bài 4 xác định bậc phản ứng

Cơ sở lý thuyết Gọi Cx là nồng độ Fe2+ sinh ra tại mỗi thời điểm t xác định thông qua nồng độ Iod sinh ra.. Kết quả thí nghiệm... Nhận xét:  Ta cho HNO3 vào dung dịch để tạo môi trường

Bài 4: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG

Sinh viên: Lê Thị Kim Thoa

Ngày thực hiện: 30/9/2016

Xác định bậc tổng cộng của phản ứng

Fe3+ + I-  Fe2+ + 1/2 I2 bằng phương pháp vi phân

II Cơ sở lý thuyết

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 :

C x=C Na2S2O3× V Na2S2O3

V hh

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)

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 C0 Fe3+ theo phương trình:

lg(-dc/dt) t=0 = lg(1/β) = A1 + 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 )

III Kết quả thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Xác định bậc riêng n 1 của Fe 3+

Erlen 1

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

Đồ thị 1/C_ 1/t

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

f(x) = 157731.59 x + 2275.4 R² = 0.98

Erlen 2

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

1 32 0.03125 2.8 0.00028 3571.4286

Đồ thị 1/C_ 1/t

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

f(x) = 76787.89 x + 1191.84 R² = 0.99

Erlen 3

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

2 70 0.0143 6.4 0.00064 1562.5

Đồ thị 1/C_ 1/t

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

f(x) = 78656.23 x + 553.68 R² = 0.99

Erlen 4

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

4 169 0.0059 12.4 0.00124 806.4516

Đồ thị 1/C_ 1/t

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

f(x) = 52902.45 x + 464.47 R² = 0.96

Từ 4 đồ thị trên ta thu được giá trị β như sau:

Tính lại nồng độ của Fe 3+

Bình 1:C Fe3 + ¿ ¿ = 1/600  lg(C Fe3 + ¿ ¿) = -2.778

Bình 2: C Fe3 + ¿ = 1/300  lg(C Fe3 + ¿ ) = -2.477

Bình 3: C Fe3 + ¿ ¿= 1/200  lg(C Fe3 + ¿ ¿) = -2.301

Bình 4: C Fe3 + ¿

¿ = 1/150  lg(C Fe3 + ¿

¿) = -2.176

Vẽ đồ thị lg(1/β) và lg(Cβ) và lg(C) và lg(C o

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

f(x) = 1.3 x + 3.99 R² = 0.96

 Từ đồ thị trên ta xác định được bậc riêng n 1 của Fe 3+ là 1,3017 ≈ 2

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

Erlen 1

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

8 240 0.0042 3.3 0.00033 3030.3030

Đồ thị 1/C_ 1/t

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

f(x) = 204334.41 x + 2485.92 R² = 0.99

Erlen 2

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

Đồ thị 1/C_ 1/t

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

f(x) = 60691.2 x + 1864.53

R² = 0.96

Erlen 3

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

Đồ thị 1/C_ 1/t

0 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0

500

1000

1500

2000

2500

f(x) = 31162.57 x + 820.74 R² = 0.97

Erlen 4

Số lần

chuẩn độ

Thời gian t(s)

1/t (s -1 )

V Na2S2O3

(ml)

C Fe2+

(N)

1/ C Fe2+

Đồ thị 1/C_ 1/t

0 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

f(x) = 26949.28 x + 830.67 R² = 0.96

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

Tính lại nồng độ Iod:

Bình 1: C I¿ ¿ = 1/400 lg ⁡¿ ¿= -2.6

Bình 2: C I¿

¿= 1/ 200 lg ⁡¿ ¿ = -2.3

Bình 3 : C I¿ ¿ = 3/400 lg ⁡¿ ¿= -2.125

Bình 4 : C I¿ ¿ = 1/100 lg ⁡¿ ¿ = -2

-5.4 -5.2 -5 -4.8 -4.6 -4.4 -4.2

-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

f(x) = 0.64 x + 0.79

R² = 0.98

 Từ đồ thị trên ta xác định được bậc riêng n 2 của I - là 0,6412 ≈ 1

 Ta xác định được bậc của phản ứng Fe 3+ + I -  Fe 2+ + 1/2 I 2 một cách khá chính xác là n = n 1 + n 2 =2 +1 = 3

IV Nhận xét:

 Ta cho HNO3 vào dung dịch để tạo môi trường acid tránh Fe3+ bị thủy phân tạo Fe(OH)3

 HNO3 có tính oxy hóa mạnh, 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 Fe3+ và I- đã phản ứng hết với nhau, lượng I2 sinh ra là lớn nhất và không tạo thêm nữa