bài giảng thực hành hóa lý

BÀI 1 : XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG I. Mục đích thí nghiệm: Nghiên cứu cân bằng hóa học của phản ứng : 2FeCl 3 + KI 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl (1) Từ đó tính nồng độ các chất phản ứng tại thời điểm cân bằng và xác định hằng số cân bằng K c . II. Nguyên tắc : Cho dung dịch FeCl 3 tác dụng với dung dịch KI. Tại thời điểm cân bằng, nồng độ I 2 được xác định bởi cách chuẩn độ với Na 2 S 2 O 3 . Gọi [FeCl 3 ], [FeCl 3 ], [KI], [I 2 ], [KCl] : Nồng độ của các chất tại thời điểm cân bằng. C 0 FeCl3 , C 0 KI : Nồng độ ban đấu của FeCl 3 , KI trước khi pha loãng. C FeCl3 , C KI : NỒng độ sau khi pha loãng để đưa vào phản ứng của FeCl 3 và KI. III. Thực hành:  Chuẩn bị bảng thí nghiệm theo hương dẫn: Dung dịch Erlen 1 Erlen 2 Erlen 3 Erlen 4 FeCl 3 0,025 M 50 ml 55 ml KI 0,025 M 50 ml 45 ml Lầy 8 erlen sạch cho vào mỗi erlen 30ml nước cất, làm lạnh bằng nước đá. Tiến hành thí nghiệm Giải thích 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 Na 2 S 2 O 3 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 I 2 không bị thăng hoa ở điều kiện thường. Giúp ổn định nhiệt độ trong thời gian phản ứng ( 0 5C) để không thay đỗi Kc trong quá trình phản ứng. → Lấy dd ở những khoảng thời gian cách nhau để xác định được V tđ . → I 2 + Na 2 S 2 O 3 →NaI Na 2 S 2 O 3 làm mất màu chỉ thị của hồ tinh bột. → V tđ lớn nhất vì pư càng lâu thì lượng I 2 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 2: dd mất màu tím xanh→vàng nhạt nhẹ. Vtđ = 14.3 ml Ống 3: dd mát màu tím xanh→dd không màu. Vtđ = 16.2 ml Ống 4: dd mất màu tím xanh →dd không màu. Vtđ = 16.3 ml. Kết thúc quá trình thí nghiệm. → ống 1,2 có màu vàng nhạt bởi vì còn ( Fe3+ dư trong quá trình phản ứng với I 2 . →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 I 2 lại sinh ra và làm dd có màu tím xanh. .  Thí nghiệm tương tự với Erlen 3 và Erlen 4. Kết qủa thu được : Ống 1: Vtđ = 10.9 ml Ống 2: Vtđ = 12.6 ml Ổng 3: Vtđ = 15. 9 ml Ỗng 4: Vtđ = 16.1 ml  Xử lý số liệu : Từ bảng số liệu ta thấy rằng, thể tích dung dịch Na 2 S 2 O 3 0.01M ứng với thời điểm cân bằng là 16.3 ml Nồng độ của FeCl 3 và KI sau khi trộn lẫn với nhau là : )M(0125.0 100 50 *025.0 VV V CC KI 3 FeCl 3 FeCl 0 3 FeCl 3 FeCl    )M(0125.0 100 50 025.0 VV V CC KI 3 FeCl KI 0 KIKI    nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng :   )(10.43.5 152 01.03.16 152 01.0 3 2 322 M x x x xV I OSNa       )(0109,010.43.522 3 22 MxIFeCl         33 223 10.63.110.43.520125.02 33   xICFeClCFeCl FeClFeCl (M)     33 2 10.63.110.43.520125.02   xICKI KI (M)     0109,010.43.522 3 2   xIKCl (M) Vậy hằng số cân bằng của phản ứng là:                    65.10 10.63.1.10.63.1 0109,0.10.43.5.0109,0 . 2 3 2 3 2 3 2 22 3 2 2 2 2    KIFeCl KClIFeCl Kc Tương tự với erlen 3,4. Kết quả cho ta thấy, thể tích dung dịch Na 2 S 2 O 3 0.01M ứng với thời điểm cân bằng là 16.1 ml. )(01375.0 100 55 *025.0 3 3 33 0 M VV V CC KIFeCl FeCl FeClFeCl    )(01125.0 100 45 025.0 3 0 M VV V CC KIFeCl KI KIKI    nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng :   )(10.36.5 152 01.01.16 152 01.0 3 2 322 M x x x xV I OSNa       )(0107,010.36.522 3 22 MxIFeCl         33 223 10.03.310.36.5201375.02 33   xICFeClCFeCl FeClFeCl (M)     33 2 10.3.510.36.5201125.02   xICKI KI (M)     0107,010.36.522 3 2   xIKCl (M) Vậy hằng số cân bằng của phản ứng là:                    2724.0 10.3.5.10.03.3 0107,0.10.36.5.0107,0 . 2 3 2 3 2 3 2 22 3 2 2 2 2    KIFeCl KClIFeCl Kc Nhận xét: Theo kết qua trên, ta thấy rằng hằng số cân bằng K c trong 2 thí nghiệm trên sai lệch rất ít, điều đó chứng tỏ rằng, hằng số cân bằng không phụ thuộc vào nồng độ của các chất phản ứng. Người ta ứng dụng hằng số cân bằng trong việc tính toán sản phẩm sao cho sản phẩm tạo ra là cao nhất, do tại thời điểm cân bằng, sản phẩm tạo ra là cao nhất hay sản phẩm cần. 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 Điểm Nhận xét GV -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: V phenol cho vào nước (ml) nhiệt độ trong ( 0 C) nhiệt độ đục ( 0 C) 1 82 75 2 81 79 3 85 80 4 87 86 5 84 82 6 92 90 7 95 91 8 93 92 9 93 92 10 92 90 11 91 88 12 90 86 Thí nghiệm 2: Nước vào phenol V H2O vào phenol 1 45 15 2 51 Bão hoà 3 80 20 4 83 55 5 90 65 6 89 88 7 90 87 8 91 86 9 93 92 10 93 91 11 94 88 12 92 89 Xừ lý số liệu: Tỷ lệ phần trăm dung dịch phenol trong nước là: Đối với thí nghiệm 1: 100. 10058,1.V 058,1.V Phenol% OH_vao_phenol OH_vao_phenol 2 2   Đối với thí nghiệm 2: 100. V058,1.10 058,1.10 Phenol% phenol_vao_OH 2   Sau khí tính toán ta có 2 bảng số liệu sau, tỷ lệ phần trăm của phenol trong nước tương ứng với nhiệt độ đục: Thí nghiệm 1 %phenol T 0 đục Thí nghiệm 2 %phenol T 0 đục 9,57 75 91,36 15 17,46 79 84,1 Bão hoà 24,09 80 77,91 20 29,74 86 72,57 55 34,6 82 67,91 65 38,83 90 63,81 88 42,55 91 60,18 87 45,84 92 56,94 86 48,78 92 54,03 92 51,41 90 51,41 91 53,79 88 49,03 88 55,94 86 46,86 89 Từ bảng số liệu trên, ta vẽ được biểu đồ nhiệt độ-nồng độ của phenol theo nước: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 nhiet do (o C) % phenol (%) gian do he phenol nuoc 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 Điểm Lời phê của giáo viên 1.Tường trình thí nghiệm 1.1 Số liệu và giản đồ thực nghiệm Thời gian Nhiệt độ ( o C) Ống 1 Ống 2 Ống 3 Ống 4 Ống 5 Ống 6 Ống 7 Ống 8 1 84 92 97 99 90 97 90 95 2 80 80 91 93 77 90 85 87 3 79 76 83 86 73 83 79 81 4 78 70 76 78 68 77 73 74 5 75 68 70 70.5 63 70 68 68 6 73 65 65 64 59 65 61 62.5 7 70 64 61 59 53 61 57.5 60 8 68 62 58 55 51 56 53 59 9 64 60 55 51.5 48 53 50 57 10 60 58 54 49 45 51 49 11 55.5 53.5 47.5 43 48 48 12 53 52 45 41 46 46 13 51 50 43 39 44 45 [...]... 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... 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... tinh của dd eutecti thay đổi mà cả thành phần cảu hỗn hợp cũng thay đổi theo (như vậy nó không phải là một chất) Hỗn hợp eutecti có khá nhiều ứng dụng trong thực tế, ví dụ ta muốn có “ thiếc hàn” nóng chảy ở nhiệt độ thấp , ngưới ta trộn thiếc (tonc=232oC) và chì (tonc=327oC) theo các thành phần thích hợp sẽ thu được các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn 200oC Bài 5: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG Điểm... acid tránh Fe3+ bị thủy phân tạo Fe(OH)3  HNO3 có tính oxy hóa mạnh, dùng để bảo vệ Fe3+ (nếu trong dung dịch có lẫn các ion khác có tính khử thì các ion này sẽ tác dụng với HNO3 mà không tác dụng với Fe3+)  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 Fe3+ Thí nghiệm không được làm quá 15 phút vì khi đó... 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 CH3COOC2H5 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 Bài 7: XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG PHÂN HUỶ H2O2 Điểm Lời phê của giáo viên 1 Số liệu thực nghiệm: t (phút) 5 10 15 20 30 V (KMnO4)... 30 GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THỜI GIAN 120 100 nhiệt độ 80 60 40 20 0 thời gian Khối lượng Khối lượng Thành phần % klg Nhiệt Ống Diphenilamin (g) Naphtalen (g) của Diphenilamin độ (oC) 1 0 10 0 79 2 2 8 20 76 3 4 6 40 61 4 5.5 4.5 55 47.5 5 7 3 70 39 6 7.5 2.5 75 34.5 7 9 1 90 49 8 10 0 100 60 GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THÀNH PHẦN B C 1.2 Nhận xét và giải thích Cân bằng lỏng- rắn không phụ thuộc nhiều vào áp suất (... 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 : Cx  C Na2 S 2O3 V Na2 S 2O3 Vhh Từ các giá trị Cx trên xây dựng được đồ thị 1/Cx = f (1/t) bằng phương trình thực nghiệm 1/Cx = α + β.1/t (1)... 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... 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... 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 . 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 Điểm Nhận xét GV -Mục đích thí nghiệm : + Xây dựng giản. 0.00833333 0.5 4.9751.10 -5 20100 Đồ thị 1/C_1/T Từ 4 đồ thị trên ta có được những giá trị của β như sau: β lg(1/β) 10 7 -7 7.10 6 -6 .845 4.10 6 -6 .602 3.10 6 -6 .477  Tính lại. 0.00208333 0.9 8.91972.10 -5 11211.11111 6 6 0.00277778 0.6 5.96421.10 -5 16766.66667 7 4 0.00416667 0.2 1.99601.10 -5 50100 8 2 0.00833333 0.1 9.99001.10 -6 100100 Đồ thị