Thí nghiệm hóa lý ngành công nghệ môi trường

Bài 3: CÂN BẰNG LỎNG RẮN
1. Giản đồ nhiệt thành phần:
2. Mô tả giản đồ pha của hệ 2 cấu tử không tạo dung dịch rắn, không
tạo hợp chất hóa học?
Trả lời: Đường e mô tả cân bằng giữa rắn A và dung dịch bão hòa A nên
nó phụ thuộc độ hòa tan rắn A và nhiệt độ (gọi là đường hòa tan hay
đường cong).
- Các đường (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) là các đường cong nguội
lạnh với thành phần cấu tử trong hỗn hợp khác nhau.
+ (1), (8) ứng với A, B nguyên chất.
+ (2), (3), (4), (5), (6), (7) ứng với hỗn hợp có thành phần B tăng.
+ (5) ứng với hỗn hợp có thành phần đúng bằng thành phần eutecti.
- Các điểm A, B, C,…, G, H là điểm bắt đầu kết tinh cấu tử A, B.
- Đoạn aeb ứng với quá trình kết tinh eutecti.
* Đường AEH là đường lỏng: AabH là đường rắn.
- Ở vùng phía trên đường lỏng: AabH là đường rắn.
- Ở vùng phía dưới đường rắn: hệ là dị thể gồm hai pha rắn A, B.
- Ở vùng giới hạn bởi hai đường: hệ tồn tại hai pha cân bằng lỏng- rắn A
hoặc lỏng- rắn B.
* Điểm E được gọi là điểm eutecti, tại đây có sự kết tinh đồng thời của
rắn A và rắn B, vì dung dịch bão hòa hai cấu tử.
3. Có kết luận gì về sự thay đổi nhiệt độ kết tinh của quá trình kết
tinh dung dịch 2 cấu tử với quá trình kết tinh dung dịch 1 cấu tử?
Trả lời:
Nhiệt độ kết tinh của quá trình kết tinh dung dịch 2 cấu tử cao hơn và
phức tạp hơn.
Còn quá trình kết tinh dung dịch 1 cấu tử thì nhiệt độ ổn định hơn dù có
sự thay đổi lớn.
4. Hỗn hợp eutecti là gì? Ứng dụng?
Trả lời: Hỗn hợp eutecti là hỗn hợp gồm các tinh thể rất nhỏ, rất mịn của
hai pha rắn A và B nguyên chất kết tinh xen kẽ vào nhau. Ở áp suất

không đổi, hỗn hợp eutecti sẽ kết kinh ở nhiệt độ không đổi theo đúng
thành phần của nó (phù hợp với độ tự do c=0).Hỗn hợp eutecti là hỗn hợp
có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất.
* Ứng dụng:
+ Muốn thiếc hàn nóng chảy ở nhiệt độ thấp, người ta trộn thiếc (có nhiệt
độ nóng chảy là 232oC) và chì ( nóng chảy ở 327oC) theo thành phần
thích hợp sẽ thu được các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn
200oC.

Bài 9: HẤP PHỤ TRÊN RANH GIỚI LỎNG-RẮN
a)Kết quả thô :
lập thành bảng ghi các giá trị thu đựơc khi định phân bằng dungdịch NaOH

Bình
Nhiệt độ
(oC)
Thể tích NaOH( ml)
V trung
bình
Lần 1 Lần 2 Lần 3
1 31 8.6 8.5 8.75 8.6167
2 31 7 6.9 6.75 6.8833
3 30.5 5.1 5.1 5.2 5.1333
4 30 6.6 6.7 6.55 6.617
5 30 2.95 3.2 3 3.0500
6 31 2.5 2.45 2.6 2.5167
b) kết quả tính bảng:
Bình no(mol) Co (mol/l) C (mol/l) Ln C Γ(mol/c
m2)
lnΓ C / Γ

1
0.01
0.2
0.172
-1.758 0.00914 -4.69528 18.858
2 0.008 0.16 0.1377 -1.983 0.00731 -4.91828 18.828
3
0.006
0.12 0.1027 -2.276 0.00549 -5.20543 18.712
4 0.004 0.08 0.066 -2.716 0.00334 -5.70228 19.820
5 0.002 0.04 0.031 -3.490 0.00170 -6.38007 17.994
6
0.001
0.02 0.013 -4.375 0.00075 -7.19766 16.815
dd ban đầu là CH3COOH 0.2M
Bình 1 chứa 50ml dd CH3COOH ,từ đó suy ra số mol CH3COOH chứa
trong bình 1là: no1=0.2*0.05=0.01(mol);
Tương tư: no2= 0.2*0.04=0.008 ; no3=0.2*0.03=0.006(mol);
no4=0.2*0.02=0.004(mol);no5=0.2*0.001=0.002(mol);
no6=0.2*0.005=0.001(mol);
tính C0
C01; C02; C03=n01;02;03/5mlC04;C05=n0/10ml; c06=n06/20ml
Tính độ hấp phụ: Γ
Γ=số mol chất bị hấp phụ trên 1 g chất hấp phụ rắn
Hay độ hấp phụ T = số mol đầu - số mol sau khi hấp phụ
Γ=n01-nNaOH;tính tương tự độ hấp phụ của bình 2,3,4,5,6
Với: n NaOH= (0.1x Vtb)
C=nCH3COOH/ VCH3COOH
123456Thểtích0.0050.0050.0050.010.010.02Cm0.17230.13770.10270.06
60.0310.013

Bình 1 2 3 4 5 6
Thể tích 0.005 0.005 0.005 0.01 0.01 0.02
Cm 0.1723 0.1377 0.1027 0.066 0.031 0.013
C1=n NaOH/V1=0.1*Vtb1/0.005=0.1*8.6167/0.005=0.1723
Tính tương tự cho những bình khácDùng phương pháp bình phương cực tiểu để viết
phương trình các đường biểu diễn :- Vẽ đồ thị lnΓ – lnC suy ra hằng số k, 1/n
Từ đồ thị trên ta suy ra :1/n= 0.955ln k= -3.035k= 0.048075- Vẽ đồ thị C / Γ theo C
suy ra k, Γ∞
1/T∞ = 10.86T∞ =0.09208k =10.86*1/17.09=0.635459
So = Γ∞ . N . Ao ( m2/g)=0.09208*6.023*10^23*20.5=1.13694E+24(m
2
/g)Với : Γ∞ = 0.09208Ao = 20.5N – số Avogadro = 6,023.10^23 Nhận xét: biểu thị ln
Г theo lnC có độ chính xác cao hơn ( R2=0.9998) Vì thế đườngđẳng nhiệt Freundlich
phù hợp hơn. Vậy phương trình phù hợp với quá trình hấp phụacid acetic bằng than
hoạt tính là phương trình ln T theo lnC
Bài 5: XÁC ĐỊNH BẬC CỦA PHẢN ỨNG
Số liệu thực nghiệm


- Xác định bậc riêng của Fe3+(n1)

* Bình 1:

Số lần
chuẩn độ
Thời gian
T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.10-4)
1/CFe2+ 1/N

(.104)
1 20 0,05 1,7 1,67 0,6
2 30 0,03 2,6 2,53 0,4
3 35 0,029 5,4 5,12 0,19
4 40 0,025 5,8 5,48 0,18
5 46 0,022 6,1 5,75 0,17
6 49 0,02 6,6 6,19 0,16
7 51 0,019 7,2 6,72 0,148
8 53 0,018 7,3 6,8 0,147

- Đồ thị 1/C-1/t
* Bình 2:
Số lần
chuẩn độ
Thời gian
T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.10-4)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 20 0,05 2,2 2,15 0,47
2 26 0,038 4,4 4,2 0,24
3 30 0,033 6,4 6,01 0,17
4 33 0,03 7,6 7,06 0,14
5 36 0,028 9,2 8,4 0,12
6 38 0,026 9,9 9 0,11
7 39 0,0257 10,8 9,7 0,1
8 40 0,025 11,6 10 0,1

- Đồ thị 1/C-1/t

* Bình 3:

Số lần
chuẩn độ
Thời gian
T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.104)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 15 0,067 2,7 2,63 0,38
2 23 0,043 7,5 6,97 0,14
3 30 0,033 11,7 10,47 0,1
4 33 0,03 14,3 12,5 0,08
5 37 0,027 15,6 13,5 0,07
6 40 0,025 17 14,5 0,068
7 42 0,024 17,9 15,2 0,065
8 43 0,023 18,5 15,6 0,064






- Đồ thị 1/C-1/t

* Bình 4:

Số lần
chuẩn độ
Thời gian
T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.104)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 17 0,059 5 4,7 0,2
2 23 0,043 9 8,3 0,1
3 27 0,037 11,9 10,6 0,09
4 30 0,033 14,3 12,5 0,08
5 33 0,03 16,9 14,5 0,07
6 35 0,029 18,2 15,4 0,065
7 37 0,027 19,9 16,6 0,06
8 38 0,026 21,7 17,8 0,05





- Đồ thị 1/C-1/t


-Đồ thị xác định bậc riêng phần của Fe3+:
Số lần
chuẩn độ
Thời gian

T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.104)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 18 0,056 2,1 2,06 0,48
2 22 0,045 3 2,9 0,34
3 25 0,04 3,9 3,75 0,27
4 27 0,037 5,2 4,9 0,2
5 28 0,036 6 5,67 0,18
6 30 0,033 7 6,5 0,15
7 31 0,032 8 7,4 0,13
8 32 0,031 9 8,3 0,12

n = tg α = tg 42o = 0,9
- Xác định bậc phản ứng của I-:

* Bình 1:


- Đồ thị 1/C-1/t




* Bình 2:

Số lần
chuẩn độ
Thời gian

T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.104)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 16 0,06 1,1 1,08 0,93
2 19 0,053 2,4 2,3 0,43
3 21 0,048 3,6 3,5 0,28
4 23 0,043 4,4 4,2 0,24
5 25 0,04 5,3 5,0 0,2
6 27 0,037 6,3 5,9 0,17
7 29 0,034 6,9 6,5 0,15
8 30 0,03 7,7 7,1 0,14
- Đồ thị 1/C-1/t
* Bình 3:

Số lần
chuẩn độ
Thời gian
T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.104)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 20 0,05 5,4 5,12 0,2
2 27 0,037 7,6 7,06 0,14
3 30 0,033 9,8 8,9 0,11
4 33 0,03 11 9,9 0,1
5 35 0,029 11,8 10,6 0,09
6 37 0,027 13 11,5 0,087

7 39 0,026 13,8 12,1 0,083
8 40 0,025 14,5 12,7 0,078

- Đồ thị 1/C-1/t

* Bình 4:

Số lần
chuẩn độ
Thời gian
T (s)
1/t (s-1) V (Na2S2O3) C(Fe2+)(N)
(.104)
1/CFe2+ 1/N
(.104)
1 16 0,063 7,8 7,2 0,14
2 21 0,048 11,3 10,2 0,1
3 24 0,042 13 11,5 0,09
4 27 0,037 14,13 12,5 0,08
5 29 0,034 15,4 13,3 0,075
6 31 0,032 16 13,7 0,07
7 33 0,03 16,7 14,3 0,069
8 34 0,029 17,4 14,8 0,067

- Đồ thị 1/C-1/t


- Đồ thị xác định bậc riêng của I-:

b. Trả lời câu hỏi

1. Bậc tổng cộng của phản ứng.
Trả lời: Bậc tổng cộng của phản ứng là tổng các bậc nồng độ của các chất trong
phương trình động học.
2. Khái niệm về bậc phản ứng?
Trả lời: Bậc phản ứng là đại lượng đặc trưng mức độ phụ thuộc của tốc độ phản ứng
vào nồng độ các chất tham gia phản ứng. BPƯ bằng tổng số mũ của nồng độ các chất
tham gia phản ứng trong phương trình tốc độ phản ứng viết ở dạng hàm số mũ theo
nồng độ.
Vd. 1: v = kCA; ở đây, v là tốc độ phản ứng; k – hằng số tốc độ; CA – nồng độ chất A
tham gia phản ứng; số mũ bằng 1 thì phản ứng là bậc 1.
Vd. 2: v = k.CA.CB hoặc v = k.C2A; tổng số mũ bằng 2, phản ứng là bậc 2.
Vd. 3: v = k.CA1/2.CB1/4; tổng số mũ là 3/4, phản ứng có bậc phân số là 3/4.
3. Cách xác định bậc và hằng số vận tốc của phản ứng?
Trả lời:
* Cách xác định bậc:
- Phương pháp vi phân: v = k1. CAP => (bậc biểu kiến)
- Phương pháp tích phân: v = k. CpA.CqB (n = p + q)
Giả sử n = 1; có t1, CA1 → k1
t2, CA2 → k2
=> k1 ≈ k2 ≈ k…
- Phương pháp dựa vào thời gian chuyển hóa 1/q chất ban đầu
Trong hệ cô lập: v = k. CAp.CBq.CCr → v = k’.CAo=
=> Tìm p, q, r
=> N = p + q + r
( V = k. [CA]p).
4. Khi tiến hành thí nghiệm cần phải chú ý điều gì?
Trả lời:
- Đồng hồ chỉ được bấm vào lúc cho hai tác chất vào bình phản ứng. Khi dung dịch
đang chuẩn độ mất màu thì ghi nhận lại thời gian tại thời điểm đó.
- Nồng độ Fe2+ trong các lần chuẩn độ phải được tính theo công thức.

- Sử dụng các giá trị 1/β trong bốn thực nghiệm, vẽ đồ thị lg 1/β và lgFe3+.