bài giảng thực hành hóa lý

Khi chuẩn độ 2 lần liên tiếp sau một khoảng thời gian t nào đó nếu thể tích là như nhau thì chứng tỏ rằng nộng độ của các chất trong dung dịch đã ổn định, khôn còn biến dổi nửa, có nghĩa

BÀI 1 : XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG

Cho dung dịch FeCl3 tác dụng với dung dịch KI Tại thời điểm cân bằng, nồng độ I2

được xác định bởi cách chuẩn độ với Na2S2O3

Gọi [FeCl3], [FeCl3], [KI], [I2], [KCl] : Nồng độ của các chất tại thời điểm cân bằng

C0

FeCl3, C0

KI: Nồng độ ban đấu của FeCl3, KI trước khi pha loãng

C FeCl3, CKI : NỒng độ sau khi pha loãng để đưa vào phản ứng của FeCl3 và KI

III Thực hành:

 Chuẩn bị bảng thí nghiệm theo hương dẫn:

Lầy 8 erlen sạch cho vào mỗi erlen 30ml nước cất, làm lạnh bằng nước đá

Đổ dung dịch erlen 1 vào erlen 2 ghi thời

điểm bắt đấu phản ứng (t=0)

Sau những khoảng thời gian 10, 20, 30, 40

phút, mỗi lần lấy 15 ml dung dịch erlen đã

được làm lạnh

Bắt đầu tiến hành chuẩn độ với Na2S2O3

0,01 với chất chỉ thị hồ tinh bột đến khi dung

dịch mất màu tím xanh (nâu)

Khi thể tích của 2 lần chuẩn độ kề nhau thì

kết thúc việc chuẩn độ

Kết quả thí nghiệm thu được :

→ Làm lạnh trong quá trình phản ứng để tránh I2 không bị thăng hoa ở điều kiện thường Giúp ổn định nhiệt độ trong thời gian phản ứng ( 05C) để không thay đỗi Kc trong quá trình phản ứng

→ Lấy dd ở những khoảng thời gian cách nhau để xác định được Vtđ

→ I2 + Na2S2O3 →NaI

Na2S2O3 làm mất màu chỉ thị của hồ tinh bột

→ Vtđ lớn nhất vì pư càng lâu thì lượng I2

sinh ra càng nhiều và tại thời điểm tđ là lớn nhất

Ống 1 : dd mất màu tím xanh → màu vàng nhạt Vtđ = 12.7 ml

→ống 3 ,4 dd mất màu từ từ chuyển sang màu tím xanh nhạt bởi quá trình pư là quá trình thuận nghịch nên để một thời gian I2 lại sinh ra và làm dd có màu tím xanh

*025.0VV

VC

C

KI 3

FeCl

3 FeCl 0

3 FeCl 3





)M(0125.0100

50025.0V

V

VC

C

KI 3

FeCl

KI 0

01 0 3 16 15

2

01

2

3 2 2

M x

x x

x V

FeCl2  2I2 2x5.43.103 0,0109(M)

2 2

3 3

0109,0.10.43.5.0109,0

2 3 2

3

2 3

2 2

2 3

2 2

KCl I FeCl

Kc

Tương tự với erlen 3,4 Kết quả cho ta thấy, thể tích dung dịch Na2S2O3 0.01M ứng với thời điểm cân bằng là 16.1 ml

) ( 01375 0 100

55

* 025 0

3

3 3

3

0

M V

V

V C

C

KI FeCl

FeCl FeCl





) ( 01125 0 100

45 025 0

3

0

M V

V

V C

C

KI FeCl

KI KI

01 0 1 16 15

2

01

2

3 2 2

M x

x x

x V

FeCl2  2I2 2x5.36.103 0,0107(M)

2 2

3 3

Vậy hằng số cân bằng của phản ứng là:

    0.2724

10.3.5.10.03.3

0107,0.10.36.5.0107,0

2 3 2

3

2 3

2 2

2 3

2 2

KCl I

II Trả lời câu hỏi:

1 Tại sao dừng chuẩn độ khi thể tích ở 2 lần chuẩn độ liên tiếp bằng nhau? Khi chuẩn độ 2 lần liên tiếp sau một khoảng thời gian t nào đó nếu thể tích là như nhau thì chứng tỏ rằng nộng độ của các chất trong dung dịch đã ổn định, khôn còn biến dổi nửa, có nghĩa là phản ứng đã đạt trạng thái cân bằng, ta có thể ngừng chuẩn dộ

2 Ý nghĩa hằng số cân bằng của phản ứng?

Hằng số cân bằng là hằng số khi mà tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch bằng nhau, vì vậy nếu biết được hằng số cân bằng của một phản ứng ta có thể điều khiền được phản ứng đó, tối ưu hoá lượng sản phẩm mà ta cần

BÁO CÁO THỰC HÀNH HÓA LÝ Bài 2: Xây dựng giản đồ pha hệ hai cấu tử hoà tan hạn chế vào nhau

-Mục đích thí nghiệm :

+ Xây dựng giản đồ pha cho hệ phenol nước

+ Tìm nhiệt độ tới hạn và nhiệt độ dung dịch ở thời điểm đó

-Số liệu thực nghiệm :

Thí nghiệm 1: Phenol cho vào nước

Từ thí nghiệm ta thấy, tương ứng với từng nồng độ khác nhau của phenol ta có bảng số liệu sau dung dịch trong và đục ở các nhiệt độ nhiệt độ khác nhau khi tăng nồng độ phenol thì nhiệt độ của nó tăng theo Ta có bảng số liệu sau:

Vphenol cho vào nước

Thí nghiệm 2: Nước vào phenol

VH2O vào phenol

Xừ lý số liệu:

Tỷ lệ phần trăm dung dịch phenol trong nước là:

Đối với thí nghiệm 1:

10058,1.V

058,1.V

Phenol

%

O H _ vao _ phenol

O H _ vao _ phenol

2

2



Đối với thí nghiệm 2:

V058,1.10

058,1.10Phenol

%

phenol _ vao _ O

Từ bảng số liệu trên, ta vẽ được biểu đồ nhiệt độ-nồng độ của phenol theo nước:

Nhận xét:

Ta vẽ giản đồ pha của hệ với nhiệt đô nào cũng điều có thể được, ta có thể lấy nhiệt độ đục hay trong, tỷ lệ phần trăm nước hay phenol đều được hết, tuy nhiên sẽ

có sai số và không được chính xác cho lắm sai lệch giữa việc chọn nhiệt độ đục để

vẽ giản đồ không sai lệch bao nhiêu sao với việc dùng nhiệt độ trong để vẽ, ta nhiên

ta dùng nhiệt độ trong để vẽ là vì ta dễ quan sát thấy đuợc dung dịch khi chuyển từ đục sang trong hơn, vì vậy số liệu ta có sẽ chính xác hơn, giản đồ sẽ chính xác hơn Trên giản đồ, ta thấy đường cân bằng hai cấu tử bỉ đứt đoạn là vì có còn có những nồng độ, nhiệt độ mà tại đó ta chưa khảo sát

Từ giản đồ ta thấy, khả năng hoà tan của phenol vào nước ở mỗi nồng đồ, nhiệt

độ là khác nhau, tại đỉnh của parabol tức điểm tới hạn thì nồng độ hai cấu tử bằng nhau

Trong công nghệp cũng như ứng dụng của hệ hai cấu tử hoà tan, thường được dùng để chiết tách các chất tan cần thiết ra khỏi dung dịch, lợi dụng vào tính tan của

nó tại các nồng độ khác nhau, nhiệt độ khác nhau mà độ tan của nó khác nhau,khi

đó dung dịch sẽ phân lớp và ta sẽ dễ dàng chiết tách chất, dung dịch mong muốn khỏi dung dịch

Bài 4: CÂN BẰNG LỎNG - RẮN

1.Tường trình thí nghiệm

1.1 Số liệu và giản đồ thực nghiệm

Ống

Khối lượng Diphenilamin (g)

Khối lượng Naphtalen (g)

Thành phần % klg của Diphenilamin

C

1.2 Nhận xét và giải thích

Cân bằng lỏng- rắn không phụ thuộc nhiều vào áp suất ( ở khoảng vài atm)

 Trong giản đồ nhiệt độ - thời gian:

Các đường (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8) trong giản đồ nhiệt độ - tgian ở trên là các đường cong nguội lạnh tương ứng với thành phần cấu tử trong hỗn hợp khác nhau

Đường (1),(8) biểu diễn đường cong nguội lạnh lần lượt của Diphenilamin và Naphtalen nguyên chất

Các điểm là điểm bắt đầu kết tinh của cấu tử Diphenilamin hoặc Naphtalen trong hỗn hợp

Ta nhận thấy các đường (2),(3),(4),(5),(6),(7) có cùng 1 thời điểm mà tại đó đồ thị của chúng là những đường nằm ngang.Điểm đó ứng với quá trình kết tinh Eutecti (có sự kết tinh đồng thời của cả Diphenilamin và Naphtalen, vì dung dịch bão hòa cả hai cấu tử

 Trong giản đồ nhiệt độ - thành phần:

Đường AED là đường lỏng

Đuờng AadD là đường rắn

B

Ở vùng phía trên đường lỏng hệ tồn tại ở trạng thái dung dịch đồng nhất 1 pha lỏng

Ở vùng phía dưới đường rắn hệ dị thể gồm hai pha Diphenilamin rắn và Naphtalen rắn

Ở vùng giới hạn bởi hai đường rắn và lỏng hệ tồn tại hai pha cân bằng lỏng – rắn

Điểm E gọi là điểm Eutecti

Đường cong AE mô tả nhiệt độ bắt đầu kết tinh của rắn Diphenilamin từ những dung dịch có thành phần nằm trong khoảng BC

Đường cong AE mô tả cân bằng giữa rắn Diphenilamin và dd bão hòa Diphenilamin nên nó mô tả sự phụ thuộc độ hòa tan của rắn Diphenilamin vào nhiệt

độ, vì vậy còn có thể gọi là đường hòa tan của Diphenilamin (hay đường kết tinh của Diphenilamin ).Tương tự như vậy đối với đường DE

Ta hạ nhiệt độ của hệ 2 chất rắn trên, khi nhiệt độ hạ đến T1 điểm biểu diễn hệ

sẽ chạy từ Q dến L1.Tại điểm L1 hệ bão hòa cấu tử Naphtalen nên tinh thể rắn Naphtalen đầu tiên kết tinh ra và có điểm biểu diễn là K1.Bắt đầu từ đó hệ bao gồm hai pha cân bằng với nhau.Độ tự do c = k – f + 1 = 2 – 2 + 1 = 1 ( P=const )  nếu nhiệt độ của hệ thay đổi thì thành phần của pha lỏng sẽ thay đổi theo

Khi điểm pha lỏng đạt điểm eutecti, dung dịch bão hòa cả hai cấu tử, từ đó 2 chất rắn sẽ đồng thời kết tinh (cho đến khi toàn bộ hệ trở thành rắn), trong giai đọan

đó hệ bao ồm ba pha cân bằng có c = k – f + 1 = 2 – 3 + 1 = 0  trong suốt quá trình kết tinh ra hai pha rắn từ dd, nhiệt độ của hệ và thành phần pha lỏng không thay đổi

Dùng giản đồ nhiệt độ - thành phần ta có thể khảo sát định tính và định lượng các quá trình cân bằng lỏng – rắn xảy ra trong hệ hai cấu tử A-B

2.Trả lời câu hỏi

2.1 Có kết luận gì về sự thay đổi nhiệt độ kết tinh của quá trình kết tinh dung dịch hai cấu tử với quá trình kết tinh dung dịch 1 cấu tử?

Đường nguội (hay đường kết tinh ) của 1 cấu tử nguyên chất gồm những nhánh gần như dốc thẳng đứng, chứng tỏ có sự nguội khá nhanh, khi tới nhiệt độ kết tinh thì có một đọan thẳng ngang chứng tỏ nhiệt độ không đổi ; đó là do có nhiệt kết tinh được tỏa ra bù vào chổ mất nhiệt do nguội tự nhiên, kết quả là cấu tử đó kết tinh ở nhiệt độ không đổi ( dưới áp suất ngoài không đổi ).Sau khi đã kết tinh xong thì nhiệt độ mới lại tiếp tục hạ thấp, do đó lại có một nhánh dốc, nhưng kém dốc

hơn nhánh đầu tiên

Đối với hỗn hợp hai cấu tử theo những thành phần khác nhau; những đường nguội thọat đầu cũng như một nhánh dốc gần thẳng đứng ( nguội nhanh ), khi tới nhiệt độ bắt đầu kết tinh thì nguội chậm lại do có nhiệt kết tinh được tỏa ra nhưng chưa đủ để làm cho nhiệt độ không đổi, điều này được phản ánh trên đường nguội bằng một nhánh dốc ít hơn so với nhánh đầu tiên Sự kết tinh từ dung dịch sẽ cho tinh thể nguyên chất nào hoặc cả hai tinh thể cùng một lúc là tùy thuộc vào thành phần của mỗi cấu tử trong dung dịch so với thời điểm eutecti của hệ

2.2 Hỗn hợp Eutecti là gì? Ứng dụng

Ở áp suất không đổi, hỗn hợp eutecti sẽ kết tinh ở nhiệt độ không đổi theo đúng thành phần của nó ( phù hợp với độ tự do c = 0) Hỗn hợp eutecti có tính chất giống như một hợp chất hóa học, song nó không phải là một hợp chất hóa học mà chỉ là một hỗn hợp gồm những tinh thể rất nhỏ, rất mịn của hai pha rắn A và B

nguyên chất kết tinh xen kẽ vào nhau

Khi có sự tác động của cả nhiệt độ và áp suất bên ngoài c = k - f + 2 = 2 - 3 + 2

= 1, cho thấy nếu áp suất thay đổi thì không những nhiệt độ kết tinh của dd eutecti thay đổi mà cả thành phần cảu hỗn hợp cũng thay đổi theo (như vậy nó không phải

Bài 5: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG

1.Tường trình thí nghiệm

Mục đích thí nghiệm : Xác định bậc tổng cộng của phản ứng

Fe 3+ + I - Fe 2+ +1/2 I 2 bằng phương pháp vi phân

1.1 Số liệu và giản đồ thực nghiệm

Thí nghiệm 1: Xác định bậc riêng n1 của Fe3+

Gọi Cx là nồng độ Fe2+ sinh ra tại mỗi thời điểm t xác định thông qua nồng độ

Iod sinh ra.Lượng Iod này được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột như

trên ta có :

hh

O S Na O S Na x

V

V C

Từ phương trình (1) suy ra β là tg góc nghiêng của đồ thị hợp với phương

ngang (góc nhỏ hơn 180o) Sau đó tính 1/β.Vẽ đồ thị lg(1/β) và lg 0

3 

Fe

C theo phương trình :

lg(-dc/dt) t=0 = lg(1/β)=A 1 + n 1 lg(C 0 Fe3+ ) (2)

Đồ thị (2) là 1 đường thẳng và ta sẽ tính được n1 bằng tg góc nghiêng của đồ

thị hợp với phương ngang (góc nhỏ hơn 180o)

Erlen 1

Số lần

chuẩn độ

Thời gian T

1/T (s -1 )

V _Na 2 SO 3

(ml)

C _ Fe 2+ (N)

1/C _ Fe 2+ (1/N)

1/T (pm -1 )

1/T (pm -1 )

1/T (pm-1)

 Từ đồ thị trên ta xác định được bậc của riêng n 1 của Fe 3+ là 0.8806≈ 1

Thí nghiệm 2: Xác định bậc riêng n 2 của I -

Tương tự như thí nghiệm1 với C0

Fe3+ không đổi, C0I- biến thiên ta xác định được bậc riêng n2 của I-

Erlen 1

Số lần

chuẩn độ

Thời gian T

1/T (pm -1 )

1/T (pm -1 )

1/T (pm -1 )

Erlen 4

Số lần

chuẩn độ

Thời gian T

1/T (pm -1 )

Từ 4 đồ thị trên ta có được những giá trị của β như sau:

Bình 3 : C0

I- = 3/400  lg(C0

I) = -2.125 Bình 4 : C0

 Từ đồ thị trên ta xác định được bậc của riêng n 2 của I - là 1.7648 ≈ 2

 Ta cho thêm KNO3 vào dung dịch để bổ sung lượng NO3- vì ta không thể sử dụng quá nhiều lượng acid HNO3, nó có thể sẽ oxy hóa Fe2+ trở lại thành

CH COOC H +NaOHCH COONa+C H OH

Gọi a,b là nồng độ ban đầu (tại thời điểm t = 0 ) của CH3COOC2H5 và NaOH,

x là nồng độ CH3COONa ở thời điểm t

Đây là phản ứng phân huỷ ester nên là phản ứng bậc 2 vì vậy tốc độ phản ứng là:

C kt x b

x a b a

x b a a k dt

x a d

) ).(

(

Tại thời điểm ban đầu t = 0,x = 0, nên

b

a b a

C 1 ln





kt x b a

x a b b

Gọi V0, Vt, V∞ là thể tích NaOH còn trong hỗn hợp phản ứng tại các thời điểm

t = 0, t, ∞

Nồng độ NaOH còn lại ở các thời điểm sẽ tỷ lệ với các thể tích đó Còn nồng

độ của ester ban đầu và ở các thời điểm t sẽ tỷ lệ tương ứng với (V0-V∞) và (Vt-V∞) Nghĩa là b = A V0

A = A ( V0 - V∞ )( b – x ) = A Vt

( a – x ) = A ( Vt - V∞ ) Với A là hằng số tỷ lệ

Với V0, Vt, V∞ trong công thức (2) là thể tích NaOH 0.05N còn lại trong mẫu

thử (10 ml) tại các thời điểm t = 0, t, ∞

Từ đó ta tính được giá trị hằng số tốc độ trung bình của phản ứng

CH COOC H +NaOHCH COONa+C H OH

2.4676

2.1072+2.2314+2.6203+2.9114 k=

 có màu sang không màu

Còn làm theo hướng dẫn thí nghiệm thì ngược lại dd sẽ chuyển dần từ không màu sang có màu (khi bắt đầu dư NaOH)

Vì hiện tượng từ không màu sang có màu dễ nhận thấy hơn từ có màu sang không màu

 Tiến hành theo hướng dẫn thì độ chính xác sẽ cao hơn

Tại sao không chuẩn độ trực tiếp CH 3 COOC 2 H 5 mà lại phải chuẩn độ gián tiếp qua NaOH?

- Không có thuốc thử cho CH3COOC2H5

- Chuẩn độ NaOH sẽ cho điểm tương đương rõ ràng, bước nhảy lớn

0 5

011071 ,

0 013665 ,

0 01362 , 0 15234 , 0 15827

ph K

013883 ,

0

2 ln 2

ln 2

a Tại sao dùng Cu2+ làm chất xúc tác trong phản ứng này?

-Khi dùng xúc tác tránh sử dụng các nguyên tố đa hóa trị như Fe, Mn… Trong khi đó Cu2+ rất khó bị khử về Cu(I)

-Cu2+ cho tác dụng xúc tác rất mạnh

b Vì sao phản ứng được xem là phản ứng bậc 1?

Phản ứng phân hủy H2O2 diễn ra qua 2 giai đoạn:

HOOH → O2 + 2H+ (chậm) HOOH + 2H+ → 2H2O (nhanh) Tốc độ của phản ứng được xác định bởi giai đoạn 1 (là giai đoạn chậm) và

do đó phản ứng xãy ra theo bậc 1

Bài 9: ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT

b Đo độ dẫn L của dung dịch CH 3 COOH và HCl:

 Đối với dung dịch CH 3 COOH:

𝐿 phải lớn hơn 1 vì χ > L với χ là

độ dẫn điện riêng của dung dịch KCl 0.01N ở 310C (đã biết trước) và L là độ dẫn

điện của dung dịch KCl được xác định bằng máy đo độ dẫn ứng với chiều dài 1cm

(bao gồm cả điện trở của máy đo và dây dẫn nên độ dẫn điện sẽ giảm xuống) Kết

quả ta thu được k = 1.205 > 1 là hợp lý

y = 3911.4x + 548.91

R2 = 0.9257

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Series1 Linear (Series1)

√𝐶 0.031623 0.044721 0.054772 0.063246

 Dung dịch HCl có độ dẫn điện riêng lớn hơn dung dịch CH3COOH rất nhiều vì HCl là chất điện ly mạnh, hệ số phân ly ∞ gần bằng 1, trong khi đó

CH3COOH là chất điện ly yếu, hệ số phân ly ∞ rất bé

 Khảo sát sự thay đổi của độ dẫn điện theo nồng độ ở chất điện ly manh HCl

và chất điện ly yếu CH3COOH ta rút ra một số nhận xét:

o Kết quả thí nghiệm cho thấy khi nồng độ HCl tăng từ 0.001 đến 0.004

N và nồng độ CH3COOH tăng từ 1/64 đến 1/8 N thì độ dẫn điện ở cả hai dung dịch này đều tăng lên rất nhanh

o Trong khi đó, độ dẫn điện đương lượng λ lại giảm xuống Đối với dung dịch HCl, khi nồng độ tăng thì λ giảm chậm theo quy tắc đường thẳng Đối với dung dịch CH3COOH, khi nồng độ tăng thì λ giảm rất nhanh, sau đó giảm chậm hơn

o Cần lưu ý là các dung dịch chúng ta khảo sát ở nồng độ rất loãng nên độ dẫn điện ở cả 2 trường hợp đều tăng theo nồng độ Tuy nhiên, nếu nồng độ dung dịch đặc hơn thì kết quả không còn như vậy nữa Tra cứu tài liệu, chúng

ta sẽ tìm được biểu đồ sự phụ thuộc độ dẫn điện riêng của dung dịch HCl và

CH3COOH vào nồng độ Đường biểu diễn sự phụ thuộc độ dẫn điện của dung dịch vào nồng độ là đường cong có điểm cực đại Có nghĩa là, ở điểm cực đại, nếu chúng ta tiếp tục tăng nồng độ của dung dịch thì độ dẫn điện sẽ không tăng lên mà nó sẽ giảm xuống Có thể giải thích điều này như sau: Nếu xem rằng, trong các dung dịch loãng của chất điện ly mạnh như HCl, tốc độ chuyển vận của các ion hầu như không phụ thuộc nồng độ, độ dẫn điện tăng tỉ lệ thuận với

số ion, nó tăng khi nồng độ tăng Trong các dung dịch đặc của chất điện ly mạnh, đám mây ion làm giảm tốc độ chuyển vận của các ion và độ dẫn điện bị giảm xuống Trong các chất điện ly yếu như CH3COOH, mật độ của mây ion nhỏ và tốc độ chuyển vận của các ion ít phụ thuộc vào nồng độ, nhưng khi nồng độ dung dịch tăng sẽ làm giảm đáng kể độ phân ly, dẫn đến làm giảm độ dẫn điện Trong thực tế các đường biểu diễn này được sử dụng để chọn chất điện ly và nồng độ tương ứng cho độ dẫn điện cao nhất Sử dụng nó cho phép tiết kiệm được điện năng

 Chúng ta thấy rằng nước tinh khiết (nước cất) không dẫn điện nhưng nếu trong nước có lẫn tạp chất (chứa các ion dẫn điện) thì nó có khả năng dẫn điện