Tường-trình-thí-nghiệm-hóa-lýbài-4-2.docx

TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM HÓA LÝ Nhóm 3: 1/ Nguyễn Thị Ngọc Khánh 43.01.201.024 2/ Phạm Hoàng Yến Nhi

43.01.201.038

3/ Chu Minh Trí

43.01.201.061

Ngày thí nghiệm: 14/03/2019

Bài 4: KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG BẬC II: PHẢN ỨNG IOD HÓA ACETONE TRONG MÔI TRƯỜNG ACID I/ Mục đích thí nghiệm: Xác định hằng số tốc độ và xác định năng lượng hoạt động hóa của phản ứng iod hóa acetone trong môi trường acid II/ Cách tiến hành: Lấy 2 bình định mức 250ml có nút. Pha mỗi bình với 25ml dung dịch I2 0,1 N. Sau đó cho thêm 25ml dung dịch HCl 0,1 N, rồi châm nước cất gần đầy (cách vạch 3 cm). Lấy 2 bao ni lông đen che kín hai bình định mức, sao đó bỏ một bình máy điều nhiệt khoảng 15-20 phút để dung dịch có nhiệt độ của máy. Sau đó thêm vào cả hai bình 1,9ml acetone, rồi thêm nước cất cho đến vạch định mức, lắc nhanh vài giây. Chuẩn bị những bình hình nón chứa sẵn 25ml dung dịch NaHCO3 0,1 N. Tức thời dùng pipep 25ml hút lấy 25ml hỗn hợp trong bình định mức cho vào bình nón chuần bị khi nảy, cho vào một ít hồ tinh bột. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,01 N, và coi đó là thời điểm t=0. Làm lần lượt với 2 bình định mức với nhiệt độ khác nhau. Các thời điểm để lấy mẫu đi chuẩn độ là t=20;50;70;95 kể từ thời gian t=0 III/ Kết quả thí nghiệm Thể tích dung dịch Na2S2O3 đã phản ứng: Bình 1 ở nhiệt độ 300C Thời gian ( phút) T=0 T=20

Thể tích Na2S2O3(ml) 23 22,2

T=40 21,3 T=65 20,7 T=90 19,9 Bình 2 ở nhiệt độ 400C Thời gian (phút) T=0 T=20 T=50 T=70 T=95 Tính toán: Ta có: K=

2,303

Thể tích Na2S2O3(ml) 24,6 23,4 20,8 19,3 18,5 𝑎(𝑏+𝑥)

𝑡(𝑎+𝑏)

log

𝑏(𝑎−𝑥)

Trong đó a:nồng độ ban đầu của acetone b:nồng độ ban đầu của acid x: nồng độ acetone mất đi sau thời gian t Xét trường hợp T=300C Tìm a,b: 𝑛(𝑎𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑒)

a=

𝑉

=

1,5;58 250.10−3

3

= (mol/l) 29

0,1.25

b=

250

=0,01(mol/l)

Tính x: 2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6 x: là nồng độ acetone mất đi sau thời gian t, tức bằng với nồng độ I2 phản ứng, mà nồng độ I2 phản ứng bằng nồng độ I2 ban đầu trừ nồng độ I2 dư (với nồng độ Ì2 dư 1

bằng nồng độ Na2S2O3) 2

Vậy ta có bảng số liệu: t(phút) V Na2S2O3(ml)

0 23

20 22,2

40 21,3

65 20,7

90 19,9

2,22 n Na2S2O3.10−4 2,3 (mol) n I2 dư (mol) 1,15.10−4 1,11.10−4 x 0 1,6.10−5 𝑎(𝑏+𝑥) 0 7,61.10−4 log 𝑏(𝑎−𝑥)

2,13

2,07

1,99

1,065.10−4 3,4.10−5 1.62.10−3

1,035.10−4 9,95.10−5 4,6.10−5 6,2.10−5 2,19.10−3 2,94.10-3

100 90

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

𝑎(𝑏+𝑥)

Biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc của biến thiên log

𝑏(𝑎−𝑥)

0.0035

theo thời gian t ở nhiệt độ

30oC Ở 300C tan 𝛽 =

2,303 𝑘(𝑎+𝑏)

90−65

→ (2,94−2,19).10−3 =

2,303 3 29

𝑘( +0,01)

k1=6,09.10−4 (phút-1.l.mol-1) Xét trường hợp T=400C, ta có bảng số liệu t(phút) VNa2S2O3(ml) nNa2S2O3.10−4 (mol) n I2 dư (mol) x

0 24,6 2,46 1,23.10−4 0

20 23,4 2,34 1,17.10−4 2,4.10−5

50 20,8 2,08 1,04.10−4 7,6.10−5

70 19,3 1,93 9,65.10−5 1,06.10−4

95 18,5 1,85 9,25.10−5 1,22.10−4

log

𝑎(𝑏+𝑥)

1,14.10−3

0

𝑏(𝑎−𝑥)

3,61.10−3

5,02.10−3

5,78.10−3

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

𝑎(𝑏+𝑥)

Biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc của biến thiên log

𝑏(𝑎−𝑥)

0.007

theo thời gian t ở nhiệt độ

40oC Ở 40oC tan 𝛼=

2,303

𝑘(𝑎+𝑏)

70−50

→ (5,02−3,61).10−3 =

2,303 3 𝑘( +0,01) 29

→k2=1,43.10−3 (phút-1.l.mol-1) Vậy giá trị năng lượng hoát hóa Ea Ea= Ea=

4,575.(lg 𝑘𝑇2 −𝑙𝑔𝑘𝑇1 ) 1 1 − 𝑇1 𝑇2

4,575(log(1,43.10−3 )−log(6,09.10−4 ) 1 1 − 303 313

≈ 16085,06 (𝐽)

IV/ Trả lời câu hỏi 1/ Tốc độ phản ứng iod hóa acetone không phụ thuộc vào nồng độ acetone vì: giai đoạn 1 là giai đoạn chậm quyết định tốc độ, mà trong giai đoạn không có sự xuất hiện của acetone.

2/ _Thời gian bắt đầu phản ứng được xác định lúc cho hỗn hợp gồm I2, HCl, acetone vào dung dịch NaHCO3 và chuẩn độ bằng Na2S2O3 lần đầu. _Mục đích của việc chuẩn độ tại thời điểm t=0 là để xác định chính xác nồng độ I2 lúc đó và xem như đó là nồng độ I2 ban đầu (vì nồng độ dung dịch I2 ban đầu lúc cho vào hỗn hợp có thể không chính xác và lúc lắc hỗn hợp để acetone phân tán đều thì phản ứng đã xảy ra rồi dẫn đến việc sai số). _Thao tác của sinh viên này không hợp lý vì phản ứng xảy ra liên tục trong quá trình lắc nên nếu lắc kỹ thì lượng I2 đã phản ứng nhiều dẫn đến việc tính toán số liệu bị sai. 3/ Mục đích lấy hỗn hợp phản ứng cho vào dung dịch NaHCO3 khi chuẩn độ là để dung dịch NaHCO3 trung hòa với acid HCl để phản ứng giữa Acetone với Iod ngừng lại, khi đó lượng Iod dư được cố định, từ đó tránh sai số thí nghiệm. 4/ Thể tích dung dịch chuẩn (dung dịch Na2 S2 O3 ) sẽ giảm dần theo thời gian khi chuẩn độ. Vì thời gian càng dài, lượng Iod phản ứng càng nhiều và lượng Iod dư sẽ càng ít lại, khi đó lượng dung dịch Na2 S2 O3 chuẩn độ sẽ giảm dần. 5/ Thí nghiệm diễn ra khá dễ dàng nhưng vẫn phải làm thí nghiệm trong bể điều nhiệt vì nhiệt độ phòng có thể bị thay đổi, còn để thí nghiệm trong máy điều nhiệt để nhiệt độ hỗn hợp phản ứng là cố định. Nếu nhiệt độ thay đổi sẽ dẫn tới phản ứng phân li thay đổi, sẽ dẫn đến sai số thí nghiệm.