Bài giảng Thực tập Hóa đại cương vô cơ 2 - Trường ĐH Võ Trường Toản

Chia sẻ: Lôi Vô Kiệt | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thực tập Hóa đại cương vô cơ 2 được biên soạn với mục tiêu nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức thực nghiệm để xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa giữa axit mạnh và bazơ mạnh; xác định ảnh hưởng của các yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, xúc tác đến tốc độ phản ứng; xác định các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng hóa học như nồng độ, áp suất, nhiệt độ;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thực tập Hóa đại cương vô cơ 2 - Trường ĐH Võ Trường Toản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN KHOA DƯỢC o0o BÀI GIẢNG MÔN HỌC THỰC TẬP HÓA ĐẠI CƯƠNG VÔ CƠ 2 Giảng viên biên soạn: VÕ NGỌC HÂN HỨA HỮU BẰNG Đơn vị: KHOA DƯỢC Hậu Giang, 2015
NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM 1. Sinh viên (SV) chỉ được làm thí nghiệm sau khi đã chuẩn bị kỹ về nội dung lý thuyết và thực hành, hiểu rõ mục đích thí nghiệm và kế hoạch thí nghiệm. 2. Chỗ làm thí nghiệm phải sạch và gọn, cấm để các đồ vật thừa (túi xách, chai lọ, dụng cụ không liên quan đến thí nghiệm). SV phải bận áo blouse trong quá trình làm thí nghiệm. 3. Hoá chất được đặt ở một nơi riêng trong phòng, SV đến đó lấy và phải để lại đúng chỗ cũ. SV không được tự ý sử dụng các loại hoá chất, dụng cụ, thiết bị có trong phòng thí nghiệm không liên quan đến bài thực hành đang làm. 4. Không để hóa chất dây vào nhau: ống hút của dung dịch nào thì chỉ sử dụng cho dung dịch đó. 5. Lấy hóa chất khô phải dùng thìa sạch. Khi rót hóa chất lỏng từ chai thì phải quay nhãn chai về phía trên để tránh dây hóa chất vào nhãn. Nắp và nút khi mở ra, nếu muốn đặt lên bàn thì phải đặt ngửa để phía tiếp xúc với hóa chất không tiếp xúc với mặt bàn. 6. Chỉ lấy lượng hóa chất vừa đủ thí nghiệm. Nếu lấy thừa, tuyệt đối không được đổ lại vào chai đựng mà giao lại cho giáo viên hướng dẫn. 7. Phải rửa sạch dụng cụ thí nghiệm và làm vệ sinh chỗ của mình trước khi ra về. 8. Phải viết bài tường trình nộp cho giáo viên hướng dẫn.
QUY TẮC BẢO HIỂM 1. Không được ngửi trực tiếp hóa chất. 2. Các chất dễ cháy, dễ nổ (như KClO3) thì phải để xa ngọn lửa. 3. Na và K kim loại được bảo quản trong dầu hoả (để tránh nước và không khí), muốn lấy ra phải dùng kẹp và cắt bằng dao. Vụn kim loại thừa phải giao cho cán bộ hướng dẫn, cấm vứt vào sọt rác hay ra ngoài. 4. Khi đun dung dịch trong ống nghiệm bằng đèn cồn, phải hướng miệng ống nghiệm về phía không có người, cấm nhìn thẳng vào miệng ống nghiệm. Nếu đun dung dịch trong bình cầu, nên cho vào bình một ít ống mao quản. 5. Khi làm việc với kiềm rắn (NaOH, KOH) phải cẩn thận tránh bắn vào mắt (phải đeo kính bảo hiểm, nếu có). Cấm sờ tay vào kiềm rắn (phải dùng kẹp hoặc thìa để lấy). 6. Khi pha loãng axit, đặc biệt là H2SO4 đậm đặc, phải rót axit vào nước, tuyệt đối không được rót nước vào axit. Cốc để rót phải đặt trên bàn, không được cầm ở tay. Nghiêm cấm việc di chuyển các bình lớn chứa axit. 7. Khi thủy ngân bị rơi vãi (ví dụ: vỡ bầu nhiệt kế) phải báo cáo ngay cho cán bộ hướng dẫn để xử lý. 8. Đối với chất độc (hợp chất của Hg, As, cyanua...) hoặc kim loại quý, sau khi làm thí nghiệm phải đổ lại vào trong những bình chứa được quy định. 9. Khi đút thủy tinh vào ống cao su, cần bôi trơn thủy tinh bằng glixerin và dùng khăn bọc chổ cầm, đề phòng thủy tinh gãy chọc vào tay. Ống thủy tinh sau khi cắt phải tôi chỗ cắt bằng ngọn lửa trước khi dùng. 10. Tất cả các thí nghiệm có dùng bình khí nén phải có giáo viên hướng dẫn, cấm tự động vặn khóa sử dụng bình. 11. Khi bị kiềm hay axit rơi vào da, lập tức rửa bằng vòi nước mạnh, sau đó dùng dung dịch KMnO4 3% tẩm vào bông rồi băng lại và đưa đến bệnh viện. 12. Khi bị kiềm hay axit bắn vào mắt thì phải lập tức rửa mắt bị thương bằng một lượng nước lớn và đưa đến bệnh viện. 13. Khi bị bỏng, lấy bông tẩm dung dịch KMnO4 3% băng lại. Nếu bị bỏng bởi P thì dùng bông tẩm dung dịch CuSO4 2% đắp lại và đưa đến bệnh viện.
MỘT SỐ DỤNG CỤ VÀ THAO TÁC CƠ BẢN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU Mục đích Cung cấp cho sinh viên kiến thức về một số dụng cụ cơ bản trong phòng thí nghiệm và nắm vững các thao tác cần thiết trong quá trình tiến hành thí nghiệm. Yêu cầu Gọi đúng tên và công dụng của các dụng cụ cơ bản trong phòng thí nghiệm, tuân thủ các thao tác đã được hướng dẫn trong khi làm thí nghiệm. 1. MỘT SỐ DỤNG CỤ CƠ BẢN 1.1. Ống nghiệm: là dụng cụ dùng để thực hiện các phản ứng với lượng nhỏ. 1.2. Pipet: là ống thuỷ tinh dài, có vạch chia thể tích, dùng để lấy một thể tích chính xác của chất lỏng. Có 2 loại pipet: - Pipet bầu: dùng để lấy một thể tích chất lỏng xác định. - Pipet dài: dùng để lấy một thể tích bất kỳ của chất lỏng. Có các loại pipet dung tích: 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL. Pipet thẳng Micropipet Buret 1.3. Buret: là ống thuỷ tinh dài, có vạch chia thể tích, một đầu có khoá hãm, dùng để xác định thể tích chính xác của chất lỏng tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ. Có các loại buret dung tích: 5 mL, 10 mL, 25 mL và 50 mL. 1.4. Bình nón: là dụng cụ dùng để đựng dung dịch trong các phản ứng cần lắc, đun, hoặc đựng các dung dịch trong khi chuẩn độ.
1.5. Ống đong: là ống thủy tinh hình trụ, có vạch chia thể tích, dùng để lấy một thể tích lớn chất lỏng. Có các loại ống đong dung tích: 50 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL, 1000 mL. Ống đong Bình định mức Bình nón 1.6. Bình định mức: là bình thuỷ tinh cổ hẹp, có một vạch định mức, dùng để lấy một lượng lớn thể tích chính xác chất lỏng. Bình định mức được sử dụng để pha dung dịch. Có các loại bình định mức: 25 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL và 1000 mL. Phễu lọc Phễu chiết Cốc có mỏ 1.7. Phễu lọc: là dụng cụ dùng để lọc hoặc rót chất lỏng. Khi dùng phễu thường đặt phễu trên giá hoặc đặt trực tiếp lên các dụng cụ hứng: chai lọ, bình nón, bình cầu... Khi rót chất lỏng, không rót đầy đến miệng phễu, tránh phễu nghiêng chất lỏng chảy ra ngoài. 1.8. Phễu chiết: là dụng cụ dùng để tách 2 chất lỏng không tan lẫn ra khỏi nhau. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để đựng axit trong bộ dụng cụ điều chế khí: CO2, NH3, H2,...
1.9. Cốc: là dụng cụ thường được dùng để làm những thí nghiệm với lượng lớn hoá chất. Cốc được làm bằng thuỷ tinh chịu nhiệt và có hai dạng đó là cốc có mỏ (becher) và không có mỏ. Khi đun nóng hoá chất trong cốc thuỷ tinh phải đun qua lưới amiăng trên bếp điện hoặc bếp cách thuỷ. Ống nghiệm Cối chày sứ Chén sứ 1.10. Nhiệt kế: là dụng cụ dùng để đo nhiệt độ. Khi đo nhiệt độ của chất lỏng, cần nhúng ngập bầu thuỷ ngân của nhiệt kế trong chất lỏng, không để nhiệt kế sát thành thuỷ tinh. Khi cột thuỷ ngân không dâng lên nữa thì đọc nhiệt độ, để mắt ngang với mực thuỷ ngân. Khi sử dụng nhiệt kế phải cẩn thận, tránh rơi vỡ, không để nhiệt kế thay đổi nhiệt độ đột ngột, không đo ở nhiệt độ cao hơn thang chia trên nhiệt kế tránh vỡ nhiệt kế. Thuỷ ngân lỏng dễ bay hơi, hơi thuỷ ngân rất độc. Vì thế, nếu nhiệt kế bị vỡ, dùng mảnh giấy thu hồi hạt thuỷ ngân cho vào trong lọ đựng nước, xử lý thuỷ ngân còn sót lại bằng bột lưu huỳnh (S), đồng thời làm thông gió trong phòng. Nhiệt kế Cân kỹ thuật Cân phân tích
1.11. Chén, bát sứ: là dụng cụ dùng để nung, đốt cháy các chất hữu cơ ở nhiệt độ cao. Bát sứ dùng để cô dung dịch, trộn các chất với nhau, nung chảy các chất... Congtogut Quả bóp cao su 3 van Quả bóp cao su Chổi rửa ống nghiệm Bình tia Giấy lọc 2. CÁC THAO TÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN 2.1. Lấy hóa chất Trong thực nghiệm, khi cần lấy một lượng hoá chất nhỏ dưới dạng rắn, ta sử dụng thìa. Mỗi lọ đựng hoá chất phải có thìa riêng, không được để lẫn thìa từ lọ này sang lọ khác. Khi dùng thìa đưa hóa chất vào ống nghiệm, không được thọc thìa sâu vào trong ống nghiệm, không được đụng thìa vào miệng ống nghiệm. Khi cần lấy một lượng hoá chất nhỏ dưới dạng lỏng, ta sử dụng ống nhỏ giọt. Trong mỗi lọ đựng dung dịch hóa chất có 1 ống nhỏ giọt riêng và cũng
không được để lẫn từ lọ này sang lọ khác. Không được cắm sâu ống nhỏ giọt vào trong ống nghiệm và không để ống nhỏ giọt chạm vào miệng ống nghiệm. Trường hợp cần lấy một lượng chính xác hóa chất rắn thì phải cân, đối với dung dịch thì phải dùng buret hoặc pipet. Khi dùng buret để lấy một thể tích nhất định của chất lỏng thì người ta đổ dung dịch vào quá vạch 0 rồi tháo bớt cho tới vạch 0 ở đầu phía trên của buret. Tay phải cầm cốc, tay trái mở khóa buret lấy chất lỏng vào cốc. Nhìn con số ghi trên buret ta sẽ biết được số mL chất lỏng đã lấy. Pipet là ống thủy tinh dài có vạch chia, đầu dưới hơi thon lại. Pipet dùng để lấy một thể tích xác định của chất lỏng. Có nhiều loại pipet với dung tích khác nhau: 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL, 50 mL... Khi cần lấy một thể tích xác định của chất lỏng: ta đặt đầu dưới của pipet vào chất lỏng cần lấy, dùng ống bóp cao su hút chất lỏng vào trong pipet, dùng ngón tay trỏ bịt đầu trên của pipet, hơi nới tay để tháo chất lỏng ra từ từ cho tới khi mặt khum dưới của chất lỏng trong ống trùng với vạch mức thì bịt chặt đầu của pipet lại. Sau đó đưa chất lỏng sang cốc và tháo chất lỏng vào đó. Khi tháo thì cho đầu pipet chạm nhẹ vào thành cốc để chất lỏng chảy xuống theo thành cốc. Khi nhìn mức chất lỏng trong pipet thì phải chú ý để mắt ngang với vạch mức trên của pipet. 2.2. Đun nóng Các dụng cụ để đun nóng trong PTN thường dùng là: - Đèn cồn: khi dùng đèn cồn cần phải lưu ý khi châm lửa không được ghé đèn châm mà phải dùng mồi lấy lửa; khi tắt đèn phải dùng nắp úp vào, không được dùng miệng để thổi; điểm nóng nhất là chỗ 1/3 ngọn lửa kể từ trên xuống. - Bếp cách cát và bếp cách thủy: khi cần đun nóng từ 1000C trở xuống thì dùng bếp đun cách thủy. Khi cần đun nóng trên 1000C thì dùng bếp đun cách cát.
Bếp điện Đèn cồn Đèn gas Khi đun nóng chất lỏng trong bình cầu hay trong cốc thì phải đặt trên lưới amiăng rồi đặt trên kiềng và đun bằng đèn cồn hoặc bếp điện. Khi đun nóng chất lỏng trong ống nghiệm thì dùng kẹp gỗ để giữ ống nghiệm, cầm hơi nghiêng ống nghiệm, cho miệng ống nghiệm hướng vào tường hoặc nơi không có người đề phòng chất lỏng bắn ra. 2.3. Cô dung dịch và sấy khô kết tủa Muốn cô cạn dung dịch, người ta đổ dung dịch vào cốc hay chén sứ không quá 2/3 dung tích của nó. Đặt cốc hay chén lên lưới amiăng rồi đun bằng đèn cồn hay bếp điện. Để chất lỏng không bắn ra ngoài, cần điều chỉnh ngọn lửa đừng to quá và khi gần kết thúc thì đưa bình cô vào đun cách thủy. Sau khi làm bay hơi, kết tủa còn lại ở dạng ướt và không thể sấy khô hoàn toàn, người ta đặt kết tủa vào tủ sấy và giữ ở nhiệt độ cố định trong suốt một thời gian. Có thể dùng bình hút ẩm để làm khô kết tủa. Bình hút ẩm Tủ sấy Đồng hồ bấm giây 2.4. Rửa dụng cụ
Đối với ống nghiệm, trước khi rửa phải đổ hết hóa chất bỏ đi trong ống nghiệm vào chậu sành. Cầm ống nghiệm ở tay trái, ngón tay trỏ đặt ở đáy ống nghiệm, cho nước vào ống nghiệm, dùng chổi lông cọ phía trong ống nghiệm. Tráng nhiều lần bằng nước lã rồi bằng nước cất và úp vào giá. Tùy loại ống nghiệm mà dùng loại chổi lông thích hợp.Đối với các dụng cụ thuỷ tinh khác như: cốc, chén, bình thủy tinh... có thể dùng chổi lông cọ sạch. Khi cần thiết có thể dùng hỗn hợp chất oxi hoá để rửa (ví dụ: hỗn hợp axit H2SO4 và muối K2Cr2O7).
BÀI 1. XÁC ĐỊNH HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG TRUNG HOÀ MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU Mục đích Cung cấp cho sinh viên kiến thức thực nghiệm để xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hoà giữa axit mạnh và bazơ mạnh. Yêu cầu Sinh viên cần nắm vững kiến thức về hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoá học, định luật Hess, phương pháp tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng từ sinh nhiệt, thiêu nhiệt. 1. TÓM TẮT LÍ THUYẾT Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoá học là nhiệt lượng toả ra hay thu vào khi một phản ứng hoá học xảy ra. Đơn vị đo của hiệu ứng nhiệt là kcal/mol hay kJ/mol. Định luật Hess là định luật cơ bản của nhiệt hoá học, nó là hệ quả trực tiếp của định luật bảo toàn năng lượng. Nội dung của định luật Hess: “Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất không đổi hoặc nhiệt độ và thể tích không đổi, hiệu ứng nhiệt chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của chất đầu và sản phẩm mà không phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng”. Từ định luật Hess, chúng ta rút ra 2 hệ quả quan trọng là: - Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng sinh nhiệt của sản phẩm trừ đi tổng sinh nhiệt của chất đầu (có nhân với hệ số tỷ lượng của các chất trong phương trình phản ứng). - Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng thiêu nhiệt của chất đầu trừ đi tổng thiêu nhiệt của sản phẩm (có nhân với hệ số tỷ lượng của các chất trong phương trình phản ứng). Dựa vào 2 hệ quả này, chúng ta có thể tính được hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hoá học. Bằng thực nghiệm, chúng ta có thể tính xác định được hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học khi biết lượng nhiệt toả ra hay thu vào (Q) của nhiệt lượng
kế khi khi phản ứng hoá học xảy ra trong nhiệt lượng kế. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng được tính theo công thức: H = -Q Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hoà là lượng nhiệt toả ra khi 1 mol H3O+ tác dụng với 1 mol OH-. Phản ứng trung hoà giữa axit mạnh và bazơ mạnh có thể viết như sau: H3O+ + OH- ⇌ 2H2O Htrung hoà Do đó, hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hoà axit mạnh bằng bazơ mạnh có thể xem là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành nước từ ion H3O+ và OH-. Lượng nhiệt này không thay đổi khi thay đổi các axit hay bazơ mạnh khác nhau. 2. DỤNG CỤ - HOÁ CHẤT 2.1. Dụng cụ 2.1.1. Dụng cụ dùng chung - Tủ sấy: 1 cái 2.1.2. Dụng cụ cho mỗi nhóm: - Bộ nhiệt lượng kế: 1 bộ - Cốc thuỷ tinh 100 mL: 2 cái - Phễu thuỷ tinh nhỏ : 1 cái - Ống đong 50 mL: 1 cái - Đũa khuấy: 1 cái - Nhiệt kế (độ chính xác 0,10C): 1 cái 2.2. Hoá chất 2.2.1. Hoá chất dùng chung 2.2.2. Hoá chất cho mỗi nhóm - dd HCl 1M: 250 mL - dd NaOH 1M: 250 mL 3. THỰC HÀNH 3.1. Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế - Dùng ống đong lấy 50 mL nước cất cho vào cốc thuỷ tinh 100mL, đo nhiệt độ của nước ở nhiệt độ phòng (T1) bằng nhiệt kế. - Cho nước cất vào cốc 100mL, đun nóng trên bếp điện đến nhiệt độ khoảng 50oC, Dùng ống đong lấy 50 mL nước cất đã được đun nóng cho vào nhiệt lượng kế, dùng đũa thuỷ tinh khuấy đều sao cho nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ nhiệt lượng kế, đợi 2 phút sau, ghi nhiệt độ của toàn bộ nhiệt lượng kế là T2.
- Cho tiếp 50 mL nước cất trong cốc ở nhiệt độ phòng có nhiệt độ T1 vào nhiệt lượng kế, dùng đũa thuỷ tinh khuấy đều sao cho nhiệt độ đồng đều trong toàn bộ nhiệt lượng kế, đợi khoảng 2 phút, ghi nhiệt độ của nhiệt lượng kế là T3. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng: Nhiệt lượng thu vào bởi 50 mL nước ở nhiệt độ phòng T1 bằng nhiệt lượng toả ra bởi 50 mL nước và nhiệt lượng kế ở nhiệt độ t2: Trong đó: - m H 2O là khối lượng của nước ( m H 2O = 50 g) - C H2O là nhiệt dung riêng của nước ( C H2O = 1cal/g.độ) - là nhiệt dung của nhiệt lượng kế (cal/độ) Nhiệt dung của nhiệt lượng kế được tính theo công thức: Nhiệt lượng kế Cốc nước đun nóng Cốc nước ở nhiệt độ phòng 3.2. Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hoà - Dùng ống đong lấy 50mL dung dịch NaOH 1M cho vào cốc thuỷ tinh ở bên ngoài.
- Dùng ống đong lấy 50 mLdung dịch HCl 1M cho vào nhiệt lượng kế. Đo nhiệt độ của 2 dung dịch này là T1. - Đổ nhanh cốc chứa dung dịch NaOH 1M vào nhiệt lượng kế đã chứa sẵn dung dịch HCl 1M, khuấy đều dung dịch trong nhiệt lượng kế, đợi 2 phút sau, ghi nhiệt độ cao nhất của toàn bộ nhiệt lượng kế là T2. Từ các giá trị T1 và T2, ta có thể tính được hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hoà: HCl + NaOH = NaCl + H2O Nhiệt lượng tỏa ra bởi phản ứng được tính theo công thức sau: Q = (ma.Ca + mb.Cb + ).(T2 - T1) Trong đó: - Ca và Cb lần lượt là nhiệt dung riêng của dung dịch axit và bazơ - ma và mb lần lượt là khối lượng của dung dịch axit và bazơ Xem gần đúng: - Nhiệt dung riêng của dung dịch NaOH 1M và HCl 1M là 1cal/g.oC. - Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 1M và HCl 1M là 1 g/mL. Từ đó tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hoà: H = - Q (kcal/mol) CÂU HỎI 1. Thế nào là hiệu ứng nhiệt của phản ứng? 2. Trình bày nội dung và hệ quả của định luật Hess. 3. Nêu các nguyên nhân dẫn đến sai số trong quá trình thí nghiệm.
Bài 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU Mục đích: Cung cấp cho sinh viên kiến thức thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của các yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, xúc tác đến tốc độ phản ứng. Yêu cầu Sinh viên cần nắm vững kiến thức về tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.1. Tốc độ phản ứng Để đặc trưng cho sự xảy ra nhanh hay chậm của các phản ứng hoá học, người ta sử dụng khái niệm tốc độ phản ứng. Tốc độ phản ứng được tính bằng biến thiên nồng độ chất tham gia phản ứng hay nồng độ chất sản phẩm trong một đơn vị thời gian. Tốc độ trung bình của phản ứng được tính theo công thức: Trong đó: C là biến thiên nồng độ của chất tham gia hoặc chất sản phẩm trong khoảng thời gian t. 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 1.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ chất phản ứng. Cho phản ứng tổng quát: aA + bB  cC + dD Phương trình tốc độ phản ứng có dạng: Đó chính là biểu thức tổng quát của định luật tác dụng khối lượng:
“Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích nồng độ các chất phản ứng với số mũ là hệ số tỷ lượng của chất phản ứng trong phương trình phản ứng”. 1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng tăng. Đối với phản ứng đồng thể, Van't Hoff đã tìm ra quy tắc thực nghiệm sau: “Trong khoảng nhiệt độ không lớn, cứ tăng nhiệt độ lên 10 độ thì tốc độ phản ứng tăng từ 2  4 lần”. Đại lượng cho biết tốc độ phản ứng tăng bao nhiêu lần khi tăng nhiệt độ lên 10 độ gọi là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng và được ký hiệu là . Trong đó: T = T2 - T1 v1 là tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ T1 v2 là tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ T2 1.2.3. Ảnh hưởng của xúc tác Chất xúc tác có tác dụng làm thay đổi tốc độ phản ứng. Vai trò của chất xúc tác là làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, do đó nó làm tăng hằng số tốc độ phản ứng. Để làm giảm năng lượng hoạt hóa, chất xúc tác tham gia vào một giai đoạn trung gian của phản ứng tạo nên hợp chất trung gian (còn gọi là phức chất hoạt động), quá trình này cần năng lượng hoạt hoá thấp hơn. Chất xúc tác chỉ làm thay đổi tốc độ phản ứng chứ không làm thay đổi G của phản ứng nghĩa là nó không làm thay đổi chiều của phản ứng. 1.3. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng Để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, chúng ta tiến hành đo tốc độ trung bình của phản ứng: Na2S2O3 + H2SO4 → S + SO2 + Na2SO4 + H2O Ở đây tốc độ trung bình của phản ứng được tính bằng biến thiên nồng độ của lưu huỳnh (kết tủa trắng) trong một đơn vị thời gian: (1)
Quy ước biến thiên nồng độ của lưu huỳnh (C) từ lúc bắt đầu phản ứng đến lúc xuất hiện kết tủa (quan sát được bằng mắt) bằng 1 đơn vị (C = 1). Ta có: (2) Đo t trong khoảng thời gian từ lúc bắt đầu phản ứng đến lúc nhìn thấy kết tủa, ta sẽ tính được tốc độ phản ứng. Tốc độ phản ứng tính theo (2) được gọi là tốc độ tương đối, không có đơn vị cụ thể. Từ đó chúng ta có thể khảo sát ảnh hưởng của sự biến thiên nồng độ một chất phản ứng đến tốc độ phản ứng hoặc xác định hệ số nhiệt độ của phản ứng. 2. DỤNG CỤ - HOÁ CHẤT 2.1. Dụng cụ 2.1.1. Dụng cụ dùng chung - Bếp cách thuỷ có điều nhiệt: 2 cái - Cốc thủy tinh 250 mL: 15 cái 2.1.2. Dụng cụ cho mỗi nhóm - Đồng hồ bấm giây: 1 cái - Ống nghiệm thủy tinh: 10 cái - Congtogut: 2 cái - Giá giữ ống nghiệm: 1 cái - Nhiệt kế (độ chính xác 0,10C) : 1 cái - Đèn cồn: 1 cái 2.2. Hoá chất 2.2.1. Hoá chất dùng chung - dd Na2S2O3 0,2M: 6 lọ 100 mL - dd H2SO4 1M: 6 lọ 100 mL - dd H2O2 10%: 3 lọ 100 mL - dd K2CrO4 0,1M: 3 lọ 100 mL - Tinh thể MnO2: 3 lọ 50 g - dd KMnO4 0,1M: 3 lọ 100 mL - dd H2C2O4 0,1M: 3 lọ 100 mL 2.2.2. Hoá chất cho mỗi nhóm 3. THỰC HÀNH 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng Trước hết, hãy làm thí nghiệm định tính: Lấy vào ống nghiệm 5  10 giọt dung dịch Na2S2O3 0,2M, nhỏ 3 - 5 giọt dung dịch H2SO4 1M và quan sát sự vẩn đục của dung dịch.
Sau đó chuẩn bị 4 ống nghiệm chứa dung dịch Na2S2O3 có nồng độ khác nhau (đánh số thứ tự: 1, 2, 3 và 4). - Ống 1: lấy 04 giọt dung dịch Na2S2O3 0,2M và 12 giọt nước. - Ống 2: lấy 08 giọt dung dịch Na2S2O3 0,2M và 08 giọt nước. - Ống 3: lấy 12 giọt dung dịch Na2S2O3 0,2M và 04 giọt nước. - Ống 4: lấy 16 giọt dung dịch Na2S2O3 0,2M và 0 giọt nước. Lắc đều các ống nghiệm. Nếu ta quy định ống nghiệm 1 có nồng độ Na2S2O3 là a thì các ống nghiệm 2, 3, 4 có nồng độ Na2S2O3 lần lượt là 2a, 3a, 4a. Lấy dung dịch H2SO4 1M vào ống nhỏ giọt, chuẩn bị đồng hồ bấm giây. Nhỏ 1 giọt dung dịch H2SO4 vào ống nghiệm 1, đồng thời bấm đồng hồ bấm giây. Lắc ống nghiệm cho dung dịch đồng nhất. Quan sát cẩn thận, khi thấy dung dịch vẩn đục thì bấm đồng hồ, ghi thời gian t1. Tốc độ phản ứng khi nồng độ Na2S2O3 là a được tính theo công thức: Tiến hành tương tự đối với các ống nghiệm 2, 3, 4 ta xác định được t2, t3 và t4 tương ứng, từ đó tính được v2, v3 và v4. Lập bảng kết quả thực nghiệm, nồng độ H2SO4 là b không đổi trong mọi ống nghiệm. Từ kết quả thu được, hãy rút ra kết luận về sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất phản ứng. STT Tốc độ [H2SO4] [Na2S2O3] Thời gianphản ứng ống nghiệm phản ứng 1 b a t1 v1 2 b 2a t2 v2 3 b 3a t3 v3 4 b 4a t4 v4 Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên tốc độ phản ứng v theo nồng độ Na 2S2O3 (ký hiệu là C), tức là vẽ đồ thị của hàm số v = KC. Trục tung đặt v, trục hoành đặt C. Đường biểu diễn có dạng gì? Có đi qua gốc tọa độ không? Vì sao? Nắn lại đường thực nghiệm cho hợp lý. 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
Lấy vào 3 ống nghiệm mỗi ống 4 giọt dung dịch Na2S2O3 0,2M và 8 giọt nước. Lấy vào ống nghiệm khác một ít dung dịch H2SO4 1M đã pha loãng 5 lần để thời gian xuất hiện kết tủa không quá nhanh. Đặt 2 ống nghiệm đựng dung dịch Na2S2O3 và dung dịch H2SO4 có sẵn ống nhỏ giọt vào bếp cách thuỷ có điều nhiệt. Để một lúc cho nhiệt độ các ống nghiệm bằng nhiệt độ của nước, dùng nhiệt kế xác định nhiệt độ T1 của nước. Nhỏ 1 giọt dung dịch H2SO4 vào ống nghiệm đựng dung dịch Na2S2O3, dùng đồng hồ bấm giây để xác định khoảng thời gian từ khi bắt đầu phản ứng đến khi kết tủa xuất hiện (t1). Tính tốc độ phản ứng v1 ở nhiệt độ T1. Sau đó, thay ống nghiệm thứ hai đựng dung dịch Na2S2O3 vào bếp cách thuỷ. Điều chỉnh nhiệt độ của bếp cách thuỷ đến giá trị T2 = T1 + 10oC. Tiến hành xác định thời gian từ khi bắt đầu phản ứng đến khi xuất hiện kết tủa ở nhiệt độ T 2 như đã hướng dẫn ở trên (t2). Tiến hành tương tự với ống nghiệm thứ ba, xác định thời gian từ khi bắt đầu phản ứng đến khi xuất hiện kết tủa (t3) ở nhiệt độ T3 = T2 + 10oC. Chú ý: giữ nhiệt độ của bếp cách thuỷ ổn định khi phản ứng xảy ra. Ghi kết quả thực nghiệm vào bảng sau: STT Thời gian Tốc độ phản Nhiệt độ ống nghiệm phản ứng ứng 1 T1 t1 v1 2 T2 t2 v2 3 T3 t3 v3 Tính hệ số nhiệt độ () của phản ứng: và Lấy giá trị trung bình: 3.3. Ảnh hưởng của xúc tác 3.3.1. Xúc tác đồng thể Lấy vào ống nghiệm 5 giọt dung dịch H2O2 10%, quan sát xem có khí O2 bay ra hay không? Nhỏ vào ống nghiệm vài giọt dung dịch K2CrO4 0,1M. Quan sát màu của dung dịch khi mới nhỏ dung dịch K2CrO4 vào, khi phản ứng xảy ra
và khi phản ứng kết thúc. Quan sát tốc độ thoát khí O2. Giải thích các hiện tượng. Nhận xét vai trò của K2CrO4 trong phản ứng này. 3.3.2. Xúc tác dị thể Lấy vào ống nghiệm 5 giọt dung dịch H2O2 10%, thêm vào vài hạt MnO2. Quan sát tốc độ thoát khí O2. Giải thích hiện tượng và nhận xét vai trò của MnO2 trong phản ứng. 3.3.3. Hiện tượng tự xúc tác Lấy vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 5 giọt dung dịch KMnO4 0,1M, 5 giọt dung dịch H2SO4 1M và 5 giọt dung dịch H2C2O4 0,1M. Giữ ống thứ nhất để so sánh. Thêm vào ống thứ hai 5 giọt dung dịch MnSO4. Quan sát hiện tượng xảy ra ở 2 ống nghiệm, viết phương trình phản ứng và giải thích. CÂU HỎI 1. Thế nào là tốc độ trung bình, tốc độ tức thời của phản ứng? 2. Năng lượng hoạt hoá của phản ứng là gì? Nêu ý nghĩa của nó. 3. Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 4. Thế nào là xúc tác đồng thể, xúc tác dị thể?