Thực tập Hóa lí.pdf (thực hành)

Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Bài 1 XÁC ĐỊNH BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO, ENTALPI, ENTROPI CỦA QUÁ TRÌNH HOÀ TAN BORAX TRONG NƯỚC I. MỤC ĐÍCH: Trong bài thực tập này sẽ xác định độ tan S của muối ít tan Borax ở các nhiệt độ khác nhau, từ đó xác định tích số hòa tan K sp phụ thuộc theo nhiệt độ. Sau đó bằng phương pháp đồ thị, sẽ tính được H 0 , G 0 , S 0 của sự hòa tan này. II. TÓM TẮT CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Ở một nhiệt độ xác định, muối Borax hòa tan vào nước có cân bằng hòa tan sau: Na 2 B4 O7 (r )  2 Na   B4 O72 S( mol/l) 2S S Muối Natri Borat hòa tan vào nước là một base trung bình : B4 O72  7 H 2 O  4 H 3 BO3  2OH  S 2S Bằng phương pháp chuẩn độ một thể tích đã biết của dung dịch Borax với dung dịch HCl chuẩn, chúng ta tính được nồng độ của anion B4 O72 . B4 O72  5 H 2 O  2 H   4 H 3 BO3 Gọi S là độ tan của Borax thì nồng độ của ion B4 O72 tìm được trong quá trình chuẩn độ     4S với HCl cũng chính là S và Na   2S  Khi đó ta có: K sp = Na   B O 2 4 2 7 3 Mặt khác ta có :  RT ln K sp  H 0  S 0 Suy ra : ln K sp   H 0 1 S 0 .  R T R Từ phương trình này, chúng ta vẽ đồ thị hàm số ln K sp theo biến số hệ số góc là : tg   Và tung độ góc là : 1 , được đường thẳng T H 0 R S 0 R Thế H 0 , S 0 , T vào phương trình : G 0  H 0  TS 0 ta sẽ tìm được G 0 . Vậy , qua việc khảo sát quá trình hòa tan của Borax, ta đã xác định được các đại lượng nhiệt động của quá trình. III. KẾT QUẢ: Theo định luật đương lượng: CAVA=CBVB  C B  C AV A VB Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 1 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 CB 0.25VA Khi đó [B4 O72] = S = = (mol/L). Với VA là thể tích dung dịch HCl đọc từ buret 2 8 Bảng số liệu sau: t°C T°K 1/T VHCl (ml) 50 45 40 35 30 323 318 313 308 303 0.00310 0.00314 0.00319 0.00325 0.00330 32.8 28.4 20.4 17.5 12.5 [B4O72] [Na+]=2S Ksp=4S3 0.0010 0.0009 0.0006 0.0005 0.0004 0.0021 0.0018 0.0013 0.0011 0.0008 4.31E09 2.80E09 1.04E09 6.54E10 2.38E10 lnKsp 19.263 19.695 20.688 21.148 22.157 Đồ thị sự phụ thuộc của lnKsp theo 1/T: Từ đồ thị suy ra phương trình đường thẳng: lnKsp = 14166. tg   H 0 1 + 47,48 => Suy ra : tgα =  = 14166 T R H 0  14166  H 0  117776,1 J / mol R S 0  24,68  S 0  24,68.8,314  205,18 J / mol R G 0 ở nhiệt độ chuẩn 25 0 C (298K) G 0 = H 0 T S 0 = 117776,1 – 205,18.(273 + 25) = 56632,46 J ≈ 56,63 KJ Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 2 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Bài 2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỆM LẠNH I. MỤC ĐÍCH: Xác định khối lượng phân tử của chất hữu cơ dựa vào phương trình nghiệm lạnh. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:  Để xác định khối lượng phân tử ta dựa vào biểu thức sau: M  1000 . K dd  Với: g K dd G  T dd (1) RT 02 M 0 .  H dd 1000 Kdd gọi là hằng số nghiệm lạnh chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung môi. Với dung môi là nước thì Kdd = 1,86. III. KẾT QUẢ: 1.Nước tinh khiết: Kết quả đo nhiệt độ đông đặc của nước tinh khiết: t(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 T( C) 0.5 1.5 0.2 0.9 1 1.4 2.6 0.1 0.1 0.1 t(s) 300 330 360 390 420 450 480 o 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 o T( C) Đường cong nhiệt độ - thời gian của nước tinh khiết: Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 3 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 2. Đường saccarozơ (C12H22O11): Kết quả đo nhiệt độ đông đặc của đường saccarozo (C12H22 O11): t(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 o T( C) 0.3 0.2 0 0.9 0 0.3 0.3 0.4 0.4 0.4 t(s) 300 330 360 390 420 450 480 o 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 T( C) Đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian của dung dịch saccarose 3. Chất X Kết quả đo nhiệt độ đông đặc của chất X: t(s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 o T( C) 0.5 0.1 1 1.8 2 2.5 2.6 2 2.3 3.3 t(s) 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 o T( C) 3.6 1.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.6 t(s) 600 630 660 690 720 750 780 810 o T( C) 0.7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 0.6 840 0.5 0.6 870 0.5 4 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian của dung dịch X 4. Khối lượng của đường saccarozơ và chất X: a. Khối lượng của đường sacarozơ: g M = 1000. G Kđ 1,86 2 = 1000. . = 372 g ΔTđ 50 (0,1) (0.3) b. Khối lượng của phân tử chất X: g K dd 2 1.86 = 1000. 50 . = 186 g M = 1000. G  T dd (0.1) (0.5) Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 5 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Bài 3 NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG HOÁ HỌC CỦA PHẢN ỨNG 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 I. MỤC ĐÍCH Xác định hằng số cân bằng của phản ứng hóa học: 2Fe3+ + 2I 2Fe2+ + I2 tại 2 nhiệt độ khác nhauvà từ đó tính hiệu ứng nhiệt trung bình ( H ) của phản ứng. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Biểu thức của hằng số cân bằng theo nồng độcủa phản ứng trên có dạng: Kc  Fe[2 2] I[2 ] 3 2 2 Fe[ ] I[ ] (1)  Xác định giá trị hằng số cân bằng ở hai nhiệt độ khác nhau K C ,T1 và K C ,T2 . Từ đó có thể xác định hiệu ứng nhiệt trung bình ( H ) của phản ứng trong vùng nhiệt độ khảo sát bằng phương trình đẳng áp VantHoff: ln K C ,T1 K C ,T2  H  1 1  .   R  T1 T2  III. KẾT QUẢ Tại 30°C: VNa2S2 O30,01N (mL) Thời gian phản ứng (phút) Bình 2 Bình 4 Bình 6 25 55 95 135 5.9 6.4 6.6 6.6 6.1 6.8 6.9 6.8 6.1 6.6 6.7 6.7 Bảng số liệu tính toán: Chất I2 Fe2+ Fe3+ I Kc Kc Bình 2 Nồng độ Nồng độ đầu cân bằng 0.000 0.0033 0.000 0.0066 0,015 0.0084 0,015 0.0084 28.87 Bình 4 Nồng độ Nồng độ đầu cân bằng 0 0.0034 0 0.0068 0,0165 0.0097 0,0135 0.0067 Bình 6 Nồng độ Nồng độ đầu cân bằng 0 0.0034 0 0.0067 0,0135 0.0068 0,0165 37.22 33.32 0.0098 33.86 Tại 40°C: Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 6 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 VNa2 S2 O30,01N (mL) Thời gian phản ứng (phút) 25 55 95 135 Bình 2 6.8 7.1 7.2 7.2 Bình 4 7.3 7.8 7.9 7.9 Bình 6 6.7 6.8 6.8 6.8 Bảng số liệu tính toán: Bình 2 Bình 4 Bình 6 Chất Nồng độ đầu Nồng độ cân bằng Nồng độ đầu Nồng độ cân bằng Nồng độ đầu Nồng độ cân bằng I2 0.000 0.0037 0 0.0039 0 0.0034 Fe2+ 0.000 0.0074 0 0.0078 0 0.0068 Fe3+ 0,015 0.0076 0,0165 0.0087 0,0135 0.0067 I 0,015 0.0076 0,0135 0.0057 0,0165 0.0097 Kc 59.91 96.49 Kc 37.22 64.54 Sử dụng phương trình đẳng áp Van’t Hoff, a có: ln K c ,T2 K c ,T 1 = H = ln H 1 1 .( ) R T2 T1 K c ,T2 K c ,T 1 = ln .R.( T1T2 ) T1  T2 64,54 303.313 . 8,314 . ( ) = 52129 J= 52,13kJ 303  313 33,32 Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 7 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Bài 4: ĐỊNH LUẬT PHÂN BỐ VÀ CÂN BẰNG HOÁ HỌC I. MỤC ĐÍCH:  Trong bài thí nghiệm này ta khảo sát sự hòa tan của chất tan là Iod vào hai dung môi không trộn lẫn là H2O và CCl4. Xác định hằng số phân bố của quá trình này. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Một chất tan A hòa tan được cả trong hai dung môi D1 và D2. Hai dung môi này không hòa tan vào nhau. Khi cho chất tan A vào hỗn hợp 2 dung môi, lắc mạnh thì chất tan A sẽ hòa tan vào cả 2 dung môi. Do 2 dung môi này không hòa tan vào nhau nên chúng sẽ phân lớp, dung môi nào nặng hơn sẽ lắng xuống lớp dưới. Để yên một thời gian để sự hòa tan chất tan A vào 2 dung môi trên đạt cân bằng. Lúc đó, theo định luật phân bố thì : Add1  K pb Add 2 K pb : Hằng số phân bố, phụ thuộc vào bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ và không phụ thuộc vào nồng độ. III. KẾT QUẢ Bảng kết quả: Bình 1 Lớp dưới (1mL) Lớp trên (10mL) Bình 2 Lớp dưới (1mL) Lớp trên (5mL) Thể tích dung dịch Na 2S2O3 0,1N (mL) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 4.4 4.5 4.5 4.5 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0.6 0.5 0.5 0.5 Thể tích dung dịch Na 2S2O3 0,1N (mL) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 1.5 1.4 1.4 1.4 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 4.2 4.1 4.2 4.2 Nồng độ C1 = 0,45 C2 = 0,005 Nồng độ C1’ = 0,14 C2’ = 0,084 Kpb = C2/C1 = 0,011  Tính K (bình 2): [I2] = 1C’ k =C1’ C2 0,45  0.14  0,0015 mol/l C1 0,005 [KI3] = 2C’ – [I2] = 0,084 – 0,0015 = 0,0825 mol/l [KI] = [KI] 0 – [KI3] = 0,1 – 0,0825 = 0,0175 mol/l KI 3  = 3142,86 K= KI . I 2  Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 8 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Bài 5: XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG I. MỤC ĐÍCH: Trong bài này chúng ta sẽ xác định bậc riêng phần và bậc tổng quát của phản ứng: 2Fe3+ + 2I  2Fe2+ + I2 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Dựa vào phương pháp vi phân của Van Hoff: Giả sử vận tốc đầu của phản ứng được xác định bằng phương trình :  dC  n n    k C0 Fe1 3 C0 I 2  dt  t 0 Lấy logarit ta được   dC  n1 n2 lg   lg k  lgC 0 Fe 2  lgC 0 I   dt  t o Cố định một trong hai nồng độ ta sẽ xác định được n1 và n2. Từ đó xác định bậc chung của phản ứng n = n1 + n2.  dC  Xây dựng đồ thị    theo lg C 0  ta xác định được n1 và n2  dt  t o Để xác định được vận tốc ở thời điểm đầu ta sử dụng phương trình kinh nghiệm sau : 1 1   Cx t Cx là nồng độ mol của Fe2+ sinh ra ở mỗi thời điểm t t : thời gian phản ứng ;  ,  : hằng số thực nghiệm Lấy đạo hàm dC x 1  dC  tại t=0 ta có :    ; Xây dựng đồ thị ta xác định được hằng số dt  dt  t 0  thực nghiệm  III.TÍNH TOÁN KẾT QUẢ : 1) Chuổi phản ứng 1 : Giữ nồng độ KI không đổi Bình 1: t giây 23 82 140 220 305 392 510 630 V Na2S2O3 (mL) 1 2 3 4 5 6 7 8 Cx 1/Cx 1/t 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 10000 5000 3333.33 2500 2000 1666.67 1428.57 1250 0.0122 0.0071 0.0045 0.0033 0.0026 0.0020 0.0016 0.0016 Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 9 Phúc trình thực tập Hóa lí – CNHH Học kì 1 năm học 2011 - 2012 Bình 2 : t giây 19 51 89 133 181 243 322 407 V Na2S2O3 (mL) 1 2 3 4 5 6 7 8 Cx 1/Cx 1/t 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 10000 5000 3333.33 2500 2000 1666.67 1428.57 1250 0.0526 0.0196 0.0112 0.0075 0.0055 0.0041 0.0031 0.0025 Cx 1/Cx 1/t 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 10000 5000 3333.33 2500 2000 1666.67 1428.57 1250 0.2000 0.0417 0.0192 0.0118 0.0081 0.0060 0.0045 0.0036 Bình 3 : t giây 5 24 52 85 123 168 221 279 V Na2S2O3 (mL) 1 2 3 4 5 6 7 8 Nhóm 10: Võ Trường Giang (2092127) – Quách Hoài Tân (2092159) 10

Thực tập Hóa lí

Nội dung