Tài liệu Xác định bậc của phản ứng

BÀI 5: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG I. LÝ THUYẾT 1. Mục đích thí nghiệm Xác định tổng cộng bậc của phản ứng Fe3+ + I- 1 ↔ Fe2+ + 2 I2 2. Nguyên tắc Gọi C0Fe3+, C0I- là nồng độ ban đầu của Fe3+, In1, n2 là bậc của phản ứng lần lượt theo Fe3+, Ik là hằng số tốc độ của phản ứng Khi đó vận tốc của phản ứng tại thời điểm ban đầu (t=0) là : dc dt ¿ ¿ −¿ [C0Fe3+]n1 × [ C0I-]n2 (1) Lấy logarit 2 vế phương trình (1) trở thành : dc dt Lg (- ¿ ¿ ¿ n1lg C0Fe3+ +n2lgC0I- (2) Nếu tiến hành thí nghiệm với C0I- không đổi thì C0Fe3+ biến thiên tăng dần, từ (2) ta có: dc dt Lg(- ¿ ¿ ¿ = A1 + n1 lgC0Fe3+ (3) Với A1 = lgK + n2lgC0I- = const dc Để xác định (- ¿ dt ¿t =0 1 1 =α+ β Cλ t ta thường sử dụng phương trình : (4) Trong đó : Cx là nồng độ mol của Fe2+ sinh ra tại thời điểm t, xác định qua nồng độ I2 sinh ra . Lượng I2 chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị Hồ tinh bột : Cx= C .V (Na 2 S 2 O 3) V (hỗn hợp) - Vhh là thể tích hỗn hợp phản ứng - t- thời gian phản ứng , tính đồng hồ bấm giây - α , β là hằng số thực nghiệm 1 1 Vẽ đồ thị Cx =f t tìm β=tam góc nghiêng () → tính 1 → β 1 vẽ đồ thị lg( β ¿ và lgC0Fe3+ , giá trị n1 bằng tam góc nghiêng . [n1 = tan α ] Tương tự với C0Fe3+không đổi , C0I- biến thiên Bậc tổng cộng của phản ứng : n=n1 +n2 3. Dụng cụ hóa chất - đồng hồ bấm giây -2 cốc có nút 250ml -8 erlen có nút 250ml - KMnO4 0,1M -HNO3M - Na2S2O3 0,01N -2 buret 25ml - 2 pipet 10ml -FeCl3 1/60m -KI 0,025M -Hồ tinh bột 4. Tiến hành thí nghiệm 4.1 xác dịnh bậc riêng của Fe3+ Dùng ống hút hóa chất vào erlen như bảng sau : Dung dịch Bình 1 Bình 2 Bình 3 Bình 4 HNO3 0,1N 10 ml 10 ml 10 ml 10 ml Fe3+ 1/60N 10 ml 20 ml 30 ml 40 ml KNO3 0,1N 40 ml 30 ml 20 ml 10 ml H2O 20 ml 20 ml 20 ml 20 ml - Cho từng bình vài giọt hồ tinh bột, 20ml KI 0.025M và bấm đồng hồ tính thời gian, lắc mạnh dung dịch. Phản ứng Fe3+ + I- → I2 với hồ tinh bột tạo dung dịch xanh nâu. - Dùng Na2S2O3 0,01N chuẩn độ đến hết màu, ghi nhận t lúc hóa chất mất màu và V1 Na2S2O3 đã dùng. - Dung dịch vừa chuẩn độ trở lại màu xanh lại dùng Na2S2O3 chuẩn độ 8 lần một bình, t không quá 15 phút . 4.2 Xác định bậc của phản ứng của I2: Dung dịch Bình 1 Bình 2 Bình 3 Bình 4 KI 0,025M 10 ml 20 ml 30 ml 40 ml HNO30,1M 10 ml 10 ml 10 ml 10 ml KNO30,1M 32.5 ml 30 ml 27.5 ml 25 ml H2O 27.5 ml 20 ml 12.5 ml 5 ml - Cho vài giọt hồ tinh bột và 20ml Fe3+ 1/60M và bấm đồng hồ tính thời gian, lắc mạnh dung dịch. Phản ứng Fe3+ + I- → I2 với hồ tinh bột tạo dung dịch xanh nâu. - Dùng Na2S2O3 0,01N chuẩn độ đến hết màu, ghi nhận t lúc hóa chất mất màu và V1 Na2S2O3 đã dùng . - Dung dịch vừa chuẩn độ trở lại màu xanh lại dùng Na2S2O3 chuẩn độ 8 lần một bình, t không quá 15 phút. II. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 1.1 Xác định bậc riêng của Fe3+ Bình 1 Lần độ T’t(s) 1 1/t 2 2.8 0.047 21 3 4 5 6 7 6556 1.3 1.22 × 1 0-4 8192 1.2 1.11 × 1 0-4 8983 1.1 1.09 × 1 0-4 9909 0.111 9 8 7.26 × 1 0.8 0-5 13762 0.7 6.31 × 1 0-5 15842 0.142 7 Đồ thị 1.6 1.52 × 1 0-4 0.083 12 =f(1/t) 3571 4895 0.071 14 4 2.1 0.0625 16 1/Fe2+ 2.04 × 1 0-4 0.052 19 CFe2+ 2.8 × 10- 0.038 26 CFe2+¿ 1 ¿ V(Na2S2O3 BÌNH 1 18000 16000 14000 f(x) = 116953.2x + 47.29 R² = 0.97 12000 1/C 10000 BÌNH 1 Linear (BÌNH 1) 8000 6000 4000 2000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 1/t Bình 2 Lần độ T’t(s) 1 1/t V(Na2S2O3 2 2.6 0.038 26 3 4 5 6 2.1 6543 1.6 1.53 × 1 0-4 8176 1.3 1.22 × 1 0-4 1.12 × 1 0-4 8966 0.058 17 14 0.071 3846 4885 0.05 20 4 2.05 × 1 0-4 0.04 25 1/Fe2+ 2.6 × 10- 0.031 32 CFe2+ 1.2 1.1 9890 1.01 × 1 0-4 7 0.09 11 8 8 Đồ thị 0.9 0-5 0.8 7.22 × 1 0-5 0.125 CFe2+¿ 1 ¿ 12211 8.19 × 1 13850 =f(1/t) BÌNH 2 16000 14000 12000 f(x) = 104087.02x + 1964.56 R² = 0.91 1/C 10000 BÌNH 2 Linear (BÌNH 2) 8000 6000 4000 2000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 1/t Bình 3 Lần độ T’t(s) 1/t V(Na2S2O3 1 24 0.041 3.4 CFe2+ 1/Fe2+ 3.4 × 10- 2941 4 2 5744 21 0.047 1.8 3 18 0.055 0.058 7013 1.5 7631 1.4 1.31 × 1 0-4 8950 1.2 1.11 × 1 0-4 9872 1.1 1.01 × 1 0-4 8.2 × 10- 12188 5 15 0.066 6 13 0.076 7 10 0.1 0.9 8 7 Đồ thị CFe2+¿ 1 ¿ =f(1/t) 0.142 0-4 1.42 × 1 0-4 4 17 1.74 × 1 0.7 5 6.32 × 1 0-5 15800 BÌNH 3 18000 16000 f(x) = 114613.78x + 312.13 R² = 0.93 14000 12000 1/C 10000 BÌNH 3 Linear (BÌNH 3) 8000 6000 4000 2000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 1/t Bình 4 Lần độ T’t(s) 1/t V(Na2S2O3 1 28 0.035 3.6 CFe2+ 1/CFe2+ 3.6 × 10- 2777 4 2 27 0.037 2.2 3 21 0.047 0.0625 0.076 -4 6223 1.7 6718 1.6 1.49 × 1 0-4 7792 1.4 1.28 × 1 0-4 5 13 4709 1.61 × 1 0-4 4 16 2.12× 10 6 12 0.083 1.1 7 7 0.142 0.9 8 5 0.6 10054 8.06 × 1 12400 0-5 5.33 × 1 0-5 =f(1/t) BÌNH 4 20000 18000 16000 f(x) = 85757.08x + 1323.68 R² = 0.96 14000 12000 1/C Đồ thị CFe2+¿ 1 ¿ 0.2 9.95 × 1 0-5 BÌNH 4 Linear (BÌNH 4) 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 1/t 18750 1.2 Xác định bậc của phản ứng IBình 1 Lần độ T’t(s) 1/t V(Na2S2O3 1 29 0.034 1.9 2 27 0.037 1.6 3 25 0.04 1.5 4 21 0.047 1.3 5 17 0.058 1.1 6 15 0.066 1 CFe2+ 1/CFe2+ 1.9 × 10-4 5263 1.57 × 10-4 6368 1.44 × 10- 6900 4 1.2 × 10-4 8290 8.56 × 10- 11682 5 7.44 × 105 13430 7 13 0.076 0.8 8 11 0.4 18465 3.66 × 10- 27300 5 =f(1/t) BÌNH 1 30000 25000 f(x) = 358084.7x - 8040.07 R² = 0.95 20000 1/C Đồ thị CFe2+¿ 1 ¿ 0.09 5.41× 10-5 BÌNH 1 Linear (BÌNH 1) 15000 10000 5000 0 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 1/t Bình 2 Lần độ T’t(s) 1/t V(Na2S2O3 1 24 0.041 3.2 2 22 3 0.0454 1.8 CFe2+ 1/CFe2+ 3.2 × 10-4 3125 1.74 × 10-4 5733 1.43 × 10-4 7000 20 0.05 1.5 4 17 0.058 1.2 5 14 0.071 1.1 6 13 0.076 1 7 13 0.076 0.8 8 11 0.7 8875 1.02 × 10-4 9790 9.19 × 10-5 10880 7.29× 10-5 13725 6.33 × 10-5 15800 =f(1/t) BÌNH 2 1/C Đồ thị CFe2+¿ 1 ¿ 0.09 1.13 × 10-4 18000 16000 f(x) = 227007.61x - 5165.98 14000 R² = 0.93 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 1/t Bình 3 BÌNH 2 Linear (BÌNH 2) 0.1 Lần độ T’t(s) 1/t V(Na2S2O3 1 25 0.04 3.1 2 24 0.041 2.3 3 19 0.052 2.1 4 15 0.066 1.8 5 14 0.071 1.6 6 12 0.083 1.5 7 8 0.125 1.3 8 3 Đồ thị CFe2+¿ 1 ¿ =f(1/t) 0.33 0.6 CFe2+ 1/CFe2+ 3.1 × 10-4 3225 2.23 × 10- 4483 4 1.99 × 10 5012 -4 1.67 × 10 5972 -4 1.46 × 10 6831 -4 1.32 × 10 7393 -4 1.15× 10- 8646 4 5.27 × 10 -5 18950 1/C BÌNH 3 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 f(x) = 49945.51x + 2482.72 R² = 0.98 BÌNH 3 Linear (BÌNH 3) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 1/t Bình 4 Lần độ T’t(s) 1/t V(Na2S2O3 1 23 0.043 3.9 CFe2+ 1/CFe2+ 3.9 × 10- 2564 4 2 18 0.055 1.8 3 17 0.058 1.7 4 15 0.066 1.5 5 13 0.076 1.1 1.73× 1 5772 0-4 1.61 × 1 0-4 6217 1.4 × 10- 7160 4 1.01 × 1 0-4 9900 6 11 0.09 1 7 9 0.111 0.9 8 8 0.6 11000 8.11 × 10 12333 -5 5.32 × 1 0-5 =f(1/t) BÌNH4 1/C Đồ thị CFe2+¿ 1 ¿ 0.125 9.09 × 1 0-5 20000 18000 16000 f(x) = 168960.25x - 4073.59 R² = 0.94 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 1/t BÌNH4 Linear (BÌNH4) 18650