Báo cáo thực hành hóa lý

Tài liệu với các bài báo cáo thực hành như: điều chế dung dịch keo và xác định ngưỡng keo tụ; xác định hằng số cân bằng của phản ứng KI + I2 = KI3 trong dung dịch nước; xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học; hấp phụ đẳng nhiệt và phương trình Frendlich; nhiệt hóa hơi của chất lỏng... Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.

BÀI 1 ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO

VÀ XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ

I MỤC ĐÍCH:

Điều chế dung dịch keo Fe(OH)3 Xác định ngưỡng keo tụ của dung dịch này với chất điện li Na2SO4

II KIẾN THỨC LÍ THUYẾT:

-Hạt keo là hạt có kích thước nằm giữa hạt vĩ mô và hạt vi mô.Vì vậy, ta

có thể điều chế dung dịch keo bằng cách ngưng tụ từ dung dịch thực hoặc phân tán từ hệ phân tán thô

-Phương pháp ngưng tụ: tập hợp các hạt có kích thước nhỏ thành hạt có kích thước lớn như hạt keo.Có thể làm bằng phản ứng hóa học hoặc thay thế dung môi…

-Phương pháp phân tán: dùng năng lượng cơ, điện, chất điện li…để phân tán các hạt lớn về kích thước hạt keo

Ví dụ:Điều chế keo AgI bằng phương pháp ngưng tụ:

+Keo âm: dùng pipet cho vào bình nón 20ml dung dịch KI 0,05N Từ buret cho từng giọt AgNO3 0,05N vừa thêm vừa lắc cho đến hết khoảng 18- 20ml AgNO3 0,05N, ta được hạt keo âm có cấu tạo:

[(AgI)m.nI (n-x)K+]x- xK+

+Keo dương: cho vào bình nón 20ml dung dịch AgNO3 0,05N Từ buret cho từng giọt KI 0,05N vừa thêm vừa lắc cho đến hết khoảng 15- 18ml KI, ta được hạt keo dương có cấu tạo:

[(AgI)m.nAg (n-x)NO3-].xNO3

-Chú ý: thử dấu của keo bằng cách lấy 1 mảnh giấy lọc, một đầu

nhúngvaof dung dịch keo Vì giấy lọc làm từ xenlulo khi thấm nước sẽ tích điện âm Nếu hạt keo tích điện âm thì nó sẽ theo mao quản của giấy lọc mà lan đi xa Nếu hạt keo tích điện dương thì nó bị giữ lại ở đầu chỗ nhúng của giấy lọc

TRẢ LỜI CÂU HỎI:

1)Dung dịch keo là gì? Có mấy cách điều chế dung dịch keo?

-Dung dịch keo là hệ phân tán trong đó các hạt của chất phân tán có đường kính cỡ 10-7 đến 10-9

-Có 2 phương pháp điều chế dung dịch keo:

+Phân tán từ hệ phân tán thô

+Ngưng tụ từ dung dịch thực

2)Viết cấu tạo hạt keo dương AgI và hạt keo âm H 2 SiO 3 ?

-Keo dương AgI: [(AgI)m.nAg (n-x)NO3-].xNO3-

-Keo âm H2SiO3: [(H2SiO3)m.nSiO32-.(2n-x)K+].xK+

3)Ngưỡng keo tụ là gì? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào?

-Ngưỡng keo tụ: là nồng độ tối thiểu của dung dịch keo để có thể xảy ra quá trình keo tụ

-Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ:

+Nồng độ

+Nhiệt độ

+Khuấy trộn

+Thời gian

+Chất điện li  quan trọng và có ý nghĩa nhất

+Yếu tố bên ngoài

III PHẦN THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ:

1.Dụng cụ và hóa chất:

-Kiềng sắt + lưới Amiang :1 bộ

-Dung dịch FeCl3 10%

-Dung dịch Na2SO4 0,002M

-Nước cất

2.Cách tiến hành: Điều chế dung dịch keo Fe(OH)3:

-Cho 95ml nước cất vào cốc chịu nhiệt 250ml đun sôi trên đèn cồn -Dùng pipet hút chính xác 5ml dung dịch FeCl3 10% rồi nhỏ từng giọt vào cốc nước đang sôi cho đến hết

-Đun sôi tiếp 5 phút rồi lấy ra đẻ nguội bằng nhiệt độ phòng ta được dung dịch keo Fe(OH)3

2

4 2 1

V

SO Na V



Trong đó: V1 là thể tích của dung dịch Na2SO4

V2 là thể tích dung dịch keo

 là ngưỡng keo tụ (mmol/l)

IV.XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ TÍNH TOÁN KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM:

 

1000

2

4 2 1

V

SO Na V



1

002 , 0 4 ,

Vậy ngưỡng keo tụ là: 0,8(mmol/l)

Nhận xét: Nồng độ chất điện li đóng vai trò quan trọng nhất đến quá trình keo tụ

Sự khác biệt giữa dung dịch thực và dung dịch keo là:

-Hạt keo có kích thước lớn hơn phân tử nên tốc độ khuếch tán chậm hơn phân tử

-Các hạt keo có kích thước nhỏ nên thường không bền về mặt nhiệt động có xu hướng liên kết lại với nhau thành các hạt có kích thước lớn hơn

 diện tích bề mặt giảm năng lượng bề mặt giảm(có lợi về mặt năng lượng)

V NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

BÀI 2: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG

KI + I 2 = KI 3 TRONG DUNG DỊCH NƯỚC I.MỤC ĐÍCH:

Áp dụng định luật phân bố để xác định hằng số cân bằng trong nước của phản ứng: KI2 + I2 = KI3

II KIẾN THỨC LÝ THUYẾT:

Ta biết rằng, khi hai chất lỏng không tan vào nhau thì hỗn hợp sẽ được tách làm hai (lớp nặng hơn ở dưới và nhẹ hơn ở trên, chính xác hơn là: chất có tỉ trọng lớn hơn nằm dưới) Nếu ta thêm 1 chất thứ 3 nào

đó có khả nng hoà tan trong hai chất kia thì chất đó sẽ phân bố giữa hai chất lỏng tạo thành hai dung dịch cân bằng có nồng độ khác nhau Đây chúng ta giả thiết rằng giữa chất tan và môi trường không có phản ứng hoá học xảy ra

Theo nhiệt động học, ở điều kiện cân bằng, thể hóa học của chất tan trong hai pha phải khác nhau

µ1 = µ 01 + RTlna1 µ2 = µ 02 + RTlna2

µ 01 và 02 là thế hoá tiêu chuẩn của chất tan trong dung môi tương ứng:

a1, a2 là hoạt độ của chất tan trong hai dung môi Theo điều kiện cân

Cách tính trên chỉ đúng khi các chất không làm thay đổi sự tab lẫn

Nếu có sự phân ly của chất tan trong 1 pha: giả sử chất tan KA phân bố giữa dung môi 1 và 2, trong dung môi 1 chất K không phân ly (Hình 3)

1

2 1 2

1 2

C

2

2 1 2

TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1: Phát biểu và viết biểu thức của định luật phân bố

Định luật phân bố : nếu ta thêm một chất thứ ba nào đó có khả năng hòa tan trong 2 chất kia thì chất đó sẽ phân bố giữa hai chất lỏng tạo thành 2 dung dịch cân bằng có nồng độ khác nhau

Nếu C1 và C2 là nồng độ của cấu tử chất tan trong hai dung môi 1

và 2, khi cân bằng ở nhiệt độ không đổi, thì t số C1/C2 là một hằng số

và được gọi là hệ số phân bố K

K=

2

1

C C

Câu 2: Chứng minh rằng với cùng một lượng dung môi nếu tiến

hành chiết nhiều lần thì có lợi hơn chiết một lần

Cùng một lượng dung môi nếu tiến hành chiết nhiều lần thì có lợi hơn chiết một lần vì:

Chiết một lần lượng chiết được là:

m=a.(1-c

KV V

K=

0 1 1

V x Vc

Nồng độ chất tan trong dung môi chiết:

0 2

2 1

V x V

x x

0

0 ) V c K V

V

Sau lần chiết thứ n:

c

V K V

V

)

V

0

0

1

 Chiết n lần có lợi hơn chiết 1 lần

Câu 3: Viết biểu thức tính K phân bố và K cân bằng, cho biết chúng

phụ thuộc vào những yếu tố nào

Hằng số phân bố chỉ phụ thuộc vào bản chất các chất và nhiệt độ

Công thức tính hằng số cân bằng đối với pứ trong bài này:

-Khi chuẩn độ I2 trong dd H2O thì không nên cho HTB vào ngay

từ đầu vì: HTB có cấu tạo dạng xoắn  hấp thụ I2 gây sai số chuẩn độ

-Phải thêm dd KI vào để hòa tan I2 vì:

Như vậy nếu ta pha 1 trong hai hỗn hợp I2 trong nước và CCL4 rồi chuẩn độ lượng l2 trong 2 lớp ta sẽ tính được KPB.Ta sẽ xác định được lượng I2 trong lớp nước.Chuẩn độ I2 trong lớp nước ta sẽ thu được lượng (I2) tổng cộng bao gồm I2

tự do và I2 đã ở trong KI3 (tức là KI3) KI + I2 KI3

Phản ứng KI + I2 KI3 trong nước

o đó ta tính được:(KI3)=(I2)TC-(I2)H2O I

2

iết nồng độ [KI ban đầu là [KI0 ta sẽ

tính được nồng độ [KI khi cân bằng : [KI]cb =[KI0]-[KI3]

iết (I2)H2O , [KI3]cb , [KI]cb ta sẽ tính

K theo (1)

ra Sau khi lắc xong cho vào hai ph u chiết để yên trên giá cho hệ tách lớp Chiết lấy lớp CCl4 (phần dưới) vào hai bình nón nút mài 100ml Phần còn lại vẫn để nguyên trong ph u chiết

Tiến hành chuẩn độ:

-Chuẩn độ I2 trong CCl4 bằng Na2S203 0,01N: Mỗi lần lấy chuẩn 1ml + 10ml KI 0,1N chuẩn cho màu dung dịch chuyển từ nâu sang vàng rơm mới cho hồ tinh bột vào.Chuẩn đến khi dung dịch mất màu xanh thì

dừng lại (chú ý: khi chuẩn cần lắc mạnh để I2 trong CCl4 chuyển lên hết lớp KI) Chuẩn 3 lần lấy kết quả trung bình

- Chuẩn I2 trong lớp nước bằng Na2S203 0,001N :Mỗi lần chuẩn lấy 10ml

III/XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ TÍNH TOÁN KẾT QUẢ

I

O S Na O S Na N

V

V C

Vậy theo số liệu ta có:

Ph u 1: I2 H2O =

2 10

25 001 ,

0 =1,25.10-3 M

 I2 CCl4 =

2 1

6 , 20 01 ,

0 = 0,103 M

Ph u 2:  I2 TC =

2 2

5 7 01 ,

Theo định luật phân bố:

KPB = 

 2 24

2

CCl

O H

I

I

=

103 , 0

10 25 ,

=0,01214

Ta có:

 I2 H2O = KPB  I2 CCl4 (Ph u 2)

= 0,01214.0,02915=3,53881.10-4 M

 KI3 = I2 TC -  I2 H2O =0,01875 - 3,53881.10-4 =0,0184 M

 KI0 =

06 , 0 1 , 0 05 , 0 = 12 1 M  KI CB =  KI0 -  KI3 = 12 1 - 0,0184 = 0,06493 M Vậy hằng số cân bằng của phản ứng: KI + I2 KI3 KCB =      KI 3I2 KI CB = 4 10 53881 , 3 06493 , 0 0184 , 0  =800,74 Vậy: KCB = 800,74 IV.NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

BÀI 3: XÁC ĐỊNH NĂNG LƢỢNG HOẠT HÓA

Ta thấy mức năng lượng của AB lờn hơn mức năng lượng A+B là ∆H =

E2+E1

Như vậy có nghĩa là phản ứng theo chiều thuận là phản ứng thu nhiệt Vậy trạng thái X* là trạng thái chung cho phản ứng thuận và phản ứng nghịch Mức năng lượng X gọi là thềm năng lượng mà một phản ứng muốn tiến hành được phải vượt qua mức năng lượng đó Như vậy năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết đẻ bổ sung vào hệ để cho hệ có năng lượng bằng hoặc lớn hơn mức X*

ài này xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng:

1 1

T T

Như vậy nếu xác định được hằng số tốc độ k ở nhiệt độ T1 và T2 ta sẽ xác định được E

Nếu khi thực hiện phản ứng (1) lấy lượng nước là rất lớn hơn nhiều lần

so với etylaxetat thì ta có thể xem nồng độ nước là không thay đổi và phản ứng tiến hành theo cơ chế bậc 1

Phương trình động học có dạng : lg k t

x C

C

303 2

1 0

0 

Trong đó: C0 là nồng đọ etylaxetat ban đầu

x là lựợng etylaxetat đã phản ứng ở thời gian t

Vậy muốn xác định k1 thì ta phải xác định nồng độ ở các thời điểm khác nhau rồi từ đó tính ra

TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1: Năng lượng hoạt hóa là gì?

- Năng lượng họat hóa là năng lượng dư tối thiểu mà hệ phản ứng cần phải có so với năng lượng trung bình của hệ ban đầu để phản ứng có thể xảy

ra

Câu 2: Nhiệt độ có ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng?

- Sự ảnh hưởng của nhiêt độ tới vận tốc của phản ứng là: nếu nhiệt độ phản ứng càng cao thì phản ứng xảy ra càng nhanh

Câu 3: Nồng độ NaOH có ảnh hưởng gì đến chuẩn độ?

- Sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH tới chuẩn độ là : không nên dùng nồng độ quá loãng vì khó phát hiện điểm tương đương, không nên dùng nồng

độ cao d dẫn dến sai số lớn Nồng độ NaOH hay dùng là 0,1N

III Phần thực nghiệm:

1 Dụng cụ hóa chất:

ình tam giác nút thường 250ml : 6 cái

Xác định V0: Lấy 10ml dung dịch ở một trong hai bình tam giác chuẩn

độ bằng NaOH 0,1N với chỉ thị phenolftalein(dung dịch chuyển sang màu hồng thì dừng )

Xác định V: Lấy 10ml dung dịch ở bình tam giác còn lại cho vào bình cầu có sinh hàn, đặt vào bình cách thủy đun ở nhiệt độ 80-900C trong vòng

120 phút (thỉnh thoảng lắc và cho ít nước cất qua sinh hàn) Lấy ra để nguội bằng nhiệt độ phòng, rồi đem định phân toàn bộ bằng NaOH 0,1N

Xácđịnh Vt: Trong hai bình trên, cứ 20 phút lấy ra mỗi bình 10ml để chuẩn độ (nhớ cho thêm 10ml nước cất và 3 giọt phenolftalein) chuẩn bằng NaO 0,1N cho đến khi màu hồng xuất hiện Làm 5-6 lần

4 Xử lý kết quả:

Gọi V 0 là thể tích NaOH cần để chuẩn lượng Cl ban đầu có trong 10ml lấy mỗi lần chuẩn Như vậy giá trị (Vt- V 0) là thể tích cần thiết để chuẩn lượng CH3COOH sinh ra do phản ứng thủy phân sau thời gian t

Từ đó ta suy ra lượng etylaxetat đã phản ứng x sau thời gian t tỉ lệ với (Vt

-V0), do vậy ta viết x=m((Vt- V 0), trong đó m là hệ số tỉ lệ

Một cách tương tự như vậy, lượng CH3COOC2H5 đã phản ứng ở thời điểm vô cùng sẽ tỉ lệ với (V  - V 0 ) Lượng này chính bằng lượng

CH3COOC2H5 ban đầu C0

5 2

3COOC H

CH = m (V- V 0)

Do vậy ta có lg (V- Vt)=lg (V- V 0) -

303 , 2

1 1

T T

Suy ra: E= 4,575. . .

1 2

2 1

T T

T T

1 1

T

T  E=4,575. . .

1 2

2 1

T T

T T

(cal/mol)

Biểu đồ xác định K v K2

y = -0.0013x + 1.4246

y = -0.0006x + 1.4234

1.26

1.28

1.3

1.32

1.34

1.36

1.38

1.4

1.42

Thời gi n(t)

Nhiệt độ phòng Nhiệt độ phòng+10 Linear (Nhiệt độ phòng+10) Linear (Nhiệt độ phòng)

- Dựa vào đồ thị ta có: tg = -0,0006 

1

T

k = 1,3818.10-3

tg= -0.0013  k T2=2,9939.10-3

-Thay vào công thức: E=4,575. . .

1 2 2 1 T T T T  lg 1 2 T T k k suy ra: E=14100(cal/mol) Vậy: Năng lượng hoạt hóa của pứ này trong môi trường axit là: E=14100(cal/mol)

IV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

BÀI 4: HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT VÀ PHƯƠNG TRÌNH FRENDLICH I/ MỤC ĐÍCH: Xác định sự hấp phụ axit axetic bởi than hoạt tính trong

dung dịch nước

II/ KIẾN THỨC LÝ THUYẾT:

Sự hấp phụ chất không điện ly hoặc chất điện ly yếu trên ranh giới phân chia pha rắn lỏng thuộc vào loại đặc tính hấp phụ phân tử và tuân theo phương trình Gibbs Nếu chất tan bị hấp phụ một lượng lớn hơn dung môi thì

sự hấp phụ đó gọi là hấp phụ dương, còn ngược lại là hấp phụ âm Sự hấp phụ của các chất hữu cơ cùng một dãy đồng đẳng tuân theo quy tắc Traube:

Sự hấp phụ giảm với sự tăng chiều dài mạch bởi vì với sự tăng kích thước phân tử tiết diện sử dụng của chất hấp phụ để hấp phụ bị giảm, các phan tử

lớn không bị rơi vào lỗ hẹp của chất hấp phụ

Sự hấp phụ trên ranh giới rắn lỏng tuân theo quy tắc thăng bằng độ phân cực của Rebindis: Các chất bị hấp phụ trên ranh giới phân chia pha chỉ xãy ra trong trườn hợp nếu do sự có mặt của nó ở lớp bề mặt làm cho hiệu số độ phân cực của pha bị giảm

Để đo sự hấp phụ, người ta cho một lượng cân chính xác chất hấp phụ vào các thể tích như nhau của dung dịch chấ bị hấp phụ Lượng chất bị hấp phụ được tính như là hiệu số nồng độ đầu và nồng độ cân bằng trong các thể tích như nhau của dung dịch Trong các dung dịch loãng, thông thường người

ta không tính sự hấp phụ của dung môi Theo các dữ kiện thực nghiệm xây dựng đồ thị sự phụ thuộc khối lượng chất bị hấp phụ vào nồng độ cân bằng của nó trong dung dịch

Sự hấp phụ trên vật xốp từ dung dịch loãng được mô tả bằng phương trình thực nghiệm Frenlich:

X/m = k CnTrong đó: X là số mol chất bị hấp phụ (mol/l)

m là khối lượng chất hấp phụ (g)

C là nồng độ cân bằng (mol/l hay mmol/l)

k là hằng số tương ứng cho khối lượng của chất bị hấp phụ ở nồng

lg

lg





Khi đó đồ thị phụ thuộc lg(x/m) vào lgC là đường thẳng như hình 6

TRẢ LỜI CÂU HỎI :

Câu 1: Hấp phụ là gì? Có mấy loại hấp phụ ?

-Hấp phụ là quá trình chất chứa các phân tử chất khí,lỏng hay chất hòa tan lên bề mặt phân cách pha Bề mặt phân cách pha có thể là khí- lỏng, khí- rắn hay lỏng-lỏng, lỏng- rắn…

*Phân loại hấp phụ:có 2 loại hấp phụ : là hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học

Câu 2: Những thuyết nào đã học về hấp phụ?

*Có 3 thuyết đã học về sự hấp phụ

- Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt frendlich

- thuyết của Langmuir

+ Sai số chủ quan : sai số trong quá trình cân, chuẩn độ, đong, tính toán kết quả

+ Sai số khách quan : do dụng cụ thí nghiệm, hóa chất…

Ví dụ : Chuẩn độ là quá trình đi xác định điểm tương đương, từ điểm tương đương ta suy ra nồng độ chất cần xác định Thế nhưng trong thực tế ta không thể tìm được chỉ thị thay đổi màu tại điểm tương đương mà chỉ có chỉ thị thay đổi màu trước và sau điểm tương đương thôi Như vậy trong quá trình chuẩn độ tất yếu phải xảy ra sai số chỉ thị

Chú ý:Mỗi lần chuẩn lấy 10ml và cho thêm 3 giọt phenolftalein, chuẩn

độ bằng dung dịch NaO 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng

Kết quả thí nghiệm được ghi vào bảng sau:

IV XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Khối lượng axit bị hấp phụ được tính theo công thức sau:

m

C C

1000

2

1 

Trong đó: C1 ,C2 là nồng độ axít trước và sau khi hấp phụ

V:thể tích dung dịch lấy ra để hấp phụ(50ml)

m:Khối lượng vật bị hấp phụ(than 1g)

Tính toán t đƣợc bảng số liệu sau:

LgC -0.44 -0.56 -0.68 -0.9 -1.24 -1.64