nhau của các dung dịch A, B có nồng độ 1.10–4 M với cuvet có bề dầy 0,1 dm ở bước sóng 550 nm.
Thảo luận:
Ở dạng bài tập này, HS cần nắm được nội dung của cân bằng tạo phức,nội dung định luật Beer –Lambert, Tính được hệ số hấp thụ mol, sự phụ thuộc mật dộ quang và nồng độ dung dịch và bề dày cuvet.
Giải:
Trong dung dịch X chứa A và B nên có cân bằng: A + B AB K
Vì CA << CB nên giả sử có sự tạo phức hoàn toàn giữa A và B: [AB] = CA = 10-5 mol.L–1.
-
Theo định luật Beer –Lambert: A = εAB.l.[AB] hay εAB.l.[AB] = εAB.l.10–5 = 0,450 ⇒ εAB.l = 4,5.104.
Trong dung dịch Y nồng độ đầu của A và B lần lượt là 3.10–5M và 3,5.10–5M. Trong dung dịch Y có cân bằng:
A + B AB K
Mật độ quang của dung dịch Y: A = εAB.l.[AB] = 4,5.104[AB] =1,242
⇒ [AB] = 2,76.10 –5 mol.L –1.
Theo định luật tác dụng khối lượng:
= 1,554.106
KKB = K –1 = 6,435.10 –7.
Kiểm tra giả thiết trong dung dịch X:
Trạng thái giới hạn: AB 1.10 –5 mol.L –1; B (1.10 –2 –1.10 –5) = 9,99.10 –3 mol.L –1; ta có cân bằng:
AB A + B KKB = 6,435.10 –7 1.10 –5 9,99.10 –3
1.10–5 – x x 9,99.10 –3 + x
= 6,435.10–7
Giả sử x << 1.10–5 ⇒ x = 6.441.10–10 mol.L–1 thoả mãn điều kiện x << 1.10–5. Vậy giả thiết [AB] = 1.10–5 mol.L–1 là phù hợp.
2.Ta có εAB.l = εAB.2 = 4,5.104 ⇒ εAB = 2,25.104 L.mol–1.cm–1. 3. Trong dung dịch Z có nồng độ đầu A và B đều là 5.10–5 mol.L–1. Trong dung dịch Z có cân bằng: A + B AB K Trạng thái giới hạn: AB 5.10 –5 mol.L –1.
Ta có cân bằng:
AB A + B KKB = 6,435.10 –7 5.10 –5
-
5.10 –5 – x x x
= 6,435.10 –7
⇒ x = 5,36.10 –6 mol.L –1. [AB] = 4,464.10 –5
Mật độ quang của dung dịch Z: A = εAB.l.[AB] = 2,25.104.1.4,434.10 –6 = 1,004.
Bài 14 (Đề thi đề xuất duyên hải 2017- chuyên Hạ Long)
Một phương pháp đơn giản để đo nồng độ của ozon trong khí quyển mặt đất được tiến hành như sau. Cho bọt không khí đi qua dung dịch nước đã axit hóa có chứa iot và ozon trong khí quyển sẽ oxi hóa iotdua thành triiodua theo phản ứng chưa cân bằng sau:
O3(k) + I-(dd) + H+(dd) → I3- (dd) + O2(k) + H2O (1)
Sau khi phản ứng kết thúc, nồng độ triiodua được xác định bằng máy đo quang phổ UV-Vis tại 254 nm.
Tiến hành thí nghiệm, như sau: Sục bọt không khí trong 30 phút vào 10mL dung dịch nước chứa KI dư tại điều kiện khí quyển như sau: áp suất = 750 torr, nhiệt độ 298K, tốc độ dòng = 250 mL.phút-1. Độ hấp thụ của dung dịch I3- tạo thành đo được trong tế bào có độ dày l = 1,1 cm khi sử dụng một máy trắc quang có trang bị tế bào quang điện. Điện trở của tế bào quang điện tỷ lệ nghịch với cường độ của ánh sáng. Trị số điện trở (của tế bào quang điện) khi bị chiếu bới chùm sáng đi qua cuvet trống và qua cuvet chứa mẫu hòa tan là 12,1 và 19,4 . Hệ số hấp thụ mol của I3- hòa tan được xác định là
a. Tính số mol ozon trong mẫu trong không khí.
b. Giả thiết rằng các khí được sử dụng là khí lý tưởng. Tính nồng độ theo ppb của ozon có mặt trong mẫu không khí.
Thảo luận:
HS vận dụng nội dung Định luật Beer –Lambert cho biết mật độ quang tỉ lệ trực tiếp với nồng độ mol/L tại một bước sóng cho trước: A = ε.l.C từ đó xác định lượng chất trong mẫu.
Giải:
-
A = -log T = -log(Imẫu/Icuvet trổng)=log(Rmẫu/Rcuvet trổng)=log(19,4/12,1)=0,205 [I3-]=A/εb=0,205/(240000 M-1.cm-1)(1,1 cm)=7,76.10-7 M
Số mol O3=Vmẫu.[I3-]=(0,01 L)(7,76.10-7 mol/L)=7,76.10-9 mol Số mol của mẫu không khí=PV/RT=P(tlấy mẫuF)/RT
=(750torr)(30min)(0,250L/min)/(62,4torr.L.mol-1.K-1)(298K)=0,302 mol Nồng độ O3 (ppb)=(7,76.10-9mol/0,302mol).109=25,7
Bài 15 (Đề thi đề xuất duyên hải 2017- Chuyên Vĩnh Phúc)
Phương pháp phổ đo quang là phương pháp tiêu chuẩn để nghiên cứu các cân bằng hóa học có sự biến đổi màu sắc. Kỹ thuật này dựa vào định luật Beer phát biểu rằng độ hấp thụ tỉ lệ tuyến tính với đường đi của ánh sáng l (quãng đường mà ánh sáng phải đi qua chất) và nồng độ mol của tiểu phân hấp thụ.
Xét phản ứng: 2NO2(k) N2O4(k).
(Lưu ý rằng khí NO2 có màu nâu đỏ còn N2O4 không có màu).
Có hai tế bào chứa tỉ lệ NO2/N2O4 và có đường đi của ánh sáng là l1, l2 khác nhau, giả thiết rằng có thể đặt một áp suất p1 và p2 lên các tế bào để cho hai hỗn hợp đều có độ hấp thụ ngang nhau. Như vậy ta có thể xác định được hằng số cân bằng của phản ứng này.
a. Xây dựng biểu thức tính hằng số cân bằng Kp phụ thuộc vào p1, p2 và tỉ lệ r = l1/l2
b. Trong một thí nghiệm thì l1 = 250mm và l2 = 50mm. sử dụng các giá trị thí nghiệm cho dưới đây hãy tính hằng số cân bằng Kp ở nhiệt độ thí nghiệm.
Thí nghiệm Độ hấp thụ P1, mmHg P2, mmHg
I AI 2,00 11,00
II AII 4,00 23,5
c. Tính tỉ lệ độ hấp thụ AI/AII
Thảo luận:
HS vận dụng nội dung cân bằng pha khí, Định luật Beer –Lambert cho biết mật độ quang tỉ lệ trực tiếp với nồng độ mol/L tại một bước sóng cho trước: A = ε.l.C từ đó xác định A ở những điều kiện khác nhau.
Giải: