TÀI LIỆU THỰC HÀNH HÓA LÝ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HÓA HỌC - TÀI LIỆU THỰC HÀNH HÓA LÝ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-2021 Tài liệu Thực hành Hóa lý MỤC LỤC NỘI QUI PHỊNG THÍ NGHIỆM .3 LỜI NÓI ĐẦU BÀI PHA DUNG DỊCH VÀ CHUẨN ĐỘ BÀI KẾT TINH – THĂNG HOA – CHƯNG CẤT – ĐỘ TAN VÀ TÍCH SỐ TAN .15 BÀI CHẤT CHỈ THỊ MÀU, HẰNG SỐ ĐIỆN LY AXÍT – BAZƠ YẾU 21 BÀI TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 28 BÀI XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG .32 BÀI CÂN BẰNG LỎNG – RẮN 35 BÀI NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG PHÂN HỦY PHỨC ION CỦA MANGAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG 38 BÀI XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG .43 BÀI XÂY DỰNG GIẢN ĐỒ PHA CHO HỆ BA CẤU TỬ LỎNG 47 BÀI 10 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG BẬC HAI 51 BÀI 11 XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H2O2 .54 BÀI 12 ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY 56 BÀI 13 XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ CỦA KEO Fe(OH)3 .61 BÀI 14 HẤP PHỤ TRONG DUNG DỊCH TRÊN BỀ MẶT CHẤT HẤP PHỤ RẮN .65 BÀI 15 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG 69 Bài 16: XÁC ĐỊNH ENTANPY CỦA Q TRÌNH HĨA HƠI CHẤT LỎNG 73 BÀI 17: ĐỘ TĂNG ĐIỂM SÔI 78 BÀI 18: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CH3COOC2H5 BẰNG HCl 82 BÀI 19: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG THẾ HALOGEN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Khoa Cơng nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp TP HCM NỘI QUI PHỊNG THÍ NGHIỆM Đi làm thí nghiệm qui định, chuẩn bị trước thí nghiệm Mặc áo blouse, mang giày, đeo kính bảo hộ, trang, đầu tóc gọn gàng làm thí nghiệm Trong q trình thí nghiệm phải giữ trật tự vệ sinh sẽ, khơng nói chuy ện, cười đùa, không ăn uống, hút thuốc hay tiếp khách, không tự ý rời khỏi phịng thí nghiệm khơng đồng ý giáo viên hướng dẫn Cẩn thận sử dụng hóa chất độc hại Những hóa chất độc cần phải thao tác tủ hút, không dùng miệng hút hóa chất Khi pha lỗng axít phải thao tác từ từ, khơng cho nước vào axít đậm đặc Nếu bị bỏng axít phải rửa vịi nước - phút dùng tẩm KMnO4 bôi lên vết bỏng Bỏng kiềm đặc làm thay CH3COOH 2% Để xa lửa chất dễ cháy nổ Sử dụng máy móc thiết bị phịng thí nghiệm phải đồng ý hướng dẫn giáo viên hướng dẫn thí nghiệm Tuyệt đối khơng tự ý sử dụng hay sử dụng sai mục đính, sai qui trình dễ dẫn đến hư hỏng máy móc thiết bị Trước phải rửa dụng cụ, làm vệ sinh nơi thí nghiệm bàn giao dụng cụ cho giáo viên hướng dẫn LỜI NĨI ĐẦU Hóa lý mơn học sở quan trọng ngành cơng nghệ Hóa học Giáo trình thực hành Hóa lý biên soạn dựa cấu trúc chương trình lý thuyết học phần Nhiệt động hoá học, Động hoá học, Điện hoá học Hố keo mơn Hóa lý Hóa keo Để việc thí nghiệm đạt hiệu quả, sinh viên cần phải nghiêm túc thực quy trình sau: Đọc nghiên cứu kỹ bài, hiểu cặn kẽ nguyên lý nhiệm vụ trước vào thí nghiệm Kiểm tra lại hệ thống lắp ráp thiết bị Khi có thắc mắc phải hỏi lại giáo viên hướng dẫn Để đảm bảo kết đo xác, dụng cụ, thiết bị trước sử dụng phải rửa sấy khơ Khi tiến hành thí nghiệm phải tuân thủ điều kiện phản ứng thí nghiệm nhiệt độ, áp suất… Các kết đo thí nghiệm phải giáo viên ký xác nhận trước làm báo cáo Không tùy ý sửa đổi dây dẫn, đầu dò sử dụng máy tính vào mục đích khác mà khơng có đồng ý giáo viên hướng dẫn Tác phong làm việc nghiêm túc, khơng gây ồn phịng thí nghiệm ảnh hưởng đến học tập kết đo Tài liệu thực hành Hóa lý biên soạn từ giáo trình Hố đại cương Hố lý uy tín giảng dạy Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM Tuy nhiên, nội dung kiến thức lớn nên có lẽ cịn nhiều thiếu sót Ban biên soạn mong nhận góp ý q thầy bạn sinh viên để tài liệu phương pháp giảng dạy mơn Thực hành Hóa lý đạt kết tốt BÀI PHA DUNG DỊCH VÀ CHUẨN ĐỘ 1.1 Mục đích thí nghiệm  Pha dung dịch chuẩn độ dung dịch  Xác định tỷ trọng dung dịch 1.2 Nguyên tắc 1.2.1 Nồng độ dung dịch Là lượng chất tan có đơn vị khối lượng đơn vị thể tích dung dịch hay dung mơi Trong hố học, nồng độ dung dịch biểu thị nhiều cách khác  Nồng độ phần trăm khối lượng (%) số gam chất tan chứa 100 gam dung dịch  Nồng độ mol (CM) số mol chất tan chứa lít dung dịch  Nồng độ đương lượng (CN) số đương lượng gam chất tan chứa lít dung dịch  Nồng độ molan (Cm hay m) số mol chất tan 1000 gam dung môi  Nồng độ phần mol (Xi) số mol chất i chia cho tổng số mol chất có mặt dung dịch ni X = i ∑ nj 1.2.2 Pha dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn dung dịch có nồng độ biết xác Có hai cách pha chế dung dịch chuẩn Cân lượng chất xác hịa tan bình định mức, pha loãng dung dịch nước cất vạch ngấn Biết thể tích dung dịch khối lượng chất tan, tính nồng độ dung dịch Nồng độ dung dịch chuẩn phân tích thể tích thường dùng nồng độ đương lượng Việc pha chế theo cách thực chất pha chế phải tinh khiết mặt hóa học, thành phần chất phải ứng với công thức nghĩa phải bền dạng rắn dung dịch Chất thỏa mãn yêu cầu gọi chất gốc Nếu khơng có chất gốc, trước hết pha dung dịch có nồng độ gần đún g, sau dùng dung dịch chất gốc để xác định lại nồng độ dung dịch vừa pha Ví dụ, dùng dung dịch axít oxalic (H2C2O4.2H2O) chuẩn để xác định lại nồng độ dung dịch NaOH Để tiện dùng phịng thí nghiệm thường dùng “chất tiêu chuẩn” Những chất lượng chất rắn khác cân xác thể tích dung dịch chuẩn độ đo xác cần thiết để pha lít 0,1N bỏ vào ống thủy tinh nhỏ hàn kín (1), ống có hai chỗ thủy tinh lõm, thành ống mỏng (gọi fixanal) Tiến hành pha chế dung dịch chuẩn độ ”chất tiêu chuẩn” sau:  Lau chỗ thủy tinh mỏng đầu    Lấy đũa thủy tinh nhọn (3) chọc thủng đầu mỏng, lộn ngược ống hứng phễu (2) đặt vào bình định mức Sau chọc thủng chỗ lõm thứ hai Cho dần lượng hóa chất lượng dung dịch ống vào bình định mức 1000ml hịa tan pha lỗng dung dịch thu nước cất đến vạch ngấn 1.2.3 Pha chế dung dịch từ dung dịch có nồng độ khác 1.2.3.1 Pha lỗng dung dịch Là q trình thêm nước cất vào để dung dịch có nồng độ nhỏ Gọi C 1, C2 V1, V2, nồng độ thể tích dung dịch trước sau pha lỗng, lượng chất tan không đổi nên C1V1 = C2V2, gọi Vn thể tích nước dùng pha lỗng thì: V = V1+Vn biểu thức có dạng: C1V1 = (V1+Vn).C2 (1) Ví dụ: cần thêm ml nước vào 500ml dung dịch axít HCl 0,122N để có dung dịch axít HCl 0,100N Theo biểu thức (1): 0,122.500 = 0,100(500+V n) Vn = 110ml 1.2.3.2 Pha trộn dung dịch Giả sử trộn V1 ml dung dịch chất A có nồng độ C1 với V2 ml dung dịch có nồng độ C2 thu Vml = V1+V2 dung dịch chất A có nồng độ C, biểu thức có dạng: C1V1 + C2V2 = CV (2) Ví dụ cần thêm ml dung dịch HCl đặc 12N vào 200ml dung dịch HCl 0,8N để có dung dịch HCl 1N Theo biểu thức (2): 12V1+200.0,8 = 1(V1 + 200) V1 = 3,63ml HCl đặc 12N 1.2.4 Xác định nồng độ dung dịch 1.2.4 Dụng cụ đo ty trọng phù kế 1.2.4.1 Phân biệt khối lượng riêng tỷ trọng Khối lượng riêng (density): khối lượng chất lỏng đơn vị thể tích 15oC 101.325 kPa có đơn vị đo kg/m3 Tỷ trọng (Specific gravity): tỷ số khối lượng thể tích chất lỏng nhiệt độ quy định với khối lượng thể tích nước tinh khiết nhiệt độ nhiệt độ khác Cả hai nhiệt độ nghi rõ Phù kế ống phao thủy tinh dài hàn kín, có chia thành vạch nhỏ Phần phù kế có đặt khối nặng (các hạt chì), trọng lượng hạt phụ thuộc vào chức sử dụng loại phù kế Nhờ mà phù kế nhúng chìm chất lỏng giữ vị trí thẳng đứng Theo độ chìm sâu phù kế mà ta biết tỷ trọng chất lỏng Đơi phù kế có đặt nhiệt kế, cho phép đo đồng thời nhiệt độ thời điểm xác định Hình 1.1 Dụng cụ đo tỷ trọng, phù kế 1.2.4.2 Phương pháp sử dụng  Nguyên lý: dựa vào định luật Archimet;  Xác định sơ tỷ trọng chất lỏng phù kế có thang chia rộng (từ đến 1,8) Sau đo phù kế có thang chia hẹp (Ví dụ: từ 1,200 đến 1,400);  Rót chất lỏng cần đo (ở nhiệt độ xác định) vào ống đong thủy tinh cao, khơ có dung tích 500mL cho nhúng phù kế vào, khơng chạm vào đáy ống đong;  Nhúng phù kế khô vào chất lỏng, ấn nhẹ phù kế xuống, không ấn mạnh, không để phù kế va vào đáy ống đong;  Để yên vòng -10 phút Quan sát xem độ chìm phù kế tới vạch thang chia phù kế tỷ trọng chất lỏng;  Cách đọc giống đọc mức dung dịch dụng cụ đo dung tích;  Sau dùng rửa phù kế, lau khô đặt vào bao hộp riêng Nhiệt độ chất lỏng phải tương ứng với nhiệt độ ghi phù kế (thường 20 oC) Trong trường hợp phải đo tỷ trọng dung dịch có nhiệt độ cao nhiệt độ ghi phù kế ta phải lập bảng hiệu chuẩn, đồng thời dựa vào bảng hiệu chuẩn để xác định sai số trình đo Hình 1.2 Cách đọc phù kế Có phù kế đặc biệt, cho biết đặc tính cần biết chất lỏng như: rượu kế (hoặc cồn kế), sữa kế Nguyên tắc hoạt động phù kế là: dựa vào khác tỷ trọng dung dịch với nồng độ khác (ví dụ: hàm lượng cồn, hàm lượng chất béo…), từ xác định tương đối xác hàm lượng số chất Trên phù kế thường có giá trị đọc: tỷ trọng Độ Baume' Bảng 1.1 Bảng chuyển đổi quan hệ tỷ trọng độ Baume’ Độ Baume' Tỷ trọng Độ Baume' Tỷ trọng Độ Baume' Tỷ trọng 25 1.208 50 1.526 1.007 26 1.218 51 1.543 1.014 27 1.229 52 1.559 1.021 28 1.239 53 1.576 Độ Baume' Tỷ trọng Độ Baume' Tỷ trọng Độ Baume' Tỷ trọng 1.028 29 1.25 54 1.593 1.036 30 1.261 55 1.611 1.043 31 1.272 56 1.629 1.05 32 1.283 57 1.648 1.058 33 1.295 58 1.667 1.066 34 1.306 59 1.686 10 1.074 35 1.318 60 1.706 11 1.082 36 1.33 61 1.726 12 1.09 37 1.343 62 1.747 13 1.099 38 1.355 63 1.768 14 1.107 39 1.368 64 1.79 15 1.115 40 1.381 65 1.813 16 1.124 41 1.394 66 1.835 17 1.133 42 1.408 67 1.859 18 1.142 43 1.421 68 1.883 19 1.151 44 1.436 69 1.908 20 1.16 45 1.45 70 1.933 21 1.169 46 1.465 71 1.959 22 1.179 47 1.48 72 1.986 23 1.189 48 1.495 72.5 Độ Baume' Tỷ trọng Độ Baume' Tỷ trọng 24 1.198 49 1.51 Độ Baume' Tỷ trọng 1.2.4.3 Thí nghiệm đo tỷ trọng chất lỏng a Bằng phù kế  Vệ sinh thật ống đong phù kế dung mơi dễ bay aceton hay isopropan  Rót mẫu từ từ vào ống đong thật khéo, tránh tạo bọt Nếu xuất bọt dùng giấy lọc để thấm cho hết bọt  Đặt ống đong chứa mẫu vị trí thẳng đứng nơi khơng gió có nhiệt độ thay đổi 2oC suốt thời gian thử nghiệm  Cho nhiệt kế thích hợp vào mẫu thử, khuấy nhẹ ghi nhận nhiệt độ mẫu xác đến 0.1oC  Nhấc nhiệt kế ra, thả từ từ phù kế vào mẫu (phù kế phải có thang đo phù hợp với giá trị mẫu cần đo) thả tay đến phù kế đạt đến vị trí cân Chú ý tránh làm ướt thân vạch phù kế tự  Để cho phù kế quay nhẹ, phù kế dừng, tự không chạm vào thành ống Đọc số đo thang tỷ trọng kế xác đến 1/5 vạch thang đo  Ghi số đo tỷ trọng kế thang đo mặt chất lỏng cắt thang đo Bằng cách đặt mắt thấp mực chất lỏng từ từ nâng lên đến bề mặt Ban đầu nhìn thấy hình elip méo, sau trở thành đường thẳng cắt ngang tỷ trọng kế  Nhấc tỷ trọng kế khỏi mẫu, đặt nhiệt kế vào mẫu đo lại nhiệt độ mẫu xác đến 0.1oC Nếu nhiệt độ đo khác nhiệt độ ban đầu nhiều 0.5oC lặp lại thử nghiệm nhiệt độ ổn định khoảng 0.5oC  Rót mẫu từ ống đong vào bình chứa mẫu  Lau ống đong, nhiệt kế tỷ trọng kế b Bằng phương pháp chuẩn độ Chuẩn độ phương pháp xác định nồng độ chưa biết dung dịch theo nồng độ biết dung dịch khác cách đo thể tích dung dịch tương tác Vì chất phản ứng với theo đương lượng nên nồng độ dung dịch phép chuẩn độ thường dùng nồng độ đương lượng Nồng độ dung dịch tương tác tỉ lệ nghịch với thể tích chúng 17.4 Hóa chất - NaCl 500g Urê tinh khiết Hydroquinone 250g - Nước cất Glycerine 250ml 17.5 Cách tiến hành Lắp đặt dung cụ hình 17.2 Sấy khơ cân bình bên sau sấy có khối lượng (m1) Đặt bình vào bên bình ngồi cho khe hở ống nhỏ bên n ằm bên khớp nối silicon Trong suốt q trình đo, nước vào bình thơng qua lỗ bên khơng phủ lên bình Cho vào bình cầu 150 - 200 ml nước nối chúng với phận lắp ráp Nối hai ống silicon vào hai lối bình đặt đầu ống vào becher 250 ml Gắn kẹp (pinchcock) vào ống thấp dẫn từ bình ngồi lúc chưa khóa lại Cho vào bình 40ml nước Đóng bình phía bên cách đặt cố định đầu dò nhiệt độ Chất tan phải nghiền nén thành viên truớc cho vào bình ( tránh để chúng dính vào thành bình) Cân mẫu chất (NaCl, Urê), mẫu xấp xỉ 700mg Đầu tiên, nghiền chất thành bột chày cối, sau dùng nén, nén chúng thành viên Cân viên vừa nén với độ xác 1mg Gia nhiệt cho dung mơi bình cầu sơi lên Hơi dung mơi vào bình ngồi gia nhiệt cho bình Điều chỉnh tốc độ gia nhiệt phận điều chỉnh nguồn Nhiệt độ bình hiển thị hình ( oC) Sau vài phút mà nhiệt độ bình gần đạt đến nhiệt độ sơi khơng tăng nữa, hạ thấp bếp đun ngừng sôi bắt đầu ngưng tụ từ bình ngồi vào trở lại bình cầu Sau nâng bếp đun lên lại Khi q trình sơi trở lại ban đầu đóng pinchcock Cài đặt nhiệt độ cách nhấn nút để đo thay đổi nhiệt độ Để việc đo tốt chênh lệch giũa hai gía trị hình không 0,01K Chờ cho giá trị hiển thị ổn định Cẩn thận mở nắp bình trong, thêm viên chất tan đóng lại Ban đầu nhiệt độ giảm nhẹ sau tăng trở lại lúc chất tan tan Khi giá trị hiển thị trở lại ổn định, ghi lại kết lặp lại trình cho viên kế tiếp, trình kết thúc sau lần đo Thí nghiệm kết thúc, mở pinchcock, tắt bếp đun Chú ý tránh cho dung dịch bình bị trào xuống bình cầu nhiệt độ hạ xuống Lấy bình ra, làm khơ bề mặt ngồi, lấy đầu dị nhiệt độ khỏi bình cân lại khối lượng(m2) Khối lượng nước lúc với giá trị lần đo cuối trừ khối lượng bình trống ban đầu (m1) khối lượng viên chất tan Đồ thị thể độ tăng điểm sôi theo tỷ số khối lượng chất tan khối lượng nước hình 17.1 17.6 Câu hỏi chuẩn bị Định nghĩa nhiệt độ sơi chất lỏng? Giải thích tăng nhiệt độ sôi dung dịch so với dung mơi ngun chất? Trình bày ngun tắc thí nghiệm? Tại cho chất tan vào nhiệt độ hệ giảm xuống? Cách xác định phân tử lượng chất tan? BÀI 18: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CH3COOC2H5 BẰNG HCl 18.1 Mục đích thí nghiệm - Xác định số tốc độ phản ứng phản ứng thủy phân CH3COOC2H5 axít HCl nhiệt độ khác (hay nhiều hơn) Tính tốn lượng hoạt hóa phản ứng theo số tốc độ đo 18.2 Nguyên tắc Trong dung dịch axit, CH3COOC2H5 thủy phân thành C2H5OH CH3COOH theo bậc giả định Lượng axit tạo thành chuẩn độ phương pháp chuẩn độ kiềm, từ phương pháp rút kết luận nồng độ este phụ thuộc vào thời gian CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5 OH Tốc độ phản ứng: dCE v  k.C C C W K R E dt Với: k: số tốc độ phản ứng CE, C W, CK: nồng độ este, nước xúc tác thời điểm t Vì nồng độ H2O H3O+ khơng đổi, ta có:  dCE ' dt  k CE Lấy tích phân vế, ta được: ln CE,0 CE  k't Nồng độ este CE,0 CE thời điểm t0 t thay thể tích dung dịch NaOH cần cho q trình trung hòa mẫu thời điểm bắt đầu VNaOH;0  , trình phản ứng VNaOH  sau q trình chuyển hóa hồn tồn VNaOH;  VNaOH,  ln V NaOH,0 VNaOH,  VNaOH  lnQ  k,t Trong đó: VNaOH,  : thể tích NaOH dùng để chuẩn độ thời điểm t =  VNaOH,0 : thể tích NaOH dùng để chuẩn độ thời điểm bắt đầu VNaOH : thể tích NaOH dùng để chuẩn độ thời điểm t Thể tích VNaOH, VNaOH,  xác định thí nghiệm tính cách sử dụng phương trình sau: VNaOH,0  CHCl.V1 100  CNaOH 105 Trong đó: V1: thể tích mẫu (= 5ml) CHCl: nồng độ dung dịch HCl (= 1M) CNaOH: nồng độ dung dịch NaOH (= 0,2M) E.VE.V1 V NaOH,  M VESNaOH C V NaOH,0 Trong đó: ρE: khối lượng riêng este ME: phân tử lượng este VE: thể tích dung dịch este VS: thể tích dung dịch (= 105ml) thời điểm t0 Năng lượng hoạt hóa xác định theo phương trình Arrhenius: k'  k e RT Trong đó: E (= 8,31441 J.mol -1.K-1) kmax: Hằng số trước lũy thừa R: Hằng số khí A Hình 18.1 Đồ thị lnQ theo thời gian t, hệ số góc đường thẳng k ’ Đối với cặp giá trị biết có số vận tốc k ’1 k’2 tương ứng với nhiệt độ T1 T2 lnk'   EA RT  lnk0 Ta có: lnk'  EA RT  lnk E ' lnk  A lnk RT Suy ra: T1.T2 T2  T1 k, ln EA  R k' 18.3 Dụng cụ thiết bị Hình 18.2 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm Tài liệu Thực hành Hóa lý - Ống xoắn gia nhiệt - Bộ điều khiển ống xoắn gia nhiệt - Bể điều nhiệt, 6l - Ống cao su d = 6mm - Màn hình hiển thị nhiệt độ 08492.93 08492.01 08487.02 39282.00 07050.00 1 - Đầu dò nhiệt NiCr-Ni - Đồng hồ bấm giây - Bếp điều nhiệt có khuấy từ 13615.03 03071.01 35720.93 1 - Cá từ l = 15mm - Cá từ l = 30mm - Thanh đỡ l = 500mm 46299.01 462.99.02 02022.05 1 - Thanh đỡ l = 750mm - Buret, 50ml 37694.00 37720.00 - Kẹp góc phải - Kẹp vạn - Ống đong 100 ml 37697.00 37715.00 36629.00 4 - Bình định mức, 1000ml - Pipet 5ml - Pipet 100ml - Bóp cao su 36552.00 36577.00 36582.00 39275.03 1 - Đĩa thủy tinh, 1000ml 46245.00 36134.00 36424.00 39258.00 36013.00 34457.00 2 1 18.4 Hóa chất - CH3COOH, 250ml HCl 1M, 1000ml NaOH 1M, 1000ml - Nước cất Phenolthalein 1% 18.5 Cách tiến hành Lắp đặt dụng cụ thí nghiệm hình 18.2 Chuẩn bị dung dịch NaOH 0,2M cách lấy 200 ml dung dịch NaOH 1M cho vào bình định mức 1000ml, cho nước tới vạch chuẩn Cho dung dịch NaOH 0,2M vào buret Dùng pipet lấy 100ml dung dịch HCl 0,1M cho vào bình erlen, đậy nắp cho vào bể ổn định nhiệt khoảng 15 phút 350C (T1 ) Cho 5ml dung dịch CH3COOC2H5 vào bình erlen chứa HCl, lắc vài lần đặt vào bể ổn nhiệt Cứ sau khoảng thời gian 10, 20, 30, 40, 50 phút, lấy 5ml hỗn hợp cho 85 vào erlen cổ rộng chứa sẵn 100 ml nước cất lạnh (5 bình), phản ứng dừng Chuẩn độ dung dịch NaOH 0,2M với thị phenolphtalein Sau kết thúc chuỗi thí nghiệm lặp lại trình nhiệt độ 450C (T2) Thể tích NaOH thời điểm t0 ( VNaOH,0 : thể tích cần trung hịa lượng HCl lúc ban đầu) tính theo lý thuyết dựa vào kết thí nghiệm Xác định VNaOH,0 để chuẩn độ hết 5ml HCl 0,1M Xác định thể tích NaOH thời điểm vơ (phản ứng chuyển hóa hồn tồn) cách đem bình nón chứa hỗn hợp lại cho lên bếp đun cách thủy (có khuấy từ) nhiệt độ khoảng 700C vịng 30 phút Làm nguội hỗn hợp chuẩn độ dung dịch NaOH 0,2M 18.6 Câu hỏi chuẩn bị Định nghĩa lượng hoạt hóa? Ý nghĩa lượng hoạt hóa? Tốc độ phản ứng yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng? Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến số tốc độ phản ứng? BÀI 19: TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG THẾ HALOGEN 19.1 Mục đích thí nghiệm - Đo độ dẫn điện dung dịch với nồng độ khác NaI acetone Xác định nồng độ chất đồng phản ứng phản ứng propyl bromua với - NaI aceton 300C Xác định số tốc độ phản ứng 19.2 Nguyên tắc Các nhóm halogen alkyl phản ứng trao đổi halogen nhanh dung mơi thích hợp Phản ứng xảy theo chế SN2 Tốc độ phản ứng xác định thơng qua lần đo độ dẫn điện Phản ứng Finkelstein tiến hành theo chế phản ứng SN2 C3H7Br + I- = C3H7I + BrTốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng tuân theo quy luật phản ứng bậc  dCPrBr dt  kCPrBr CI (1) k số tốc độ phản ứng CPrBr, CI- nồng độ propyl bromide ion I- thời gian t Vì nồng độ đầu C3H7Br NaI (CPrBr,0 = CNaI,0), nên phương trình viết sau:  dCPrBr dt  kC2I  kCPrBr (2) Sau lấy tích phân vế phương (2) ta được: CPrBr  kt  (3) CPrBr,0 Nồng độ NaI lại trình phản ứng thời điểm (t) xác định đường cong chuẩn (hình 19.1) Từ xác định nồng độ propyl bromide (CPrBr) theo phương trình: CPrBr = CI -= CNaI (4) Hình 19.1 Sự phụ thuộc độ dẫn điện vào nồng độ NaI Vẽ đồ thị nồng độ propyl bromide theo thời gian “C PrBr - t” Hình 19.2 Đồ thị nồng độ theo thời gian (C PrBr = CI- = CNaI) phản ứng propyl bromide với IĐể xác định bậc phản ứng, vẽ đồ thị “ CPrBr - t“ Hình 19.3 Xác định bậc số tốc độ phản ứng propyl bromide với I Mối quan hệ tuyến tính t thể hình 19.3 Tại có CPrBr diện phản ứng bậc với hệ số góc đường thẳng số tốc độ k = 1,5.10-3 l.mol-1.s-1 (và giá trị k = 1,37.10-3l.mol-1.s-1 2980K) Tốc độ phản ứng Finkelstein phụ thuộc vào đặc tính dung mơi ban đầu Vì lý này, chêch lệch giá trị đo xảy tùy theo độ tinh khiết aceton sử dụng 19.3 Dụng cụ Thiết bị đo độ dẫn Ống sinh hàn Đầu dò nhiệt độ độ dẫn Bếp khuấy từ Dụng cụ cài đặt nhiệt độ Cá từ, l = 25mm Ống thủy tinh thẳng, l = 80mm Septum Cân Ống đong 100ml Xylanh 1ml Kim tiêm, 0.6 x 60 mm Pipet Bóp cao su Phểu Becher 50 ml Muỗng Ống cao su, d = 6mm Cá từ, l = 50mm Đồng hồ bấm giây Đĩa cân Thanh đỡ, l = 750mm Kẹp góc phải Kẹp vạn Đĩa thủy tinh, 1000ml Bình cầu cổ Hình 19.4 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm 19.4 Hóa chất - n - propyl bromide 250ml NaI 50g - Nước cất Aceton 250ml 19.5 Cách tiến hành Thí nghiệm lắp đặt hình 19.4 Rót 100ml aceton vào bình cầu đáy trịn nhúng chìm vào bể chứa nước Đặt cá từ thích hợp bình cầu đáy trịn bể chứa nước, bắt đầu khuấy Đặt điện cực đo độ dẫn điện vào cổ bình cầu, nối điện cực với thiết bị đo độ dẫn, lựa chọn chức đo “độ dẫn điện riêng” Cài đặt cảm biến điện từ máy khuấy từ 350C bật nguồn để gia nhiệt Khi đạt đến nhiệt độ cài đặt, đo độ dẫn điện dung môi nguyên chất mà giá trị vài mS/cm Thêm xác 6,805g (4,54.10-2 mol) NaI, chia làm phần, phần 0,97g cho vào cỗ trống bình cầu Sau phần cho vào, chờ muối phân hủy hoàn toàn nhiệt độ thiết lập (không thay đổi) tiến hành đo độ dẫn điện Ghi lại khối lượng NaI sau lần thêm vào đo độ dẫn điện vẽ đường cong “độ dẫn điện theo nồng độ NaI” Khi toàn khối lượng NaI thêm vào, bắt đầu thực phép đo Cổ thứ ba bình cầu gắn ống thủy tinh ngắn đậy chặt nút cao su Tiêm 4,2ml propyl bromua (4,54.10-2 mol 300C) xuyên qua nút cao su đo độ dẫn dung dịch (tại thời điểm t0) Tiếp tục đo độ dẫn khoảng thời gian phút lần Kết thúc trình đo sau 90 phút 18.6 Câu hỏi chuẩn bị Định nghĩa bậc phản ứng? Các phương pháp xác định bậc phản ứng? Tốc độ phản ứng yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng? Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến số tốc độ phản ứng? Trình bày nguyên tắc xác định số tốc độ phản ứng thí nghiệm? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Hà Thị Ngọc Loan,Thực hành hóa đại cương, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2002 Nguyễn Minh Châu, Hóa học đại cương, Nhà xuất Giáo dục, 2001 Nguyễn Đức Chuy, Hóa học đại cương, Nhà xuất Giáo dục, 2002 Nguyễn Đình Soa, Hóa học đại cương 2, Nhà xuất Giáo dục, 2002 Lâm Ngọc Thiềm Trần Hiệp Hải, Bài tập Những nguyên lý hóa học, Nhà xuất Giáo dục 2002 Tài liệu giảng dạy Hóa lý 2, Khoa cơng nghệ hóa học, ĐHCN Tp HCM, 2012 Nguyễn Thị Phương Thoa, Thực tập hóa lý, NXB Đại học Quốc Gia Hồ Chí Minh, 2002 Đào Văn Lượng, Nhiệt động hóa học, NXB Khoa học kỹ thuật, 2013 Trần Khắc Chương, Mai Hữu Khiêm, Động học xúc tác, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2012 [10] Mai Hữu Khiêm, Điện hóa học, NXB Đại học Quốc Gia Hồ Chí Minh, 2013 [11] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý hóa keo, NXB KH&KT, 2003 [12] J.A.Beam, Laboratory manual for priciples of general chemistry, 9th edition, Taxax A & M University, John Wiley & Son, INC, pp 471-382, pp 436439,2010