THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

BÀI 4: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG Mục đích - Xác định bậc tổng phản ứng: Fe3+ + I- Fe2+ + ½ I2 Nguyên tắc - Xét phản ứng sau: Fe3+ + I- = Fe2+ + 1/2I2 Gọi CoFe3+ CoI- nồng độ ban đầu Fe3+ I- n1, n2: bậc phản ứng Fe3+ Ik: số tốc độ phản ứng - Phương trình vận tốc phản ứng thời điểm t = (rút từ định luật tác dụng dụng khối lượng) -( dC ) t=0 =k[CoFe3+ ]n1 ×[CoI- ]n dt (1) Lấy logarit vế, phương trình (1) trở thành: lg(- dC ) t=0 =lgk + n1lgCoFe3+ + n lgCoIdt (2) Nếu tiến hành thí nghiệm với C0I-khơng đổi; C0Fe3+biến thiên tăng dần, từ phương trình (2) ta có: dC ) t=0 =A1 + n1lgCoFe3+ dt lg(- (3) A1 = lgk + n lgCoI- = const Với : - Để xác định biến thiên vận tốc phản ứng theo thời gian thường sử dụng phương trình kinh nghiệm: 1 =α + β Cx t Trong đó: Cx nồng độ mol Fe2+ sinh thời điểm t, xác định thông qua nồng độ I2 sinh Lượng I2 chuẩn độ Na2S2O3 với thị hồ tinh bột: Cx = C Na 2S2 O3 ×VNa 2S2O3 Vhh Với: Vhh thể tích hỗn hợp phản ứng t thời gian phản ứng, tính đồng hồ bấm giây số thực nghiệm Từ giá trị Cx trên, xây dựng đồ thị tìm giá trị tan góc nghiêng Kết hợp (3) (5), sử dụng giá trị vừa tìm được, tính , sau vẽ đồ thị lg() Giá trị n tan góc nghiêng hay hệ số góc đường thẳng - Tương tự thí nghiệm với C0Fe3+ khơng đổi, C0Ibiến thiên ta tìm n2 - Bậc tổng cộng phản ứng: n = n1 + n2 Tiến hành 3.1 Chuẩn bị a Hóa chất - KNO3 0, - Na2S2O3 0,01N - Hồ tinh bột - KI 0,025M (Phòng thí nghiệm pha) - FeCl3 1/60M b Dụng cụ - erlen có nút 250mL - pipet 10mL - becher 50mL - burette 25mL - Đồng hồ bấm giây 3.2 Thực nghiệm - Xác định bậc riêng Fe3+: Hút vào bình lượng hóa chất Bảng Cho vào bình vài giọt hồ tinh bột, 20mL KI 0,025M Dung dịch FeCl3 1/60M HNO3 0,1M KNO3 0,1M H2O Erlen Erlen Erlen Erlen 10mL 20mL 30mL 40mL 10mL 10mL 10mL 10mL 40mL 30mL 20mL 10mL 20mL 20mL 20mL 20mL Bấm đồng hồ, lắc mạnh Phản ứng Fe3+ + I- I2 với hồ tinh bột cho màu xanh đen Dùng Na2S2O3 0,01N chuẩn độ đến dung dịch màu Ghi nhận thời gian lúc màu Thể tích Na2S2O3 chuẩn độ Sau dung dịch có màu xanh đen trở lại, chuẩn độ tiếp Na2S2O3 Lặp lại lần chuẩn độ (cho bình) Làm tương tự với bình lại - Xác định bậc riêng I-: Hút vào bình lượng hóa chất Bảng Cho vài giọt hồ tinh bột, 20mL Fe3+ 1/60M Dung dịch Bình KI 0,025M 10mL Bình 20mL Bình Bình Tổng 30mL 40mL 100 HNO3 10mL 0,1M KNO3 10mL 32,5mL 30mL 0,1M H2O 27,5mL 20mL 10mL 27,5m L 12,5m L 10mL 25mL 5mL mL 40m L 115 mL 65m L Bấm đồng hồ, lắc mạnh Phản ứng Fe3+ + I- I2 với hồ tinh bột cho màu xanh đen Dùng Na2S2O3 0,01N chuẩn độ đến dung dịch màu Ghi nhận thời gian lúc màu Thể tích Na2S2O3 chuẩn độ Sau dung dịch có màu xanh đen trở lại, chuẩn độ tiếp Na2S2O3 Lặp lại lần chuẩn độ (cho bình) Làm tương tự với bình lại Kết a Xác định bậc riêng Fe3+ - Bình Số lần chuẩ n độ Thời gian t(s) 35 129 1/t (s1 ) 0.028 57 0.007 VNa2S2O3 CFe2+ (mL) (N) 2.5 3.7 0.000 25 0.000 4000 2702 3 146 267 319 373 425 496 75 0.006 85 0.003 74 0.003 13 0.002 68 0.002 36 0.002 02 37 0.000 44 0.000 49 0.000 53 0.000 58 0.000 62 0.000 68 4.4 4.9 5.3 5.8 6.2 6.8 2272 73 2040 82 1886 79 1724 14 1612 1470 59 - Bình Số lần Thời chuẩn gian độ t(s) 54 144 205 270 323 -1 1/t (s ) 0.01851 0.00694 0.00487 0.00370 0.00309 VNa2S2O3 CFe2+ (mL) (N) 1.9 0.0001 4.0 0.0004 2500 0.0005 1785 0.0006 71 1470 0.0007 59 1265 82 5.6 6.8 7.9 C Fe 2+ 1000 398 474 550 0.00251 0.00210 0.00181 9.1 10.9 11.6 0.0009 1098 0.0010 90 917.4 0.0011 862.0 - Bình Số lần Thời chuẩn gian 1/t (s-1) VNa2S2O3 (mL) CFe2+ (N) C Fe 2+ độ t(s) 71 190 282 376 471 527 591 667 - Bình 0.01408 0.00526 0.00354 0.00265 0.00212 0.00189 0.00169 0.00149 4.5 7.1 10.7 12 13.3 14.8 16.1 0.0004 2500 0.0004 2222 0.0007 22 1408 0.0010 45 934.5 833.3 0.0012 0.0013 751.8 0.0014 675.6 0.0016 621.1 Số lần Thời chuẩn gian t độ (s) 68 154 207 289 374 450 544 621 Bảng giá trị -1 1/t (s ) 0,01470 0.00649 0.00483 0.00346 0.00267 0.00222 0.00183 0.00161 VNa2S2O3 (mL) CFe2+ (N) 3.4 0.00034 0.0008 10.5 0.00105 13.7 0.00137 16.5 0.00165 18.0 0.0018 21.5 0.00215 23.5 0.00235 C Fe 2+ 2941 18 1250 952.3 729.9 606.0 555.5 465.1 425.5 β Bình log β CFe0 3+ ( N ) log CFe3+ 88658 -4.9477 1/600 2.7781 51 - 551271 -5.7414 1/300 2.4771 21 - 151645 -5.1808 1/200 2.3010 30 - 191231 -5.2816 1/150 2.1760 91 - Đồ thị xác định bậc riêng Fe3+: Từ đồ thị ta xác định bậc riêng Fe3+ n1 = -24.529 (Không phù hợp, sai số lớn R2 = 0.1) - Xác định bậc riêng IBình Số Thời lần gian t chuẩ (s) 1/t (s-1) VNa2 S2O3 (ml ) CFe2+ ( N ) CFe2+ n độ 73 137 196 268 320 436 501 562 0.01369 0.5 0.00729 1.1 0.00510 1.7 0.00373 2.2 0.00312 3.1 0.00229 3.2 0.00199 3.8 0.00177 4.3 0.0000 2000 0.0001 9090 0.0001 91 5882 0.0002 35 4545 0.0003 45 3225 0.0003 81 3125 0.0003 2631 0.0004 58 2325 58 Bình Số lần chuẩ n độ Thời gian -1 1/t (s ) t(s) 52 107 0.04166 VNa2S2O3 CFe2+ (mL) (N) C Fe 0.0002 5000 0.0003 2777 0.02040 3.6 2+ 165 237 290 340 392 456 0.01388 0.01052 0.00763 0.00591 0.00505 0.00418 5.3 6.8 7.8 8.8 9.5 10.6 0.0005 78 1886 0.0006 79 1470 0.0007 59 1282 0.0008 05 1136 0.0009 36 1052 0.0010 63 943.3 - Bình Số lần chuẩ n độ Thời gian -1 1/t (s ) t(s) 104 147 0.00961 0.00680 VNa2S2O3 (mL) 11 13.2 CFe2+ (N) 0.0011 C Fe 2+ 909.0 0.0013 757.5 178 208 244 278 319 355 0.00561 0.00480 0.00409 0.00359 0.00313 0.00281 14.5 15.7 17.3 18.5 20 20.9 0.0014 689.6 0.0015 636.9 0.0017 578.0 0.0018 540.5 0.002 500 0.0020 478.4 - Bình Số lần chuẩ n độ Thời gian t(s) -1 1/t (s ) VNa2S2O3 CFe2+ (mL) (N) C Fe 2+ 43 0.02325 2.8 0,0002 3571 89 0.01123 5.5 0.0005 43 1818 137 0.00729 7.8 0.0007 18 1282 195 0.00512 10.2 0.0010 05 980.3 0.004 11.9 0.0011 840.3 305 0.00327 13.8 0.0013 724.6 354 0.00282 15.7 0.0015 636.9 408 0.00245 17 0.0017 588.2 250 - Bảng giá trị Bình β 1473028 87 238365 log β 6.1682 5.3772 - 63843 4.8051 142561 - C I0− ( N ) 1/40 1/20 3/40 1/10 log CI0− 2.602 06 2.301 03 2.124 94 -2 5.1540 0 Từ đồ thị ta có bậc riêng phần I- n2 0.8478 (không phù hợp, sai số lớn, R2 = 0.2) Vậy bậc tổng cộng phản ứng: n = n1 + n2 = -24.529 + 0.8478 = -23.6812 (Dữ kiện lỗi, kết sai) Câu hỏi nâng cao Câu 1: Khái niệm bậc phản ứng? - Bậc phản ứng số mũ biểu thức biểu diễn vận tốc phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng Xét phản ứng: H2 + Cl2 2HCl Vận tốc phản ứng có dạng: v = [H2].[Cl2] Bậc riêng H2 Cl2 là: n1 = n2 = Bậc chụng phản ứng là: n1 + n2 = + = Câu 2: Cách xác định bậc số vận tốc phản ứng? - Có phương pháp xác định vận tốc phản ứng: a Phương pháp hóa học: Trực tiếp xác định biến đổi lượng chất theo thời gian: B1: Xác định thực nghiệm nồng độ theo t B2: Vẽ đường cong C = f(t) B3: Xác định hệ số góc tiếp tuyến đường cong C(t) ti => vi - Phương pháp hóa lý: xác định biến đổi tính chất vật lý hệ theo thời gian ( tùy thuộc vào phản ứng, cách tiến hành mà người ta chọn phương pháp thích hợp ): + Đo áp suất + Đo thể tích + Đo quay cực quang học b Phương pháp để xác định bậc phản ứng: + Phương pháp tích phân (thế, đồ thị, chu kì bán hủy) + Phương pháp vi phân (cô lập, tốc độ đầu) + Phương pháp chuyển hóa 1/q tác chất Câu 3: Khi tiến hành thí nghiệm cần ý điều gì? - Khi chuẩn độ lượng I2 sinh Na2S2O3 phải chuẩn độ nhanh xác, ghi thời gian dung dịch màu lượng Na2S2O3 dùng xác - Cho HNO3 để tạo mơi trường axit tránh Fe3+ bị thủy phân tạo Fe(OH)3 - HNO3 có tính oxy hóa mạnh, dùng để bảo vệ Fe3+ (nếu dung dịch có lẫn ion khác có tính khử ion tác dụng với HNO3 mà không tác dụng với Fe3+) - Ta cho thêm KNO3 vào dung dịch để bổ sung lượng NO3- ta khơng thể sử dụng q nhiều lượng axit HNO3, oxi hóa Fe2+ tạo thành Fe3+ - Thí nghiệm khơng thực q 15 phút Fe3+ I- phản ứng hết với  ... -5.2816 1/150 2.1760 91 - Đồ thị xác định bậc riêng Fe3+: Từ đồ thị ta xác định bậc riêng Fe3+ n1 = -24.529 (Không phù hợp, sai số lớn R2 = 0.1) - Xác định bậc riêng IBình Số Thời lần gian t chuẩ... là: n1 = n2 = Bậc chụng phản ứng là: n1 + n2 = + = Câu 2: Cách xác định bậc số vận tốc phản ứng? - Có phương pháp xác định vận tốc phản ứng: a Phương pháp hóa học: Trực tiếp xác định biến đổi... Khái niệm bậc phản ứng? - Bậc phản ứng số mũ biểu thức biểu diễn vận tốc phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng Xét phản ứng: H2 + Cl2 2HCl Vận tốc phản ứng có dạng: v = [H2].[Cl2] Bậc riêng