Bài 4 thực hành hóa đại cương

BỘ MƠN HĨA HỌC PTN HĨA ĐẠI CƯƠNG-VƠ CƠ BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI VẬN TỐC PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC 4.1 MỤC TIÊU BÀI THỰC HÀNH Sau thực hành xong này, sinh viên có khả năng: Trình bày sơ lý thuyết ảnh hưởng yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, xúc tác diện tích xúc tác đến tốc độ phản ứng Trình bày ” nguyên lý chuyển dịch cân bằng” thí nghiệm chuyển dịch cân hóa học Xác định ảnh hưởng yếu tố đến tốc độ phản ướng liệu thực nghiệm Xác định ảnh hưởng pH môi trường cân hóa học 4.2 NGUYÊN TẮC CHUNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4.2.1 NGUYÊN TẮC CHUNG Các thí nghiệm làm rõ ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phàn ứng hóa học là: - Ảnh hưởng nồng độ Ảnh hưởng nhiệt độ Ảnh hưởng chất xúc tác Ảnh hưởng diện tích tiếp xúc Cân hóa học chịu ảnh hưởng mạnh mẽ môi trường MT acid (pH thấp) hay base (pH cao) có tác động rõ rệt cân hóa học Cường độ màu phổ màu thay đổi cho biết dấu hiệu chuyển dịch cân 4.2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT a Tốc độ phản ứng Tốc độ phản ứng đại lượng biểu thị mức độ phản ứng hóa học xảy nhanh hay chậm, xác định tỉ số biến thiên nồng độ chất tham gia sản phẩm đơn vị thời gian Phản ứng hóa học xảy trạng thái đồng thề dị thể Phản ứng hóa học diễn hệ pha phản ứng đồng thể, ngược lại Diễn môi trường không đồng (2 pha) gọi phản ứng dị thể Đối với phản ứng hóa học tổng quát: aA + bB → cC + dD (4-1) Tốc độ phản ứng trung bình (4-1) là: V= (4-2) Khi tốc độ phản ứng xảy khoảng thời gian vô nhỏ ∆t → dt ∆C → dC, lúc tốc độ tức thời: V= (4-3) Hay nói cách khác, dt → tốc độ phản ứng tức thời đạo hàm nồng độ phụ thuộc thời gian: v = C’ Theo định luật tác dụng khối lượng: “ Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng hóa học tỉ lệ với nồng độ chất phản ứng phụ thuộc vào bậc lũy thừa tương ứng với số mũ hệ số tỉ lượng phản ứng sở” Nếu phản ứng (4-1) phản ưng đơn giản thì: V = K.[A]a.[B]b (4-4) Hằng số K phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng hóa học Nó gọi “ tốc độ riêng” (4-1)vì tốc độ phản ứng không phụ thuộc nồng độ: V =k Tốc độ phản ứng ảnh hưởng nhiều vào chất phản ứng điều kiện tiến hành: - Ảnh hưởng nồng độ Theo định luật tác dụng khối lượng ,ta nhìn thấy rõ tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ tham gia phản ứng nhiệt độ tham gia phản ứng nhiệt độ không đổi Thông thường,nồng độ chất tham gia chênh lệch lần tốc độ phản ứng nhiêu lần - Ảnh hưởng nhiệt độ hệ phản ứng Khi nhiệt độ thay đổi,tốc độ phản ứng thay đổi theo hệ số K đại lượng đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng lên, tốc độ phản ứng hóa học tăng lên đáng kể Số lần thay đổi tốc độ phản ứng nhiệt độ thay đổi 10oC gọi hệ số nhiệt độ kí hiệu ,theo van’t Hoff: = = (4-5) Trong khoảng nhiệt độ khảo sát không cao,nhiệt độ tăng lên 10oC tốc độ phản ứng tăng từ đến lần Sau này,Arrehnius dựa kết thực nghiệm mơ tả xác quy tắc ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc đọ phản ứng: k = A (4-6) Trong đó: A số xác định riêng cho phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ E số logarit tự nhiên T nhiệt độ tuyệt đối R số khí lý tưởng E* lượng hoạt hóa - - Ảnh hưởng chất xúc tác Chất xúc tác chất cá khả thúc đẩy kiềm hảm tốc độ phản ứng khơng bị biến đổi q trình phản ứng hóa học Ảnh hưởng diện tích tiếp xúc bề mặt Đối với phản ứng dị thể, tốc độ phản ứng xảy thông thường chậm Sự gia tăng diện tích tiếp xúc bề mặt phân chia pha xảy phản ứng thúc đẩy tốc độ diễn nhanh Sự gia tăng diện tích tiếp xúc làm tăng hội va chạm tiểu phân, xác suất va chạm hiệu tăng thêm nên tốc độ xảy phản ứng cao Ví dụ: khử H+ dung dịch kim loại (như Mg) diễn nhanh cách cắt nhỏ mảnh Magie b Cân hóa học Cân hóa học trạnh thái phản ứng thuận nghịch mà tốc độ phản ứng thuận diễn với tốc độ phản ứng nghịch Ví dụ, cân hóa học tổng quát: a A +b B c C+d D (*) số cân (Kc) xác định định luật tác dụng khối lượng là: KC = (4-7) Nếu cân hóa học (*)là trình đơn giản : a=m; b=n; z=c d=t KC = (4-7’) Trong đó: [] gọi nồng độ mol/L trạng thái cân tương ứng chất Hằng số KC phụ thuộc vào chất phản ứng hóa học nhiệt độ thực phản ứng Theo Le Chatelier, nghuyên lý chuyển dich cân phát biểu: “ Sự thay đổi yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học cân hóa học tự chuyển dịchntheo hiều chóng lại thay đổi đó” Ví dụ: 2K2CrO4 + H2SO4 k2Cr2O7 +H2O + K2SO4 Ở nhiệt độ ổn định, ta giảm pH mơi trường (tức tăng [H+]) dung dich K2CrO4 (màu vàng) chuyển dần thành màu cam sậm cân hóa học tự dịch chuyển theo chiều giảm [H+], tức chiều thuận , chiều hình thành K2CrO7 Ngược lại tăng pH (thêm NaOH vào) dẫn đến tượng ngược lại 4.3 DANH MỤC DỤNG CỤ-HÓA CHẤT 4.3.1 DỤNG CỤ Bảng 4-1 Bảng danh mục dụng cụ 10 11 12 13 Tên dụng cụ Ống nghiệm Giá chứa ống nghiệm Ống nhỏ giọt Pipet CV Pipet CX Quả bóp CS Bình điều nhiệt Nhiệt kế Becher Kéo Kẹp gấp Ống đong Giấy cân Qui cách/loại (18x180; 20x200) Kim loại Thủy tinh (1mL; 5mL) (1mL; 2mL) Polime Cây (50mL; 100mL) Inox Kim loại 5mL Tờ 4.3.2 HĨA CHẤT Bảng 4-2 Bảng danh mục hóa chất Số lượng 04;10 01 04 02;02 01;01 02 01 01 02;04 01 01 01 02 10 11 12 Tên hóa chất Kali đicromat Kali cromat Đệm acetat Đệm amonium Kali permanganat Oxalic acid Sulfuric acid Magie Sulfuric acid Natri thiosulfat Mangan sulfat Nước cất Qui cách Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch Lá Dung dịch Dung dịch Dung dịch Lỏng Nồng độ 0.2% 0.1M pH=1 pH=13 0.05N 0.1N 0.2M 1M 0.2M 0.2M lần 4.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.4.1 THÍ NGHIỆM 1: Ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng đồng thể - Chuẩn bị 06 ống nghiệm ghi nhãn: (1), (2), (3) (I), (II), (III) - Chuẩn bị hóa chất vào ống nghiệm:  Lấy vào ống nghiệm (1), (2) (3) mL dung dich H2SO4 0,2M  Lấy vào ống (I), (II) (III) thể tích hóa chất theo bảng: Ống (I) Ống (II) Ống (III) - Tiến hành khảo sát: Thể tích Na2S2O3 0,2M (mL) Thể tích nước cất (mL)  Rót nhanh hoàn toàn dug dịch ống (1) ống (I) đồng thời tính thời gian tức Vừa lắc đều, vừa quan sát đến xuất màu đục sữa (vừa màu) dừng thời gian Ghi nhận thời gian  Rót nhanh hồn tồn dung dịch ống (2) ống (II) đồng thời tính thời gian tức Vừa lắc đều, vừa quan sát đến xuất màu đục sữa (vừa màu) dừng thời gian Ghi nhận thời gian - Hồn thành thơng tin liệu vào bảng: Thể tích (V) – mL Na2S2O3 H2SO4 H2O Tỉ lệ nồng độ Na2S2O3 (CI, CII, CIII) V= Tỷ lệ tốc độ phản ứng (VI, VII, VIII) Tổng V I II III 4.4.2 THÍ NGHIỆM 2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng a Thực nhiệt độ phòng ( 25oC< t