Bài thí nghiệm hóa lý (kết quả thí nghiệm ở trang thứ 10 nhé)

Thí nghiệm hóa lý Hằng số cân bằng và Thủy phân este, có kết quả thí nghiệm

Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 NG S NG Mục đích Xác định hằng số cân bằng của phản ứng:        trong dung dịch nước t Hằng số cân bằng của phản ứng                 Nồng độ của       có thể xác định nhờ phương trình chuẩn độ bằng       (với chỉ thị hồ tinh bột) theo phương trình:                    Tuy nhiên, khi nồng độ   bị giảm theo phương trình    thì cân bằng của phản ứng    bị dịch chuyển theo chiều phân li   tạo thành   , do đó khi chuẩn độ ta không xác định được     mà chỉ xác định được nồng độ tổng cộng         . Để xác định riêng rẽ   cũng như     người ta sử dụng định luật phân bố, cụ thể là nghiên cứu sự phân bố   giữa dung dịch  trong nước và trong lớp   . Khi cho   và  vào hỗn hợp nước và   thì sau một thời gian trong hệ tồn tại hai cân bằng đồng thời: 1. Cân bằng của phản ứng    trong lớp dung dịch  trong nước (lớp   ) biểu thị bằng phương trình     Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 2. Cần bằng phân bố của   giữa lớp nước và lớp   biểu thị bằng phương trình:                  Nếu chuẩn độ   bằng       sẽ xác định được       . Dựa vào  có thể tính được        . Khi đã biết được   (  được xác định nhờ nghiên cứu riêng lẽ sự phân bố của   giữa lớp    và lớp   ):                     Nếu chuẩn độ lớp    bằng       ta xác định được nồng độ tổng cộng             từ đó xác định được     :               Khi biết nồng độ ban đầu của      có thể tính được :                        Thay            và    ta thu được:                    1. Xác định hệ số phân bố của   giữa lớp   và lớp   . Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 Lấy vào hai bình nón nút nhám 1 và 2:  Bình 1: 150ml    bão hòa     ;  Bình 2: 150 ml nước cất   bão hòa    Đậy nút kín hai bình và lắc trong khoảng 1 giờ. Ngưng lắc và chuyển hỗn hợp sang phễu chiết 1 và 2 tương ứng, để yên cho hỗn hợp tách lớp và chiết riêng lớp   ở bình 1, bình 2 vào lần lượt bình 1a và 2a tương ứng, lớp    vào bình 1b và 2b tương ứng. Chuẩn độ lớp hữu cơ: Dùng pipet lấy 2ml dung dịch   (ở bình 1a, 2a) cho vào lần lượt hai bình có chứa sẵn  rồi cho thêm khoảng 5 giọt hồ tinh bột. Sau đó, tiến hành chuẩn đọ bằng dung dịch       . Chuẩn độ lớp   : Dùng pipet lấy 20ml dung dịch    (ở bình 1b, 2b) cho vào lần lượt hai bình có chứa sẵn 5ml dung dịch  rồi cho thêm khoảng 5 giọt hồ tinh bột. Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch       . Quá trình chuẩn độ phải được tiến hành 3 lần để lấy kết quả trung bình.   liu: Gọi số ml dung dịch       có nồng độ là  (trong trường hợp này là 0.01 hay 0.001) tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ là , số ml dung dịch mẫu thử là   , nồng độ đương lượng của   trong mẫu thử là   ta có:        . Mặt khác theo phương trình phản ứng :      do đó nồng độ phân tử gam của   : Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013              Ghi các số liệu thu được và kết quả tính theo bảng 1. Bảng 1 Số ml Na 2 S 2 O 3 dùng chuẩn độ Bình 1 Bình 2 1a (lớp CCl 4 ) 1b (lớp H 2 O) 2a (lớp CCl 4 ) 2b (lớp H 2 O) Lần 1 Lần 2 Trung bình Nồng độ I 2 (mol/l) Tính   theo công thức  đối với 2 bình và lấy kết quả trung bình. 2. Xác định nồng độ các chất tham gia phản ứng và hằng số cân bằng Lấy vào 3 bình nón có nút nhám 3, 4, 5:  Bình 3: 50ml dung dịch    bão hòa   .  Bình 4: 50ml dung dịch    bão hòa   .  Bình 3: 50ml dung dịch    bão hòa      . Đậy nút kín ba bình và lắc trong khoảng 1 giờ. Ngưng lắc và chuyển hỗn hợp sang phễu 1, 2 và 3 tương ứng, để yên cho hỗn hợp tách lớp và chiết riêng lớp   ở bình 1, bình 2, bình 3 vào lần lượt các bình 3a, 4a, 5a tương ứng; lớp    vào bình 3b, 4b, 5b tương ứng. Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 Chuẫn độ lớp hữu cơ: Dùng pipet lấy 2ml dung dịch   (ở bình 3a, 4a, 5a) cho vào lần lượt ba bình có sẵn  rồi cho thêm 5 giọt hồ tinh bột. Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch       . Chuẩn độ lớp   : Dùng pipet lấy 20ml dung dịch    (ở bình 3a, 4b và 5b) cho vào lần lượt ba bình có chứa sẵn  rồi cho thêm khoảng 5 giọt hồ tinh bột. Sau đó, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch       . Quá trình chuẩn độ phải được tiến hành 3 lần để lấy kết quả trung bình. Ghi các số liệu thu được theo bảng 2. Bảng 2 Số ml Na 2 S 2 O 3 dùng chuẩn độ Bình 3 Bình 4 Bình 5 3a (lớp CCl 4 ) 3b (lớp H 2 O) 4a (lớp CCl 4 ) 4b (lớp H 2 O) 5a (lớp CCl 4 ) 5b (lớp H 2 O) Lần 1 Lần 2 Trung bình Dựa vào kết quả ở hai bảng, ta tính được       và nồng độ tổng cộng             trong lớp nước (đối với mỗi bình 3, 4, 5). Dựa Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 vào công thức            tính được nồng độ của các chất khi cân bằng và   rồi lấy kết quả trung bình.           Tính sai số của việc xác định hằng số cân bằng:                                               ***Lưu ý:  Các lớp   và lớp    sau khi tách phải cho vào bình và đậy kín nắp.  Vì Iod dễ bay hơi và khó tan trong nước nên tách bình nào cần chuẩn độ ngay bình đó và nền tiến hành chuẩn độ lớp    trước. Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 N NG TH M Xác định hằng số tốc đọ phản ứng và năng lượng hoạt động hóa của phản ứng thủy phân etyl axetat bằng dung dịch kiềm. t Phản ứng phân hủy etyl axetat phân hủy theo phương trình:                    Đây là phản ứng bậc hai, tốc độ của phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ este và kiềm:              và hằng số tốc độ phản ứng:                                  ở đây:     là nồng độ ban đầu của este và kiềm.   là nồng độ của este và kiềm đã phản ứng sau thời gian t.         và         là nồng độ của este và kiềm ở thời điểm t. Bằng cách chuẩn độ lại lượng  còn lại trong phản ứng ở từng thời điểm khác nhau có thể tính được   từ đó xác định được . Tim Lấy bình cầu đáy bằng dung tích 200ml có nút đậy kín (tốt nhất là nút nhám). Dùng bình định mức lấy 100ml dung dịch este etyl axetat    Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013 cho vào một bình và 100ml dung dịch     vào bình kia (lượng  dùng dư để phản ứng thủy phân xảy ra hoàn toàn). Đậy kín hai bình để tránh este bay đi và   tan vào dung dịch . Ngâm cả hai bình vào máy điều hòa nhiệt độ ở   . Sau  thì bắt đầu đổ nhanh bình đựng dung dịch  vào bình đựng este, đậy nút, lắc đều hỗn hợp, ghi thời gian coi như đó là lúc bắt đầu phản ứng. Đồng thời dùng pipet lấy nhanh 15ml hỗn hợp cho vào một bình nón cỡ 100ml đã có sẵn    . Vì lượng     dư so với  có trong 15ml mẫu thử nên sẽ trung hòa hết kiềm và kìm hãm phản ứng lại. Bằng cách chuẩn độ lượng axit dư trong bình nón (dùng     với chất chỉ thị phenolphtalein có thể biết được lượng  đã tiêu tốn để trung hòa lượng  có trong 15ml mẫu thử. Dữ kiện thu được ứng với thời điểm   . Sau 5, 10, 20, 30, 40, 50 phút kể từ lúc bắt đầu phản ứng, lại lấy ra 15ml hỗn hợp phản ứng cho vào bình nón đã có sẵn     và lại chuẩn độ lại lượng  dư bằng lượng  như đã nêu trên. Sau khi lấy mẫu thử cuối cùng (ở phút thứ 50), lắp vào bình phản ứng một sinh hàn hồi lưu, rồi đun trong nồi cách thủy lên tới    và giữ nhiệt độ này trong khoảng nữa giờ. Để nguội hỗn hợp phản ứng đến Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013    và tiến hành hành lấy mẫu và chuẩn độ  còn lại như đã làm ở trên. Vì ở    phản ứng xảy ra rất nhanh, do đó sau 30 phút giữ hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ này rồi để nguội đến   , phản ứng xem như đã kết thúc và dữ kiện thu được ứng với   . Để xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng cần lặp lại thí nghiệm tương tự như trên nhưng bình phản ứng được đặt trong máy đều nhiệt ở    và mẫu thử thử được lấy ở những thời điểm 3, 5, 10, 15, 20, 30 phút sau lúc bắt đầu phản ứng. Dữ kiện ứng với thời điểm    và    có thể sử dụng kết quả ở phần trên. Cần chú ý trong suốt thời gian thí nghiệm không được nhấc bình ra khỏi máy điều nhiệt. t qu Nếu gọi lượng     dùng để chuẩn độ lượng axit dư trong bình nón là n ml thì lượng     đã tiêu tốn để trung hòa  hay lượng     có trong 15ml mẫu thử   sẽ bằng: n t = 10 – n Gọi n 0 , n t , n ∞ là lượng NaOH    có trong 15 ml mẫu thử ở các thời điểm tương ứng t = 0, t = t và t = ∞ thì nồng độ ban đầu của kiềm    sẽ tỉ lệ với n 0 ; nồng độ ban đầu của este    tỉ lệ với n o − n ∞ (vì ta xem phản ứng đã kết thúc và lượng NaOH lấy dư so với este) và nồng độ este đã bị thuỷ phân sau thời gian t là   tỉ lệ với n 0 − n t , nghĩa là:                 Bài giảng thực hành hóa lý _ 2013         Ở đây “const” là hệ số tỉ lệ biểu thị sự liên hệ giữa nồng độ đương lượng của dung dịch với số ml dung dịch và được tính như sau: Vì n o là số ml NaOH    có trong 15 ml mẫu thử ở t = 0 nên đương lượng NaOH có trong 15 ml đó là:         và nồng độ đương lượng của NaOH trong mẫu thử sẽ là:                    Như vậy    Thay các giá trị    ,    ,   ở trên vào các phương trình (3) thu được:                       Ghi các kết quả thực nghiệm và tính toán theo bản sau: Nhiệt độ ( 0 C) Thời gian lấy mẫu thử kể từ thời điểm t = 0 Lượng NaOH dùng chuẩn độ HCl dư, n Lượng NaOH có trong mẫu 40 ml mẫu thử: n t = 10 − n Hằng số tốc độ phản ứng k Đối với từng nhiệt độ phải xác định giá trị hằng số tốc độ trung bình:          Năng lượng hoạt động hóa được tính theo phương trình: