1. Hố chất chất và dụng cụ
5.2. THỰC HÀNH 1 Nguyên tắc
5.2.1. Nguyên tắc
Trong bài thí nghiệm này sẽ xác định độ tan S của muối ít tan borac ở các nhiệt độ khác nhau, từ đĩ xác định tích số tan phụ thuộc nhiệt độ, sau đĩ bằng phương pháp đồ thị tính H0 , S0 , G 0.
Cấu tạo của muối borac (Na2B4O .10H7 2O) gồm các polianion được cấu tạo bởi những nhĩm BO3 hoặc BO4 liên kết với nhau qua nguyên tử oxi tạo thành cấu trúc vịng anion tetraborac.
Hình 5.1 minh hoạ cấu trúc với giả thiết borac cĩ cơng thức: Na2[B4O (OH) ].8H5 4 2Ọ
Borac là một bazơ trung bình:
B4O (OH)5 42- + 5 H2O ⎯⎯→ 4 H3BO3 + 2 OH-
Bằng phương pháp chuẩn độ một thể tích đã biết của dung dịch borac với dung dịch axit chuẩn, tính được nồng độ của anion tetraborac.
Phản ứng xảy ra theo phương trình:
B4O (OH)5 42- + 3 H2O + 2 H+ ⎯⎯→⎯⎯ 4H3BO3 Đối với dung dịch bão hồ borac cĩ cân bằng:
Na2[B4O (OH) ].8H O5 4 2 (r) ⎯⎯→⎯⎯ 2 Na+
(đ) + B4O (OH)5 42-(đ)
Tborac = [Na+ 2][B4O (OH) ]5 42-
Gọi x là nồng độ mol/L của anion tetraborac tìm được trong quá trình chuẩn độ với axit thì [Na ] = 2x. +
Tborac = (2x) x = 4x2 3
Hình 5.1: Cấu tạo của anion tetraborac 5.2.2. Hố chất và dụng cụ
Hố chất : - tinh thể borac Na2B4O .10H7 2O; dung dịch chuẩn HCl 0,5 M (pha từ fixanan), chỉ thị bromcrezol xanh;
- pipet 5 mL, 10 mL; nhiệt kế ; bếp điện, giá sắt, cặp sắt 5.2.3. Cách tiến hành
Bước 1: Chuẩn bị 5 bình tam giác 100 mL, cĩ dán các nhãn : 45 C 40 C 35 C 30 C 250 0 0 0 0C Thêm vào mỗi bình 5 mL nước cất.
Bước 2:Chuẩn bị dung dịch Na2B4O7bão hịa ở nhiệt độ 50oC theo 1 trong 2 cách sau:
Cách 1: Đi từ Na2B4O .10H7 2O rắn.
Chuyển khoảng 25 g Na2B O .10H4 7 2O cho vào cốc 100 mL (lượng borac đến vạch 25 mL của cốc), dùng ống đo thêm 60 mL nước cất. Đun nĩng hỗn hợp trên bếp điện, thỉnh thoảng khuấy nhẹ. Theo dõi nhiệt độ của dung dịch. Khi đạt tới 50 C mà trong cốc vẫn cịn lượng muối 0
chưa tan hết, tắt bếp để nguội dung dịch. Nếu tất cả borac đã tan hết (khi đạt tới 50 C) cần thêm 0
một ít borac vào dung dịch cịn đang đun nĩng để bảo đảm vẫn cịn lượng muối chưa tan trong cốc.
Cách 2:Đi từ cốc đựng dung dịch Na2B4O7 cĩ sẵn (do các nhĩm thực hành trước để lại). Gạn dung dịch đã cĩ sẵn trong cốc vào ống đo, thêm tiếp nước cất để đạt thể tích 60 mL. Đổ tồn bộ dung dịch trong ống đong vào cốc ban đầu (đang chứa phần borac khơng tan).
Đun nĩng hỗn hợp trên bếp điện, thỉnh thoảng khuấy nhẹ. Theo dõi nhiệt độ của dung dịch. Khi đạt tới 50 C mà trong cốc vẫn cịn lượng muối chưa tan hết, tắt bếp để nguội dung 0
dịch. Nếu tất cả borac đã tan hết (khi đạt tới 50 C) cần thêm một ít borac vào dung dịch cịn đang 0
đun nĩng để bảo đảm vẫn cịn lượng muối chưa tan trong cốc.
Bước 3: Khi dung dịch borac bão hồ để nguội, một ít borac sẽ kết tinh từ dung dịch. Theo dõi nhiệt độ, khi dung dịch đạt tới từng nhiệt độ ghi trên bình tam giác đã chuẩn bị trên, (chú ý đo nhiệt độ của dung dịch, khơng phải nhiệt độ của chất rắn borac dưới đáy cốc) thì dùng pipet đã tráng nước cất nĩng, hút cẩn thận 5mL dung dịch cho vào bình tam giác (tránh hút cả borac rắn vào pipet).
Sau mỗi lần hút dung dịch xong, tiếp tục hút 5 mL nước cất nĩng cho vào bình tam giác. Điều này gây ra sai số pipet nhỏ nhưng nĩ ngăn cản sự kết tinh của borac trong pipet mà sự kết tinh này dẫn đến sai số nghiêm trọng hơn nhiềụ
Bước 4: Sau khi lấy dung dịch vào bình tam giác, thêm 15mL nước cất và 3 4 giọt - bromcrezol xanh vào mỗi nh. Dung dịch cĩ màu xanh lơ. bì
Trong khi chờ nhiệt độ dung dịch trong cốc hạ xuống để hút vào bình tam giác tiếp theo thì tiến hành chuẩn độ bình tam giác trước đĩ như sau:
Đổ đầy vào buret sạch dung dịch axit clohiđric chuẩn 0,5M. Tiến hành chuẩn độ từng bình trên với dung dịch HCl 0,5 M. Điểm kết thúc của phép chuẩn độ cĩ sự thay đổi màu sắc từ xanh lơ sang vàng nhạt. Chú ý chuẩn độ chậm để tránh dư axit.
Chú ý:Cốc đựng dung dịch borac cịn lại sau khi tiến hành thí nghiệm được giữ lại để
dùng cho các nhĩm saụ
5.2.4. Tính kết quả
- Các số liệu thí nghiệm ghi vào bảng 5.1
Bảng 5.1 t0C VHCl 0,5M B4O (OH)5 42- x(mol/L) [Na+] 2x Ts = 4x 3 lgTS T 1/T
Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của lgT theo 1/T . Sử dụng đường thẳng để tính s H0, S0và cuối
cùng tính G0 ở nhiệt độ chuẩn 250C.
- Trong trường hợp các điểm thực nghiệm sai lệch, khĩ xác định để vẽ đường thẳng, xử lí kết quả theo phương pháp bình thường tối thiểu (xem trong phần phụ lục 3).
- Giá trị so sánh: H0 = 110 kJ/mol; S0 = 380 J/K.mol.
5.3. VẤN ĐỀ AN TỒN
- HCl lỗng, borac là bazơ yếu khơng cĩ ảnh hưởng đến sức khỏe nhưng khi làm việc với các hố chất này cần bảo vệ da, mắt.
- Cẩn thận khi sử dụng bếp điện.
- Nhiệt kế do va chạm mạnh hoặc bị rơi dễ vỡ. Thuỷ ngân và hơi thuỷ ngân rất độc. Hạt thuỷ ngân đổ ra phịng thí nghiệm cần báo cho cán bộ hướng dẫn để thu hồi tồn bộ hạt thuỷ ngân rơi vãi, mở quạt thơng giĩ để thay đổi khơng khí trong phịng.
BÀI 6
XÁC ĐỊNH NHIỆT BAY HƠI CỦA NƯỚC
Thời gian: 3h 6.1. LÝ THUYẾT
Trong thực nghiệm, việc đo áp suất hơi của chất lỏng ở một nhiệt độ nào đĩ khá dễ dàng. Từ kết quả đo được, tính nhiệt bay hơi theo phương trình Clapeyron - Clausius:
lgP = - RT Hbh 303 , 2 + C (1)
Trong đĩ P : áp suất hơi của chất lỏng tại nhiệt độ T; Hbh: nhiệt bay hơi mol phân tử;
R : hằng số khí cĩ giá trị bằng 8,314 J.mol-1.K-1;
C : hằng số đối với mỗi chất lỏng.
Bằng thực nghiệm, tiến hành đo áp suất hơi bão hồ của chất lỏng ở các nhiệt độ khác nhau rồi vẽ đồ thị sự phụ thuộc của lgP theo 1/T.
Đồ thị này là một đường thẳng cĩ dạng y = ax + b với độ dốc: tga =
R Hbh 303 , 2 − .
Từ giá trị tga, tính được nhiệt bay hơi mol phân tử:Hbh = 2,303 R.tgạ
6.2. THỰC HÀNH: