THỰC HÀNH HÓA LY: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG VÀ CÂN BẰNG LỎNG RẮN

BÀI 1 : XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG CỦA PHẢN ỨNG
I.

Mục đích thí nghiệm:

Nghiên cứu cân bằng hóa học của phản ứng :
2FeCl3 + KI

2FeCl2 + I2 + 2KCl

(1)

Từ đó tính nồng độ các chất phản ứng tại thời điểm cân bằng và xác định hằng số cân
bằng Kc .
II.Nguyên tắc :
Cho dung dịch FeCl3 tác dụng với dung dịch KI. Tại thời điểm cân bằng, nồng độ I2
được xác định bởi cách chuẩn độ với Na2S2O3.
Gọi [FeCl3], [FeCl3], [KI], [I2], [KCl] : Nồng độ của các chất tại thời điểm cân bằng.
C0 FeCl3, C0KI: Nồng độ ban đấu của FeCl3, KI trước khi pha loãng.
C FeCl3, CKI : NỒng độ sau khi pha loãng để đưa vào phản ứng của FeCl3 và KI.
III. Thực hành:
 Chuẩn bị bảng thí nghiệm theo hương dẫn:
Dung dịch
FeCl3 0,025 M
KI 0,025 M

Erlen 1
50 ml

Erlen 2

Erlen 3
55 ml

Erlen 4

50 ml

45 ml

Lầy 8 erlen sạch cho vào mỗi erlen 30ml nước cất, làm lạnh bằng nước đá.
Tiến hành thí nghiệm
Đổ dung dịch erlen 1 vào erlen 2 ghi
thời điểm bắt đấu phản ứng (t=0).
Sau những khoảng thời gian 10, 20, 30,

Giải thích
Khi thể tích của 2 lần chuẩn độ kề nhau
thì kết thúc việc chuẩn độ.
Kết quả thí nghiệm thu được :
→ Làm lạnh trong quá trình phản ứng để

40 ... phút, mỗi lần lấy 15 ml dung dịch

tránh I2 không bị thăng hoa ở điều kiện

erlen đã được làm lạnh.

thường. Giúp ổn định nhiệt độ trong thời

Bắt đầu tiến hành chuẩn độ với Na2S2O3

0,01 với chất chỉ thị hồ tinh bột đến khi
dung dịch mất màu tím xanh (nâu).

gian phản ứng ( 05C) để khơng thay đỗi Kc
trong q trình phản ứng.
→ Lấy dd ở những khoảng thời gian cách
nhau để xác định được Vtđ.


→ I2 + Na2S2O3 →NaI
Na2S2O3 làm mất màu chỉ thị của hồ tinh

Ống 4: dd mất màu tím xanh →dd khơng

bột.
→ Vtđ lớn nhất vì pư càng lâu thì lượng I2

màu. Vtđ = 16.3 ml.
Kết thúc q trình thí nghiệm.
→ ống 1,2 có màu vàng nhạt bởi vì cịn

sinh ra càng nhiều và tại thời điểm tđ là lớn

( Fe3+ dư trong quá trình phản ứng với I2.

nhất.
Ống 1 : dd mất màu tím xanh → màu
vàng nhạt. Vtđ = 12.7 ml
Ống 2: dd mất màu tím xanh→vàng nhạt
nhẹ. Vtđ = 14.3 ml

Ống 3: dd mát màu tím xanh→dd khơng

→ống 3 ,4 dd mất màu từ từ chuyển sang
màu tím xanh nhạt bởi quá trình pư là quá
trình thuận nghịch nên để một thời gian I2
lại sinh ra và làm dd có màu tím xanh.

màu. Vtđ = 16.2 ml
.
 Thí nghiệm tương tự với Erlen 3 và Erlen 4. Kết qủa thu được :
Ống 1: Vtđ = 10.9 ml
Ống 2: Vtđ = 12.6 ml

Ổng 3: Vtđ = 15. 9 ml
Ỗng 4: Vtđ = 16.1 ml


 Xử lý số liệu :
Từ bảng số liệu ta thấy rằng, thể tích dung dịch Na2S2O3 0.01M ứng với thời điểm cân
bằng là 16.3 ml
Nồng độ của FeCl3 và KI sau khi trộn lẫn với nhau là :

nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng :
(M) (M)
(M)
Vậy hằng số cân bằng của phản ứng là:

Tương tự với erlen 3,4. Kết quả cho ta thấy, thể tích dung dịch Na2S2O3 0.01M ứng với
thời điểm cân bằng là 16.1 ml.

nồng độ các chất tại thời điểm cân bằng :
(M) (M)
(M)
Vậy hằng số cân bằng của phản ứng là:

Nhận xét:


Theo kết qua trên, ta thấy rằng hằng số cân bằng Kc trong 2 thí nghiệm trên
sai lệch rất ít, điều đó chứng tỏ rằng, hằng số cân bằng khơng phụ thuộc vào nồng
độ của các chất phản ứng.
Người ta ứng dụng hằng số cân bằng trong việc tính tốn sản phẩm sao cho sản
phẩm tạo ra là cao nhất, do tại thời điểm cân bằng, sản phẩm tạo ra là cao nhất hay
sản phẩm cần.
II. Trả lời câu hỏi:
1. Tại sao dừng chuẩn độ khi thể tích ở 2 lần chuẩn độ liên tiếp bằng nhau?
Khi chuẩn độ 2 lần liên tiếp sau một khoảng thời gian t nào đó nếu thể tích là
như nhau thì chứng tỏ rằng nộng độ của các chất trong dung dịch đã ổn định, khơn
cịn biến dổi nửa, có nghĩa là phản ứng đã đạt trạng thái cân bằng, ta có thể ngừng
chuẩn dộ
2. Ý nghĩa hằng số cân bằng của phản ứng?
Hằng số cân bằng là hằng số khi mà tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch
bằng nhau, vì vậy nếu biết được hằng số cân bằng của một phản ứng ta có thể điều khiền
được phản ứng đó, tối ưu hố lượng sản phẩm mà ta cần.


Bài 4: CÂN BẰNG LỎNG - RẮN
Điểm

Lời phê của giáo viên

1.Tường trình thí nghiệm
1.1 Số liệu và giản đồ thực nghiệm
Nhiệt độ (oC)

Thời gian

Ống 1 Ống 2 Ống 3 Ống 4 Ống 5 Ống 6 Ống 7 Ống 8
1

84

92

97

99

90

97

90

95

2

80

80

91

93

77

90

85

87

3

79

76

83

86

73

83

79

81

4

78

70

76

78

68

77

73

74

5

75

68

70

70.5

63

70

68

68

6

73

65

65

64

59

65

61

62.5

7

70

64

61

59

53

61

57.5

60

8

68

62

58

55

51

56

53

59

9

64

60

55

51.5

48

53

50

57

10

60

58

54

49

45

51

49

11

55.5

53.5

47.5

43

48

48

12

53

52

45

41

46

46


13

51

50

43

39

44

45

14

49

49

41.5

38

43

44.5

15

47

47.5

41

32

41.5

43

16

45

46

38

32

40

40

17

43.5

44.5

36

32

38.5

36

18

42

43

34

31

38

32

19

38

42

32.5

30

37

32

20

35

41.5

32

36

32

21

33.5

40.5

32

34.5

30

22

32

38.5

32

32

23

32

36

30

32

24

32

32

32

25

30

32

30.5

26

32

27

30


GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THỜI GIAN


Thành phần %
Ốn

Khối lượng

Khối lượng

klg của

Nhiệt

g

Diphenilamin (g)

Naphtalen (g)

Diphenilamin

độ (oC)

1

0

10

0

79

2

2

8

20

76

3

4

6

40

61

4

5.5

4.5

55

47.5

5

7

3

70

39

6

7.5

2.5

75

34.5

7

9

1

90

49

8

10

0

100

60


GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ - THÀNH PHẦN


B

C

1.2 Nhận xét và giải thích
Cân bằng lỏng- rắn khơng phụ thuộc nhiều vào áp suất ( ở khoảng vài
atm)
 Trong giản đồ nhiệt độ - thời gian:
Các đường (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8) trong giản đồ nhiệt độ - tgian ở
trên là các đường cong nguội lạnh tương ứng với thành phần cấu tử trong
hỗn hợp khác nhau.
Đường (1),(8) biểu diễn đường cong nguội lạnh lần lượt của
Diphenilamin và Naphtalen nguyên chất.
Các điểm là điểm bắt đầu kết tinh của cấu tử Diphenilamin hoặc
Naphtalen trong hỗn hợp.
Ta nhận thấy các đường (2),(3),(4),(5),(6),(7) có cùng 1 thời điểm mà
tại đó đồ thị của chúng là những đường nằm ngang.Điểm đó ứng với q
trình kết tinh Eutecti (có sự kết tinh đồng thời của cả Diphenilamin và
Naphtalen, vì dung dịch bão hịa cả hai cấu tử.
 Trong giản đồ nhiệt độ - thành phần:

Đường AED là đường lỏng
Đuờng AadD là đường rắn


Ở vùng phía trên đường lỏng hệ tồn tại ở trạng thái dung dịch đồng nhất
1 pha lỏng
Ở vùng phía dưới đường rắn hệ dị thể gồm hai pha Diphenilamin rắn và
Naphtalen rắn.
Ở vùng giới hạn bởi hai đường rắn và lỏng hệ tồn tại hai pha cân bằng
lỏng – rắn.
Điểm E gọi là điểm Eutecti.
Đường cong AE mô tả nhiệt độ bắt đầu kết tinh của rắn Diphenilamin
từ những dung dịch có thành phần nằm trong khoảng BC.
Đường cong AE mô tả cân bằng giữa rắn Diphenilamin và dd bão hịa
Diphenilamin nên nó mơ tả sự phụ thuộc độ hịa tan của rắn Diphenilamin
vào nhiệt độ, vì vậy cịn có thể gọi là đường hịa tan của Diphenilamin (hay
đường kết tinh của Diphenilamin ).Tương tự như vậy đối với đường DE
Ta hạ nhiệt độ của hệ 2 chất rắn trên, khi nhiệt độ hạ đến T 1 điểm biểu
diễn hệ sẽ chạy từ Q dến L1.Tại điểm L1 hệ bão hòa cấu tử Naphtalen nên
tinh thể rắn Naphtalen đầu tiên kết tinh ra và có điểm biểu diễn là K1.Bắt đầu
từ đó hệ bao gồm hai pha cân bằng với nhau.Độ tự do c = k – f + 1 = 2 – 2 +


1 = 1 ( P=const )  nếu nhiệt độ của hệ thay đổi thì thành phần của pha lỏng
sẽ thay đổi theo.
Khi điểm pha lỏng đạt điểm eutecti, dung dịch bão hịa cả hai cấu tử, từ
đó 2 chất rắn sẽ đồng thời kết tinh (cho đến khi toàn bộ hệ trở thành rắn),
trong giai đọan đó hệ bao ồm ba pha cân bằng có c = k – f + 1 = 2 – 3 + 1 =
0  trong suốt quá trình kết tinh ra hai pha rắn từ dd, nhiệt độ của hệ và
thành phần pha lỏng không thay đổi.

Dùng giản đồ nhiệt độ - thành phần ta có thể khảo sát định tính và định
lượng các quá trình cân bằng lỏng – rắn xảy ra trong hệ hai cấu tử A-B.
2.Trả lời câu hỏi
2.1 Có kết luận gì về sự thay đổi nhiệt độ kết tinh của quá trình
kết tinh dung dịch hai cấu tử với quá trình kết tinh dung dịch 1 cấu tử?
Đường nguội (hay đường kết tinh ) của 1 cấu tử nguyên chất gồm
những nhánh gần như dốc thẳng đứng, chứng tỏ có sự nguội khá nhanh, khi
tới nhiệt độ kết tinh thì có một đọan thẳng ngang chứng tỏ nhiệt độ khơng
đổi ; đó là do có nhiệt kết tinh được tỏa ra bù vào chổ mất nhiệt do nguội tự
nhiên, kết quả là cấu tử đó kết tinh ở nhiệt độ khơng đổi ( dưới áp suất ngồi
khơng đổi ).Sau khi đã kết tinh xong thì nhiệt độ mới lại tiếp tục hạ thấp, do
đó lại có một nhánh dốc, nhưng kém dốc hơn nhánh đầu tiên.


Đối với hỗn hợp hai cấu tử theo những thành phần khác nhau; những
đường nguội thọat đầu cũng như một nhánh dốc gần thẳng đứng ( nguội
nhanh ), khi tới nhiệt độ bắt đầu kết tinh thì nguội chậm lại do có nhiệt kết
tinh được tỏa ra nhưng chưa đủ để làm cho nhiệt độ không đổi, điều này
được phản ánh trên đường nguội bằng một nhánh dốc ít hơn so với nhánh
đầu tiên. Sự kết tinh từ dung dịch sẽ cho tinh thể nguyên chất nào hoặc cả
hai tinh thể cùng một lúc là tùy thuộc vào thành phần của mỗi cấu tử trong
dung dịch so với thời điểm eutecti của hệ.
2.2 Hỗn hợp Eutecti là gì? Ứng dụng
Ở áp suất không đổi, hỗn hợp eutecti sẽ kết tinh ở nhiệt độ khơng đổi
theo đúng thành phần của nó ( phù hợp với độ tự do c = 0). Hỗn hợp eutecti
có tính chất giống như một hợp chất hóa học, song nó khơng phải là một hợp
chất hóa học mà chỉ là một hỗn hợp gồm những tinh thể rất nhỏ, rất mịn của
hai pha rắn A và B nguyên chất kết tinh xen kẽ vào nhau.
Khi có sự tác động của cả nhiệt độ và áp suất bên ngoài c = k - f + 2 = 2
- 3 + 2 = 1, cho thấy nếu áp suất thay đổi thì khơng những nhiệt độ kết tinh

của dd eutecti thay đổi mà cả thành phần cảu hỗn hợp cũng thay đổi theo
(như vậy nó khơng phải là một chất).


Hỗn hợp eutecti có khá nhiều ứng dụng trong thực tế, ví dụ ta muốn có
“ thiếc hàn” nóng chảy ở nhiệt độ thấp , ngưới ta trộn thiếc (t onc=232oC) và
chì (tonc=327oC) theo các thành phần thích hợp sẽ thu được các hợp kim có
nhiệt độ nóng chảy thấp hơn 200oC.