Báo cáo thí nghiệm bài 1 xác định hằng số cân bằng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM GV Nguyễn Quang Thái Nhóm 5 SV Nguyễn Chấn Phong Nguyễn Viết Phước Nguyễn Thiên Tân Lớp DH20KH Vũng Tàu 2022 BÀI 1 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG I MỤC Đ[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM GV: Nguyễn Quang Thái Nhóm:5 SV: Nguyễn Chấn Phong Nguyễn Viết Phước Nguyễn Thiên Tân Lớp: DH20KH Vũng Tàu - 2022 BÀI 1: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG I.MỤC ĐÍCH: Áp dụng định luật phân bố để xác định số cân nước phản ứng: KI2 + I2 = KI3 II KIẾN THỨC LÝ THUYẾT: Ta biết rằng, hai chất lỏng không tan vào hỗn hợp tách làm hai (lớp nặng nhẹ trên, xác là: chất có tỉ trọng lớn nằm dưới) Nếu ta thêm chất thứ có khả nng hồ tan hai chất chất phân bố hai chất lỏng tạo thành hai dung dịch cân có nồng độ khác Đây giả thiết chất tan mơi trường khơng có phản ứng hố học xảy Theo nhiệt động học, điều kiện cân bằng, thể hóa học chất tan hai pha phải khác µ1 = µ 01 + RTlna1 µ 01 02 µ2 = µ 02 + RTlna2 hoá tiêu chuẩn chất tan dung môi tương ứng: a1, a2 hoạt độ chất tan hai dung môi Theo điều kiện cân ta viết: µ 01 + 02 ln RTlna1 = µ 02 + RTlna2 - 01 = = RT ln nhiệt độ khơng đổi ta viết: = Const hay : = exp =K K gọi hệ số phân bố, K phụ thuộc vào chất chất nhiệt độ Đối với dung dịch loãng thay hoạt độ chất tan nồng độ Cách tính chất khơng làm thay đổi tab lẫn hai chất lỏng chất tan khơng có phân ly kết hợp Nếu có phân ly chất tan pha: giả sử chất tan KA phân bố dung môi 2, dung môi chất K khơng phân ly (Hình 3) KA K++ AKA Nếu gọi nồng độ KA dung môi C độ phân ly của KA α nồng độ ion dung môi αC Nồng độ KA không phân ly (1 – α ) C1 Khi số phân ly KA là: KPL=- (1- )= KPL số phân ly Mặt khác phân tử KA không phân ly lại nằm cân với KA dung môi hệ số phân bố: KPB = = hay K KPL = =K K số phân bố Nếu có kết hợp chất tan l pha K= III PHẦN THỰC NGHIỆM: Áp dụng định luật phân bố để xác định số cân phản ứng KI + I2  KI3 nước Trong mơi trường nước có số cân KCB= (1) Cân dị thể I2 hai lớp tuân theo định luật phân bố: K= Như ta pha hai hỗn hợp I nước CCL4 chuẩn độ lượng l2 lơp ta se tinh đươc K PB.Ta se xac đinh đươc lương I2 lơp nươc.Chuân đô I2 lơp nươc ta se thu đươc lương (I2) tông công bao gôm I2 tư va I2 đa KI3 (tưc la KI3) Phản ứng KI + I2 KI3 nước KI + I2 KI3 Do đo ta tinh đươc:(KI3)=(I2)TC-(I2)H O I Biêt nông đô [KI] ban đầu la [KI0] ta tinh đươc nông đô [KI] cân băng : [KI]cb =[KI0]-[KI3] Biêt (I2)H O , [KI3]cb , [KI]cb ta se tinh K theo (1) 1.Dụng cụ va hoa chât: Phễu chiêt 250ml : Binh non 500ml (nut mai) : Binh non 100ml (nut mai) : Côc 100ml : Binh non 250ml : Pipet 1,2,5,10,25 ml : Buret 25 ml hoăc 50 ml : KI 0,1N va 1N :1 I2 bao hòa CCl4 :2 Na2S203 0,01 va 0,001N Hô tinh bơt 2.Cach tiên hanh: Hình ảnh minh họa Cho vao binh non nut mai môi binh 10ml I CCl4 Binh thư nhât thêm vao 10ml nươc cât ,binh thư hai thêm vao 50ml KI 0,1N.Đây nắp ,lắc kỹ vòng 30 phut ,thinh thoang mơ nut cho CCl4 bay Sau lắc xong cho vao hai phễu chiêt đê yên gia cho tach lơp Chiêt lây lơp CCl (phần dươi) vao hai binh non nut mai 100ml Phần còn lai vân đê nguyên phễu chiêt Tiên hanh chuân đô: -Chuân đô I2 CCl4 băng Na2S203 0,01N: Môi lần lây chuân 1ml + 10ml KI 0,1N chuân cho mau dung dich chuyên tư nâu sang vang rơm mơi cho hô tinh bôt vao.Chuân đên dung dich mât mau xanh thi dưng lai (chu ý: chuân cần lắc manh đê I CCl4 chuyên lên hêt lơp KI) Chuân lần lây kêt qua trung binh - Chuân I2 lơp nươc băng Na2S203 0,001N :Môi lần chuân lây 10ml Dung dịch Na2SO4 Dung dịch I2 (mẫu chuẩn) Nồng V(ml) V(ml) Nồng độ(N) độ(N) Lớp Phễu H2O Lớp 0,001N 25 10 1,25.10-3 0,01N 20,6 0,103 0,01N 7,5 0,01875 0,01N 5,83 0,02915 CCl4 Lớp Phễu KI Lớp CCl4 III/XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ TÍNH TỐN KẾT QUẢ Phương trình phản ứng: Na2S3O2 + I2 =Na2S4O6 + 2NaI Theo định luật đương lượng: Ta có: CN(Na CN(I S ) = O ) V(Na S O ) = CN(I ) V((I ) Vậy theo số liệu ta có: Phễ̃u 1: H O = = CCl Phễ̃u 2: =1,25.10-3 M TC = =0,01875 M = CCl = 0,103 M =0,02915 M Theo định luật phân bố: KPB = = =0,01214 Ta có: O H = KPB CCl (Phễ̃u 2) = 0,01214.0,02915=3,53881.10-4 M = TC - H O = CB = = - =0,01875 - 3,53881.10-4 =0,0184 M M = - 0,0184 = 0,06493 M Vậy số cân phản ứng: KI + I2 KCB = = KI3 =800,74 Vậy: KCB = 800,74 IV.NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: BÀI 2: XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC I Mục̣ đích: Xác định lượng hoạt hóa E phản ứng thủy phân etyl axetat: CH3COOC2H5 + H2O II Kiến thức lý thuyết : Xét phản ứng: AB → A CH3COOH + C2H5OH +B Phản ứng qua trung thái trung gian cách tạo phức chất hoạt động AB→X*→A+ B Để hình thành phức trung gian phải cung cấp cho hệ lượng hoạt hóa E1 Quá trình ngược lại phải cung cấp cho hệ lượng hoạt hóa E2 Ta thấy mức lượng AB lờn mức lượng A+B ∆H = E2+E1 Như có nghĩa phản ứng theo chiều thuận phản ứng thu nhiệt Vậy trạng thái X* trạng thái chung cho phản ứng thuận phản ứng nghịch Mức lượng X gọi thềm lượng mà phản ứng muốn tiến hành phải vượt qua mức lượng Như lượng hoạt hóa lượng cầ̀n thiết đẻ bổ sung vào hệ hệ có lượng lớn mức X* Bài xác định lượng hoạt hóa phản ứng: CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH Theo phương trình Arrhenius: lg = Như xác định số tốc độ k nhiệt độ T T2 ta xác định E Nếu thực phản ứng (1) lấy lượng nước lớn nhiều lầ̀n so với etylaxetat ta xem nồng độ nước không thay đổi phản ứng tiến hành theo chế bậc Phương trình động học có dạng : lg Trong đó: C nồng đọ etylaxetat ban đầ̀u x lựợng etylaxetat phản ứng thời gian t Vậy muốn xác định k ta phải xác định nồng độ thời điểm khác từ tính I II Phần thực nghiệm: Dụng cụ hóa chất: Bình tam giác nút mài 250ml : Bình tam giác nút thường 250ml : Bình cầ̀u đáy trò̀ n 250 ml : Sinh hàn thẳng : Ống hút 10ml : Buret 25ml : Bếp cách thủy : Nhiệt kế 100 C CH COOC H tinh khiết : NaOH 0,1N Phenolftalein Cách tiến hành: Tiến hành thí nghiệm song song giống nhau, khác nhiệt độ tiến hành thí nghiệm tiến hành nhiệt độ phò̀ ng, thí nghiệm tiến hành nhiệt độ phò̀ ng + 10 C Cách làm: Cho vào hai bình tam giác 250ml nút mài, bình 100ml HCl 0.1N, bình để nhiệt độ phò̀ ng, bình cò̀ n lại cho vào bếp cách thủy đun nhiệt độ phò̀ ng + 10 C Sau cho vào bình 5ml etylaxetat nguyên chất Lắ́c tính thời gian từ Xác định V : Lấy 10ml dung dịch hai bình tam giác chuẩn độ NaOH 0,1N với thị phenolftalein(dung dịch chuyển sang màu hồng dừng ) Xác định V : Lấy 10ml dung dịch bình tam giác cò̀ n lại cho vào bình cầ̀u có sinh hàn, đặt vào bình cách thủy đun nhiệt độ 80-90 C vò̀ ng 120 phút (thỉnh thoảng lắ́c cho nước cất qua sinh hàn) Lấy để nguội nhiệt độ phò̀ ng, đem định phân toàn NaOH 0,1N Xácđịnh V : Trong hai bình trên, 20 phút lấy bình 10ml để chuẩn độ (nhớ cho thêm 10ml nước cất giọt phenolftalein) chuẩn NaOH 0,1N màu hồng xuất Làm 5-6 lầ̀n Kết thí nghiệm:V = 9,6ml, V = 36ml T T(phút) 20 V T (T1+10 ) 40 60 80 100 120 10,3 11 11,6 12,6 13,3 13,7 T(phút) 20 40 60 80 100 120 V 11 12,2 13,6 15 16 17,2 Xử lý́ kết quả: Gọi V thể tích NaOH cầ̀n để chuẩn lượng HCl ban đầ̀u có 10ml lấy lầ̀n chuẩn Như giá trị (V - V ) thể tích cầ̀n thiết để chuẩn lượng CH3COOH sinh phản ứng thủy phân sau thời gian t Từ ta suy lượng etylaxetat phản ứng x sau thời gian t tỉ lệ với (V V ), ta viết x=m((V - V - ), m hệ số tỉ lệ Một cách tương tự vậy, lượng CH3COOC2H5 phản ứng thời điểm vô tỉ lệ với (V - V ) Lượng lượng CH3COOC2H5 ban đầ̀u C = m (V - V Do ta có lg (V - V )=lg (V - V ) )- Tính E theo cơng thức: lg = Suy ra: E= t(phút) lg(V lg 20 40 60 80 100 120 1.410 1.398 1.387 1.369 1.356 1.348 1.398 1.377 1.350 1.322 1.301 1.274 -V ) t =250 C lg(V -V ) t =350 C Vẽ đồ thi xác định k k =-2,303tg k , k =-2,303tg Tính E theo công thức: lg =  E= lg (cal/mol) 10 1.4 Biểu đồ xác định K1 K2 1.38 Lg(Vc -Vt) 1.36 1.34 1.32 Nhiệt độ phò̀ ng Nhiệt độ phò̀ ng+10 y = -0.0006x + 1.4234 Linear (Nhiệt độ phò̀ ng+10) 1.28 Linear (Nhiệt độ phò̀ ng) 1.26 y = -0.0013x + 1.4246 20 40 60 80 100 120 140 Thời gian(t) - Dựa vào đồ thị ta có: tg -Thay vào cơng thức: E= = -0,0006   = 1,3818.10-3 tg = -0.0013   =2,9939.10-3 lg suy ra: E=14100(cal/mol) Vậy: Năng lượng hoạt hóa pứ môi trường axit là: E=14100(cal/mol) IV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: BÀI 3.TÍNH TAN HẠN CHẾ CỦA CHẤT LỎNG 11 3.1: Mục̣ đích: Xây dựng giản đồ độ tan hai chất lỏng hoà tan hạn chế xác định nhiệt độ hoà tan tới hạn Xây dựng giản đồ độ tan hệ ba cấu tử hoà tan hạn chế 3.2 Cơ sở lý thuyết Các chất lỏng hoà tan hoàn toàn vào (nước - etanol, benzen-cloroform-cacbon tetraclorua ), thực tế khơng hồ tan vào (dầu hoả - nước, nước - thuỷ ngân - benzen, ) hoà tan hạn chế vào (phenol - nước, nước - cloroform - axit axetic ) Ở xét trường hợp hoà tan hạn chế 3.3.2 Số hiệu thực nghiệm STT thành phầ̀n (% V H2O) Lầ̀n TN 3 3 3 90 85 76 50 40 30 STT Nước Axit axetic BÌNH 1 BÌNH 2,5 BÌNH Nhiệt độ t0 C t1 62 60 61 64 62 60 65 63 63 58 59 60 57 60 59 53 54 56 t2 61 59 60 63 61 59 64 62 62 57 58 59 56 59 58 52 53 55 t 61,5 59,5 60,5 63,5 61,5 59,5 64,5 62,5 62,5 57,5 58,5 59,5 56,5 59,5 58,5 52,5 53,5 56,5 CLorodrom 12 BÌNH BÌNH BÌNH BÌNH BÌNH Bài 4: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỆT 4.1 Mục̣ đích: Xây dựng giản đồ nóng chảy hệ hai cấu tử phương pháp phân tích nhiệt 4.2 Cơ sở lý thuyết Giản đồ nóng chảy hệ hai cấu tử biểu thị mối quan hệ nhiệt độ nóng chảy (hay kết tinh) hệ phụ ̣ thuộc vào thành phần hệ Ở nghiên cứu giản đồ nóng chảy hệ hai cấu tử hồ tan hồn tồn trạng thái lỏng khơng hồ tan trạng thái rắn, 13 điều kiện áp suất khơng đổi Giản đồ xây dựng nhờ phương pháp phân tích nhiệt dựa nghiên cứu đường cong nguội lạnh (hay đun nóng) cấu tử nguyên chất hỗn hợp 4.4: Số hiệu thực nghiệm Ống số % naphatalen Nhiệt độ bắ́t đầ̀u kết tinh Nhiệt độ kết tinh hỗn hợp ơtecti BÀI ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO VÀ XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ I MỤC ĐÍCH: Điều chế dung dịch keo Fe(OH)3 Xác định ngưỡng keo tụ dung dịch với chất điện li Na2SO4 II KIẾN THỨC LÍ THUYẾT: -Hạt keo hạt có kích thước nằm hạt vĩ mơ hạt vi mơ.Vì vậy, ta điều chế dung dịch keo cách ngưng tụ từ dung dịch thực phân tán từ hệ phân tán thô -Phương pháp ngưng tụ: tập hợp hạt có kích thước nhỏ thành hạt có kích thước lớn hạt keo.Có thể làm phản ứng hóa học thay dung mơi… -Phương pháp phân tán: dùng lượng cơ, điện, chất điện li…để phân tán hạt lớn kích thước hạt keo Ví dụ:Điều chế keo AgI phương pháp ngưng tụ:̣ 14 +Keo âm: dùng pipet cho vào bình nón 20ml dung dịch KI 0,05N Từ buret cho giọt AgNO3 0,05N vừa thêm vừa lắ́c hết khoảng 1820ml AgNO3 0,05N, ta hạt keo âm có cấu tạo: [(AgI) m.nI (nx)K+]x- xK+ +Keo dương: cho vào bình nón 20ml dung dịch AgNO3 0,05N Từ buret cho giọt KI 0,05N vừa thêm vừa lắ́c hết khoảng 15- 18ml KI, ta hạt keo dương có cấu tạo: [(AgI)m.nAg (n-x)NO3-].xNO3Chú ý: thử dấu keo cách lấy mảnh giấy lọc, đầ̀u nhúngvaof dung dịch keo Vì giấy lọc làm từ xenlulo thấm nước tích điện âm Nếu hạt keo tích điện âm theo mao quản giấy lọc mà lan xa Nếu hạt keo tích điện dương bị giữ lại đầ̀u chỗ nhúng giấy lọc III PHẦN THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ: 1.Dụng ̣ cụ ̣ hóa chất: -Đèn cồn :1 -Cốc chịu nhiệt 250ml :1 -Pipet1, 2, 10ml :2 loại -Ống nghiệm :12 -Kiềng sắ́t + lưới Amiang :1 -Dung dịch FeCl3 10% -Dung dịch Na2SO4 0,002M -Nước cất 2.Cách tiến hành: Điều chế dung dịch keo Fe(OH)3: -Cho 95ml nước cất vào cốc chịu nhiệt 250ml đun sơi đèn cồn -Dùng pipet hút xác 5ml dung dịch FeCl3 10% nhỏ giọt vào cốc nước sôi hết -Đun sôi tiếp phút lấy đẻ nguội nhiệt độ phò̀ ng ta dung dịch keo Fe(OH)3 15 Hình ảnh minh họa Xác định ngưỡng keo tụ: Ống 10 H2O 9.0 8.9 8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 8.1 Na2SO4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Fe(OH)3 1 1 1 1 1 Hiện tượng - - - - + + + + + + Tổng cộng ống 10ml Quan sát ống đục(keo tụ) đánh dấu (+), ống đánh dấu (-) Lấy ống đục đầ̀u tiên để tính kết theo cơng thức Trong đó: V1 thể tích dung dịch Na2SO4 V2 thể tích dung dịch keo ngưỡng keo tụ (mmol/l) IV.XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ TÍNH TỐN KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM: = (mmol/l) Vậy ngưỡng keo tụ là: 0,8(mmol/l) Nhận xét: Nồng độ chất điện li đóng vai trò̀ quan trọng đến trình keo tụ Sự khác biệt dung dịch thực dung dịch keo là: -Hạt keo có kích thước lớn phân tử nên tốc độ khuếch tán chậm phân tử 16 -Các hạt keo có kích thước nhỏ nên thường khơng bền mặt nhiệt động có xu hướng liên kết lại với thành hạt có kích thước lớn diện tích bề mặt giảm lượng bề mặt giảm(có lợi mặt lượng) V NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: BÀI 6: HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT VÀ PHƯƠNG TRÌNH FRENDLICH I/ MỤC ĐÍCH: Xác định hấp phụ axit axetic than hoạt tính dung dịch nước II/ KIẾN THỨC LÝ THUYẾT: Sự hấp phụ chất không điện ly chất điện ly yếu ranh giới phân chia pha rắ́n lỏng thuộc vào loại đặc tính hấp phụ phân tử tuân theo phương trình Gibbs Nếu chất tan bị hấp phụ lượng lớn dung mơi hấp phụ gọi hấp phụ dương, cò̀ n ngược lại hấp phụ âm Sự hấp phụ chất hữu dãy đồng đẳng tuân theo quy tắ́c Traube: Sự hấp phụ giảm với tăng chiều dài mạch với tăng kích thước phân tử tiết diện sử dụng chất hấp phụ để hấp phụ bị giảm, phan tử lớn không bị rơi vào lỗ hẹp chất hấp phụ Sự hấp phụ ranh giới rắ́n lỏng tuân theo quy tắ́c thăng độ phân cực Rebindis: Các chất bị hấp phụ ranh giới phân chia pha xãy trườn hợp có mặt lớp bề mặt làm cho hiệu số độ phân cực pha bị giảm Để đo hấp phụ, người ta cho lượng cân xác chất hấp phụ vào thể tích dung dịch chấ bị hấp phụ Lượng chất bị hấp phụ tính hiệu số nồng độ đầ̀u nồng độ cân thể tích dung dịch Trong dung dịch lỗng, thơng thường người ta khơng tính hấp phụ dung môi Theo kiện thực nghiệm xây 17 dựng đồ thị phụ thuộc khối lượng chất bị hấp phụ vào nồng độ cân dung dịch Sự hấp phụ vật xốp từ dung dịch lỗng mơ tả phương trình thực nghiệm Frenlich: X/m = k Cn Trong đó: X số mol chất bị hấp phụ (mol/l) m khối lượng chất hấp phụ (g) C nồng độ cân (mol/l hay mmol/l) k số tương ứng cho khối lượng chất bị hấp phụ nồng độ cân n số (n = 0,1 ÷ 0,5) Để tìm số k n chuyển phương trình thành dạng khác: lg = lgk + nlgC tg =n= Khi đồ thị phụ thuộc lg(x/m) vào lgC đường thẳng hình Như trình chuẩn độ tất yếu phải xảy sai số thị III/ PHẦN THỰC NGHIỆM: 1/Dụng ̣ cụ ̣ Bình tam giác 250ml: :12 Phễ̃u lọc 100 :6 Ống hút 2,5,10,25ml :mỗi loại Buret 25ml :1 Giấy lọc :1 hộp 2/Hóa chất CH3COOH 0,4N :1 lít NaOH 0,1N :1 lít Chỉ thị Phenolftalein :1 lọ 3/Cách làm 18