Hóa học thực nghiệm: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu "Hóa học thực nghiệm" tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Xác định biến thiên thế đẳng áp, đẳng nhiệt, entanpi, entropi của phản ứng hòa tan borac trong nước; Cân bằng hóa học và sự chuyển dịch cân bằng; Xác định hằng số tốc độ và bậc riêng phần đối với hiđro peoxit trong phản ứng oxi hóa iođua bằng hiđro peoxit... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hóa học thực nghiệm: Phần 2

Bài 13 XÁC ĐỊNH BIẾN THIÊN T H Ế Đ A N G Á P , ĐẲNG NHIỆT, ENTANPI, ENTROPI CỦA PHẢN ỨNG HOA TAN BORAC TRONG NƯỚC 1. L Í T H U Y Ế T C h i ề u h ư ớ n g d i ễ n b i ế n t ự n h i ê n c ủ a p h ả n ứ n g h o a h ọ c đ ư ợ c quyết định đồng thòi bởi 2 y ế u tố: 1. K h u y n h h ư ớ n g c ủ a h ệ c h u y ể n s a n g t r ạ n g t h á i có n ă n g lượng thấp, đặc t r ư n g đ ị n h lượng bởi b i ế n t h i ê n e n t a n p i của h ệ A H . 2. K h u y n h h ư ớ n g c ủ a h ệ c h u y ể n s a n g t r ạ n g t h á i có đ ộ h ỗ n loạn cao, đ ặ c t r ư n g b ở i b i ế n t h i ê n e n t r o p i AS. H a i y ế u t ố n à y c ù n g t á c đ ộ n g l ê n h ệ n h ư n g t h e o 2 c h i ề u ngược nhau. V ề m ặ t hoa học, e n t a n p i g i ả m k h i c á c n g u y ê n t ử k ế t h ợ p v ớ i nhau để tạo t h à n h p h â n t ử v ớ i các liên k ế t b ề n v ữ n g . N h ư n g t r o n g trướng hợp đ ó , b i ế n t h i ê n e n t r o p i AS < 0 v ì đ ộ h ỗ n l o ạ n c ủ a h ệ l ạ i g i ả m đi. N g ư ợ c l ạ i k h i AS > 0, n g h ĩ a l à y ế u t ố e n t r o p i t h u ậ n l ợ i cho sự d i ễ n b i ế n của c á c q u á t r ì n h , t h ì h ệ l ạ i h ấ p t h u n ă n g l ư ợ n g đ ể p h á v ỡ c á c l i ê n k ế t của c á c p h â n t ử , do đ ó e n t a n p i c ủ a h ệ l ạ i t ă n g . N ó i c á c h k h á c , trong m ỗ i q u á t r ì n h l u ô n có sự c ạ n h t r a n h g i ữ a h a i y ế u t ố : y ế u t ố e n t a n p i (giảm n ă n g lượng) v à y ế u t ố e n t r o p i ( t ă n g độ h ỗ n loạn). V ậ y c ụ n p h ả i t ì m h à m có t h ể p h ả n á n h đ ồ n g t h ò i ả n h h ư ở n g của cả h a i y ế u t ố ; d ấ u v à t r ị s ố của đ ộ b i ế n t h i ê n của h à m n à y có t h ể d ù n g l à m t i ê u c h u ẩ n quy đ ị n h c h i ề u h ư ớ n g v à mức đ ộ d i ễ n b i ế n c ủ a p h ả n ứ n g . T r o n g n h i ệ t đ ộ n g học, k h i p h ả n ứ n g d i ễ n r a t r o n g đ i ề u k i ệ n đ ẳ n g n h i ệ t , đ ẳ n g á p (T, p = c o n s t ) , h à m G g ọ i l à t h ế đ ắ n g n h i ệ t , đ ẳ n g á p (gọi 118 http://tieulun.hopto.org
t ắ t l à t h ế đ ẳ n g á p h a y t h ế G i p x ơ (Gibbs)). K h ô n g t h ể x á c đ ị n h được g i á t r ị t u y ệ t đ ố i c ủ a n ă n g l ư ợ n g G i p x ơ n h ư n g có t h ể x á c đ ị n h được b i ế n t h i ê n c ủ a n ó t r o n g m ỗ i p h ả n ứ n g , g ọ i l à AG AG = A H - TAS Đ ố i với n h ữ n g h ệ ở n h i ệ t độ v à á p suất k h ô n g đ ổ i , q u á t r ì n h chỉ có t h ể d i ễ n ra theo c h i ề u l à m g i ả m n ă n g lượng Gipxơ của h ệ t ư ơ n g ứ n g với AG < 0. Đ i ề u k i ệ n c â n b ằ n g k h i A G = 0. Q u á t r ì n h l à k h ô n g t h ể t h ự c h i ệ n được b ấ t k ì đ i ề u k i ệ n n à o k h i AG > 0. G i ữ a c á c đ ạ i l ư ợ n g b i ế n t h i ê n t h ế đ ẳ n g á p , đ ẳ n g n h i ệ t c h u ẩ n AG°, b i ế n t h i ê n e n t a n p i c h u ẩ n AH°, b i ế n t h i ê n e n t r o p i c h u ẩ n AS° v à h ằ n g s ố c â n b ằ n g K của p h ả n ứ n g hoa học có h a i m ố i q u a n h ệ v ề m ặ t n h i ệ t đ ộ n g AG° = - 2 , 3 0 3 R T l g K (1) K : đối với hệ khí p K : đ ố i với d u n g dịch lỏng c A G ° = A H ° - TAS° (2) T ừ (1) v à (2) có: - 2,303RTlgK = A H ° - TAS° (3) . „ AH° AS° lgK = — + —— (4) 2,303RT 2,303R N ế u coi d u n g d ị c h l à lí t ư ở n g , AH° v à AS° l à h ằ n g s ố k h ô n g p h ụ t h u ộ c v à o n h i ệ t đ ộ , có t h ể t í n h được c á c t h ô n g s ố n h i ệ t đ ộ n g AH°, AS°, AG° t ừ v i ệ c x á c đ ị n h h ằ n g s ố c â n b ằ n g K ở m ộ t s ố n h i ệ t đ ộ . Theo p h ư ơ n g t r ì n h (4) sự p h ụ t h u ộ c đ ồ t h ị g i ữ a l g K v à 1/T l à t u y ế n t í n h v ớ i h ệ s ố góc AH° tga = 2,303R AS° v à đ ư ờ n g t h ă n g đ ó c ắ t t r ụ c t u n g t ạ i đ i ế m có g i á t r ị b ằ n g 2,303R M ố i q u a n h ệ n à y cho p h é p x á c đ ị n h được AH°, AS° v à AG° c ủ a m ộ t p h ả n ứ n g hoa học. 119 http://tieulun.hopto.org
2. T H Ự C H À N H 2.1. N g u y ê n tắc T ì m h i ể u ả n h h ư ở n g của n h i ệ t độ đ ế n độ t a n của m u ố i t a n được trong nước. T ừ c á c s ố l i ệ u v ề độ tan, t í n h được h ằ n g s ố c â n b ằ n g K c ủ a phản ứ n g hoa tan, sau đó b ằ n g p h ư ơ n g p h á p đồ t h ị t í n h được AH°, AS° v à AG°. Trong t h í n g h i ệ m n à y d ù n g m u ố i N a B 0 . 1 0 H O (borac). 2 4 7 2 C ấ u t ạ o m u ố i borac g ồ m c á c p o l i a n i o n B 0 3 h o ặ c BO4 l i ê n k é t với n h a u qua n g u y ê n t ử o x i t ạ o t h à n h c ấ u t r ú c v ò n g a n i o n t e t r a b o r a t . Hình 13.1 m i n h hoa c ấ u t r ú c v ớ i g i ả t h i ế t b o r a c có c ô n g thức Na [B 0 (OH) ].8H 0 2 4 5 4 2 Q: hiđro O : oxi O:bo Hình 13.1. Cấu tạo của anion tetraborat D u n g d ị c h borac l à m ộ t b a z ơ t r u n g b ì n h B 0 (OH)f 4 5 + 5H 0 2 -» 4H3BO3 + 20H- B ằ n g p h ư ơ n g p h á p c h u ẩ n đ ộ m ộ t t h ể t í c h đ ã b i ế t c ủ a d u n g dịch borac v ớ i d u n g d ị c h a x i t c h u ẩ n , t í n h được n ồ n g đ ộ c ủ a a n i o n t e t r a b o r a t . P h ả n ứ n g x ả y ra theo p h ư ơ n g t r ì n h B 0 (OH) - 4 5 2 4 + 3H 0 2 + 2H + -> 4H3BO3 G i ữ a c h ấ t r ắ n borac v à d u n g d ị c h borac b ã o hoa có c â n b ằ n g sau: Na [B 0 (OH) ].8H 0 2 4 5 4 2 ; ì 2Na + + B 0 (OH)^- 4 5 + 8H 02 (r) (dd) (dd) Áp dụng định l u ậ t tác dụng k h ố i lượng K= [NaT[B 0 (OH)n 4 5 120 http://tieulun.hopto.org
G ọ i X là n ồ n g độ của anion tetraborac t ì m được t r o n g q u á trình c h u ẩ n đ ộ v ớ i a x i t t h ì [Na*] = 2x K = (2x) .x = 4 x 2 3 2.2. Hoa chất và dụng cụ Hoa chất: D u n g d ị c h c h u ẩ n HC1 0 , 5 M (pha t ừ í ì x a n a n ) ; N a B O . 1 0 H O ( r ắ n ) ; chỉ t h ị b r o m c r e z o l x a n h . 2 4 7 2 Dụng cụ: Cốc (lOOml), b ì n h n ó n (lOOml), b u r e t ( 2 5 m l ) , p i p e t ( 5 m l , l O m l ) , n h i ệ t k ế , b ế p đ i ệ n , g i á sắt, k ẹ p sắt. 2.3. Cách tiến hành C h u ẩ n b ị 6 b ì n h n ó n (lOOml), có d á n c á c n h ã n : 4 5 ° C ; 4 0 ° C ; 35°C; 30°C; 2 5 ° C ; 20°c Cho v à o m ỗ i b ì n h 5 m l n ư ớ c c ấ t . C â n k h o ả n g 35 - 37 g ă m N a B O . 1 0 H O cho v à o cốc ( l O O m l ) , d ù n g 2 4 7 2 ống đ o n g t h ê m 6 0 m l n ư ớ c c ấ t . Đ u n n ó n g h ỗ n h ợ p t r ê n b ế p đ i ệ n , t h ỉ n h t h o ả n g k h u ấ y n h ẹ . T h e o d õ i n h i ệ t đ ộ của d u n g d ị c h . K h i đ ạ t t ớ i 6 0 ° c m à t r o n g cốc v ẫ n c ò n l ư ợ n g m u ố i c h ư a t a n h ế t , t ắ t b ế p đ ể n g u ộ i d u n g dịch. N ế u t ấ t cả b o r a c đ ã t a n h ế t ( k h i đ ạ t t ớ i 60°C) c ụ n t h ê m m ộ t í t borac v à o d u n g d ị c h c ò n đ a n g đ u n n ó n g đ ể đ ả m b ả o v ẫ n c ò n lượng m u ố i c h ư a t a n t r o n g cốc. K h i đ ể n g u ộ i d u n g d ị c h borac b ã o hoa, m ộ t í t borac sẽ k ế t t i n h t ừ d u n g dịch. T h e o d õ i n h i ệ t đ ộ , k h i d u n g d ị c h đ ạ t t ớ i t ừ n g n h i ệ t đ ộ g h i t r ê n b ì n h n ó n ( đ ã c h u ẩ n bị), ( c h ú ý đ o n h i ệ t đ ộ c ủ a d u n g d ị c h c h ứ k h ô n g p h ả i n h i ệ t đ ộ c ủ a c h ấ t r ắ n borac d ư ớ i cốc). D ù n g p i p e t đ ã t r á n g nước c ấ t n ó n g , h ú t c ẩ n t h ậ n 5 m l d u n g d ị c h cho v à o b ì n h n ó n (tránh borac r ắ n v à o p i p e t ) . Sau m ỗ i l ụ n h ú t d u n g d ị c h x o n g t i ế p t ụ c h ú t 5 m l n ư ớ c c ấ t n ó n g cho v à o b ì n h n ó n . V i ệ c l à m n à y g â y r a sai s ố p i p e t n h ỏ n h ư n g n ó n g ă n c ả n sự k ế t t i n h c ủ a borac t r o n g p i p e t m à sự k ế t t i n h n à y d ẫ n đ ế n sai số n g h i ê m t r ọ n g h ơ n n h i ề u . Sau k h i l ấ y đ ủ c á c m ẫ u d u n g d ị c h v à o 6 b ì n h n ó n , t h ê m 15ml nước cất và 3-4 giọt bromcrezol x a n h v à o m ỗ i b ì n h t r ê n , d u n g d ị c h có m à u x a n h . 121 http://tieulun.hopto.org
Đ ổ d u n g d ị c h a x i t HC1 c h u ẩ n 0 , 5 M v à o b u r e t s ạ c h đ ế n v ạ c h sốo. T i ế n h à n h c h u ẩ n đ ộ t ừ n g b ì n h n ó n t r ê n v ớ i d u n g d ị c h H C 1 0 , 5 M . Điểm k ế t t h ú c c ủ a p h é p c h u ẩ n đ ộ có sự t h a y đ ổ i m à u sắc t ừ x a n h lơ sang v à n g nhạt. C h ú ý chuẩn độ chậm để t r á n h dư axit. Chú ý: L ư ợ n g d u n g d ị c h v à k ế t t ủ a borac c ò n l ạ i s a u k h i t i ế n h à n h t h í n g h i ệ m được t h u h ồ i b ằ n g c á c h l à m l ạ n h t r o n g n ư ớ c đ á . L ọ c lấy t i n h t h ể borac, cho v à o m ặ t k í n h đ ồ n g h ồ , l à m k h ô n g o à i k h ô n g k h í để d ù n g cho c á c t h í n g h i ệ m sau. 2.4. T í n h k ế t quả Ghi các số l i ệ u thực n g h i ệ m vào bảng: [B O (OH) ] - 2 [Na ] + t°(C) K = 4x lgK T 4 s 4 in 3 V HC1 0,5M X (mol/l) 2x(mol/l) V ẽ đ ồ t h ị sự p h ụ t h u ộ c c ủ a l g K theo 1/T. S ử d ụ n g đ ư ờ n g t h ẳ n g để t í n h AH°, AS° v à c u ố i c ù n g t í n h AG° ở n h i ệ t đ ộ c h u ẩ n 2 5 ° c . 2.5. X á c đ ị n h n h i ệ t h o a t à n ( A H ) c ủ a b o r a c t r o n g nước a. Thí nghiệm định tính D ù n g pipet loại lOml, l ấ y 5ml nưốc cất v à o ống n g h i ệ m , d ù n g nhiệt k ế 0 - 1 0 0 ° c đ o n h i ệ t độ. K h i c â n b ằ n g n h i ệ t được t h i ế t l ậ p , cho v à o ống n g h i ệ m 2g K N 0 . L ắ c ố n g n g h i ệ m cho m a u t a n r ồ i đ o n h i ệ t đ ộ c u ố i c ù n g . 3 L ặ p l ạ i thí nghiệm trên với NaCl, N a S 0 2 4 k h a n . G i ả i t h í c h k ế t quả t h u được t r o n g sự hoa t a n c á c m u ố i d ự a v à o l ự c g i ữ a c á c p h â n t ử . b. Thí nghiệm định lượng Đ ộ t a n s của borac N a B 0 2 4 7 p h ụ thuộc n h i ệ t độ theo c ô n g thức 0 _ AH l n S = - — — + const RT v ớ i A H l à b i ế n t h i ê n e n t a n p i t r o n g sự hoa t a n , R l à h ằ n g s ố k h í lí t ư ở n g v à T l à n h i ệ t đ ộ t u y ệ t đ ố i . A H đ ư ợ c x á c đ ị n h t ừ đ ộ dốc c ủ a đ ư ờ n g t h ẳ n g t r o n g sự p h ụ t h u ô c l n S t h e o — . 122 http://tieulun.hopto.org
Đ ể t i ế n h à n h t h í n g h i ệ m , đ i ề u c h ế 5 0 m l d u n g d ị c h borac b ã o hoa b ằ n g c á c h hoa t a n m ộ t l ư ợ n g borac x á c đ ị n h t ạ i n h i ệ t đ ộ t i ế n hành phản ứng: t°c 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 m Na B O .10H O tể] 2 4 7 2 2 2,2 2,6 3,5 5 6 8 10 13 16 K h i c â n b ằ n g t a n đ ư ợ c t h i ế t l ậ p ( k h o ả n g 15 p h ú t ) , p h a r ắ n (borac t i n h t h ể ) p h ả i h ì n h t h à n h . L ấ y l O m l d u n g d ị c h b ã o hoa ( k h ô n g có t i n h t h ể borac k è m t h e o ) v à o b ì n h t a m g i á c l O O m l đ ồ n g t h ò i đ o n h i ệ t độ c ủ a d u n g d ị c h c ò n l ạ i . Đ e m c h u ẩ n đ ộ l O m l d u n g d ị c h n à y b ằ n g dung dịch HC1 0 , 2 5 M v ớ i c h ỉ t h ị m e t y l da c a m cho t ố i k h i có s ự c h u y ể n m à u t ừ v à n g da c a m s a n g đ ỏ . G h i l ạ i t h ể t í c h a x i t H C 1 đ ã t i ê u tốn trong chuẩn độ. Chú ý : - K h i đ o đ ộ t a n t ạ i n h i ệ t đ ộ t h ấ p h ơ n n h i ệ t đ ộ p h ò n g , đ ặ t cốc c h ứ a d u n g d ị c h borac b ã o hoa v à o b ì n h c á c h t h ú y c h ứ a n ư ớ c v à nưốc đ á . D u y t r ì n h i ệ t độ t ± l ° c . - T r ư ớ n g h ợ p t i ê n h à n h đ o đ ộ t a n t ạ i n h i ệ t đ ộ cao h ơ n n h i ệ t đ ộ phòng thì đ u n nhẹ bình cách thuỷ. - P i p e t d ù n g đ ể l ấ y d u n g d ị c h b ã o hoa c ũ n g p h ả i ở c ù n g n h i ệ t đ ộ với d u n g d ị c h . N ế u l à m v i ệ c ở n h i ệ t đ ộ 45 - 5 0 ° c t h ì s ấ y n ó n g p i p e t trong t ủ sấy ở 5 0 ° c . Xả lí kết quả đo : - Đ o đ ộ t a n c ủ a borac ở c á c n h i ệ t đ ộ . - T í n h độ tan s b ằ n g công thức 0,25.V HC1 10 - Vẽ đồ thị lnS phụ thuộc \z rồi xác định AH hoa tan từ độ dốc đồ T t h ị ( A H = - R . t g a , a l à góc hợp b ở i đ ư ờ n g t h ẳ n g v à t r ụ c h o à n h ) . 123 http://tieulun.hopto.org
3. C Â U H Ỏ I V À B À I T Ậ P 1. Độ tan của AgCl trong nước là 3,97.1ơ* M ở 0 ° c v à 1,91-lữ* M ở 100°c. a. T í n h h ằ n g s ố c â n b ằ n g của A g C l ở m ỗ i n h i ệ t đ ộ . b. T í n h AH°, AS° v à A G ° ở n h i ệ t đ ộ c h u ẩ n 2 5 ° c k h i t ạ o t h à n h d u n g dịch b ã o hoa A g C l . 2. G i ả i t h í c h sự b i ế n đ ổ i g i á t r ị e n t r o p i t r o n g c á c d ã y đ ơ n c h ấ t , hợp c h ấ t sau: Chất °(k> O200 S2 98 J.mor'.K"' 38,47 49,01 57,01 Chất NO , (k N0 2(k) S2 9g J.mor'.K~' 50,34 54,47 82 3. Cho b i ế t đ ú n g k h ô n g n ế u n ó i r ằ n g " K h i AG° = 0 p h ả n ứ n g đ ạ t tói t r ạ n g t h á i c â n bằng"? 4. T h i ế t l ậ p p h ư ờ n g t r ì n h Claozius - Claperon -AH° tai. t ừ p h ư ơ n g t r ì n h (4) K, R . T 1J L 5. G i ả i t h í c h ý n g h ĩ a n g u ồ n gốc c á c sai s ố có t h ể g ặ p sau đ â y : - D u n g d ị c h b ã o hoa borac k h ô n g p h ả i l à d u n g d ị c h lí t ư ở n g . - AH°, AS° p h ụ t h u ộ c v à o n h i ệ t đ ộ . - Rửa pipet b ằ n g nước n ó n g sau m ỗ i l ụ n l ấ y d u n g dịch b ã o hoa borac. - Sử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p n g o ạ i suy đ ồ t h ị đ ể t í n h AS°. 124 http://tieulun.hopto.org
Bài 14 CÂN BẰNG HOA HỌC VÀ sự CHUYÊN DỊCH CÂN BẰNG 1. LÍ THUYẾT Đ ố i v ớ i n h i ề u p h ả n ứ n g hoa học, p h ả n ứ n g k h ô n g d i ễ n r a m ộ t c á c h h o à n t o à n , t ứ c l à t ừ c á c c h ấ t t h a m gia p h ả n ứ n g k h ô n g t h u được 100% s ả n p h ẩ m . Đ ó l à v ì p h ả n ứ n g đ ã d i ễ n r a theo h a i c h i ề u : c h i ề u t h u ậ n t ừ t r á i s a n g p h ả i v à c h i ề u n g h ị c h theo h ư ớ n g n g ư ợ c l ạ i . S ự c h u y ể n hoa k h ô n g h o à n t o à n t ừ c h ấ t đ ụ u t r ở t h à n h s ả n p h ẩ m x ả y r a n g a y cả k h i để p h ả n ứ n g d i ễ n ra trong m ộ t thời gian dài. P h ả n ứ n g đ ạ t t ố i m ộ t t r ạ n g t h á i t ạ i đó nồng độ sản p h ẩ m cũng n h ư nồng độ các chất p h ả n ứ n g k h ô n g t h a y đ ổ i t h e o t h ò i g i a n ; t r ạ n g t h á i đ ó đ ư ợ c g ọ i l à cân bằng hoa học. T ạ i t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g , t u y n ồ n g đ ộ c á c c h ấ t k h ô n g t h a y đ ổ i , song p h ả n ứ n g v ẫ n d i ễ n r a theo h a i c h i ề u n g ư ợ c n h a u v ớ i t ố c đ ộ n g a n g bằng nhau. Đ ố i với p h ả n ứng tổng q u á t m A + n B + .... ; ì m'C + n ' D + n ế u p h ả n ứ n g t h u ậ n v à p h ả n ứ n g n g h ị c h đ ề u l à c á c p h ả n ứ n g sơ c ấ p t h ì theo đ ị n h l u ậ t t á c d ụ n g k h ố i l ư ợ n g , t a có b i ể u t h ứ c tốc đ ộ p h ả n ứ n g thuận v t h = k [A] [B]".... t h m v à b i ể u t h ứ c tốc đ ộ p h ả n ứ n g n g h ị c h v n g h = k n g h [C] '[D] '.... m n với k , k t h n g h l à c á c h ằ n g s ố tốc đ ộ c ủ a p h ả n ứ n g t h u ậ n v à p h ả n ứ n g nghịch; [ A ] , [ B ] , [C], [D] là n h ữ n g nồng độ h i ệ u d ụ n g c á c c h ấ t t í n h b ằ n g mol/1. Ở điều k i ệ n cân bằng, v t h = v n g h . do đ ó k, [A]:;[B] h c n b =k n g h [C] c m b [D]: h 125 http://tieulun.hopto.org
T ừ đ â y sau k h i b i ế n đ ổ i t o á n học t a được K - K _ icrãĐìí k h ng [A] [B] c m b c n b K được g ọ i l à h ằ n g s ố c â n b ằ n g v à c h ỉ t h a y đ ổ i k h i n h i ệ t đ ộ t h a y đôi; K không thay đổi với sự thay đổi nồng độ. V ị t r í của c â n b ằ n g hoa học sẽ c h u y ể n d ị c h k h i c h ị u t á c đ ộ n g của y ế u t ố n ồ n g đ ộ , n h i ệ t đ ộ . C h i ề u c h u y ể n d ị c h sẽ đ ư ợ c t h ể h i ệ n m ộ t c á c h k h á i q u á t qua n g u y ê n lí L e C h a t e l i e r : Một sự thay đổi các yếu tố có ảnh hưởng tới hệ cân bằng thì vị trí cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay đổi đó. 2. THỰC HÀNH 2.1. H o a c h ấ t v à d ụ n g cụ Hoa chất: D u n g dịch F e C l 3 b ã o hoa; dung dịch k a l i thioxyanat b ã o hoa ( K S C N ) ; a x i t H N 0 3 đ ặ c ; C u k i m l o ạ i ; h ỗ n h ợ p s i n h h à n (nưốc đá + muối NaCl). Dụng cụ: ố n g n g h i ệ m ; b ì n h c ụ u 5 0 m l có n ú t cao s u v à ố n g d ẫ n k h í ; ố n g đ o l O m l ; cốc 2 5 m l , 5 0 m l ; p i p e t l O m l ; ố n g n h ỏ g i ọ t ; c h ậ u t h ú y t i n h ; g i á sắt, k ẹ p sắt. 2.2. Cách tiến hành Thí nghiệm 1. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ TỚI CÂN BẰNG R ó t 3 0 m l n ư ớ c c ấ t v à o cốc 5 0 m l ; t h ê m d u n g d ị c h b ã o hoa F e C l 3 và KSCN, mỗi thứ 1 - 2 giọt. Q u a n s á t m à u đỏ s á n g của h ỗ n hợp ( n ế u cụn có t h ể p h a l o ã n g h ỗ n hợp b ằ n g n ư ớ c c ấ t ) . V i ế t p h ư ơ n g t r ì n h p h ả n ứ n g t h u ậ n nghịch v à b i ể u thức h ằ n g số c â n b ằ n g . Chia đ ề u h ỗ n hợp lỏng vào bốn ống n g h i ệ m . D ù n g ố n g n h ỏ g i ọ t cho 2 g i ọ t d u n g d ị c h F e C l đ ặ c v à o ố n g 3 nghiệm 1. Q u a n s á t v à g i ả i t h í c h sự t h a y đ ổ i c ư ờ n g đ ộ m à u sắc t r o n g ống n g h i ệ m . C â n b ằ n g c h u y ể n dịch theo c h i ề u n à o ? Cho 2 - 3 g i ọ t K S C N v à o ố n g n g h i ệ m 2. Q u a n s á t sự t h a y đ ổ i m à u sắc v à g i ả i t h í c h . 126 http://tieulun.hopto.org
Cho m ộ t í t t i n h t h ể K C 1 v à o ố n g n g h i ệ m 3; l ắ c m ạ n h ố n g n g h i ệ m cho t a n h é t . So s á n h m à u sắc h ỗ n hợp v ớ i m à u sắc c ủ a ố n g n g h i ệ m 4. Giải thích. Thỉ nghiệm 2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TỚI CẤN BẰNG Thu khí N 0 2 đ ỏ n â u v à o h a i b ì n h c ụ u đ á y t r ò n ( c h ú ý đ ộ đ ậ m của N0 2 l à n h ư n h a u ở h a i b ì n h ) được t h ô n g v ớ i n h a u b ằ n g ố n g t h ú y t i n h ( h ì n h 14.1). Hình 14.1. Thiết bị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới cân bằng N 0 2 4 ì 2N0 2 Nhúng một bình vào cốc chứa nước đá + muối; bình kia nhúng vào cốc nước n ó n g g i à . Q u a n s á t m à u sắc ở h a i b ì n h . G i ả i t h í c h . T í n h h ằ n g số c â n b ằ n g c ủ a p h ả n ứ n g 2N0 2 N 0 2 4 AH° = - 6 1 , 4 4 6 k J b i ế t r ằ n g ở 5 0 ° c h ỗ n h ợ p c â n b ằ n g c h ứ a 60% N 0 . 2 4 3. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. D ự a v à o p h ư ơ n g t r ì n h đ ẳ n g n h i ệ t V a n ' t H o f f , h ã y g i ả i t h í c h v a i t r ò của sự t h ê m K S C N , F e C l t ớ i sự t h a y đ ổ i vị t r í c â n b ằ n g của p h ả n ứ n g 3 FeCl 3 + KSCN ; i KC1 + F e ( S C N ) 2+ + 2C1" 2. C â n b ằ n g hoa học c ủ a p h ả n ứ n g 2 N 0 2 V - N 0 2 4 sẽ d ị c h c h u y ể n t h e o c h i ề u n à o k h i t ă n g n h i ệ t độ? B i ế t AH° = - 6 1 , 4 4 k J . 3. T í n h h ằ n g s ố c â n b ằ n g Kp, K c đ ố i v ớ i p h ả n ứ n g đ ã cho ở (2) t ạ i 5 0 ° c b i ế t h ỗ n h ợ p c â n b ằ n g c h ứ a 60% N 0 2 4 về số moi. 127 http://tieulun.hopto.org
Bài l ỗ CÁC YÊU T Ố ẢNH HƯỞNG ĐẾN T ố c Đ Ộ PHẢN ỨNG 1. L Í T H U Y Ế T C á c h ệ p h ả n ứ n g hoa học có t h ể l à đ ồ n g t h ể h a y d ị t h ể . H ệ p h ả n ứ n g được g ọ i l à đ ồ n g t h ể k h i c h ú n g d i ễ n r a t r o n g h ệ m ộ t p h a . N g ư ợ c l ạ i c á c p h ả n ứ n g d ị t h ể x ả y r a t r o n g m ô i t r ư ờ n g k h ô n g đ ồ n g n h ấ t g i ữ a các chất ở n h ữ n g pha k h á c n h a u ( r ắ n - lỏng, k h í - lỏng). Tốc đ ộ c ủ a p h ả n ứ n g t h ư ờ n g đ o b ằ n g b i ế n t h i ê n n ồ n g đ ộ c ủ a m ộ t t r o n g c á c c h ấ t t h a m gia h a y c h ấ t t ạ o t h à n h sau p h ả n ứ n g t r o n g m ộ t đơn vị thời gian. Đối với phản ứng tổng quát: aA + bB -> cC + dD (1) Tốc đ ộ t r u n g b ì n h c ủ a p h ả n ứ n g : - , ÁC v =± — Át Tốc độ tức t h ò i của p h ả n ứng: v = lim± = ±—— Ãĩ-»õ Át dt T ố c đ ộ p h ả n ứ n g p h ụ t h u ộ c v à o b ả n c h ấ t c ủ a c h ấ t p h ả n ứ n g v à các điều k i ệ n n h ư : nồng độ, n h i ệ t độ, chất xúc tác... LI. Anh hưởng của nồng độ các chất phảnứng Đ ị n h l u ậ t t á c d ụ n g k h ố i l ư ợ n g : Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ của phản ứng tỉ lệ với tích nồng độ các chất phản ứng được lũy thừa lên vã số mủ bằng hệ số tỉ lượng tương ứng. 128 http://tieulun.hopto.org
V ớ i p h ả n ứ n g (1), tốc đ ộ được b i ể u d i ễ n b ằ n g b i ể u t h ứ c v=k.c;.c£ H ệ s ố t ỉ l ệ k l à h ằ n g s ố tốc đ ộ của p h ả n ứ n g hoa học, c ũ n g được g ọ i là "tốc đ ộ r i ê n g " vì t h ự c t ế k = V k h i n ồ n g đ ộ c ủ a m ỗ i c h ấ t b a n đ ụ u b ằ n g đ ơ n v ị . H ằ n g s ố tốc đ ộ p h ụ t h u ộ c v à o b ả n c h ấ t của c h ấ t p h ả n ứ n g , nhiệt độ. T r o n g h ệ d ị t h ể , tốc đ ộ p h ả n ứ n g c ò n p h ụ t h u ộ c v à o d i ệ n t í c h t i ế p xúc g i ữ a c á c pha. 1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ N h i ệ t đ ộ ả n h h ư ở n g m ạ n h đ ế n tốc đ ộ p h ả n ứ n g . S ự t ă n g n h i ệ t đ ộ r ấ t n h ỏ có t h ể l à m t ă n g tốc đ ộ p h ả n ứ n g r ấ t l ớ n . S ố l ụ n b i ế n đ ổ i tốc đ ộ p h ả n ứ n g (hay h ằ n g s ố tốc đ ộ ) k h i n h i ệ t đ ộ thay đ ổ i 1 0 ° c g ọ i l à h ệ s ố n h i ệ t đ ộ của tốc đ ộ p h ả n ứ n g . K í h i ệ u l à y k, k t t + 1 0 l à h ằ n g s ố tốc đ ộ ở c á c n h i ệ t đ ộ t v à t + 10°, suv r a kt+n.10 y - k = n t nghĩa l à k h i n h i ệ t đ ộ t ă n g theo c ấ p s ố cộng t h ì h ằ n g s ố tốc đ ộ t ă n g theo cấp sô n h â n . V ớ i p h ả n ứ n g đ ồ n g t h ể , đ a s ố t r ư ờ n g hợp, h ệ s ố n h i ệ t đ ộ c ủ a tốc đ ộ p h ả n ứ n g có g i á t r ị t r o n g g i ớ i h ạ n t ừ 2 - 4, đ ó l à q u y t ắ c V a n H ấ p (Van't H o f f ) . Q u y t ắ c n à y c h ỉ g ụ n đ ú n g t r o n g k h o ả n g n h i ệ t đ ộ k h ô n g cao, í t có g i á t r ị k h o a học. Sau n à y , A r e n i u t ( A r r h e n i u s ) d ự a t r ê n k ế t q u ả t h ự c n g h i ệ m đ ã m ô t ả c h í n h x á c ả n h h ư ở n g c ủ a n h i ệ t đ ộ đ ế n tốc đ ộ p h ả n ứ n g b ằ n g p h ư ơ n g trình : k=Ae" ' E / R T (2) A: h ằ n g s ố đ ư ợ c g ọ i l à t h ừ a s ố t r ư ớ c l ũ y t h ừ a , có t r ị s ố r i ê n g cho mỗi loại p h ả n ứ n g v à k h ô n g p h ụ thuộc vào n h i ệ t độ e: cơ s ố c ủ a l o g a r i t t ự n h i ê n 129 http://tieulun.hopto.org
T: n h i ệ t đ ộ t u y ệ t đ ố i E*: n ă n g l ư ợ n g h o ạ t hoa R: h ằ n g s ố k h í lí t ư ở n g . T ừ p h ư ơ n g t r ì n h (2), T n ằ m ở s ố m ũ n ê n k h i t ă n g T t h ì k t ă n g r ấ t nhanh. 1.3. Ảnh hưởng của chất xúc tác C h ấ t x ú c t á c l à c h ấ t l à m t ă n g h a y g i ả m tốc đ ộ p h ả n ứ n g hoa học; sau p h ả n ứ n g b ả n c h ấ t hoa học c ũ n g n h ư l ư ợ n g c ủ a n ó k h ô n g t h a y đ ổ i . C h ấ t x ú c t á c l à m t ă n g tốc đ ộ p h ả n ứ n g đ ư ợ c g ọ i l à x ú c t á c dương, l à m g i ả m tốc đ ộ p h ả n ứ n g được g ọ i l à c h ấ t x ú c t á c â m . Những đác tỉnh của chất xúc tác - Tính chọn lọc: m ỗ i c h ấ t x ú c t á c c h ỉ có t h ể l à m t h a y đ ổ i ( t ă n g hay g i ả m ) tốc đ ộ c ủ a m ộ t h a y m ộ t s ố p h ả n ứ n g . Ví dụ: CH -CH OH 3 2 '°[ M ) CH =CH2 2 + H 0 2 400" c CH -CH OH 3 2 C u ) CH3CHO+ H 2 300" c - C h ấ t x ú c t á c c h ỉ có k h ả n ă n g l à m tăng tốc độ phản ứng của những phản ứng có thể xảy ra được, nghĩa là AG < 0 n h ư n g vì n ă n g l ư ợ n g h o ạ t hoa q u á l ớ n v à e n t r o p i q u á n h ỏ m à x ả y r a v ớ i tốc đ ộ n h ỏ . - Với phản ứng thuận nghịch, chất xúc tác làm tăng tóc độ của cả hai phản ứng thuận và nghịch ở mức độ như nhau. N ó i c á c h k h á c , chất xúc t á c k h ô n g l à m c â n b ằ n g c h u y ể n dịch m à l à m c â n b ằ n g nhanh chóng đạt tới. - Hoạt tính của n h i ề u c h ấ t x ú c t á c r ắ n t ă n g m ạ n h k h i c h ú n g chứa t h ê m m ộ t l ư ợ n g n h ỏ c á c c h ấ t t ă n g h o ạ t ; n g ư ợ c l ạ i h o ạ t t í n h có t h ể bị g i ả m hoặc m ấ t h ẳ n b ở i c h ấ t độc x ú c t á c . - Chỉ cụn lượng nhỏ chất xúc tác cũng đ ủ tạo ra tác d ụ n g xúc tác đáng kể. Có 2 l o ạ i x ú c t á c : x ú c t á c đ ồ n g t h ể v à x ú c t á c dị t h ể . 130 http://tieulun.hopto.org
2. T H Ự C H À N H 2.1. H o a c h ấ t v à d ụ n g cụ Hoa chất: - D u n g dịch n a t r i t h i o s u n í a t 0,2M; axit s u n í u r i c 0,2M và 20%; k a l i p e m a n g a n a t 0 , 0 5 N , ; a x i t oxalic 0 , 1 N ; k a l i đ i c r o m a t 0,2%; h i đ r o p e o x i t 2%; k a l i c r o m a t 0 , 1 M ; m a n g a n s u n f a t 0 , 1 M . - C h ấ t r ắ n : iot, bột n h ô m , k ẽ m h ạ t và k ẽ m bột. Dụng cụ: ố n g n g h i ệ m , b ì n h c ụ u 5 0 m l có n ú t cao su v à ố n g dẫn khí, ống đo lOml, pipet l O m l , buret 25ml, n h i ệ t k ế , b ì n h đ i ề u nhiệt, đồng h ồ b ấ m g i â y , b ì n h W u r t z , p h ễ u n h ỏ g i ọ t , c h ậ u t h ú y t i n h , c ố i c h à y . giá sắt, k ẹ p sắt. 2.2. Cách tiến hành Thí nghiêm 1. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CHẤT PHẢN ỨNG ĐẾN TỐC Độ PHẢN ÚNG TRONG HỆ ĐÓNG THỂ Thực h i ệ n p h ả n ứ n g giữa n a t r i thiosunfat với axit s u n í u r i c , k h i giữ n g u y ê n n h i ệ t độ v à n ồ n g độ axit s u n í u r i c , chỉ thay đ ổ i nồng độ n a t r i thiosuníat Na s 0 2 2 3 + H S0 -> Na S0 2 4 2 4 + H 0 2 + S0 T + s i 2 D ù n g p i p e t cho v à o 3 ố n g n g h i ệ m , m ỗ i ố n g 3 m l a x i t s u n í u r i c 0 , 2 M . L ấ y 3 ố n g n g h i ệ m k h ô k h á c đ á n h s ố t h ứ t ự Ì , 2, 3. D ù n g p i p e t cho v à o Ống t h ứ n h ấ t l m l n a t r i t h i o s u n f a t 0 , 2 M v à 2 m l n ư ớ c c ấ t . Ô n g t h ứ hai cho 2 m l n a t r i t h i o s u n f a t v à l m l nước c ấ t . Ô n g t h ứ 3 cho 3 m l n a t r i t h i o s u n f a t 0,2 M . L ắ c đ ề u c á c ố n g n g h i ệ m . Đ ổ n h a n h d u n g dịch axit suníiiric t ừ m ộ t t r o n g 3 ống n g h i ệ m đã chuẩn bị ở t r ê n v à o ống n g h i ệ m Ì , lắc đ ề u . D ù n g đ ồ n g h ồ b ấ m giây theo dõi t h ờ i g i a n t ừ l ú c đ ổ h a i d u n g dịch v à o n h a u cho đ ế n k h i x u ấ t hiện k ế t tủa đục sữa. T i ế n h à n h t h í n g h i ệ m với ống n g h i ệ m 2 và 3 t ư ơ n g t ự n h ư ống n g h i ệ m 1. Tốc đ ộ p h ả n ứ n g có t h ể t í n h theo c ô n g t h ứ c V = 1/At (Át là thời gian thực h i ệ n p h ả n ứng). C h ú ý q u a n s á t k ế t t ủ a đ ụ c sữa n h ư n h a u t r o n g c á c l ụ n t h í n g h i ệ m . ghi k ế t q u ả vào b ả n g . N h ậ n xét và giải thích. 131 http://tieulun.hopto.org
Thể tích (mi) Tỉ lệ nồng độ AI (s) 1 V,:V :V, 2 STT Na^O, V ~At H S02 4 Na^o, H 0 2 Tổng ì 2 3 Thí nghiệm 2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ÚNG T h ự c h i ệ n p h ả n ứ n g g i ữ a k a l i p e m a g a n a t v à a x i t o x a l i c tror^Ị môi trường axit ở các n h i ệ t độ k h á c nhau 5H C 02 2 4 + 2KMn0 4 + 3 H S 0 - > 10CO 2 4 2 + 2MnS0 4 + KaSO, + 8 H 0 2 D u n g d ị c h k a l i p e m a g a n a t l ú c đ ụ u có m à u t í m , k h i p h ả n ứ n g k ế t t h ú c d u n g dịch t r o n g suốt, k h ô n g m à u . D ù n g p i p e t l ấ y v à o ố n g n g h i ệ m k h ô 2 m l d u n g dịch k a l i pemanganat 0,05N v à v à o ố n g n g h i ệ m k h ô k h á c 2 m l d u n g dịch a x i t oxalic 0,1N, 2ml d u n g dịch H S 0 0 , 1 M . Đ ổ 2 d u n g dịch v à o n h a u . 2 4 D ù n g đ ồ n g h ồ b ấ m g i â y g h i t h ò i g i a n t ừ l ú c t r ộ n đ ế n k h i d u n g dịch m ấ t m à u h o à n t o à n , ghi n h i ệ t độ p h ò n g . T i ế n h à n h t h í n g h i ệ m t ư ơ n g tự n h ư t r ê n ở các n h i ệ t độ k h á c nhau: - N h i ệ t độ p h ò n g + 10°c - N h i ệ t độ p h ò n g + 2 0 ° c - N h i ệ t độ p h ò n g + 3 0 ° c C á c t h í n g h i ệ m t i ế n h à n h t r o n g b ì n h đ i ề u n h i ệ t . T r ư ớ c k h i t r ộ n hai d u n g dịch p h ả i n g â m các ống n g h i ệ m đ ự n g các c h ấ t p h ả n ứ n g trong b ì n h đ i ề u n h i ệ t k h o ả n g 10 p h ú t đ ể cho n h i ệ t đ ộ c ủ a c h ú n g b ằ n g n h i ệ t đ ộ c ủ a b ì n h . Sau k h i t r ộ n 2 d u n g d ị c h k h ô n g n h ấ c ố n g n g h i ệ m r a k h ỏ i bình điêu nhiệt. Ghi k ế t quả vào bảng, n h ậ n xét và giải thích. 132 http://tieulun.hopto.org
SÍT Nhiêt đô phán ứng Thời gian Át (s) Tốc độ phán ứng Hệ số nhiêt độ y ("C) 1 ~ Át V ẽ đ ồ t h ị sự p h ụ t h u ộ c n h i ệ t đ ộ của tốc đ ộ p h ả n ứ n g v à o n h i ệ t đ ộ . N h ậ n x é t đ ồ t h ị t h u được. Thí nghiệm 3. ẢNH HƯỞNG CỦA CHÁT xúc TÁC ĐÔNG THỂ ĐẾN TỐC Độ PHẢN ÚNG a. L ấ y v à o 2 ố n g n g h i ệ m m ỗ i ố n g 2 m l d u n g d ị c h a x i t oxalic 0 , 1 N , 2ml axit s u n í u r i c 0 , 1 M . T h ê m v à o ống n g h i ệ m Ì v à i g i ọ t M n S 0 4 0,1M. Sau đ ó cho v à o cả hai ống nghiệm, m ỗ i ống l m l d u n g dịch kali pemanganat 0.05N. Theo dõi t h ò i gian t ừ lúc t r ộ n 2 d u n g dịch đ ế n k h i d u n g dịch m ấ t m à u h o à n t o à n . Ghi k ế t quả vào bảng, n h ậ n xét và giải thích. STT V KMn ( ) m l V H S0 ( ) m l V H C 0, ( ) m l Dung dịch Át (s) 1 0j : 4 ; ; MnS0 4 ~ Át 1 1 2 2 vài giọt 2 1 2 2 không b . Sự p h â n h u y h i đ r o p e o x i t v ớ i x ú c t á c : d u n g d ị c h K C r 0 .2 2 7 L ắ p d ụ n g cụ n h ư h ì n h 15.1. Cho n ư ớ c v à o b u r e t đ ế n v ạ c h 0, d ù n g n g ó n t a y b ị t c h ặ t m i ệ n g b u r e t và ú p n g ư ợ c v à o c h ậ u n ư ớ c . L ắ p b u r e t v à o g i á , g h i t h ê t í c h n ư ớ c t r o n g b u r e t . N h i ệ t đ ộ c ủ a H . , 0 t r o n g c h ậ u c ố đ ị n h 25 ± l ° c . L ấ y 3 0 m l d u n g d ị c h k a l i đ i c r o m a t 0,2% cho v à o b ì n h c ụ u 1; 2 0 m l d u n g d ị c h h i đ r o p e o x i t 2% v à o b ì n h c ụ u 2. c ả h a i b ì n h đ ặ t t r o n g c h ậ u nước 10 p h ú t . D ù n g p i p e t l ấ y 5 m l d u n g dịch h i đ r o p e o x i t cho v à o b ì n h c ụ u 1. Q u a n s á t , đ ậ y k í n b ì n h c ụ u b ằ n g n ú t có ố n g d ẫ n k h í v à o m i ệ n g b u r e t , l ắ c l i ê n t ụ c v à đ ề u b ì n h c ụ u ( v ẫ n đ ặ t t r o n g c h ậ u n ư ớ c ) . C ứ 30 giây ghi t h ể tích oxi t h o á t ra. N h ậ n xét m à u d u n g dịch k h i q u á t r ì n h k ế t t h ú c . T i ế n h à n h í t n h ấ t 15 p h é p đ o . 133 http://tieulun.hopto.org
L ặ p l ạ i t h í n g h i ệ m t r ê n , t h a y d u n g d ị c h k a l i đ i c r o m a t b ằ n g nưốc cùng thể tích n h ư trên. V ẽ đ ư ờ n g cong sự p h ụ t h u ộ c cua t h ò i g i a n v à o t h ê t í c h o x i t h o á t ra t r o n g 2 t h í n g h i ệ m t r ê n . K ế t l u ậ n v a i t r ò của k a l i đ i c r o m a t . Thí nghiệm 4. ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT xúc TÁC DỊ THỂ ĐẾN TỐC Độ PHẢN ÚNG Cho v à o c ố i sứ k h ô m ộ t í t t i n h t h ể i o t . D ù n g c h à y sứ n g h i ề n nhỏ sau đ ó t h ê m b ộ t n h ô m . T r ộ n đ ề u b ằ n g đ ũ a t h ú y t i n h . N h ậ n x é t . Cho v à o m ộ t g i ọ t n ư ớ c . N h ậ n x é t p h ả n ứ n g , v a i t r ò c ủ a n ư ớ c đ ế n tốc độ phản ứng. V i ế t p h ư ơ n g t r ì n h p h ả n ứng. Thí nghiệm 5. ẢNH HƯỞNG CỦA DIỆN TÍCH BẼ MẶT ĐÈN TỐC ĐỘ PHẢN ÚNG TRONG HỆ DỊ THẾ L ắ p d ụ n g cụ n h ư h ì n h 15.1. Hình 15.1. Dụng cụ nghiên cứu sự phân huy hiđro peoxit Cho 20ml axit suníuric vào bình cụu (dùng ống đong), cân o.lg kẽm h ạ t cho v à o b ì n h c ụ u t r ê n . Đ ậ y k í n b ì n h c ụ u b ằ n g n ú t có ố n g d ã n k h í / à o m i ệ n g buret. Ghi t h ể tích k h í h i đ r o t h o á t ra t r o n g k h o ả n g 2-4 134 http://tieulun.hopto.org
p h ú t . L ặ p l ạ i t h í n g h i ệ m t r ê n , t h a y k ẽ m h ạ t b ằ n g k ẽ m b ộ t . Cho b i ế t d i ệ n t í c h t i ế p x ú c ả n h h ư ở n g n h ư t h ế n à o đ ế n tốc đ ộ p h ả n ứng? Chú ý: T h í n g h i ệ m t i ế n h à n h ở n h i ệ t đ ộ k h ô n g đ ổ i . 3. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. T í n h h ệ s ố n h i ệ t đ ộ của tốc đ ộ p h ả n ứ n g t r o n g n h ữ n g t r ư ờ n g hợp sau đ â y : a) Ở 3 9 3 K p h ả n ứ n g k ế t t h ú c sau 18 p h ú t ; ở 4 5 3 K p h ả n ứ n g k ế t t h ú c sau l,5s. b) K h i h ạ n h i ệ t đ ộ x u ố n g 45°, p h ả n ứ n g c h ậ m đ i 25 l ụ n . c) Ở 2 8 8 K , h ằ n g s ố tốc đ ộ b ằ n g 2 . K T V 1 còn ở 325K b ằ n g 0,38s . _1 2. T ạ i sao t r o n g c á c l ụ n t i ế n h à n h đ o tốc đ ộ p h ả n ứ n g ở t h í n g h i ệ m Ì , 2, 3 t ổ n g t h ể t í c h c ủ a c á c d u n g dịch p h ả n ứ n g p h ả i c ố đ ị n h ? 3. T ạ i sao n ó i l à coi t ố c đ ộ p h ả n ứ n g b ằ n g n g h ị c h đ ả o c ủ a k h o ả n g t h ờ i g i a n p h ả n ứ n g ? N ê u h i ể u c h í n h x á c t h ì V = — có đ ú n g l à tốc đ ộ Át của p h ả n ứ n g đ a n g k h ả o s á t k h ô n g ? Q u a n n i ệ m n h ư v ậ y có ả n h hưởng tới k ế t quả thí nghiệm không? 4. G i ả i t h í c h n h ư t h ế n à o v ề v a i t r ò c h ấ t x ú c t á c t r o n g p h ả n ứ n g x ú c tác đồng t h ể và xúc tác dị thê. 135 http://tieulun.hopto.org
Bài 16 XÁC ĐỊNH HẰNG s ố T ố c Đ Ộ VÀ BẬC RIÊNG PHẦN ĐÔI V Ớ I HIĐRO PEOXIT TRONG PHẢN ỨNG OXI H O A IOĐUA B Ằ N G HIĐRO PEOXIT 1. L Í T H U Y Ế T Đối với p h ả n ứng tổng quát: aA + bB ->cC + dD (1) Sự p h ụ thuộc của tốc độ p h ả n ứ n g v à o n ồ n g đ ộ c á c c h ấ t p h ả n ứ n g t r o n g t r ư ờ n g hợp đ ơ n g i ả n được b i ể u d i ễ n b ằ n g p h ư ơ n g t r ì n h đ ộ n g học V = k.C .Cga A v: tốc đ ộ t ứ c t h ờ i c ủ a p h ả n ứ n g t ạ i m ộ t t h ò i đ i ể m n à o đ ó ; C , C : nồng độ chất A và B ở thời đ i ể m đó; A B k: h ằ n g s ố tốc đ ộ p h ả n ứ n g , p h ụ t h u ộ c v à o b ả n c h ấ t c ủ a c á c c h ấ t phản ứng và n h i ệ t độ. Bậc p h ả n ứ n g là t ổ n g các số m ũ của các t h ừ a số n ồ n g độ trong p h ư ơ n g t r ì n h đ ộ n g học của p h ả n ứ n g . T h e o p h ư ơ n g t r ì n h đ ộ n g học t r ê n , bậc c ủ a p h ả n ứ n g (1) l à a' + b', c ò n à', b' l à b ậ c r i ê n g p h ụ n đ ố i v ớ i chất A và chất B tương ứng. Có m ộ t s ố p h ả n ứ n g đ ơ n g i ả n t h ì g i á t r ị p h â n t ử s ố v à b ậ c p h ả n ứ n g có t h ê t r ù n g n h a u , c ò n đ a s ố p h ả n ứ n g p h â n t ử s ố v à b ậ c p h ả n ứ n g có n h ữ n g g i á t r ị k h á c n h a u . B ậ c c ủ a p h ả n ứ n g có t h ể l à p h â n số. có t h ể b ằ n g 0; t r o n g k h i đ ó p h â n t ử s ố c ủ a p h ả n ứ n g c h ỉ l à n h ữ n g s ố n g u y ê n . 136 http://tieulun.hopto.org
P h â n l o ạ i p h ả n ứ n g theo p h â n t ử s ố là dựa t r ê n cơ c h ế c ủ a c h ú n g , c ò n p h â n l o ạ i t h e o bậc l à d ự a t r ê n đ ặ c đ i ể m đ ộ n g học. H a y n ó i c á c h k h á c : phân tả sô của phản ứng là khái niệm rút ra từ lí thuyết, còn bậc của phản ứng là khái niệm rút ra từ thực nghiệm. T h ự c n g h i ệ m c h ỉ x á c đ ị n h được bậc r i ê n g p h ụ n c ủ a t ừ n g c h ấ t . Có n h i ê u p h ư ơ n g p h á p x á c đ ị n h bậc p h ả n ứ n g , t h ư ờ n g d ù n g là p h ư ơ n g p h á p cô l ậ p O t v a n ( O s t w a l d ) . Cỡ sở c ủ a p h ư ơ n g p h á p là ở c h ỗ m ộ t c h ấ t p h ả n ứ n g được l ấ y l à m đ ố i t ư ợ n g n g h i ê n c ứ u p h ả i sao cho t r o n g q u á t r ì n h p h ả n ứ n g , n ồ n g đ ộ chất n g h i ê n cứu t h a y đ ổ i , trong k h i nồng độ các c h ấ t p h ả n ứ n g k h á c b i ế n t h i ê n k h ô n g đ á n g k ể . M u ố n v ậ y c á c c h ấ t p h ả n ứ n g n à y p h ả i được l ấ y r ấ t d ư so v ớ i so v ớ i c h ấ t k h ả o s á t . Bậc r i ê n g p h ụ n đ ố i v ớ i c h ấ t được chọn đ ể x é t n h ư v ậ y sẽ được x á c đ ị n h d ự a v à o p h ư ơ n g t r ì n h đ ộ n g học t h u được b ằ n g p h ư ơ n g p h á p v i p h â n hoặc p h ư ơ n g p h á p t í c h p h â n . 2. THỰC HÀNH 2.1. N g u y ê n tắc T r o n g t h í n g h i ệ m n à y n g h i ê n c ứ u p h ả n ứ n g o x i hoa i o đ u a bằng hiđro peoxit 31- + H 0 2 2 + 2H + -> lã + 2H 0 2 (2) C h ú ý ion t r i i o đ u a I 3 là p h â n t ử i o t t ạ o p h ứ c v ớ i i o đ u a . P h ứ c n à y l à m t ă n g đ ộ t a n c ủ a i o t t r o n g nước. I~ sinh ra được k h ử b ằ n g t h i o s u n f a t I - + 2S 0*- -> 31- + S 0^" (3) 3 2 4 Dùng dung dịch r với lượng dư lớn, tương tác với dung dịch hiđro peoxit t r o n g m ô i t r ư ờ n g a x i t , sau đ ó đ o t h ể t í c h d u n g d ị c h t h i o s u n f a t c ụ n d ù n g t h e o t h ờ i g i a n , x á c đ ị n h được q u y l u ậ t c ủ a tốc đ ộ p h ả n ứ n g , t í n h được h ằ n g s ố tốc đ ộ p h ả n ứ n g (2) v à bậc r i ê n g p h ụ n đ ố i v ố i h i đ r o peoxit v= _dỊH£J , =k [HA] dt 137 http://tieulun.hopto.org