.9 -4.7 -5.3 -5.8 -6.3 -6.8 -7.2

330 360 390 420 450

-7.7 -8.8 -0.3 -0.3 -0.3

Ta vẽ được giản đồ :

- 7 -

Đường biểu điễn nhiệt độ theo thời gian

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Thời gian (s)

Nhi

ệt đ

ộ (0

C)

Đường nhiệt độ


Vậy nhiệt độ đông đặc của đường (C12H22O11 )là: -0.30C

3. Chất X :

Ta có số liệu sau :

t(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

T0 0.5 0.6 -0.9 -2.8 -1.3 -1 -2.9 -3.8 -4.6 -5.1 -5.6

330 360

-0.4 -0.4

Ta có giản đồ :

Vậy nhiệt độ đông đặc của chất X là: - 0.40C.

Khối lượng của đường saccarose và chất X

Khối lượng đường saccarose :

Khối lượng phân tử chất X:

- 8 -

Đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian cùa dung dịch chứa chất tan X

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Thời gian

Nhi

ệt đ

ộ

Đường nhiệt độ


BÀI 3: NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HÓA HỌC CỦA

PHẢN ỨNG

2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2

I. MỤC ĐÍCH :

Xác định hằng số cân bằng Kc của phản ứng hóa học :

2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2

(trong 1 lít dd lúc đạt trạng thái cb)

ở hai nhiệt độ khác nhau và từ đó tính được phản ứng nhiệt trung bình

của phản ứng này.


Biểu thức của hằng số cân bằng theo nồng độ cho phản ứng trên có dạng:

(1)

Cho dung dịch FeCl3 tác dụng với dung dịch KI .Tại thời điểm cân bằng,

nồng độ I2 được xác định bắng cách chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3 :

Nồng độ của Fe2+ tãi thời điểm cân bằng thì bằng 2 lần nồng độ I2, vì

theo phương trình phản ứng ta thấy 2 mol Fe3+ tác dụng với 2 mol I- sẽ tạo thành

1 mol I2 và 2 mol Fe2+.

(2)

- 9 -


Cũng theo phương trình phản ứng, độ tăng nồng độ Fe2+ bằng độ giảm

nồng độ Fe3+. Do đó, nồng độ Fe3+ tại thời điểm cân bằng thì bằng nồng độ

ban đầu trừ đi nồng độ [Fe2+] tại thời điểm cân bằng.

Hay : (3)

Nồng độ Fe3+ ban đầu được tính từ nồng độ gốc của FeCl3

với mức độ pha loãng khi trộn chung các dung dịch phản ứng.

: Thể tích dd Fe3+ lúc đầu, vừa pha trộn hai dung dịch : FeCl3, KI coi như

chưa phản ứng = thể tích dd FeCl3 + thể tích dd KI = a + b (a + b = 100mL).

: Thể tích dung dịch FeCl3 đem trộn = a (a = 50mL; 55mL; 45mL)

(4)

Với ; a là thể tích dd FeCl3 ; b là thể tích dung dịch KI (a, b

được tính cùng 1 đơn vị thể tích, coi sự trộn hai dung dịch trên không làm thay

đổi thể tích).

Nồng độ I- tại thời điểm cân bằng được tính như sau :

(5)

Tương tự như cách tính trên,

Với (6)

: là nồng độ gốc của KI,

b : thể tích dd KI đem trộn (b = 50mL ; 45mL ; 55mL)

a : thể tích dd FeCl3 đem trộn (a = 50mL ; 55mL ; 45mL)

- 10 -


Khi định phân biết nồng độ của I2 lúc phản ứng đạt trạng thái cân bằng

([I2]).

Từ (6), biết , b, a, ta tính được .

Từ (5), biết , [I2] ta tính được [I-].

Từ (4), biết , a, b ta tính được .

Từ (3), biết , [I2], ta tính được [Fe3+].

Từ (2), biết được [I2], ta tính được [Fe2+].

Thay các nồng độ tương ứng vào (1) sẽ tính được hằng số cân bằng Kc

của phản ứng.

Làm thí nghiệm tại hai nhiệt độ T1 và T2, ta có hai giá trị hằng số cân

bằng và .

Sử dụng phương trình đẳng áp Van’t Hoff :

(Coi như không đổi trong

khoảng nhiệt độ khảo sát).

(7)

Từ (7), biết hằng số KC ở hai nhiệt độ T1, T2, ta xác định nhiệt phản ứng

trung bình của phản ứng trong vùng nhiệt độ khảo sát.

III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1. Thực hiện phản ứng ở 300C (hay 860F).

Bật máy điều nhiệt và chọn nhiệt độ 300F (hay 860F).

Cho vào 6 bình nón khô : bình (1), (3), (5) loại 100 mL; bình (2), (4), (6) loại 250mL,

có nút đậy các chất như sau (thể tích và nồng độ phải chính xác) :

- 11 -


Bình (1) (2) (3) (4) (5) (6)

FeCl3 0,03 M (ml) 50 0 55 0 45 0

KI 0,03 M (ml) 0 50 0 45 0 55

Để các bình này vào máy điều nhiệt ở 300C trong 30 phút.

Trong khi đó chuẩn bị 2 bình nón khác, loại 100mL cho chuẩn độ: cho

vào mỗi bình này khoảng 30mL nước cất và ngâm vào hỗn hợp sinh hàn (nước

đá + muối : để trong chậu thủy tinh). Các bình chứa nước ngâm lạnh này có mục

đích tạo môi trường nhiệt độ thấp, làm chậm phản ứng giữa Fe3+ với I- trong quá

trình định phân, xác định nồng độ I2 bằng dung dịch Na2S2O3.

Sau đúng 30 phút, đổ bình (1) vào bình (2). Tiếp sau 10 phút, đổ bình (3)

vào bình (4). Tiếp 10 phút nữa, đổ bình (5) vào (6). Ghi nhận thời điểm đổ

chung dung dịch : đó là thời điểm bắt đầu phản ứng. Sau khi đổ chung, các bình

(2), (4), (6) vẫn đậy nút và để trong bể điều nhiệt.

Với mỗi bình, sau 25 phút kể từ thời điểm bắt đầu phản ứng (là thời điểm

đổ chung dung dịch FeCl3 và dung dịch KI), dùng pipet 10mL hút lấy 10mL

dung dịch cho vào bình chuẩn độ đã được làm sạch sẵn và ngay lập tức chuẩn độ

I2 sinh ra bằng dung dịch Na2S2O3 0,01N cho đến khi có màu vàng nhạt thì cho

vài giọt hồ tinh bột rồi chuẩn độ tiếp cho đến khi mất màu xanh. Ghi nhận thể

tích dung dịch Na2S2O3 0,01N trên buret. Nếu sau khi chuẩn độ xong, sau đó

trên 1 đến 2 phút, dung dịch trong bình chuẩn độ có xuất hiện màu xanh nhạt

cũng không có ảnh hưởng gì.

Chú ý : Trước mỗi lần hút dung dịch phản ứng ra chuẩn độ, cần tráng

pipet bằng dung dịch sắp chuẩn độ đó.

Cách 30 phút sau lần chuẩn độ mẫu thứ nhất thì lấy mẫu thứ 2 chuẩn độ.

Sau đó cách 40 phút (từ mẫu thứ 2 đến mẫu thứ 3) và cứ thế tiếp tục cách 40

phút. Khi hai mẫu kế tiếp nhau cho kết quả chuẩn độ bằng nhau (chênh lệch

không quá 0,2mL) thì có thể xem như phản ứng đạt cân bằng.

Khi định phân xong, tại thời điểm cân bằng, lượng I2 sinh ra không tăng

(lúc bấy giờ, lượng I2 tạo ra bởi phản ứng thuận bằng với lượng I2 mất do phản

ứng nghịch, phản ứng đạt trạng thái cân bằng) áp dụng công thức :

- 12 -


ở đây được tính bằng nồng độ N

(đlg/L) ta phải đổi sang nồng độ M (mol/L) với , vì 1 mol I2

có chứa 2 đượng lượng gam I2, 1 phân tử I2 nhận 2 điện tử để tạo 2 ion I- của các

bình (2), (4), (6) ở thời điểm cân bằng, từ đó tính được nồng độ của Fe2+, Fe3+, I-

lúc cân bằng và tính được hằng số cân bằng KC của phản ứng của mỗi bình ở

nhiệt độ 300C, ta lấy trung bình cộng (chia tổng 3 trị số KC của ba bình cho 3),

thu được .

2. Thực hiện phản ứng ở 400C :

Tiến hành thí nghiệm tương tự như ở 300C, nhưng bật máy điều nhiệt ở

400C (hay 1040F). Từ đó ta tinh được hằng số cân bằng KC của phản ứng của

mỗi bình ở 400C và tính được hằng số cân bằng KC trung bình ở 400C .

Từ trị số KC ở hai nhiệt độ, ta tinh được nhiệt phản ứng trung bình

của phản ứng theo (7).

IV. KẾT QUẢ :

1. Bảng số liệu thực nghiệm ở 300C

Thời gian phản ứng (phút) Bình 2 Bình 4 Bình 6

25 5,9 5,1 4,9

55 6,2 6,0 5.8

95 6,4 6,2 5,9

2. Bảng số liệu tính toán ở 300C

Từ bảng số liệu thực nghiệm ta tính toán được :

Đối với bình 2 :

Theo ptpứ : ta có nồng độ đầu của I2 và Fe2+ bằng 0 (lúc chưa có phản ứng xảy

ra).

Áp dụng công thức :

Nồng độ I2 lúc cân bằng là :

- 13 -


Nồng độ I2 lúc cân bằng, tính theo mol/L

Nồng độ Fe2+ lúc cân bằng :

Nồng độ Fe3+ ban đầu :

Nồng độ Fe3+ lúc cân bằng :

Tương tự ta tính được nồng độ I- lúc đầu :

Nồng độ I- lúc cân bằng :

Hằng số cân bằng của bình 2:

Làm tương tự cho bình 4 và bình 6 ta có bảng số liệu sau :

Chất

Bình 2 Bình 4 Bình 6

Nồng độ

đầu

Nồng độ

cân bằng

Nồng độ

đầu

Nồng độ

cân bằng

Nồng độ

đầu

Nồng độ

cân bằng

I2 0 0,0032 0 0,0031 0 0,00295

Fe2+ 0 0,0064 0 0,0062 0 0,0059

Fe3+ 0,015 0,0086 0,0165 0,0103 0,0135 0,0076

I- 0,015 0,0086 0,0135 0,0073 0,0165 0,0106

- 14 -


KC 23,96 21,07 15,83

20,28

3. Bảng số liệu thực nghiệm ở 400C

Thời gian phản ứng (ph) Bình 2 Bình 4 Bình 6

25 6,2 6,1 5,3

55 6.5 6,4 5.6

95 6,6 6,6 5,8

4. Bảng số liệu tính toán ở 400C

Chất

Bình 2 Bình 4 Bình 6

Nồng độ

đầu

Nồng độ

cân bằng

Nồng độ

đầu

Nồng độ

cân bằng

Nồng độ

đầu

Nồng độ

cân bằng

I2 0 0,0033 0 0,0033 0 0,0029

Fe2+ 0 0,0066 0 0,0066 0 0,0058

Fe3+ 0,015 0,0084 0,0165 0,0099 0,0135 0,0077

I- 0,015 0,0084 0,0135 0,0069 0,0165 0,0107

KC 28,87 30,81 14,37

22,02

Khi biết được KC ở 2 nhiệt độ T1 và T2 , ta tính được nhiệt phản ứng trung

bình của phản ứng trong vùng nhiệt độ khảo sát.

t1 = 300C T1 = 273+30=3030K

t2 = 400C T2 = 273+40=3130K

- 15 -


R = 0,082

Vậy hiệu ứng nhiệt trung bình của phản ứng :

Bài 4: ĐỊNH LUẬT PHÂN BỐ VÀ CÂN BẰNG HÓA

HỌC

(The Nernst distribution law and chemical equiplibrium)

I. NGUYÊN TẮC :

Một chất tan A hòa tan được cả trong hai dung môi D1 và D2. Hai dung

môi này không hòa tan vào nhau. Khi cho chất tan A vào hỗn hợp hai dung môi

trên, lắc mạnh để chất tan này hòa tan trong hai dung môi này tạo thành hai dung

dịch. Do hai dung môi này không hòa tan vào nhau nên hai dung dịch này phân

lớp, dung môi nặng hơn (tỉ khối lớn hơn) thì dung dịch tạo bởi dung môi này sẽ

nằm ở lớp dưới, còn dung dịch kia nằm ở lớp trên. Lúc bấy giờ vận tốc A đi từ

dung dịch (1) vào dung dịch (2) bằng vận tốc của A đi từ dung dịch (2) vào dung

dịch (1). Khi sự cân bằng này đạt được, theo định luật phân bố thì tỉ số nồng độ

của A trong dung dịch (1) với nồng độ A trong dung dịch (2) là một hằng số ở

nhiệt độ xác định.

: nồng độ của chất tan A trong dung dịch (1), nồng độ mol/L hay đlg/L

: nồng độ của chất tan A trong dung dịch (2), nồng độ mol/L hay đlg/L

đều được, với điều kiện là phải cùng nồng độ, vì khi lập tỉ số sẽ có kết quả như

nhau.

- 16 -


: hằng số phân bố (distribution coefficient, partition coefficient), phụ thuộc

vào bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ. không phụ thuộc vào nồng

độ.

Trong bài thí nghiệm này, chúng ta khảo sát sự hòa tan I2 vào dung môi

nước, vào dung môi KI và vào dung môi CCl4. Xác định hằng số phân bố Kpb

của I2 trong nước và trong CCl4. Xác định hằng số cân bằng Kcb (KC) của phản

ứng cân bằng :

, , : nồng độ mol/L của , , lúc đạt trạng thái cân bằng.

: hằng số cân bằng KC của phản ứng, hằng số cân bằng này phụ thuộc vào

bản chất phản ứng và nhiệt độ. Hằng số cân bằng không phụ thuộc vào nồng độ

chất tan.

Hỗn hợp (1) : Cho nước vào dung dịch trong . (iod) hòa tan

trong nước và trong (carbon tetraclorur). Nước và không tan vào

nhau. nặng hơn nước, lớp dung dịch / sẽ nằm ở lớp dưới. Lắc

mạnh hỗn hợp này để phân bố vào nước và vào . Để yên để có sự cân

bằng trong dung môi. Đem định phân trong mỗi lớp dung dịch bằng dung

dịch . Ta xác định được nồng độ trong nước và nồng độ trong

.

Ta xác định điểm dừng của sự định phân (phản ứng vừa đủ) khi 1 giọt dung dịch

đầu tiên làm cho dung dịch trong erlenmeyer (bình tam giác, bình

nón) (có hồ tinh bột) từ màu xanh dương chuyển thành không có màu.

- 17 -


Từ hai nồng độ này ta lập tỉ số và sẽ xác định được hằng số

phân bố .

Hỗn hợp (1) :

: nồng độ trong nước. Xác định bằng cách định phân trong lớp

dung dịch nước bằng dung dịch đã biết nồng độ.

: nồng độ trong , được xác định bằng cách định phân bằng dung

dịch .

Cho dung dịch KI (cung cấp và ) vào dung dịch trong . sẽ từ

phân bố vào nước và phản ứng với KI tạo KI3 .

Hỗn hợp (2) :

C1 C2

(C2 = còn lại + đã phản ứng KI = còn lại + )

Sau khi chiết tách hai dung dịch trên riêng. Ta xác định nồng độ của trong

dung dịch KI (C2), cũng như nồng độ trong lớp dung dịch (C1) bằng

cách định phân bằng dung dịch đã biết nồng độ giống như xác định C1,

C2 của thí nghiệm trên.

1 lít dd : x mol pứ x mol pứ x mol tạo

Ta xác định được hằng số cân bằng Kcb trên nếu biết được , ,

lúc cân bằng.

- 18 -


Biết nồng độ lúc đầu của KI , (do định phân) ta tính

được , , , thế vào biểu thức của Kcb trên, như vậy xác định được

hằng số cân bằng của phản ứng khảo sát.

II. THỰC HÀNH :

Lấy 2 bình lóng (phễu chiết) (1) và (2). Dùng ống đong 10 mL lấy 10 mL

dung dịch / cho vào bình lóng. Cho tiếp vào bình (1) 100 mL nước cất.

Cho vào bình (2) 50 mL dung dịch KI 0,1N. Đậy chặt nút 2 bình, cầm

nghiêng bình, tay phải giữ nút, tay trái cầm vòi bình, hướng vòi bình lên phía

trên, lắc đều mỗi bình trong khoảng 30 phút. Trong thời gian lắc này, cứ khoảng

5 phút thì mở vòi (vòi vẫn hướng lên trên) để khí trong bình thoát ra, rồi đóng

vòi và tiếp tục lắc cho đến khi đủ giờ.

Sau đó đặt 2 bình lóng trên giá đỡ, để yên khoảng 15 - 20 phút.

Mở nắp bình, chiết lớp dưới của mỗi bình trong 2 bercher riêng.

Dùng quả bóp cao su và pipet 1 mL hút 1 mL dung dịch / (bình

(1)) cho vào erlen, thêm vài giọt hồ tinh bột rồi đem chuẩn độ bằng dung dịch

0,1N. Không được hút bằng miệng, vì và đều độc. Phản ứng

khi giọt dung dịch cuối cùng làm cho dung dịch trong Erlenmeyer từ

màu xanh thành không màu (lúc bấy giờ trong dung dịch không còn nữa).

Chuẩn độ 3 lần, lấy thể tích trung bình của 3 lần chuẩn độ này. Từ đây ta xác

định được C1. Tương tự chuẩn độ / (bình (2)), ta tính được .

Sau khi chuẩn độ xong hai lớp dưới, đem rửa sạch các Erlenmeyer.

Tháo lớp trên trong hai bình lóng vào 2 bercher.

- 19 -


Dùng quả bóp cao su và pipet hút lấy 10 mL dung dịch (bình

(1)), đem chuẩn độ bằng dung dịch 0,1N. Chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả

trung bình. Ta xác định được C2.

Dùng quả bóp cao su và pipet 10 mL hút lấy 10 mL dung dịch

(bình (2)), đem chuẩn độ dung dịch bằng dung dịch 0,1N. Chuẩn

độ 3 lần, lấy kết quả trung bình. Ta xác định được .

Chú ý :

2 pipet 1 mL sau khi làm xong, rửa sạch, tráng cồn (etanol, C2H5OH)

Tám bình erlen 100 mL và ống đong 10 mL, làm xong, rửa sạch, tráng

bằng cồn, treo lên giá.

III. KẾT QUẢ :

Bình (1)

Nồng độ C1 : là nồng độ trong được tính như sau :

Nồng độ C2 : là nồng độ trong được tính như sau :

Bình (1) Thể tích dung dịch Na2S2O3 0,1 N (ml) Nồng độ

Lớp dưới (1ml) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bìnhC1 = 0,488N

4,85 4,9 4,9 4,88

Lớp trên (10ml) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình C2 =5,5.10-3N

- 20 -

Bình (1)Lớp trên

Lớp dưới


0,6 0,5 0,55 0,55

Hằng số phân bố của I2 trong nước và trong CCl4 :

Bình (2)

Nồng độ : là nồng độ trong được tính như sau :

Nồng độ : là nồng độ trong được tính như sau :

Bình (2) Thể tích dung dịch Na2S2O3 0,01 N (ml) Nồng độ

Lớp dưới (1ml)Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

C1’=0,18N

1,8 1,8 1,8 1,8

Lớp trên (10 ml)Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

C2’ =0,066N

6.6 6,55 6,55 6,57

Tính hằng số cân bằng của phản ứng :

Với :

- 21 -

Bình (2)Lớp trên

Lớp dưới


Vậy hằng số cân bằng của phản ứng là :

Bài 5: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

I. MỤC ĐÍCH :

Xác định bậc riêng phần và bậc toàn phần (bậc tổng quát, bậc chung) của phản

ứng :

II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT :

Để xác định bậc riêng của Fe3+ và I-, ta sử dụng phương pháp vi phân của

Vant –Hoff.

Vận tốc đầu của phản ứng được xác định bằng phương trình :

(1)

Trong đó:

: là nồng độ đầu của Fe3+

: là nồng độ đầu của I-

n1, n2 là bậc riêng phần của phản ứng theo Fe3+ và I-

Lấy logarit phương trình (1) ta được :

- 22 -


(2)

Nếu tiến hành một chuỗi các thí nghiệm với những nồng độ ban đầu của

Fe3+ khác nhau trong khi nồng độ của I- được giữ không đổi, ta có thể xác định

được n1.

Chuỗi thí nghiệm thứ nhất cho ta dạng như sau của phương trình (2) :

Vẽ đồ thị của theo ta có đường thẳng với hệ số góc

. Từ đó xác định được n1.

Tương tự, tiến hành một chuỗi các thí nghiệm với những nồng độ ban

đầu I- khác nhau, trong khi nồng độ của Fe3+ được giữ không đổi, chúng ta sẽ

xác định được n2. Từ (2) ta có :

Vẽ đường biểu diễn của theo ta có đường thẳng có độ

dốc hay hệ số góc bằng n2. Từ đó xác định được bậc riêng phần n2 theo I-.

Bậc toàn phần hay bậc tổng quát của phản ứng n = n1 + n2.

Để xác định vận tốc ở thời điểm đầu thường sử dụng phương

trình kinh nghiệm sau:

hay

Trong đó:

Cx : là nồng độ mol của Fe2+ sinh ra ở mỗi thời điểm t.

t : là thời gian phản ứng.

là những hằng số thực nghiệm.

- 23 -


Lấy đạo hàm của biểu thức trên tại t = 0, ta có:

(3)

Như vậy, xây dựng đồ thị ta được đường thẳng có hệ số góc

nên xác định được hằng số thực nghiệm và từ đây có thể tính được vận tốc

đầu của phản ứng theo (3).

Cx là nồng độ Fe2+ tại thời điểm t, có thể được xác định thông qua nồng

độ I2 sinh ra. Lượng I2 được kiểm soát bằng cách cho vào hỗn hợp phản ứng

dung dịch Na2S2O3 với những lượng biết trước chính xác kèm theo hồ tinh bột.

Khi toàn bộ lượng Na2S2O3 tác dụng hết với I2 được sinh ra trong quá trình phản

ứng thì lượng I2 mới sinh ra trong hỗn hợp phản ứng cùng với hồ tinh bột sẽ cho

màu xanh.

Nồng độ Cx tại mỗi thời điểm t được xác định theo biểu thức:

: nồng độ dương lượng của Na2S2O3

: toàn bộ thể tích dung dịch Na2S2O3 được cho vào hỗn hợp phản

ứng cho đến thời điểm t.

: nguyên là nồng độ đlg/L của I2 sinh ra ở thời điểm t. Do 1 mol I2 có

chứa 2 đương lượng gam (phân tử I2 nhận được 2 điện tử để tạo 2 ion I- ), nên

với nồng độ Cx (đlg/L) bằng 1/2Cx (mol/L), mà cứ 1 mol I2 tạo ra thì có 2 mol

Fe2+ tạo ra tương ứng, nên nồng độ mol/L của ion Fe2+ tại thời điểm t là Cx .

Cx : nồng độ mol của Fe2+ tại thời điểm t.

: thể tích của hỗn hợp phản ứng (qui về thể tích đầu không đổi =100mL).

III. THỰC NGHIỆM :

1. Xác định bậc riêng theo Fe3+

Dùng pipet cho vào 4 bình tam giác (Erlenmeyer) các hóa chất với lượng chính xác theo

thành phần ở bảng sau :

Dung dịch Bình (1) Bình (2) Bình (3) Bình (4)

- 24 -


Fe(NO3)3 M/60, mL 10 20 30 40

HNO3 0,1M, mL 10 10 10 10

KNO3 1M, mL 40 30 20 10

H2O, mL 20 20 20 20

Tiến hành thí nghiệm lần lượt với từng bình.

Cho vào bình (1) vài giọt hồ tinh bột và đúng 20ml dung dịch KI M/40. Ghi

nhận thời điểm bắt đầu phản ứng (khi cho KI vào dung dịch trong môi

trường acid là bắt đầu có phản ứng giữa Fe3+ và I- nên thời điểm này được tính

bằng 0). Không tắt đồng hồ trong suốt thí nghiệm của từng bình. Từ buret cho

vào Erlenmeyer, đựng hỗn hợp phản ứng trên, một lượng nhất định V1 (mL) dd

Na2S2O3 0,01N (thường V1 = 1mL hoặc 2 mL, . . .).

Khi dung dịch có màu xanh trở lại, ghi nhận thời điểm t1 - đó là lúc I2 sinh ra

tác dụng với Na2S2O3 đã cho vào và bắt đẩu phản ứng. Tiếp tục cho thêm

Na2S2O3 - V2 và ghi lại thời điểm t2 xuất hiện màu xanh trở lại (V2 - là tổng

lượng Na2S2O3 hiện diện trên hỗn hợp phản ứng cho đến thời điểm t2 , V2 đọc

trực tiếp trên buret. Tiếp tục tiến hành tương tự với V3 , V4 . . . ta ghi nhận t3 , t4

… )

Cứ tiếp tục theo dõi tiến trình như vậy đến cho đến khi khoảng 8 điểm V i - ti .

Lượng Na2S2O3 nhỏ vào vừa đủ sao cho khoảng cách giữa hai t i liên tiếp vào

khoảng 1 phút, 1 phút rưỡi. Toàn bộ thí nghiệm với bình (1) không quá 10 – 15

phút mà phải đủ ít nhất 8 điểm. Làm lại như vậy với các bình còn lại.

2. Xác định bậc riêng theo I-

Dùng pipet cho vào 4 bình tam giác (Erlenmeyer) các hóa chất với lượng chính xác theo

thành phần ở bảng sau :

Dung dịch Bình 1 Bình 2 Bình 3 Bình 4

KI M/40, mL 10 20 30 40

HNO3 0,1M, mL 10 10 10 10

H2O, mL 27,5 20 12,5 5

KNO3 1M, mL 32,5 30 27,5 25

- 25 -


Cho vào bình vài giọt tinh bột và đúng 20 mL dung dịch Fe(NO3)3 M/60, lắc

mạnh, ghi thời điểm bắt đầu phản ứng. Các bước tiếp theo tiến hành tương tự

như phần xác định bậc riêng phần theo Fe3+. (Nếu thay Fe(NO3)3 M/60 bởi FeCl3

thì thành phần hỗn hợp thay đổi).

IV. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ :

1. CHUỖI THÍ NGHIỆM 1 (XÁC ĐỊNH BẬC RIÊNG THEO Fe3+) :

o Bình 1 :

Nồng độ đầu của Fe3+

Với :

t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

60 0.8 0.00008 0.0167 12500

122 1.6 0.00016 0.0082 6250

185 2.4 0.00024 0.0054 4166.67

255 3.2 0.00032 0.0039 3125

365 4 0.0004 0.0027 2500

435 4,8 0.00048 0.0023 2083.33

540 5.6 0.00056 0.0019 1785.71

704 6.4 0.00064 0.0014 1562.5

Đồ thị theo :

- 26 -


Đồ Thị 1/Cx theo 1/t

y = 719857x + 422.3

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0.0000 0.0020 0.0040 0.0060 0.0080 0.0100 0.0120 0.0140 0.0160 0.0180

1/t

1/C

x

Dựa vào đồ thị :

Tốc độ đầu :

o Bình 2 :

Nồng độ đầu của Fe3+ :

t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

39 1,5 0.00015 0.0256 6666.67

90 3 0.0003 0.0111 3333.33

158 4,5 0.00045 0.0063 2222.22

237 6 0.0006 0.0042 1666.67

317 7,5 0.00075 0.0032 1333.33

427 9 0.0009 0.0023 1111.11

530 10,5 0.00105 0.0019 952.38

660 12 0.0012 0.0015 833.33

Đồ thị theo :

- 27 -


Đồ thị 1/Cx theo 1/t

y = 239980x + 579.05

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

8000.00

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300

1/t

1/C

x



o Bình 3 :


t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

38 2,5 0.00025 0.0263 4000

85 5 0.0005 0.0118 2000

137 7,5 0.00075 0.0073 1333.33

207 10 0.001 0.0048 1000

290 12,5 0.00125 0.0034 800

380 15 0.0015 0.0026 666.67

490 17,5 0.00175 0.0020 571.43

627 20 0.002 0.0016 500

Đồ thị theo :

- 28 -



y = 141265x + 300.75

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300

1/t

1/C

x



o Bình 4 :


t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

32 3 0.0003 0.0313 3333.33

75 6 0.0006 0.0133 1666.67

124 9 0.0009 0.0081 1111.11

185 12 0.0012 0.0054 833.33

265 15 0.0015 0.0038 666.67

360 18 0.0018 0.0028 555.56

480 21 0.0021 0.0021 476.19

611 24 0.0024 0.0016 416.67

- 29 -


Đồ thị theo :


y = 98285x + 293.03

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350

1/t

1/C

x



Tính bậc riêng theo Fe3+ :

Ta có bảng giá trị sau :

-5.86 -2,77

-5.38 -2,47

-5.15 -2,30

-4.99 -2,17

Vẽ đường biểu diễn của theo :

- 30 -


y = 1.4585x - 1.8044

-6.00

-5.90

-5.80

-5.70

-5.60

-5.50

-5.40

-5.30

-5.20

-5.10

-5.00

-4.90

-3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00

Chuỗi thí nghiện thứ nhất cho ta dạng phương trình

So sánh với phương trình :

Vậy bậc riêng phần n1 theo Fe3+ là :

2. CHUỖI THÍ NGHIỆM 2 (XÁC ĐỊNH BẬC RIÊNG THEO I-) :

o Bình 1 :

Nồng độ đầu của I- :

t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

68 0.8 0.00008 0.0147 12500

162 1.6 0.00016 0.0062 6250

283 2.4 0.00024 0.0035 4166.67

362 3.2 0.00032 0.0028 3125

460 4 0.0004 0.0022 2500

579 4,8 0.00048 0.0017 2083.33

700 5.6 0.00056 0.0014 1785.71

- 31 -


820 6.4 0.00064 0.0012 1562.5

Đồ thị theo :


y = 808280x + 839.37

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0.0000 0.0020 0.0040 0.0060 0.0080 0.0100 0.0120 0.0140 0.0160

1/t

1/C

x



o Bình 2 :

t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

47 1,5 0.00015 0.0213 6666.67

125 3 0.0003 0.0080 3333.33

215 4,5 0.00045 0.0047 2222.22

331 6 0.0006 0.0030 1666.67

457 7,5 0.00075 0.0022 1333.33

538 9 0.0009 0.0019 1111.11

642 10,5 0.00105 0.0016 952.38

761 12 0.0012 0.0013 833.33

- 32 -


Đồ thị theo :


y = 288402x + 683.44

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

8000.00

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250

1/t

1/C

x



o Bình 3 :

t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

45 2,5 0.00025 0.0222 4000

104 5 0.0005 0.0096 2000

165 7,5 0.00075 0.0061 1333.33

266 10 0.001 0.0038 1000

375 12,5 0.00125 0.0027 800

510 15 0.0015 0.0020 666.67

618 17,5 0.00175 0.0016 571.43

- 33 -


710 20 0.002 0.0014 500

Đồ thị theo :


y = 166361x + 333.49

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250

1/t

1/C

x



o Bình 4 :

t (s) (ml) Cx (M) (s-1) (M-1)

31 3 0.0003 0.0323 3333

77 6 0.0006 0.0130 1667

126 9 0.0009 0.0079 1111.11

187 12 0.0012 0.0053 833

267 15 0.0015 0.0037 667

362 18 0.0018 0.0028 555.56

482 21 0.0021 0.0021 476.19

- 34 -


612 24 0.0024 0.0016 417

Đồ thị theo :


y = 95160x + 314.71

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350

1/t

1/C

x



Tính bậc riêng theo I- :

Ta có bảng giá trị sau :

-5,91 -2,60

-5,46 -2,30

-5,22 -2,12

-4,97 -2,00

Vẽ đường biểu diễn của theo :

- 35 -


y = 1.5301x - 1.9396

-6

-5.8

-5.6

-5.4

-5.2

-5

-4.8

-3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00

Chuỗi thí nghiện thứ nhất cho ta dạng phương trình

So sánh với phương trình :

Vậy bậc riêng phần n1 theo Fe3+ là :

Bậc toàn phần của phản ứng là :

Kết luận :

Phản ứng có bậc riêng theo Fe3+ là và bậc riêng theo I- là

Bậc chung của phản ứng là : 3

Biểu thức vận tốc đầu của phản ứng:

-

- 36 -


BÀI 6 : KHẢO SÁT VẬN TỐC PHẢN ỨNG THỦY

PHÂN ESTE – XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA

CỦA PHẢN ỨNG

I. MỤC ĐÍCH :

Trong bài thực tập này, chúng ta khảo sát vận tốc phản ứng thủy phân

ester acetate etyl, có acid vô cơ làm xúc tác ở hai nhiệt độ khác nhau, từ đó xác

định năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Việc xác định năng lượng hoạt hóa dựa vào phương trình Arrhenius :

(1)

Hệ thức trên giúp xác định năng lượng hoạt hóa và trị số . Đo ở

nhiều nhiệt độ T khác nhau, vẽ đường biểu diễn của log theo , ta có đường

thẳng mà hệ số góc là: và tung độ góc là log .

- 37 -


Thông thường những phản ứng có cơ chế giống nhau, thực hiện trong

điều kiện thí nghiệm như nhau, có trị số gần như nhau :

Khi biết được , chúng ta có thể phỏng tính k2 ở nhiệt độ T2 nếu biết

được k1 ở nhiệt độ T1. Từ hệ thức (1) suy ra :

(2)

Trong bài thí nghiệm này, ester được chọn là acetat etyl

hay .

Ester Nước Acid hữu cơ Rượu

Đối với dung dịch loãng, do lượng nước dư, nên phản ứng thủy phân này

xảy ra có thể coi như ester phản ứng hết nhưng rất chậm. Nếu có xúc tác ion H+

thì phản ứng xảy ra nhanh hơn, vì vậy để rút ngắn thời gian phản ứng người ta

thực hiện sự thủy phân trong môi trường acid.

Ester Nước Acid hữu cơ Rượu

Vì acid cũng được tạo thành trong quá trình phản ứng nên đây là phản

ứng tự xúc và điều này làm cho quá trình phức tạp thêm. Tuy nhiên, nếu nồng

độ acid vô cơ ban đầu cao thì sự tăng nồng độ ion H+ do acid hữu cơ tạo ra coi

như không đáng kể.

Trong giai đoạn đầu của phản ứng, nồng độ của acid CH3COOH và rượu

C2H5OH hiện diện rất ít nên phản ứng thuận nghịch coi như không đáng kể.

Phương trình động học có dạng như sau (phản ứng bậc 1 đối với ester, bậc

không đối với nước, bậc 1 toàn phần) :

Đây là phản ứng bậc một nên :

(3)

- 38 -


a : nồng độ đầu của acetat etyl.

a-x : nồng độ của acetat etyl ở thời điểm t.

Theo dõi tốc độ phản ứng bằng cách định phân lượng acid CH3COOH

sinh ra tại từng thời điểm. Gọi là thể tích dung dịch NaOH cần dùng để

chuẩn độ 10ml mẫu lúc phản ứng đã xảy ra hoàn toàn.

Gọi V0 là thể tích dung dịch NaOH cần dùng để chuẩn độ 10ml mẫu lúc

bắt đầu phản ứng.

Gọi Vt là thể tích dung dịch NaOH cần dùng để chuẩn độ 10ml mẫu ở thời

điểm t.

Vì thể tích tỉ lệ với nồng độ nên phương trình (3) có dạng :

Vẽ đường biểu diễn theo biến số t, có đường thẳng, có độ dốc hay

hệ số góc bằng , tung độ gốc là từ đó ta tính ra được hằng

số vận tốc phản ứng k1 từ nhiệt độ T1.



Bật máy điều nhiệt và chọn nhiệt độ 30oC.

Lấy pipet 5 mL hút 5 mL ester acetat etyl vào bình định mức 100 mL;

dùng ống đong 100 mL lấy 100 Ml dung dịch HCl 0,2N vào bercher 150 mL rồi

để cả 2 vào bể điều nhiệt. Khoảng 10 phút, lấy bercher HCl cho vào bình định

mức tới đúng vạch. Ghi nhận thời điểm to (khi vửa cho HCl vào ester, coi như

bắt đầu có sự thủy phân xảy ra). Lắc đều hỗn hợp vài lần rồi để vào máy điều

nhiệt ở 300C. Sau đó khoảng 5 phút (tính từ t0), dùng pipet 10 mL hút nhanh 10

mL dung dịch cho vào erlen 250 mL có chứa sẵn 50 mL nước cất đã được ngâm

đá lạnh trước để ngưng phản ứng. Ghi nhận thời điểm t1 (t1 = 5 phút).

Định phân acid HCl bằng dung dịch NaOH 0,1N với chất chỉ thị

phenolphtalein đến khi xuất hiện màu hồng nhạt. Ghi nhận thể tích t1 ở thời

điểm t1.

- 39 -


Sau 10 phút lặp lại sự định phân như trên 6 lần nữa, t2 là thời gian tính từ

to, tương tự đối với các điểm còn lại. Lập bảng số liệu :

t (phút) Vt (ml) V V - Vt lg(V - Vt)t1 = 05 V1

t2 = 15 V2

t3 = 25 V3

t4 = 35 V4

t5 = 45 V5

t6 = 55 V6

2. Thực hiện phản ứng ở 40oC.

Làm tương tự như trên nhưng ở 40oC.


Cách tính toán:

Giá trị có thể xác định trực tiếp từ phép chuẩn độ. Tuy nhiên, ở thời

điểm cuối của phản ứng còn có sự hiện diện của 1 lượng đáng kể acetate etyl

không bị thủy phân. Mặt khác, trong sự định phân, thể tích dung dịch NaOH

thêm vào để trung hòa cả hai acid HCl và CH3COOH sinh ra, nên :

Trong đó :

: là thể tích dung dịch NaOH (0,1N) cần định phân HCl trong 10mL

mẫu hỗn hợp ở thời điểm t, không đổi. (Chú ý là trong 100 mL dung dịch trong

bình cầu định mức coi như gồm 5 mL ester và 95 mL dung dịch HCl 0,2N)

: là thể tích dung dịch NaOH (0,1N) cần định phân CH3COOH trong

10mL mẫu hỗn hợp ở thời điểm phản ứng hoàn toàn. Cách tính :

Gọi d, M : là khối lượng riêng và phân tử khối của acetate etyl. Ta có số

mol của acetate etyl ở thời điểm t0 trong bình phản ứng là :

- 40 -


.

Ở thời điểm t0 , số mol acetate etyl có trong 10ml hỗn hợp được hút ra là :

Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, số mol acid CH3COOH bằng số mol

acetate etyl ban đầu. Do chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N nên ta được :

(Mester = 88, d = 0,897 g/ml)

Từ số liệu tính toán vẽ đường biễu diễn theo biến số t và xác

định hằng số vận tốc phản ứng ở 300C.

Tương tự ở 400C.

Sau khi biết ở T1 (30 + 273)0K, biết ở T2 (40 + 273)0K. Ta tính năng

lượng hoạt hóa của phản ứng thủy phân ester acetate etyl.

1. Phản ứng ở 300C :

Bảng số liệu :

t (phút) Vt (ml) V V - Vt lg(V - Vt)

t1 = 05 V1 = 16,57

69.97

53.40 1.728

t2 = 15 V2 = 17,66 52.31 1.719

t3 = 25 V3 = 18,55 51.42 1.711

t4 = 35 V4 = 19,25 50.72 1.705

t5 = 45 V5 = 20,10 49.87 1.698

t6 = 55 V6 = 20,80 49.17 1.692

Trong đó :

: là thể tích dung dịch NaOH (0,1N) cần định phân HCl trong 10mL

mẫu hỗn hợp ở thời điểm t, không đổi.

- 41 -


: là thể tích dung dịch NaOH (0,1N) cần định phân CH3COOH trong

10mL mẫu hỗn hợp ở thời điểm phản ứng hoàn toàn.

Tìm :

Hỗn hợp trong bình cầu gồm : 5 mL ester và 95 mL dung dịch HCl 0,2N

Trong 100ml 95ml HCl

Lấy ra 10ml ? ml HCl

Thể tích HCl trong mẫu là :

Thể tích NaOH cần định phân HCl là :

Tìm :

Đường biễu diễn theo biến số t :

Ta có :

- 42 -


2. Phản ứng ở 400C :

Bảng số liệu :

t (phút) Vt (ml) V V - Vt lg(V - Vt)t1 = 05 16.7

69.97

53.40 1.728t2 = 15 18.5 52.31 1.719t3 = 25 19.7 51.42 1.711t4 = 35 21 50.72 1.705t5 = 45 23.1 49.87 1.698t6 = 55 25.5 49.17 1.692

Đường biễu diễn theo biến số t :

Ta có :

Năng lượng hoạt hóa Ea

- 43 -


ð

BÀI 7: XÚC TÁC ĐỒNG THỂ - PHẢN ỨNG PHÂN HỦY

H2O2

I. MỤC ĐÍCH :

Xác định hằng số phản ứng k, bán sinh phản ứng (chu kỳ bán hủy) và

năng lượng kích động (năng lượng hoạt hóa) Ea của phản ứng phân hủy H2O2, có

ion Cu2+ làm xúc tác.


H2O2 tự phân hủy theo phương trình :

Phản ứng phân hủy trên xảy ra nhanh hơn khi có hiện diện chất xúc tác Pt

hay muối của các kim loại chuyển tiếp như Cu2+, Fe3+, Cr3+, Ni2+ …

Phản ứng phân hủy H2O2 xảy ra qua hai giai đoạn :

Giai đoạn 1 : HOOH O2 + 2H (chậm)

Giai đoạn 2 : HOOH + 2H 2H2O (nhanh)

2H2O2 2H2O + O2

Vận tốc phản ứng được xác định căn cứ vào giai đoạn chậm, do đó phản

ứng phân hủy H2O2 có bậc 1 theo H2O2 và bậc 1 tồng quát (toàn phần).

III. THỰC HÀNH :

- 44 -



Dùng pipet 1 mL hút 1 mL dung dịch H2O2 30% cho vào erlen. Dùng ống

đong 20 mL lấy 19 mL nước cất cho tiếp lượng nước cất này vào erlen đã có sẵn

1 mL dung dịch H2O2. Dùng ống đong 10 mL lấy 10 mL dd CuSO4 10% cho vào

một erlen khác.

Đặt hai erlen này trong bình điều nhiệt (chỉnh ở 30 C) khoảng 10 phút.

Mục đích là để nhiệt độ mỗi dung dịch đều bằng nhiệt độ của môi trường của

bình điều nhiệt (300C).

Trộn lẫn hai erlen lại với nhau, lắc vài lần để trộn đều hỗn hợp, sau đó để

tiếp erlen có chứa dung dịch sau khi trộn trong bình điều nhiệt, chú ý mực nước

trong bình điều nhiệt phải cao hơn mực nước trong erlen. Sau đó dùng pipet 2

mL lấy 2 mL dung dịch trong erlen cho vào một erlen khác có chứa sẵn 3 mL

dung dịch H2SO4 10%. Đem chuẩn độ dung dịch H2O2 này bằng dung dịch

KMnO4 0,1 N. Ghi thời gian t = 0 khi nhỏ giọt dung dịch KMnO4 nhỏ vào erlen.

Đáng lẽ ghi thời gian t = 0 khi trộn chất xúc CuSO4 vào dung dịch H2O2. Tuy

nhiên ta khảo sát sự phân hủy H2O2 với sự hiện diện của Cu2+ làm xúc tác, nên ta

quy ước thời điểm nào bằng không cũng được và theo dõi sự còn lại của H2O2 từ

thời điểm t = 0 này. Sự định phân dừng khi giọt cuối dung dịch KMnO4 từ buret

cho vào dung dịch làm cho dung dịch từ không màu biến thành màu tím nhạt.

Lúc này trong erlen không còn H2O2. Giọt dư KMnO4 làm cho dung dịch từ

không màu biến thành màu tím nhạt.

Sau 5, 10, 15, 20, 25 và 30 phút kể từ thời điểm t = 0, ta lại lấy 2 mL dung

dịch H2O2 trong bể điều nhiệt để cho vào erlen có chứa sẵn 3 mL dung dịch

H2SO4 10%, đem chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 0,1N. Ghi nhận thể tích

KMnO4 đã phản ứng vừa đủ ở các thời điểm trên.


Tiến hành thí nghiệm tương tự như trên, nhưng thực hiện ở 400C (chỉnh

nhiệt độ bình điều nhiệt ở 400C hay 1040F).

IV. KẾT QUẢ :

- 45 -


1. Tính hằng số vận tốc phản ứng k ở mỗi thời điểm 300C và 400C :

Vì phản ứng phân hủy H2O2 là phản ứng bậc 1 có phương trình động học là:

hay :

Với : a là nồng độ đầu của H2O2

(a – x) là nồng độ của H2O2 ở thời điểm t

Vì nồng độ H2O2 bị phân hủy tỉ lệ với thể tích KMnO4 đã dùng nên ta có

thể căn cứ vào thể tích để xác định k.

Ở 300C :

Thể tích KMnO4 đã phản ứng :

Thời gian (t, phút)

5 22 3,0910 21 3,0415 20,5 3,0220 20,4 3,0225 19 2,9430 18,5 2,92

Dựa vào bảng số liệu ta vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của theo

thời gian t. Ta sẽ được đường thẳng có hệ góc là –k , từ đây xác định được k ở

mỗi nhiệt độ :

Đồ thị sự phụ thuộc của LnVKMnO4 theo t

y = -0.0068x + 3.1215

2.90

2.92

2.94

2.96

2.98

3.00

3.02

3.04

3.06

3.08

3.10

0 5 10 15 20 25 30 35

t

Ln

VK

Mn

O4

LnVKMnO4

Linear (LnVKMnO4)

- 46 -


Hằng số vận tốc phản ứng :

Ở 400C :

Thể tích KMnO4 đã phản ứng :

Thời gian (t, phút)

5 19 3,0910 15,5 3,0415 13,6 3,0220 12,2 3,0225 10,6 2,9430 9,6 2,92

Dựa vào bảng số liệu ta vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của theo

thời gian t. Ta sẽ được đường thẳng có hệ góc là –k , từ đây xác định được k ở

mỗi nhiệt độ :

Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của LnVKMnO4 vào t

y = -0.0266x + 3.0361

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

0 5 10 15 20 25 30 35

t

Ln

VK

Mn

O4

LnVKMnO4

Linear (LnVKMnO4)

Hằng số vận tốc phản ứng :

2. Tính năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng :

Công thức Arrhenius :

Với k1 = 0,0067 (phút) là vận tốc phản ứng ở 300C

k2 = 0,0266 (phút) là vận tốc phản ứng ở 400C

- 47 -


T1 = 30 + 273 = 3030K ; T2 = 40 + 273 = 3130K

Thay vào (1) ta sẽ tính được năng lượng hoạt hóa Ea :

3. Tính bán sinh (chu kì bán hủy) của phản ứng phân hủy H2O2 :

Ở 300C :

Ở 400C :

BÀI 8: XÁC ĐỊNH , VÀ CỦA MỘT PHẢN ỨNG

ĐIỆN HÓA

I. MỤC ĐÍCH :

Xác định những đặc tính nhiệt động học bằng kỹ thuật điện hóa.


Nhiệt động học có liên quan đến sự thay đổi năng lượng diễn ra trong quá

trình hóa học và vật lý. Những nguyên lý cơ bản cho sự thay đổi năng lương này

gồm :

- Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học (trạng thái bảo toàn năng lượng):

Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển từ dạng

này sang dạng khác, nhưng năng lượng toàn phần của hệ không đổi. Trong các

phản ứng hóa học, diễn ra sự sắp xếp lại các nguyên tử và electron dẫn đến sự

hình thành chất mới. đồng thời các chất cũng tương tác với môi trường xung

quanh và chính điều này đã làm thay đổi điện thế hóa học của hệ. Lượng nhiệt

tỏa ra hoặc cần cung cấp bằng biến thiên Entalpi của hệ :

H = Hcuối –Hđầu

- Nguyên lý thứ hai nhiệt động học : liên quan đến quá trình tự diễn ra của

một hệ hóa học. Nguyên lý này được thành lập trên cơ sở quan sát những quá

trình diễn ra một chiều và không diễn ra theo chiều ngược lại. Ví dụ bạn làm rơi

một quyển sách xuống sàn nhà, quyển sách này không tự trở lại tay bạn. Điều

- 48 -


này dược áp dụng vào trong hóa học hoặc trong vật lý. Một quá trình tự diễn ra

liên quan đến độ xáo trộn hay mất trật tự của một hệ. Nhiệt động học đã minh

họa nó một cách định lượng bằng Entropi S. Sự thay đổi Entropi tuân theo

phương trình : S = Scuối – Sđầu

- Năng lượng tự do : một quá trình tự diễn ra ở nhiệt độ và áp suất không

đổi thì sự biến đổi năng lượng tự do được minh họa bằng phương trình :

(1)

Dấu hiệu của G liên quan đến một phản ứng tự diễn biến:

o : phản ứng diễn ra theo chiều thuận, chiều tự diễn biến là

chiều giảm năng lượng tự do ở điều kiện đẳng áp.

o : phản ứng đạt trạng thái cân bằng.

o : phản ứng không xảy ra, trên nguyên tắc, nó xảy ra theo

chiều ngược lại.

Giá trị chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối

của hệ, chứ không phụ thuộc vào cách biến đổi của quá trình. Do đó G, H,

S là các hàm số trạng thái.

Việc nghiện cứu những phản ứng điện hóa cho ta cho ta những

phương pháp đơn giản và trực tiếp cho việc xác định các giá trị nhiệt động

học bởi vì năng lượng điện hóa có thể sinh ra hoặc tiêu thụ cho một phản

ứng điện hóa có thể đo được rất chính xác.

Sự thay đổi năng lượng tự do của một phản ứng điện hóa liên quan đến

điện thế E của hệ điện hóa : (2)

n : là số electron trao đổi cho 1 mol chất phản ứng.

F : là hằng số Faraday = 96500 coulombs (điện tích của 1 mol điện tử).

Nếu điện thế được đo ở những nhiệt độ khác nhau, sự thay đổi Entropi ở

áp suất không đổi được biểu diễn bằng phương trình :

- 49 -


Thế (2) vào (3) : (4)

Từ (4) ta thấy là hệ số góc của đồ thị sự phụ thuộc điện thế E vào nhiệt độ.

Trong thí nghiệm này, chúng ta khảo sát một hệ điện hóa gồm hai điện cực

và tiếp xúc nhau qua một cầu muối KCl bão hòa.

Zn - 2e- Zn2+ (quá trình oxi hóa xảy ra ở anod, cực âm của pin)

Cu2+ + 2e- Cu (quá trình khử xảy ra ở catod,cực dương của pin)

Cu2+ + Zn Cu + Zn2+

Sự phụ thuộc của E vào nồng độ và nhiệt độ, … được xác định bằng

phương trình Nernst :

Trong hầu hết các trường hợp, hoạt độ được thay thế bởi nồng độ. Phương

trình (5) được viết :

Khi nồng độ [Zn2+] và [Cu2+] trong dung dịch như nhau thì . Trong

điều kiện này, thế E của pin bằng với E0. Từ E dựa vào (2) ta tính được .

Ngoài ra ở thí nghiệm này, giá trị thế cũng được đo ở nhưng nhiệt độ khác nhau.


1. Chuẩn bị cầu muối :

Hòa tan 100 mg agar – agar và 500 mg KNO3 vào 5 mL H2O, đun nhẹ cho

hỗn hợp chảy lỏng ra. Dùng ống hút Pasteur cho dung dịch còn nóng vào một

ống thủy tinh hình chữ U. Dung dịch sẽ tạo gel trong khoảng 10 đến 15 phút

(khi nguội).

2. Chuẩn bị dung dịch và điện cực :

- Chuẩn bị 7 mL mỗi dung dịch CuSO4 0,5 M và ZnSO4 0,5 M.

- 50 -


- Cắt 2 miếng kim loại Zn và Cu có dạng hình chữ nhật 5 x 40 mm.

3. Tạo hệ điện cực phản ứng :

4. Khảo sát ảnh hưởng của điện thế vào nhiệt độ

- Ở nhiệt độ nước lạnh, ngâm hệ trong chậu nước (lấy nước ở vòi) cho đến

khi hệ đã cân bằng nhiệt (khoảng 10 phút), ghi nhiệt độ dung dịch muối của pin

và giá trị sức điện động đọc trên vôn kế.

- Làm lạnh hệ trong chậu nước đá, khi hệ đã cân bằng nhiệt (khoảng 10

phút), ghi nhiệt độ dung dịch muối của pin và giá trị sức điện động đọc trên vôn

kế.

- Làm nóng hệ đến 50oC, (bằng bình điều nhiệt hoặc bằng cách ngâm hệ

pin trong môi trường nước nóng pha ở 520C, lúc này đọc trị số sức điện động

trên volt kế) khi hệ đã cân bằng nhiệt (khoảng 10 phút), ghi nhiệt độ dung dịch

muối của pin và giá trị sức điện động đọc trên vôn kế.

- Có thể đọc thêm ở nhiệt độ khác, lưu ý chỉ đọc khi hệ đã cân bằng nhiệt.


Bảng số liệu thực nghiệm :

Nhiệt độ (0C) 4 9 26,5 50

Điện thế E (V) 1,167 1,192 1,206 1,215

Đồ thị sự phụ thuộc của E vào nhiệt độ :

- 51 -


Đồ thị sự phụ thuộc của E vào nhiệt độ t

1.167

1.192

1.206

1.215

y = 0.0009x + 1.1751

1.160

1.170

1.180

1.190

1.200

1.210

1.220

1.230

0 10 20 30 40 50 60

t (0C)

E (V

)

Từ đồ thị ta có :

Tính :

Ví dụ tính ở nhiệt độ 26,50C :

Ở các nhiệt độ còn lại làm tương tự, ta có bảng kết quả sau :

Nhiệt độ (0C)Điện thế E

(V)Thông số nhiệt động

4 1,167 225231 177116,10

173,79 1,192 230056 181072,60

26,5 1,206 232758 180734,8550 1,215 234495 178389,90

Trả lời câu hỏi :

1. Trong nguyên tố Galvani :

Sơ đồ pin:

- Tại cực âm - anod xảy ra quá trình oxi hóa :

- 52 -


- Tại cực dương - catod xảy ra quá trình khử :

- Dòng electron sinh ra chạy từ cực âm sang cực dương và dòng điện chạy

từ cực dương sang cực âm.

2. Một pin Cu – Pb cho kết quả thí nghiệm sau :

t (0C) 26,5 2,5 80E (Volt) 0,465 0,454 0,493

Tính , và ở 26,50C :

Từ bảng số liệu ta vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của E vào nhiệt độ t :

Đồ thị sự phụ thuộc của E vào nhiệt độ t

y = 0.0005x + 0.4523

0.45

0.455

0.46

0.465

0.47

0.475

0.48

0.485

0.49

0.495

0.5

-20 0 20 40 60 80 100

t (0C)

E (

V)

Từ đồ thị ta có :

Tính giá trị Entropi :

Tính ở nhiệt độ 26,50C :

3. Từ các kết quả trên cho thấy các phản ứng đều tự diễn tiến theo chiều

thuận vì G < 0, trong đó ở nhiệt độ 80oC phản ứng diễn ra nhanh nhất.

- 53 -


BÀI 9: NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HẤP PHỤ TRÊN

RANH GIỚI PHA RẮN – LỎNG TỪ DUNG DỊCH

I. MỤC ĐÍCH :

Khảo sát sự hấp thụ acid acetic trong dung dịch trên than hoạt tính và thiết

lập đường đẳng nhiệt hấp phụ tương ứng.


Danh từ hấp phụ là dùng để mô tả hiện tượng trong đó một chất nào đó

(dưới dạng phân tử, nguyên tử hay ion) có khuynh hướng tập trung trên bề mặt

phân chia pha nào đó.

Trong truờng hợp chất hấp phụ rắn thường thì chất có bề mặt riêng (tổng

diện tích trên 1 g chất rắn) rất lớn, có giá trị khoảng 10 – 1000 m2/g. Các chất

hấp phụ rắn thường dùng là: than hoạt tính, silicagel (SiO2), alumin (Al2O3),

zeolit, …

- 54 -


Trong sự hấp thụ trên bề mặt hất phụ rắn, nguyên nhân chủ yếu của sự

hấp phụ là do năng lượng dư trên ranh giới bề mặt phân chia pha rắn – khí hay

rắn - lỏng. Các lực tương tác trong hấp phụ này có thể là lực Van der Waals (hấp

phụ hóa học) hay cả hai loại tương tác trên cùng tác dụng.

Lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ tuỳ thuộc vào nhiều yếu

tố như :

Bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

Nồng độ của chất tan.

Nhiệt độ, …

Thực hiện thí nghiệm ở nhiệt độ không đổi, ta có thể đo được số mmol

chất bị hấp phụ trên 1 gam chấp phụ rắn (a) ở các nồng độ khác nhau (C).

Đường biểu diễn a theo C gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ.

Một số phương trình thực nghiệm và lý thuyết đã sử dụng để biểu thị các

đường đẳng nhiệt hấp phụ : Freundlich, Langmurir, BET, …

Sự hấp phụ trên bề mặt phân chia dung dịch lỏng – rắn tuỳ theo đặc điểm

cùa chất bị hấp phụ có thể chia thành hai loại : hấp phụ phân tử trung hoà và hấp

phụ chất điện ly.

Trong bài này, chúng ta nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất tan

CH3COOH lên độ hấp phụ của nó trên than hoạt tính ở nhiệt độ không đổi trong

dung môi nước.

Hấp phụ của acid cacboxylic từ dung dịch nước thuộc loại hấp phụ phân

tử và the nhiều nghiên cứu nó tỏ ra là hấp phụ lớp đơn. Ngoài ra, cả nước và axit

đều không hoà tan trong thanh hoạt tính, do đó có thể bỏ qua sự hấp phụ vào

trong lòng chất rắn.

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

C0, C : là nồng độ đầu và nồng độ tại cân bằng hấp phụ của dung dịch acid

acetic (mol/L). Định phân dung dịch CH3COOH trước và sau khi bị hấp phụ

bằng dung dịch NaOH 0,1N, ta xác định được C0 và C. C ở đây được tính bằng

- 55 -


đLg/L (cũng là nồng độ mol/L, vì , vì 1 mol CH3COOH chứa 1 đương

lượng gam CH3COOH).

V : thể tích dung dịch trong đó xảy ra sự hấp phụ : V = 100 mL = 0,1L).

m : khối lượng chất hấp phụ (m = 3 gam than hoạt tính).

Để xác định độ hấp phụ, ta cho vào bình một thể tích dung dịch V như

nhau nhưng với nồng độ khác nhau của CH3COOH và những khối lượng m (g)

chính xác chất hấp phụ. Xác dịng nồng độ chất tan trước khi chó chất hấp phụ

(C0) và nồng độ sau khi đạt cân bằng hấp phụ (C). (Bằng cách định phân bằng

dung dịch NaOH 0,1N, dùng chất chỉ thị màu phenolptalein).

Trong dung dịch loãng bỏ qua sự hấp phụ của dung môi.

Từ những kết quả thực nghiệm, dựng đồ thị a = f(C) – đường đẳng nhiệt

hấp phụ.

Với những trường hợp hấp phụ đơn lớp trên chất ít xốp, dạng đường cong

hấp phụ đẳng nhiệt có thể có tương ứng khá tốt với phương trình Langmuir.

thay ta sẽ thu được :

Từ đó ta có thể xác định amax và kL theo đồ thị (Vẽ đường biễu diễn của

hàm số C/a theo C, được đường thẳng có độ dốc hay hệ số góc bằng 1/amax , tung

độ gốc bằng 1/kamax. Từ đó xác định được amax và kL)

Đường đẳng nhiệt hấp phụ trên những chất có độ xốp cao và ở khoảng

nồng độ loãng trung bình được mô tả khá tốt bởi phương trỉnh kinh nghiệm

Freundlich :

hay

Vẽ theo logC, dược dường thẳng có hệ số góc là 1/n, tung độ gốc

logk.

- 56 -


Do đó có thể xác định hằng số kinh nghiệm kF và n từ số liệu thực

nghiệm.


Từ dung dịch CH3COOH 2M pha loãng trong bình nón thành những dung dịch có

nồng độ như sau :

Bình 1 2 3 4 5 6

V dung dịch (mL) 200 200 200 200 200 200

Nồng độ (mol/L) 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.2

Áp dụng công thức pha loãng để tính thể tích dung dịch

CH3COOH 2M cần lấy để pha thành 200 mL dung dịch muốn pha. Thí dụ muốn

có 200 mL dung dịch CH3COOH 0,03M từ dung dịch CH3COOH 2M thì :

,

Nghĩa là dùng pipet hút hay ống đong để lấy 3 mL dung dịch CH3COOH

2M sau đó cho nước cất cho dến 200 mL, ta sẽ thu được 200 mL dung dịch

CH3COOH 0,03M.

Để có được nồng độ chính xác của acid phải chuẩn độ lại ding dịch axit

đã pha bằng dung dịch NaOH với thuốc thử phenolphtalein. Dùng ống hút lấy

20ml ở bình 1, 2, 3 và 10ml ở bình 4,5,6 để chuẩn độ. Mỗi bình chuẩn độ 3 lần.

Cân chính xác 3 gam than hoạt tính đã nghiền nhỏ cho vào mỗi erlen có

chứa 100ml dung dịch acid đã chuẩn bị ở trên. Lắc kỹ trong 40 phút (dùng máy

lắc). Để lắng 20 phút rồi lọc qua giấy lọc.

Lấy nước lọc với lượng dư lần chuẩn độ trước ở mỗi bình để chuẩn bằng

NaOH 0,1N.

Từ hiệu thể tích trung bình của NaOH 0.1N giữa hai lần chuẩn độ trước

và sau khi hấp phụ có thể tích được lượng acid đả bị hấp phụ bởi m gam than

hoạt tính của 100ml dung dịch của từng bình.


Thể tích dung dịch CH3COOH 2M cần lấy để pha thành 200 mL dung dịch muốn

pha:

- 57 -


Bình 1 2 3 4 5 6

V dung dịch (mL) 200 200 200 200 200 200

Nồng độ (mol/L) 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15 0.2

Thể tích CH3COOH 2M cần lấy

(mL)3 6 9 12 15 20

Bảng số liệu thực nghiệm :

Nồng độ đầu của acid acetic được tính theo công thức :

Nồng độ tại cân bằng hấp phụ của acid acetic :

Trước khi thêm than hoạt tính :

Bình 1 2 3 4 5 6

VCH3COOH (mL) 20 20 20 10 10 10

VNaOH

(mL)

0,1N

Lần 1 6.1 12.8 18.3 12.7 16.4 22.75

Lần 2 6.2 13 18.4 12.6 16.6 23

Lần 3 6.3 13 18.4 12.8 16.7 23

Vtb 6.20 12.93 18.37 12.70 16.57 22.92

C0CH3COOH (đlg/L) 0.031 0.065 0.092 0.127 0.166 0.229

Sau khi thêm than hoạt tính :

Bình 1 2 3 4 5 6

VCH3COOH (mL) 20 20 20 10 10 10

VNaOH

(mL)

0,1N

Lần 1 3 8.5 13.5 9.7 13.4 19.4

Lần 2 3 8.6 13.6 9.85 13.5 19.4

Lần 3 3 8.6 13.5 9.8 13.6 19.5

Vtb 3.00 8.57 13.53 9.78 13.50 19.43

- 58 -


CCH3COOH (đlg/L) 0.015 0.0428 0.0677 0.0978 0.135 0.1943

Độ hấp thụ a (mmol/g) lên bề mặt than :

V : thể tích dung dịch trong đó xảy ra sự hấp phụ (lít) V = 100 mL = 0,1 L

m : khối lượng chất hấp phụ (gam) m = 3 gam than hoạt tính

Bình 1 2 3 4 5 6

a 0.5333 0.7278 0.8056 0.9722 1.0222 1.1611

C 0.015 0.043 0.068 0.098 0.135 0.194

C/a 0.0281 0.0589 0.0840 0.1006 0.1321 0.1674

logC -1.824 -1.368 -1.170 -1.010 -0.870 -0.711

loga -0.273 -0.138 -0.094 -0.012 0.010 0.065

Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ a = f(C) :

Đường đẳng nhiệt hấp phụ a = f(C)

y = 0.2789x - 0.1506

-0.050

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000 1.4000

C

a

a = f(C)

Linear (a = f(C))

Xử lý theo phương trình Langmuir C/a = f(C) :

Đường biễu diễn của C/a theo C :

- 59 -


Đường biễu diễn C/a theo C

y = 0.762x + 0.025

0.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250

C

C/a

C/a

Linear (C/a)

Dựa vào đồ thị ta xác định được amax và kL :

Từ phương trình Langmuir :

Xử lý theo phương trình kinh nghiệm Freundlich loga = f(logC) :

Đường biễu diễn của loga theo logC :

Đường biểu diễn loga theo logC

y = 0.3048x + 0.2793

-0.300

-0.250

-0.200

-0.150

-0.100

-0.050

0.000

0.050

0.100

-2.000 -1.500 -1.000 -0.500 0.000

logC

log

a

loga

Linear (loga)

- 60 -


Dựa vào đồ thị ta xác định được n và kF :

Từ phương trình kinh nghiệm Freundlich :

Nhận xét : Vậy độ hấp phụ axit axetic của than hoạt tính tỉ lệ thuận

với nồng độ axit axetic. Khi nồng độ axit axetic tăng dần thì độ hấp phụ

cũng tăng dần.

BÀI 10 : KHẢO SÁT MỘT SỐ HỆ KEO

I. MỤC ĐÍCH :

Khảo sát sự keo tụ của Fe(OH)3 bằng chất điện ly và quan sát sự thẩm tích

của keo qua màng bán thấm (bong bóng heo).

II. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ :

1. Điều chế keo Fe(OH)3 :

Dùng ống đong lấy 200 mL nước cất cho vào Erlenmeyer (bình nón) 250

mL. đun sôi nước trên bếp điện cách lưới amian. Tắt bếp, them từng giọt dung

dịch FeCl3 1N vào Erlenmeyer cho đến khi hết 5 mL. Ta được keo dương

Fe(OH)3 màu nâu sẫm (trước đó dung dịch FeCl3 có màu vàng).

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl

Bề mặt keo bị phản ứng một phần :

Fe(OH)3 + HCl FeOCl + 2H2O

FeOCl FeO+ + Cl-

- 61 -


micel keo dương

Khi đã thêm hết 5 mL thì lấy keo ra khỏi bếp, để nguội trong không khí.

2. Keo tụ keo Fe(OH)3 bằng chất điện ly :

Đặt 10 ống nghiệm vào giá đựng ống nghiệm. Cho vào các ống nghiệm

thể tích các dung dịch hóa chất (mL) theo bảng sau :

Ống nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Keo Fe(OH)3 (mL) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Nước cất (mL) 4.5 5 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Chất điện ly (mL) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Nhận xét

Chất điện ly K2SO4

- - - - - - - - - -

Nhận xét

Chất điện ly KCl- + - - - - - - - +

Chất điện ly là KCl 3 N. Lặp lại thí nghiệm với dung dịch chất điện ly

K2SO4 0,01 N. Sau khi thêm chất điện ly, mỗi ống đều được lắc mạnh rồi để yên

15 phút. Sau đó quan sát rồi đánh dấu cộng “+” những ống bị keo tụ (ống bị

đục), dấu trừ “-“ những ống không bị keo tụ (ống trong).

Tính ngưỡng keo tụ cho mỗi chất điện ly, tức nồng độ của mỗi chất điện

ly tối thiểu trong ống đủ gây nên keo tụ :

lần lượt là thể tích (mL) và nồng độ ban đầu (đlg/L) của chất điện ly

ở ống đầu tiên bị keo tụ.

V là tổng thể tích hoá chất trong ống nghiệm (10 mL).

là ngưỡng keo tụ (mmol/l).

Kết quả :

Đối với chất điện ly KCl bắt đầu xảy ra keo tụ ở ống nghiệm thứ 2 :

Tính nguỡng keo tụ của chất điện ly là KCl 3 N :

- 62 -


3. Keo ưa lỏng :

a. Điều chế :

Keo tinh bột : cân 0,5 gam tinh bột cho vào cốc (bercher) 250 mL đã

chứa sẵn 100 mL nước cất. Đun nhẹ trên bếp điện, vừa đun vừa khuấy đều đến

khi tinh bột tan hết. Nhắc xuống để nguội.

Keo albumin : lấy một lòng trắng trứng gà vào cốc 250 mL rồi thêm

100 mL nước cất, khuấy đều là được keo anbumin.

b. Thẩm tích keo :

Lấy 50 mL keo tinh bột cho vào túi thẩm tích (bằng màng bong bong heo).

Thêm 10 mL dung dịch K2SO4 0,1N rồi nhúng túi vào cốc lớn chứa sẵn 500 mL

nước cất, khuấy đều liên tục cốc nước bên ngoài túi khoảng 10 phút.

Lấy vào 2 ống nghiệm, mỗi ống khoảng 10ml nước trong bình thẩm tích ở

trên (nước bên ngoài bong bong).

Ống 1 : dùng để nhận biết ion bằng dung dịch Ba2+ (dung dịch

BaCl2). Kết quả thấy xuất hiện kết tủa màu trắng. Như vậy, ion SO42- đã thẩm

tích ra ngoài. Vì SO42- là một ion nên kích thước nhỏ do đó có thể khuếch tán

qua màng bán thấm ra môi trường bên ngoài.

Ống 2 : Dùng để nhận biết tinh bột bằng dung dịch I2 (nhằm biết ion

, tinh bột có được thẩm tích ra khỏi màng bong bong heo hay không). Kết

quả không thấy có hiện tượng. Như vậy, tinh bột không bị thẩm tích do tinh bột

ở dạng dung dịch keo nên kích thước hạt to. Do đó không khuếch tán được qua

màng bán thấm.

c. Bọt :

Lấy vào 3 ống đong 100 mL lần lượt 5, 10 và 15 mL keo anbumin. Thêm

vào các ống lần lượt 15, 10 và 5 mL nước cất. Đậy nút, lắc kỹ mỗi ống 5 phút.

Ghi thể tích hỗn hợp cả bọt khí trong mỗi ống.

- 63 -


Thử độ bền của bọt trong mỗi ống bằng cách nhúng một vòng dây cao su

vào mỗi ống. Nhắc từ từ vòng dây có màng keo ra ngoài. Ghi thời gian keo bị

đứt.

Kết quả và nhận xét :

Ống nghiệm Thể tích (ml) Thời gian (s)

Ống 1 30 10

Ống 2 35 12

Ống 3 40 15

Vậy : Dung dịch keo anbumin có khả năng tạo bọt tốt.

Dung dịch albumin càng đậm đặc thì khả năng tạo bọt càng tốt

và độ bền của bọt càng cao.

- 64 -

Documents

Physics Chemical Report