báo cáo hóa lý bài 6 độ dẫn điện của dung dịch

BO CO TH NGHIÊMBI 6: ĐÔ DN ĐIÊN CA DUNG DCHTrước khi tiến hành thí nghiệm, sinh viên cần - Trình bày được các khái niệm độ dẫn điện, độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng,

BO CO TH NGHIÊM BI 6: ĐÔ DN ĐIÊN CA DUNG DCH

GVHD: PGS.TS NGUYN VINH TI N

Tên: Nguy1n Ti2n Danh MSSV: 22128007 Ch9 k; GVHD Tên: Lê Tr=ng Đ>t MSSV:

I YÊU CẦU

Trước khi tiến hành thí nghiệm, sinh viên cần

- Trình bày được các khái niệm độ dẫn điện, độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng, độ dẫn điện mol và mối liên hệ giữa chúng

- Nguyên tắc xác định bằng thực nghiệm các đại lượng

- Diễn giải và vận dụng hệ thức Onsager-Kohlrauch cho chất điện ly mạnh

- Trình bày mối liên hệ giữa độ điện ly với độ dẫn điện đương lượng của chất điện

ly yếu

- Xác định được hằng số phân ly của chất điện ly yếu bằng phương pháp đo độ dẫn điện

II LÝ THUY T

Điện trở của dung dịch được xác định theo định luật Ohm: I = U/R, trong đó I – cường độ dòng điện truyền qua dung dịch (A); U – hiệu điện thế giữa hai điện cực(V) ; R – điện trở của dung dịch (Ω)

Độ dẫn điện của dung dịch là đại lượng bằng nghịch đảo của điện trở dung dịch:

L = 1/R

Đơn vị của điện trở trong hệ SI là Siemen (S) 1S = 1/Ω = 1 kg m c A-1 -2 2 2

Độ dẫn điện riêng của dung dịch là độ dẫn điện của lớp dung dịch dài nằm giữa hai điện

cực với diện tích 1 cm và đặt song song, cách nhau 1 cm: 2

Trong đó ρ là điện trở riêng của dung dịch (Ω/cm); l – khoảng cách giữa hai điện cực (cm); S – diện tích bề mặt mỗi điện cực (cm ); k – hằng số bình đo độ dẫn (1/cm) Trong 2

hệ SI, đơn vị của độ dẫn điện riêng là S/m nhưng các thiết bị đo độ dẫn điện riêng thường dùng đơn vị S/cm hay Ω-1.cm -1

Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của lớp dung dịch nằm giữa hai điện cực song song cách nhau 1 cm và có diện tích sao cho thể tích lớp dung dịch này chứa đúng 1 mol đương lượng chất tan

Trong đó χ là độ dẫn điện riêng của dung dịch chất điện ly (S/cm); N là nồng độ đương lượng của chất điện ly trong dung dịch (mol đl/L) Đơn vị của độ dẫn điện đương lượng

là S.cm mol đl hoặc trong hệ SI là S.m mol đl Với chất điện ly loại 1-1 thì đơn vị này2 -1 2 -1

là S.m mol 2 -1

Lưu ý: cần thật cẩn thận khi lựa chọn đơn vị của các loại độ dẫn điện này Việc sử dụng các công thức , các con số nhưng không nói rõ đơn vị có thể dẫn tới tính toán sai Khi tra cứu các bảng số liệu cần chú ý tới đơn vị được sử dụng

Độ dẫn điện đương lượng của dung dịchbằng tổng độ dẫn điện đương lượng của các ion

có trong dung dịch: λ = λ + λ +

-Độ dẫn điện đương lượng của dung dịch chất điện ly tăng lên khi tăng độ pha loãng, và với

độ pha loãng vô cùng lớn (nồng độ vô cùng nhỏ) thì đạt giá trị giới hạn λ , gọi là độ dẫn o

điện đương lượng tới hạn

Với dung dịch loãng chất điện ly mạnh, định luật kinh nghiệm Kohlrauch được tuân theo:

, trong đó λ và λ lần lượt là độ dẫn điện đương lượng của dung dịch với o

nồng độ đương lượng N và độ dẫn điện đương lượng tới hạn A là hằng số phụ thuộc vào điện tích, nhưng không phụ thuộc bản chất ion của chất điện ly

Lý thuyết Debye-Huckel-Osanger, trong đó xét đến tương tác giữa các ion đối với chất điện ly mạnh loại 1-1: hay

Với dung dịch nước của chất điện ly mạnh, trong khoảng nồng độ 0,001 – 0,1 mol/L, mối liên hệ giữa λ và C có dạng

III THỰC NGHIỆM

1 DỤNG CỤ V HÓA CHẤT

Máy đo độ dẫn 01 Acid oxalic (chất rắn)

Bình định mức 100 mL 01

2 TH NGHIỆM

- Đọc hướng dẫn sử dụng và ý nghĩa của các thông số hiển thị trên màn hình máy đo

độ dẫn

- Pha 100 mL dung dịch chuẩn acid oxalic 0,05 M (4 chữ số sau dấu phẩy) và sử dụng để chuẩn độ lại dung dịch NaOH Dùng dung dịch NaOH để chuẩn độ lại HCl và CH3COOH

- Pha 50 mL dung dịch CH COONa 0,1 M (đến 4 chữ số sau dấu phẩy)

- Với mỗi dung dịch HCl, CH COOH, CH COONa gốc ở trên, pha loãng với các hệ 3 3

số 6, 6 , 6 , 6 bằng cách như sau: dùng pipet lấy 5 mL dung dịch gốc vào cốc 50 2 3 4

mL, rồi lấy thêm 25 mL từ buret, lắc trộn đều, sẽ được dung dịch đã pha loãng 6 lần từ dung dịch gốc Sau đó lấy dung dịch đã pha loãng này làm gốc để pha loãng tiếp 6 lần bằng cách tương tự Cứ như thế làm đến khi pha loãng 6 lần dung dịch 4

gốc ban đầu

- Dùng máy đo độ dẫn để đo độ dẫn điện, điện trở và nhiệt độ của từng dung dịch

IV K T QUH V BN LUÂN

1 K2t quK chuMn đô  dung dQch NaOH bSng dung dQch acid oxalic 0,05N:

Khối lượng acid oxalic.2H O = 0.63g2

CM acid oxalic =

0.63 126.05 0.1 = 0.05 M

Chuẩn đô s lại NaOH bằng dung dịch acid oxalic

BKng 1: B ng gi tr chu n đô NaOH b ng acid oxalic

CM NaOH =CM acid oxalic∗V acid oxalic∗2

6.5 × 2=¿0.1538M

2 K2t quK chuMn đô  dung dQch HCl bSng dung dQch NaOH 0.1538 M:

BKng 2: B ng gi tr chu n đô HCl b ng NaOH

CM HCl =CM NaOH∗V NaOH

0.1538× 6

10 =0.09228 M

3 K2t quK chuMn đô  dung dQch CH3COOH bSng dung dQch NaOH 0.1538 M:

BKng 3: B ng gi tr chu n đô CH3COOH b ng NaOH

CM CH3COOH =CM NaOH∗V NaOH

0.1538× 22.35

10 = 0.3437 M

4 BKng s\ liê u v^ nhiê t đô , đô  d_n điê n riêng, điê n tr` caa tbng dung dQch:

HCl Hê s\ pha locng χ (μS

Ω

CH3COONa Hê s\ pha locng χ (μS

Ω

CH3COOH Hê s\ pha locng χ (μS

Ω

5 Kết quả tính:

- Nồng đô s đương lượng của các chất lần lượt là:

HCl: 0,09228 N

CH3COOH: 0,3437 N

CH3COONa: 0,1 N

- Đô s dẫn điê sn đương lượng:

N

BKng 4: Đô  d_n diê n đương lưhng caa HCl theo hê  s\ pha locng

Hê s\ pha

μS

6 3 47,5 0.002563 0.0506 18.532

6 4 10 0.0004272 0.0207 23.41

0

10

20

30

40

50

60

f(x) = 106.580668106359 x + 14.9018116537317

R² = 0.837416815823045

√C(√N)

BKng 5: Độ d_n điện đương lưhng caa CH COONa theo hệ s\ pha locng 3

Hệ số pha

loãng χ (

μS

0

5

10

15

20

25

30

f(x) = − 37.0387305638263 x + 19.8969694810719

R² = 0.517302411588166

√C(√N)

Từ phương trình hồi quy λ = 19.897 0 (S cm

2

BKng 6: Độ d_n điện đương lưhng caa CH COOH theo hệ s\ pha locng 3

Hê số pha

μS

2

- với chất điện ly yếu ta có:

Phương trình hồi quy:

Từ đó ta có bảng như sau:

λ

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5 f(x) = 0.689575337699051 x + 0.105487305547085

R² = 0.874223791517808

λC

- Từ phương trình hồi quy λ = 9.480

Hê số

pha

loãng

K =C

λ2 C

λ0.(λ0−λ)

Log(K )C α=λ

λ0

√αC

6 0.3437 1.89 0.0171 -1.767 0.2 0.262

62 0.0573 3.017 6.78×10-3 -2.169 0.318 0.135

63 0.00955 7.246 4.64×10-3 -2.333 0.764 0.0852

64 0.0016 17.5 2.66×10-3 -2.575 1.846 0.0543

-2.7 -2.6 -2.5 -2.4 -2.3 -2.2 -2.1 -2 -1.9 -1.8 -1.70

0.05 0.1 0.15 0.2

0.25 f(x) = 0.265214277463324 x + 0.72051376747141

R² = 0.969679177258237

√αC

- Từ phương trình hồI quy Log(KC)=

Nhâ n xnt

- Từ kết quả trên, ta có thể thấy được sự ảnh hưởng của nồng đô s đến các giá trị đô s dẫn điê sn riêng,

đô s dẫn điê sn tương đương…

- số liê su không được đồng đều

Nguyên nhân

- do sai số dụng cụ

- Do thao tác của ngườI thực hiê sn trong viê sc pha hóa chất và trong quá trình chuẩn đô s

- Thực hiê sn quy trình không chính xác

- Đọc và ghi sai số liê su

V CÂU HoI THHO LUÂN

1) Trình b"y khái niệm v" các công thức liên quan gi9a các đ>i lưhng điện tr`, độ d_n điện, độ d_n điện riêng, độ d_n điện đương lưhng, độ d_n điện đương lưhng gi-i h>n caa dung dQch chất điện ly.

- Điện trở của dung dịch được xác định theo quy luật Ohm: I=U/R, trong đó I- cường độ dòng điện truyền qua dung dịch (A); U- hiệu điện thế giữa hai điện cực(V) ; R- điện trở của dung dịch (Ω)

- Độ dẫn điện của dung dịch là đại lượng bằng nghịch đảo của điện trở dung dịch: L= 1/R

- Đơn vị của điện trở trong hệ SI là Siemen (S) 1S=1/Ω=1㎏-1.m-2.c2.A2

- Độ dẫn điện riêng của dung dịch là độ dẫn điện của lớp dung dịch dài nằm giữa hai điện cực với diện tích 1cm2 và đặt song song, cách nhau 1cm:

Trong đó p là điện trở riêng của dung dịch (Ω/cm); 1- Khoảng cách giữa hai điện cực (cm); S- diện tích bề mặt mỗi điện cực (cm2); k -hằng số bình đo độ dẫn (1/cm) Trong hệ SI, đơn vị của

độ dẫn điện riêng là S/m nhưng các thiết bị đo độ dẫn điện riêng thường dùng đơn vị S/cm hay Ω-1.cm-1

- Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của lớp dung dịch nằm giữa hai điện cực song song cách nhau 1cm và có diện tích sao cho thể tích lớp dung dịch này chứa đúng 1 mol đương lượng chất tan

Trong đó χ là độ dẫn điện riêng của dung dịch chất điện ly (S/cm); N là nồng độ đương lượng của chất điện ly trong dung dịch (mol dl/L) Đơn vị của độ dẫn điện đương lượng là S.cm2.mol đl-1 hoặc trong hệ SI là S.m2.mol đl-1 Với chất điện ly loại 1-1 thì đơn vị này S.m2.mol-1

- Độ dẫn điện đương lượng của dung dịch bằng tổng độ dẫn điện đương lượng của các ion có trong dung dịch: λ=λ++λ-

- Độ dẫn điện đương lượng của dung dịch chất điện ly tăng lên khi tăng độ pha loãng, và với độ pha loãng vô cùng lớn (nồng độ vô cùng nhỏ) thì đạt giá trị giới hạn λ0, gọi là độ dẫn điện đương lượng tới hạn

2) Khi tăng dần nồng độ chất điện ly thì các đ>i lưhng ` câu 1 bi2n đổi như th2 n"o?

-Khi tăng nồng độ chất điện ly thì độ dẫn điện riêng của dung dịch tăng, điện trở riêng giảm, độ dẫn điện đương lượng giảm