BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC THÍ NGHIỆM HÓA LÝ KỸ THUẬT

Định luật cơ sở của động hóa học là định luật tác dụng khối lượng: khinhiệt độ và áp suất không đổi, tốc độ của phản ứng đơn giản, một chiều ở mỗi thờiđiểm tỉ lệ thuận với tích số nồng đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Bài 6 Mã số nhóm: 06_T07 Tên SV – MSSV:Huỳnh Ngọc Thúy - 62000254

THỦY PHÂN ESTER

BẰNG KIỀM

Nguyễn Kim Thanh – 62000233Hoàng Minh Nhựt - 62000854Ngày thí nghiệm:

29/10/2022

các chất theo thời gian Cụ thể là sự thay đổi chất NaOH thông quachuẩn độ

nhiệt độ lên hằng số tốc độ của phản ứng qua hệ thức Arrhenius

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

 Tốc độ phản ứng hoá học:

Xét phản ứng hóa học:

aA + bB  dD + eE (1)Tốc độ phản ứng hóa học được xác định bởi biến thiên nồng độ của tác chấthay sản phẩm trong một đơn vị thời gian

Định luật cơ sở của động hóa học là định luật tác dụng khối lượng: khinhiệt độ và áp suất không đổi, tốc độ của phản ứng đơn giản, một chiều ở mỗi thờiđiểm tỉ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất tham gia phản ứng (với một sốbậc xác định)

 Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ:

Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng sẽ tăng đột ngột Phương trình Arrhénius mô tả sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nhiệt độ có dạng sau:

Lấy logarit phương trình (4):

Theo phương trình này, hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vàonghịch đảo của nhiệt độ phản ứng Gọi kT1, kT2 là hằng số tốc độ phản ứng ở nhiệt

độ T1, T2, khi đó:

Dựa vào phương trình (6), ta tìm được năng lượng hoạt hóa của phản ứng

khi biết được hằng số tốc độ ở hai nhiệt độ khác nhau

 Phản ứng thuỷ phân ester bằng kiềm:

Phản ứng giữa ester Etyl acetat và NaOH xảy ra như sau:

Đây là phản ứng bậc 2 nên phương trình tốc độ phản ứng là:

Dùng tích phân cùng với điều kiện đầu t = 0, x = 0

Như vậy để xác định hằng số tốc độ k, cần phải xác định được cácgiá trị (a – x) và (b – x) ở các thời điểm

Bài TN này áp dụng phương pháp sau để theo dõi tiến trình phản ứng: Tiến hành phản ứng bằng cách trộn hai dung dịch ester và NaOH vào nhau, lượng NaOH dư so với lượng ester Dung dịch NaOH ban đầu có nồng độ là Cdd NaOH Ta theo dõi tốc độ phản ứng bằng cách xác định lượng dung dịch NaOH ban đầu còn dư trong hỗn hợp phản ứng:

Gọi Vo, Vt, là thể tích dung dịch NaOH ban đầu còn trong hỗn hợp

phản ứng ở các thời điểm t = 0, t = ∞ (∞ là thời điểm phản ứng đã kết thúc).

Thay vào (9) ta được:

Xác định hằng số C1: Ở thời điểm t = 0, trong Vhh (mL) hỗn hợp (nồng độ NaOH trong hỗn hợp là C0NaOH (mol/L)) có V0 (mL) dung dịch NaOH ban đầu (có nồng độ là Cdd NaOH (mol/L)) Như vậy nồng

- Sau 5, 10, 20, 30, 40, 50 phút dùng pipette hút 25 ml hỗn hợpphản ứng cho vào bình chứa 12,5 ml acid

a) Nhiệt độ bình điều nhiệt T 2

- Lượng dung dịch TN giống như trên Ngâm 2 bình đựng ester và NaOH trongbình điều nhiệt trong ít nhất 20 phút (thực hiện việc này sớm, ngay từ giai đoạn đo ởnhiệt độ phòng), để đạt nhiệt độ khoảng 38°C đến 45°C (ghi nhiệt độ chính xác theobình điều nhiệt) rồi mới bắt đầu cho phản ứng

Tiến hành TN tương tự trên

 Sơ đồ thí nghiệm thủy phân ester bằng kiềm:

NaOH

0,01M

Acetatetyl 0,005 M

Chỉ thị Phenolphtalein

Một số hình ảnh minh họa quá trình thí

nhiệt 70℃

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

0 10 20 30 40 50 60 0

Biểu đồ k T1 theo phương pháp bình phương cực tiểu tại

 kT2=11,445

 Tính năng lượng hoạt hoá của phản ứng:

(Dựa vào kt1 và kt2 tính theo phương pháp bình phương cực tiểu)

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Năng lượng hoạt hoá là gì? Tại sao tốc độ phản ứng lại thay đổi theo nhiệt độ?

Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho các tiểu phân đểchúng trở thành hoạt động tức là có khả năng phản ứng

Tốc độ phản ứng thay đổi theo nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động củacác phân tử Nhiệt độ tăng thì tốc độ chuyển động của các phân tử tăng làm cho các phân

tử va chạm vào nhau nhiều hơn, nên từ đó tốc độ phản ứng cũng nhanh hơn và ngược lạiđối với khi nhiệt độ giảm

Biểu đồ k T2 theo phương pháp bình phương cực tiểu tại

t= 40oC

x: thời gian (phút)

2 Tại sao khi cho NaOH vào ester phải đậy kín và lắc đều? Tại sao khi thuỷ phân ester để lấy dữ kiện ở t = ∞ thì phải đun đến ở 70 o C? Lắp ống sinh hàn hoàn lưu để làm gì?

Khi cho NaOH vào ester phải đậy kín và lắc đều hai bình để tránh este bay đi và

CO2 tan hết vào dung dịch NaOH

Khi tăng nhiệt độ  tốc độ phản ứng sẽ tăng đột nhột Hằng số tốc độ phản ứng phụthuộc tuyến tính vào nghịch đảo của nhiệt độ phản ứng Gọi kT1, kT2 là hằng số tốc độphản ứng ở nhiệt độ T1, T2 khi đó:

Ta tìm được năng lượng hoạt hóa của phản ứng khi biết được hằng số tốc

độ ở hai nhiệt độ khác nhau

Ống sinh hàn có tác dụng hạn chế sự thất thoát của các chất lỏng trong ống nghiệm.Ống sinh hàn được sử dụng trong phòng thí nghiệm khi cần đến cách phương pháp sinh hànnhư tách chất từ dung dịch hay cần gia nhiệt cho mẫu với nhiệt độ xác định trong một khoảngthời gian dài Được sử dụng để làm lạnh trong các thí nghiệm chưng cất

3 Giải thích tại sao ở mỗi thời điểm lấy mẫu phải cho 25mL hỗn hợp phản ứng vào dung dịch HCl? Sau đó phải chuẩn độ ngay bằng NaOH, có thể để lâu hơn để chuẩn độ

có được không? Tại sao?

đã được phản ứng với HCl và NaOH hết nên phản ứng thủy phân trong dung dịch sẽkhông tiếp tục xảy ra

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA LÝ

BÀI 7 Mã số nhóm: 06_T07 Tên SV – MSSV:Huỳnh Ngọc Thúy_62000254

Nguyễn Kim Thanh_62000233Ngày TN: 5/11/2022

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHỆM

- Xác định độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly

- Áp dụng đo độ dẫn điện của dung dịch các chất điện ly mạnh NaCl, HCl,

CH3COONa và chất điện ly yếu CH3COOH

- Xác định độ phân ly và hằng số phân ly Ka của CH3COOH

Điện trở của bất kỳ vật dẫn nào dù là loại một hay loại hai đều phụ thuộc vào bản chất của chất dẫn, tiết diện và độ dài của vật dẫn Điện trở của lớp dung dịch điện ly nằm trong không

gian giữa hai điện cực

Với:

ρ: điện trở riêng

S: tiết diện ( S= 1cm2)

L: chiều dài hay độ dài 2 điện cực ( L=1cm)

Độ dẫn điện là đại lượng nghịch đảo của điện trở:

Tromg bài thí nghiệm này ta sẽ đơn giản hóa k=1 với S=1cm2 và L=1cm Tuy nhiên trong quá trình thí nghiệm sau cần phải tính toán xác định lại bằng cách đo độ dẫn điện của một chất nào đó rồi từ đó tra bảng xác định đucợ L/S

Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của khối dung dịch có thể tích là V trong điều kiện nó chứa 1 đương lượng gam chất điện ly

Độ dẫn điện đương lượng giới hạn 𝝀∞:

Đối với chất điện ly mạnh (NaCl, HCl,…), độ dẫn điện đương lượng được liên hệ với nồng

độ dung dịch loãng và biểu diễn bởi phương trình thực nghiệm của định luật Kohlrausch I

𝜆 = 𝜆∞ − 𝛼√𝐶𝑁

Với: a là hằng số

CN là nồng độ đương lượng của dung dịch

Đối với dung dịch vô cùng loãng, Kohlrausch chứng minh được rằng: hiệu độ dẫn điện

đương lượng của hai muối có chung một ion là đại lượng không đổi

III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Thể tích dd ban đầu để pha loãng

Bước 2: đo độ dẫn điện của các dung dịch vừa pha, lưu ý:

Trước khi thực hiện thí nghiệm cần đo độ dẫn điện của nước cất Nếu nước cất

có độ dẫn điện nhỏ

hơn 5

𝜇S/cm thì mới được sử dụng để pha chế các dung dịch có trong bài thí nghiệm này Khi

đo độ dẫn của các dung dịch phải đo lần lượt từ nồng độ thấp đến nồng độ cao

Hình 7.1 Các dung dịch sau pha loãng

Trong quá trình làm thí nghiệm nếu thấy kết quả thực nghiệm không tuân theo lý thuyếtthì thay dung dịch nước cất

IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

 HCl 0,02N

HCl là chất điện ly mạnh nên độ dẫn điện đương lượng và nồng độ của

dung dịch loãng được biểu diễn theo phương trình thực nghiệm của định luật

Kohlrausch I:

𝜆 = 𝜆∞ − 𝛼√𝐶𝑁

Từ biểu đồ, ta có y = -301,81x + 431,08 𝜆𝐻𝐶𝑙 = 431,08 (S.cm2.dlg-1)

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 370

Do CH3COOH là chất điện ly yếu  không tuân theo định luật I Kohlrausch  Tính

toán thông qua các chất điện ly mạnh:

= 431,08+145,39 -103,06=388,75

𝜆∞ là độ dẫn điện đương lượng khi  = 1 Dung dịch càng loãng, độ phân ly  càng

tiến gần đến 1 Vậy khi 0 <  <1, độ dẫn điện đương lượng thì bằng  phần của

CH3COOH 0.02N Dung dịch pha loãng

Tính giá trị trung bình của 𝑲𝑎

Ka = 0,0003

VI TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Phân tích các yếu tố gây sai số trong bài TN

- Sai số hệ thống là sai số do những nguyên nhân cố định gây ra Làm kết quả phân tíchcao hơn giá trị thực hoặc thấp hơn giá trị thật

• Sai số do dụng cụ như: Dụng cụ chưa được chuẩn hoá, thiết bị phân tích sai

• Sai số do người phân tích như: Mắt nhìn không chính xác, cẩu thả trong thực nghiệm,

sử dụng khoảng nồng độ phân tích không phù hợp Cách lấy dung dịch chuẩn sai, hoáchất không tinh khiết

- Sai số ngẫu nhiên là những sai số gây nên bởi những nguyên nhân không cố định,không biết trước

• Sai số ngẫu nhiên thường gây ra do khách quan: Máy đo bị hư, dung dịch không đảmbảo được nồng, đại lượng đo có độ chính xác giới hạn…

• Sai số ngẫu nhiên thường gây ra do chủ quan: Thao tác thí nghiệm không chuẩn xác(có thể gây ra giá trị bất thường)…

 Sai số ngẫu nhiên làm cho kết quả phân tích không chắc chắn, còn sai số hệ thốnglàm cho kết quả phân tích sai

2 Tại sao trong hệ thống đo độ dẫn bằng cầu Wheastone phải dùng nguồn điện xoay

chiều mà không dùng dòng một chiều?

Trong hệ thống đo độ dẫn điện bằng Wheatstone phải dùng nguồn điện xoay chiều màkhông dùng dòng điện một chiều vì để tránh xảy ra hiện tượng điện phân làm thay đổinồng độ dung dịch và ảnh hưởng tới kết quả đo độ dẫn

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA LÝ

Bài 9 Mã số nhóm: 06_T07 Tên SV – MSSV:Huỳnh Ngọc Thúy - 62000254

Hoàng Minh Nhựt - 62000854Ngày thí nghiệm:

II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hấp phụ là hiện tượng một chất (có thể dưới dạng nguyên

tử, phân tử hay ion) bị thu hút trên bề mặt phân chia pha với chấthấp phụ hay nói cách dễ hiểu hơn là hiện tượng trên bề mặt phân tửtích tụ các chất rắn Hiện tượng này do lực Van der Waals ảnhhưởng lên các chất bị hấp phụ, lực này rất nhỏ nhưng ở bề mặt lớn

sẽ tổng hợp lại thành lực rất lớn, đủ để giữ chất bị hấp phụ

Chính vì thế, các chất hấp phụ có bề mặt riêng rất lớn,thường vào khoảng 10-1000 m2 trên 1g chất hấp phụ Các chất hấpphụ thường là than hoạt tính, Silicagel SiO2, Alumin Al2O3 vàZeolite…

Ngoài hấp phụ vật lý (do lực Van der Waals) thì còn hấpphụ hóa học cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Các yếu tốảnh hưởng đến hấp phụ cũng là các yếu tố liên quan đến các quátrình động học như nhiệt độ, áp suất, nồng độ và bản chất các chất

Phương trình Freundlich: Phương trình thực nghiệm ápdụng cho sự hấp phụ chất khí hay chất tan trong dung dịch Phươngtrình này chỉ thích hợp ở nồng độ trung bình do ở nồng độ cao, Xthường đạt tới một trị số giới hạn mà không phụ thuộc vào C do lựctương tác giauwx các phân tử chất tan hay chất khí lớn dần

X= K.C1/n Trong đó :

X: số mol chất bị hấp thụ trên 1g chất hấp phụ

Giấy lọc

0201

Bước 2: Lắc đều các dung dịch vừa pha, cân mỗi mẫu 1g than hoạt

tính Cho vào mỗi erlen chứa dung dịch CH3COOH rồi đậy nắp, lắc trong 40 phút, sau đó để yên 20 phút cho than lắng xuống

Chú ý trong quá trình lắc phải thật đầu giữa các bình để đảm bảo quá trình hấp thụ giữa các bình diện ra đồng đều với nhau.

Bước 3: Lọc dung dịch để tách riêng than hoạt tính

Bước 4: Tiến hành chuẩn độ

-Đầu tiên ta sẽ chuẩn độ dung dịch CH3COOH ban đầu

-Sau đó tiến hành chuẩn độ 6 dung dịch sau khi lọc

Cụ thể như sau:

Dung dịch CH3COOH ban đầu: lấy 5ml và chuẩn độ 3 lần

Bình 1,2,3: dùng mỗi lần 5ml nước qua lọc, chuẩn độ mỗi bình 3 lần

Đậy nút, lắc đều tay trong vòng 40 phút

V NaOH

0,05N

Để lắng 20 phút

Lọc các dung dịch

Chuẩn độ 3 lần

NaOH 0,05N

V NaOH

0,05N

KẾT QUẢ TÍNH

1 Nồng độ dung dịch CH3COOH ban đầu là:

C CH3COOH = C NaOH V chuẩn độ

V NaOH = 0,05× 21,165 = 0,2116N ≈ 0,21 M

2 Nồng độ dung dịch trước khi bị hấp thụ Co

C0CH 3COOH= C CH 3 COOH V NaOH

V dung dịch

Trong đó:

C CH3COOH là nồng độ CH3COOH ban đầu

V CH3COOH là thể tích dung dịch CH3COOH ban đầu dùng để pha loãng

V dd là thể tích dung dịch trong mỗi bình

Bình 1: C = 0,05× 17,705 = 0,177 N =0, 18 M Bình 2: C = 0,05× 13,835 = 0,1383 N = 0,14 MBình 3: C = 0,05× 9,5675 = 0,096567 N = 0,097 MBình 4: C = 0,05× 11,6310 = 0,0582 N = 0,058 MBình 5: C = 0,05× 5,6310 = 0,0282 N = 0,028 MBình 6: C = 0,05× 4,1320 = 0,010325N = 0,010 M

4 Tính lượng acid bị hấp thụ trên 1g than hoạt tính

-3.2 -3.1 -3 -2.9 -2.8 -2.7 -2.6

f(x) = 0.44 x − 2.4 R² = 0.94

Đồ thị (lgX - lgC)

lgC

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0

 Xác định các hằng số của phương trình đường biểu diễn trên đồ thị:

a Từ đồ thị (lgX-lgC), suy ra phương trình Freundlich:

y = 0,4379x - 2,4049R² = 0,9425

Suy ra:

1/n = 0,4379lgk = -2,4049

k = 0,00394

b Từ đồ thị (C/X - C), suy ra phương trình Langmuir:

y = 482,44x + 18,426R² = 0,9767

Như đã đề cập ở trên, việc thay đổi nồng độ, nhiệt độ vàthời gian, có ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, cụ thể theo bài báocủa nhóm nghiên cứu được đăng trên tạp chí Separation Scien andTechnology có kết quả như sau:

+ Nồng độ Acetic acid bị hấp phụ tăng dần khi nồng độ chất ban đầu tăng

+ Nồng độ của Acetic acid trong dung dịch giảm dần theo thời gian khi cho thời gian càng lâu, tuy nhiên có 1 đường tiệm cận ngang khi dung dịch đạt gần ngưỡng nồng độ này thì không giảm nữa

+ Khi tăng diện tích bề mặt chất hấp phụ thì lượng chất bịhấp phụ tăng lên

+ Khi tăng nhiệt độ thì chất hấp phụ tốt hơn

Hấp phụ có thể ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp đểlọc nước thải hay khí độc, ngoài ra trong sinh hoạt, nước máy có thểqua lọc để an toàn hơn cho người sử dụng

Việc tái chế than hoạt tính cũng là vấn đề cần được quantâm Nước thải sinh hoạt trong hộ gia đình có thể đem phơi năng

trong than hoạt tính chứa rất nhiều chất thải độc hại.

VI.

VI TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Tại sao cần phải lắc các dung dịch CH3COOH chứa than hoạt tính?

Hấp phụ là hiện tượng phụ thuộc rất nhiều vào lực Van derWaals mà trong đó, bề mặt hất phụ đóng vai trò quan trọng Khi chothan hoạt tính ở môi trường không khí vào dung dịch, các khoảngtrống li ti trong lỗ xốp cũng như bề mặt than hoạt tính lúc này đangđược lấp đầy bởi không khí Ta phải lắc để không khí thoát ra vàdung dịch lấp đầy lỗ xốp Khi sự hấp phụ diễn ra, nồng độ acetic acidtại vùng có than hoạt tính giảm, acetic acid trong dung dịch sẽkhuếch tán dần để cân bằng nồng độ trong dung dịch sẽ làm choviệc hấp phụ chậm đi, việc lắc sẽ giúp acetic acid khuếch tán nhanhhơn làm tăng hiệu quả hấp phụ

Mặt khác, việc lắc sẽ làm cho lớp than lúc này bán chủ yếu trên bề mặt dung dịch sẽ khuếch tán đều hơn vào dung dịch, tăng cơhội tiếp với CH3COOH

2 Muốn thu hồi lại than hoạt tính đã hấp phụ CH3COOH ta phải làm cách nào?

- Ta có thể phơi nắng để CH3COOH bay hơi hết

- Hoặc có thể nung sấy kín khí lượng than trên để CH3COOH bay hơi hết

- Trường hợp đã tái sử dụng nhiều lần, ta có thể tái hoạt tính than bằng cách nung dở nhiệt độ 600oC để tái hoạt tính than

3 Hãy cho biết phạm vi ứng dụng của phương trình Langmuir Phương trình này dựa trên giả thiết nào để tính toán bề mặt riêng của chất hấp phụ?

- Phương trình này dựa trên giải thiết:

+ Các phân tử được hấp phụ đơn lớp trên bề mặt chất hấp phụ

+ Giữa các phân tử chất hấp phụ không có tương tác qua lại với nhau

+ Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về năng lượng, nghĩa là sự hấp phụ diễn ra ở đâu thì nhiệt hấp phụ vẫn không thay đổi

+ Giữa các phân tử trên lớp bề mặt và bên trong lớp thể tích có cân bằng động