Giáo trình Hóa học đại cương 3 - Thực hành trong phòng thí nghiệm: Phần 2 - Hà Thị Ngọc Loan

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:130

Thêm vào BST

Báo xấu

263
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung của phần 1 cuốn giáo trình "Hóa học đại cương 3 - Thực hành trong phòng thí nghiệm", phần 2 giới thiệu tới người đọc các nội dung: Độ tan của các chất, xác định áp suất hơi bão hòa và nhiệt bay hơi của nước, cân bằng hóa học và sự chuyển dịch cân bằng,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hóa học đại cương 3 - Thực hành trong phòng thí nghiệm: Phần 2 - Hà Thị Ngọc Loan

Bài l i X Á C ĐỊNH Á P SUẤT HƠI B Ã O HÒA V À NHIỆT B A Y HƠI C Ủ A NƯỚC LÚ THUYẾT K h i c h ấ t l ỏ n g bay h ơ i , c á c p h â n t ử của c h ú n g t ừ t r ạ n g t h á i l i ê n k ế t c h ặ t c h ẽ v ớ i n h a u ở p h a l ỏ n g được c h u y ể n s a n g t r ạ n g t h á i l i ê n k ế t r ấ t lỏng lẻo ở pha hơi. N h ư v ậ y n ă n g lượng c ầ n đ ể t á c h c á c p h â n t ử t ừ chất l ỏ n g r a k h ỏ i n h a u có g i á t r ị đ ú n g b ằ n g c ô n g s i n h r a đ ể c h ố n g l ạ i lực h ú t g i ữ a c á c p h â n t ử . N ă n g l ư ợ n g c ủ a q u á t r ì n h b a y h ơ i ở đ i ề u k i ệ n áp s u ấ t k h ô n g đ ổ i c h í n h l à b i ế n t h i ê n e n t a n p i c ủ a q u á t r ì n h đ ó v à được g ọ i l à n h i ệ t b a y h ơ i c ủ a c h ấ t l ỏ n g . Nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi hoàn toàn Ì moi chất lỏng được gọi là nhiệt bay hơi moi phân tử. N ế u đ ể c h ấ t lỏng v à o b ì n h k í n , c ù n g v ớ i q u á t r ì n h bay h ơ i của chất l ỏ n g c ò n có q u á t r ì n h n g ư n g t ụ c á c p h â n t ử h ơ i t h à n h l ỏ n g v à k h i tốc độ của hai q u á t r ì n h đó b ằ n g n h a u , m ộ t c â n b ằ n g đ ộ n g được t h i ế t lập. H ơ i ở t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g đ ó có á p s u ấ t x á c đ ị n h đ ư ợ c g ọ i l à á p s u ấ t h ơ i b ã o hoa. T ạ i m ỗ i n h i ệ t đ ộ , m ỗ i c h ấ t l ỏ n g có m ộ t á p s u ấ t h ơ i b ã o hoa n h ấ t đ ị n h . Q u á t r ì n h b a y h ơ i l à q u á t r ì n h t h u n h i ệ t n ê n á p s u ấ t hơi b ã o hoa t ă n g k h i n h i ệ t đ ộ t ă n g . V ề n g u y ê n t ắ c , có t h ể x á c đ ị n h t r ự c t i ế p n h i ệ t b a y h ơ i c ủ a c h ấ t l ỏ n g b ằ n g c á c h đo n h i ệ t lượng c ầ n t h i ế t đ ể l à m bay h ỡ i m ộ t lượng x á c định chất lỏng đó ở á p suất k h ô n g đ ổ i . Tuy n h i ê n việc thực h i ệ n p h é p đo n à y t r o n g t h ự c n g h i ệ m r ấ t k h ó k h ă n v ì có sự hao p h í n h i ệ t r a m ô i t r ư ờ n g n g o à i . Do đ ó l ư ợ n g n h i ệ t đ o được t h ư ờ n g l ớ n h ờ n g i á t r ị t h ự c . T r o n g t h ự c n g h i ệ m , việc đo á p s u ấ t hơi của c h ấ t l ỏ n g ở m ộ t n h i ệ t đ ộ n à o đ ó k h á d ễ d à n g . T ừ k ế t q u ả đ o được, t í n h n h i ệ t b a y h ơ i t h e o p h ư ơ n g t r ì n h Claozius - Claperon (Clausius - Clapeyron) 104
Ở đây: p : á p s u ấ t h ơ i của c h ấ t l ỏ n g t ạ i n h i ệ t đ ộ T A H : n h i ệ t bay h ờ i m o i p h â n t ử b h R: h ằ n g s ố k h í có g i á t r ị b ằ n g 8 , 3 1 4 J . m o i . K - 1 - 1 C: h ằ n g s ố đ ố i v ớ i m ỗ i c h ấ t l ỏ n g . B ằ n g t h ự c n g h i ệ m , t i ế n h à n h đ o á p s u ấ t h ơ i b ã o hoa c ủ a c h ấ t l ỏ n g ở c á c n h i ệ t đ ộ k h á c n h a u r ồ i v ẽ đ ồ t h ị sự p h ụ t h u ộ c c ủ a l g P t h e o — . Đ ồ t h ị n à y l à m ộ t đ ư ờ n g t h ẳ n g có d ạ n g y = ax + b Với độ dốc tga = — AHbh 2,303R T ừ g i á t r ị a x á c đ ị n h b ằ n g t h ự c n g h i ệ m , t í n h n h i ệ t bay h ơ i m o i p h â n t ử theo c ô n g t h ứ c AH = -2,303R.tga bh 2 . THỰC HÀNH 2.1. N g u y ê n tắc B à i t h ự c h à n h n à y x á c đ ị n h á p s u ấ t h ơ i b ã o hoa v à n h i ệ t b a y h ơ i của nước. M u ố n t í n h đ ư ợ c á p s u ấ t h ơ i c ủ a n ư ớ c , p h ả i đ o được t h ể t í c h của h ơ i b ã o hoa n ằ m c â n b ằ n g v ớ i n ư ớ c ở t r ạ n g t h á i l ỏ n g ở m ộ t s ố n h i ệ t độ. H ơ i n à y được g i ữ t r o n g ố n g đ o c h i a đ ộ 1 0 m l ú p n g ư ợ c , t ấ t cả được n h ú n g c h ì m t r o n g cốc t h ú y t i n h Ì l í t đ ự n g đ ầ y n ư ớ c . Ở n h i ệ t đ ộ t h ấ p , l ư ợ n g h ơ i n ư ớ c b ã o hoa n h ỏ k h ô n g đ á n g k ể . Vì t h ê có t h ể d ù n g p h ư ơ n g t r ì n h k h í lí t ư ở n g đ ể t ì m s ố m o i k h ô n g k h í : n= P kk-Vkk nhiệt độ thấp ô k k R.T ở n h i ệ t độ t h ấ p Khi đun nóng, nhiệt độ của cốc nước tăng, thể tích không khí trong ố n g đ o sẽ t ă n g do d ã n n ở . T u y n h i ê n s ố m o i k h ô n g k h í l à c ố đ ị n h . Do đ ó 105
có t h ể sử d ụ n g p h ư ơ n g t r ì n h k h í lí t ư ở n g đ ể t í n h á p s u ấ t r i ê n g p h ầ n của k h ô n g k h í ở t ừ n g n h i ệ t đ ộ p„ ' v M (3) ^ ~ V,.,. kk,T v Áp s u ấ t hơi của nưóc là h i ệ u số giữa á p s u ấ t k h í q u y ể n v à á p suất r i ê n g p h ầ n của k h ô n g k h í ở t ừ n g n h i ệ t độ. 2.2. Hoa chất và dụng cụ Hoa chất: N ư ố c cất, nước đ á . Dụng cụ: ố n g đ o c h i a đ ộ l O m l ( 1 / l O m l ) , b ế p đ i ệ n , l ư ớ i a m i ă n g , k ẹ p sắt, g i á sắt, n h i ệ t k ế , á p k ế . 2.3. Cách tiến hành L ắ p d ụ n g cụ n h ư h ì n h 11.1. Hình 11.1. Dụng cụ để xác định áp suất hơi bão hoa và nhiệt hoa hơi của nước 1. Giá sắt; 2. Kẹp sắt; 3. Nhiệt kế; 4. ống đo chia độ 10ml (1/10ml); 5. Cốc 1 lít; 6. Lưới amiăng; 7. Bếp điện 106
L ấ y 6 0 0 m l n ư ớ c c ấ t v à o cốc t h ú y t i n h l i v à k h o ả n g l O m l n ư ớ c c ấ t vào ống đo chia độ lOml. D ù n g ngón tay cái bịt chặt m i ệ n g ống đo r ồ i c h u y ể n v à o cốc t h ú y t i n h , sẽ có k h o ả n g 4 - 5 m l k h ô n g k h í được g i ữ l ạ i t r o n g ố n g đ o . T h ê m n ư ố c c ấ t v à o cốc t h ú y t i n h đ ể cho ố n g n g ậ p c h ì m h o à n t o à n . Đ u n n ư ố c t r o n g cốc l ê n 7 5 ° c . L ư ợ n g k h ô n g k h í t r o n g ố n g đ o sẽ d ã n nở, đ ẩ y c ộ t n ư ớ c x u ố n g n h ư n g c h ú ý k h ô n g đ ể đ ẩ y h ế t c ộ t nước. K h i n h i ệ t đ ộ g ầ n t ớ i 7 5 ° c t h ì n g ừ n g đ u n , ghi t h ể t í c h c ủ a c ộ t k h í v à n h i ệ t độ của nước. C ứ c á c h 3 ° c g h i t h ể t í c h c ủ a cột k h í v à n h i ệ t đ ộ c ủ a n ư ớ c m ộ t l ầ n cho đ ế n k h i n h i ệ t đ ộ của nước h ạ x u ố n g 5 0 ° c . S a u đ ó t h ê m nước đ á v à o cốc đ ể h ạ n h i ệ t đ ộ c ủ a nước t r o n g cốc x u ố n g 5 ° c , g h i t h ể t í c h của c ộ t k h í ở n h i ệ t đ ộ n à y , g h i á p s u ấ t k h í q u y ể n t r ê n á p k ế . 2.4. T í n h k ế t q u ả - C á c s ố l i ệ u t h ự c n g h i ệ m t h u được: t°c v (ml) tt t°c Vttdnl) t°c v (ml) tt 75 69 60 72 66 63 5 - Sử d ụ n g c á c s ố l i ệ u ở n h i ệ t đ ộ 5 ° c đ ể t ì m s ố m o i k h ô n g k h í theo p h ư ớ n g t r ì n h (2). - T í n h á p s u ấ t r i ê n g p h ầ n của k h ô n g k h í ở t ừ n g n h i ệ t độ ứ n g với t h ể t í c h đ ã g h i đ ư ợ c t h e o p h ư ơ n g t r ì n h (3). - T í n h á p s u ấ t h ơ i b ã o hoa của n ư ớ c ở t ừ n g n h i ệ t đ ộ t r ê n . Ghi bảng: t°c T(K) 1/T(K-') Vttíml) PttímmHg) P H Q bão hoa lgP (mmHg) D ù n g các k ế t q u ả t r o n g b ả n g để vẽ đồ t h ị lgP = f ( l / T ) . Sử d ụ n g đồ thị, tìm A H b h của nưóc. 107
3. C Â U H Ỏ I V À B À I T Ậ P 1. Á p s u ấ t h ơ i b ã o hoa của nước ở 3 0 ° c l à 3 1 , 8 2 m m H g , 5 5 ° c là 1 1 8 m m H g , ở 7 0 ° c l à 2 3 3 , 7 m m H g . Sử d ụ n g p h ư ơ n g t r ì n h Claozius - Claperon t ì m giá trị A H b h của nước t h e o 2 c á c h : - D ự a v à o s ố l i ệ u t r o n g b à i đ ã cho. - P h ư ơ n g p h á p đồ thị. So s á n h k ế t q u ả 2 p h ư ơ n g p h á p v à g i ả i t h í c h . 2. N g o à i đ ơ n v ị t í n h á p s u ấ t k h í q u y ể n , á p s u ấ t r i ê n g p h ầ n c ủ a k h ô n g k h í , á p s u ấ t h ơ i n ư ớ c b ã o hoa là m m H g đ ã n ê u . có t h ể t í n h theo đơn vị k h á c được k h ô n g (Ví dụ: a t m , P a , B a r , . . . ) ? N h ư v ậ y có ả n h hưởng gì đ ế n k ế t q u ả t í n h A H bay h ơ i của n ư ớ c k h ô n g ? V ì sao? 3. T r o n g q u á t r ì n h t h í n g h i ệ m , t ạ i sao p h ả i l à m l ạ n h n ư ớ c t r o n g cốc tới nhiệt độ 5°c? 4. T ạ i sao g i á t r ị A H bay h ơ i t í n h được t h e o h ư ớ n g d ẫ n t r o n g t h í n g h i ệ m sẽ c h í n h x á c h ơ n so v ớ i g i á t r ị A H b a y h ơ i t í n h t h e o t ừ n g áp suất riêng phần? 5. C á c h t i ế n h à n h t r o n g t h í n g h i ệ m k h ô n g y ê u c ầ u p h ả i q u a n t â m đ ế n A h (Ah l à h i ệ u s ố g i ữ a mực n ư ớ c b ê n t r o n g v à b ê n n g o à i của ống c h i a đ ộ ) , ở đ â y A h t h a y đ ổ i theo k í c h t h ư ớ c c ủ a k h ô n g k h í ở m ỗ i n h i ệ t độ. G i ả i thích? 108
Bài 12 Đ Ộ TAN CỦA CÁC CHẤT 1. L Í T H U Y Ế T Theo quy l u ậ t c h u n g , ở n h i ệ t đ ộ v à á p s u ấ t cô đ ị n h , q u á t r ì n h hoa t a n sẽ t ự d i ễ n r a k h i AG h t = AH h t - TAS h t < 0 (1) N h ư t h ế cả h a i y ế u t ố A H h t và TAS h t đều ảnh hưởng đến khả năng hoa t a n của c h ấ t . K h i A G h t c ò n < 0, q u á t r ì n h hoa t a n c ò n d i ễ n r a , d u n g dịch c h ư a b ã o h ò a . K h i A G h t = 0, h ệ ở t r ạ n g t h á i c â n b ằ n g t h ự c , d u n g dịch là b ã o hoa. Entanpi hoa tan ( A H ) l à t ổ n g c á c h i ệ u ứ n g n h i ệ t c ủ a c á c q u á t r ì n h h t t ạ o r a sự hoa t a n , bao g ồ m : - E n t a n p i s o l v a t hoa ( A H ) : N ế u d u n g m ô i l à n ư ớ c , g ọ i l à e n t a n p i S h i đ r a t hoa A H . T h ô n g t h ư ờ n g A H ( A H ) < 0. h S h - E n t a n p i c h u y ể n pha (AH ): Q u á t r ì n h c h u y ể n m ộ t c h ấ t t ừ t r ạ n g cp t h á i t ậ p hợp n à o đ ó s a n g t r ạ n g t h á i t a n v à có h i ệ u ứ n g n h i ệ t k è m theo. Thường A H c p > 0. Entropi hoa tan ( A S ) c ũ n g g ồ m 2 hợp p h ầ n có ả n h h ư ở n g ht ngược nhau đ ế n đ ạ i lượng TAS: - E n t r o p i c h u y ể n p h a (AS ): Có t h ể có g i á t r ị d ư ơ n g h a y â m cp tuy theo c h ấ t t a n ở t r ạ n g t h á i r ắ n , l ỏ n g , k h í . - E n t r o p i s o l v a t hoa (AS ): Sự s o l v a t hoa c á c p h â n t ử t a n l à m cho S t í n h t r ậ t t ự của d u n g dịch t ă n g lên c h ú t ít. B i ế n t h i ê n e n t r o p i solvat hoa t h ư ờ n g n h ỏ , l u ô n có g i á t r ị â m . 109
N h ư v ậ y (1) t r ở t h à n h AG h t = (AH c p + A H ) - T(AS S CP + AS ) S (2) Có n h i ề u y ế u t ố ả n h h ư ở n g đ ế n đ ộ t a n c ủ a c á c c h ấ t . Đ ó l à b ả n chất của c h ấ t t a n v à d u n g m ô i , n h i ệ t đ ộ , á p s u ấ t . . . T h ô n g t h u ồ n g c h ấ t gồm c á c p h â n t ử có cực h o ặ c l i ê n k ế t i o n t h ì d ễ t a n t r o n g c á c d u n g m ô i có cực (nước, r ư ợ u , a m o n i a c l ỏ n g . . . ) , c ò n n h ữ n g c h ấ t k h ô n g có cực d ễ tan t r o n g d u n g m ô i k h ô n g cực (benzen, CS ....)- 2 1.1. Độ tan của chất khí trong chất lỏng Sự t a n của c h ấ t k h í t r o n g c h ấ t lỏng t h ư ờ n g là q u á t r ì n h p h á t nhiệt ( A H < 0) do sự s o l v a t hoa c á c p h â n t ử k h í v à s ự g i ả m e n t r o p i AS < 0. V ậ y k h i n h i ệ t độ t ă n g , độ tan g i ả m . H o a t a n c h ấ t k h í t r o n g c h ấ t l ỏ n g , t h ể t í c h c h ấ t k h í g i ả m (AV < 0) n ê n k h i t ă n g á p s u ấ t t h ì độ t a n của k h í t ă n g l ê n . Đ ố i v ớ i d u n g d ị c h l o ã n g c ủ a c á c k h í k h ô n g t ư ớ n g t á c v ó i d u n g môi, ảnh hưởng của áp suất đến độ tan tuân theo định luật Hênh (W.Henry): Ở nhiệt độ cố định, độ tan của chất khí tỉ lệ với áp suất của nó trên dung dịch. N ế u hoa t a n m ộ t h ỗ n hợp k h í , đ ộ t a n c ủ a m ỗ i k h í t ỉ l ệ v ớ i á p suất r i ê n g p h ầ n của nó. Đ ộ t a n c ủ a c h ấ t k h í t h ư ờ n g được b i ể u d i ễ n b ằ n g t h ể t í c h của k h í t a n t r o n g m ộ t đ ơ n v ị t h ể t í c h d u n g m ô i , t ạ i n h i ệ t đ ộ v à á p s u ấ t xác đ ị n h ( t h ư ớ n g ở 2 9 8 K v à 1,013.10 Pa). 5 1.2. Độ tan của chất lỏng trong chất lỏng K h i hoa t a n c h ấ t l ỏ n g t r o n g c h ấ t l ỏ n g có t h ể g ặ p c á c t r ư ờ n g hợp sau: - T a n h o à n t o à n v à o n h a u theo t ỉ l ệ b ấ t kì, ví d ụ r ư ợ u v à nước... - T a n h ạ n c h ế v à o n h a u , v í d ụ n ư ớ c v à ete... - K h ô n g t a n v à o n h a u , v í d ụ n ư ớ c v à benzen... no
T h ư ờ n g h a y g ặ p t r ư ờ n g hợp t a n h ạ n c h ế n h ư l ắ c ete v ớ i n ư ớ c sẽ t ạ o t h à n h h a i l ớ p : l ố p t r ê n l à d u n g dịch b ã o hoa c ủ a n ư ớ c t r o n g ete, lớp d ư ớ i l à d u n g d ị c h b ã o hoa của ete t r o n g n ư ớ c . N ó i c h u n g sự hoa tan h ạ n c h ế c ủ a h a i c h ấ t l ỏ n g k è m theo h i ệ u ứ n g t h u n h i ệ t . N ê u k h i n h i ệ t độ t ă n g t h ì đ ộ t a n t ư ơ n g h ỗ ở cả h a i c h ấ t đ ể u t ă n g l ê n v à t h à n h phần của h a i p h a sẽ t i ế n l ạ i g ầ n n h a u . Đ ế n l ú c đ ạ t được n h i ệ t đ ộ n à o đ ó , g ọ i là n h i ệ t đ ộ t ớ i h ạ n c ủ a sự hoa t a n , t h à n h p h ầ n h a i p h a t r ở n ê n đ ồ n g n h ấ t . V í d ụ hoa a n i l i n v à o n ư ớ c đ ế n 1 6 8 ° c , t h à n h p h ầ n h a i lớp đ ề u là 48,6% a n i l i n v à 51,4% nước, 1 6 8 ° c l à n h i ệ t đ ộ t ó i h ạ n c ủ a h ệ n ư ớ c - a n i l i n . T h ấ p h ơ n n h i ệ t đ ộ n à y , h a i c h ấ t l ỏ n g hoa t a n h ạ n c h ế ; t r ê n n h i ệ t đ ộ n à y , h a i c h ấ t l ỏ n g hoa t a n v ô h ạ n v à o n h a u . Sự t h a y đ ổ i t h ể t í c h k h ô n g đ á n g k ể k h i hoa t a n h a i c h ấ t l ỏ n g v à o nhau n ê n độ tan k h ô n g p h ụ thuộc á p suất. K h i cho v à o h ệ g ồ m h a i c h ấ t l ỏ n g , k h ô n g t r ộ n l ẫ n , m ộ t c h ấ t t h ứ ba có k h ả n ă n g t a n t r o n g cả h a i c h ấ t l ỏ n g , c h ấ t n à y sẽ t ự p h â n b ố g i ữ a h a i c h ấ t l ỏ n g t h e o n h ữ n g l ư ợ n g t ỉ l ệ v ớ i đ ộ t a n của n ó . Ở nhiệt độ cố định, tỉ số nồng độ của chất tan trong hai dung môi không hoa tan vào nhau luôn là hằng sô. Đ â y l à n ộ i d u n g c ủ a đ ị n h l u ậ t p h â n bố: c2 C j , C : n ồ n g đ ộ của c h ấ t t a n 2 K: h ệ s ố p h â n bố. Phương pháp tách chất ra khỏi dung dịch dựa t r ê n đ ị n h l u ậ t p h â n b ố g ọ i là phương pháp chiết, được sử d ụ n g r ộ n g r ã i t r o n g p h ò n g t h í n g h i ệ m v à t r o n g c ô n g n g h i ệ p hoa học. 1.3. Độ tan của chất rắn trong chất lỏng C h i ề u h ư ớ n g t h a y đ ổ i đ ộ t a n t h e o n h i ệ t đ ộ được q u y ế t đ ị n h b ở i h i ệ u ứ n g n h i ệ t c ủ a q u á t r ì n h hoa t a n . N ế u q u á t r ì n h p h á t n h i ệ t t h ì đ ộ t a n giảm k h i t ă n g n h i ệ t độ. N ế u q u á t r ì n h t h u n h i ệ t t h ì độ tan t ă n g k h i t ă n g n h i ệ t độ. Sự p h ụ thuộc độ t a n của chất r ắ n trong chất lỏng t h ư ờ n g b i ể u d i ễ n b ằ n g đ ồ t h ị d ư ớ i d ạ n g đ ư ờ n g cong đ ộ t a n . IU
Độtan.g/IOOg^O Đ ộ t a n c ủ a c h ấ t r ắ n t r o n g nước k h ô n g p h ụ t h u ộ c v à o á p s u ấ t vì tịhể t í c h của h ệ b i ế n đ ổ i k h ô n g đ á n g k ể . N ế u độ t a n của c h ấ t r ắ n giảm k h i n h i ệ t đ ộ g i ả m t h ì c h ấ t r ắ n sẽ k ế t t i n h k h i h ạ n h i ệ t đ ộ của dung dịch b ã o hoa, c ò n n ế u đ ộ t a n tăng khi nhiệt độ g i ả m thì ngược lại. T i n h t h ể h ì n h t h à n h sẽ l ớ n k h i h ạ 0 20 40 60 80 100 t°(c) Nhiệt độ n h i ệ t đ ộ c h ậ m v à n h ỏ n ế u n h i ệ t độ Hình 12.1. Sự phụ thuộc độ tan trong nước hạ nhanh và khuấy m ạ n h . Trong g t h ự c n g h i ệ m , d ự a v à o đ ồ t h ị có t h ể ( ) của một số muối theo nhiệt độ lOOgnưóc xác định độ tan ở nhiệt độ khác nhau, để t í n h t o á n l à m sạch chất r ắ n trong quá trình k ế t tinh l ạ i . 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: - Các chất r ắ n kali đicromat, natri thiosunfat, natri hiđroxit, amoni n i t r a t , k a l i n i t r a t , phenol. - R ư ợ u e t y l i c , ete, a x i t s u n í u r i c đ ặ c . Dụng cụ : Cốc ( 5 0 0 m l , lOOml), c h é n sứ, b ì n h c ầ u có n h á n h , p h ễ u n h ỏ g i ọ t , b ì n h t h u k h í k h ô có c ắ m ố n g v u ố t n h ọ n d ù n g l à m v ò i p h u n , n h i ệ t k ế , que k h u ấ y , ố n g n g h i ệ m , k ẹ p sắt, g i á s ắ t , đ è n c ồ n . 2.2. Cách tiến hành Thí nghiệm 1. XÁC ĐỊNH ĐỘ TAN CỦA CHẤT RẮN KALI ĐICROMAT TRONG NƯỚC T h í n g h i ệ m n à y do t ừ n g n h ó m s i n h v i ê n t h ự c h i ệ n , m ỗ i n g ư ờ i x á c đ ị n h đ ộ t a n ở m ộ t n h i ệ t đ ộ . D ự a t r ê n k ế t q u ả c ủ a cả n h ó m . x â y d ự n g đồ t h ị sự p h ụ t h u ộ c c ủ a đ ộ t a n v à o n h i ệ t đ ộ ( 2 0 ° c , 3 0 ° c , 4 0 ° c . 5 0 ° c . 6 0 ° C ) . 112
C â n s ẵ n m ộ t b á t sứ s ạ c h v à k h ô , Ì - 3g k a l i đ i c r o m a t đ ã n g h i ề n n h ỏ cho v à o cốc n h ỏ c h ứ a l O m l n ư ớ c c ấ t . D ù n g d â y k i m l o ạ i có v ò n g t r ò n đ ể g i ữ cốc con, r ồ i t h ả v à o cốc to c h ứ a n ư ớ c ( h ì n h 12.2). Đ u n cốc to đ ế n n h i ệ t đ ộ c ầ n x á c đ ị n h . Đ i ề u c h ỉ n h d ầ n đ ể n h i ệ t đ ộ của n ư ớ c ổ n đ ị n h . K h i m u ố i đ ã t a n h ế t , cho t h ê m t ừ n g l ư ợ n g n h ỏ m u ố i đ ế n k h i m u ố i t r o n g d u n g dịch k h ô n g t a n n ữ a . P h ả i l u ô n t h e o d õ i n h i ệ t độ v à k h u ấ y d u n g dịch. K ê t ừ k h i n h i ệ t đ ộ đ ã ổ n đ ị n h (20 - 25 p h ú t ) , l ấ y n h i ệ t k ế v à que k h u ấ y r a k h ỏ i cốc. Đ ể l ắ n g d u n g dịch, g ạ n n h a n h d u n g dịch v à o b á t sứ đ ã c h u ẩ n b ị . C â n b á t sứ c ù n g v ớ i d u n g d ị c h , cô đ ặ c d u n g dịch t r ê n đ è n c ồ n , k h i g ầ n c ạ n để n h ỏ l ử a cho m u ố i k h ỏ i b ắ n r a n g o à i . Đ ặ t b á t sứ t r o n g t ủ s ấ y ở n h i ệ t đ ộ 1 1 5 ° c k h o ả n g 25 - 30 p h ú t , r ồ i l à m n g u ộ i t r o n g b ì n h h ú t ẩ m , sau đ ó đ e m cân; sau đ ó l ạ i sấy, l à m n g u ộ i v à c â n . T i ế p t ụ c n h ư v ậ y cho đ ế n k h i k h ố i lượng của c h é n sứ k h ô n g đ ổ i . K ế t q u ả t h u được g h i v à o b ả n g sau: Hình 12.2. Dụng cụ xác định độ tan tít) m, m 2 m 4 t(°C) : N h i ệ t đ ộ c ủ a d u n g dịch b ã o hoa n i ] : K h ố i l ư ợ n g b á t sứ m 2 : K h ố i l ư ợ n g b á t sứ v ớ i d u n g dịch m u ố i m : K h ố i l ư ợ n g b á t sứ v à m u ố i k h ô 3 m : K h ố i l ư ợ n g d u n g dịch 4 m : K h ố i lượng muối khô 5 m : K h ố i lượng nước 6 113
D ự a v à o k ế t q u ả t h u được, t í n h đ ộ t a n c ủ a m u ố i n g h i ê n c ứ u ở n h i ệ t đ ộ đ ã cho. Đ ộ t a n t í n h theo s ố g ă m m u ố i t a n t r o n g 100 g ă m n ư ớ c . Tập hợp s ố l i ệ u cả n h ó m , v ẽ đ ồ t h ị đ ộ t a n - n h i ệ t đ ộ . Thí nghiệm 2. CHUẨN BỊ DUNG DỊCH QUÁ BÃO HOA Cho Ì m i n ư ớ c c ấ t v à o ố n g n g h i ệ m c h ứ a 5 - 6g n a t r i t h i o s u n f a t . Đ u n c á c h t h ú y d u n g d ị c h cho đ ế n k h i m u ố i t a n h ế t . T ắ t đ è n , đậy ố n g n g h i ệ m b ằ n g n ú t b ô n g , g i ữ n g u y ê n vị t r í v à l à m l ạ n h d u n g dịch từ t ừ đ ế n n h i ệ t đ ộ p h ò n g ( t r o n g d u n g d ị c h p h ả i k h ô n g có t i n h t h ể tạo t h à n h ) . K h i d u n g d ị c h đ ã n g u ộ i , cho v à o ố n g n g h i ệ m m ộ t t i n h t h ể nhỏ n a t r i thiosunfat l à m m ầ m t i n h t h ể . Quan s á t h i ệ n t ư ợ n g va g i ả i thích. Thí nghiệm 3. sự HOA TAN GIỮA CÁC CHẤT LỎNG VỚI NHAU a. Cho vào ống nghiệm 2 m l nước cất, 2ml rượu etylic (hoặc glixerin), k h u ấ y đ ề u . Sau đó t h ê m 2 m l r ư ợ u etylic, l ạ i k h u ấ y đều. N h ậ n x é t q u á t r ì n h hoa t a n c ủ a r ư ợ u e t y l i c ( h a y g l i x e r i n ) t r o n g nước. b. Cho vào phễu chiết — thể tích nước, thêm một lượng ete dày 3 khoảng l e m . Đ ậ y p h ễ u v à lắc đ ề u . Đ ể p h ễ u đ ứ n g y ê n , q u a n s á t hiện t ư ợ n g . So s á n h k ế t q u ả v ố i t h í n g h i ệ m t r ê n . Đ ể k i ể m t r a ete có t a n t r o n g n ư ớ c k h ô n g , có t h ể l à m n h ư sau : mở n ú t , r ồ i m ở k h o a p h ễ u đ ể t á c h m ộ t í t d u n g d ị c h ở l ớ p d ư ớ i v à o ống n g h i ệ m . K ẹ p ố n g v à o g i á v à đ u n n h ẹ t r ê n đ è n c ồ n . Đ ư a que d i ê m đ a n g cháy l ạ i gần miệng ống nghiệm. Quan s á t h i ệ n tượng và giải thích. T á c h cho c h ả y h ế t l ố p d ư ớ i , l ấ y m ộ t í t d u n g d ị c h l ớ p t r ê n v à o ống n g h i ệ m k h ô đ ự n g s ẵ n m ộ t í t đ ồ n g s u n f a t k h a n . N h ậ n x é t h i ệ n tượng, g i ả i t h í c h . Sau k h i t h í n g h i ệ m c ầ n t h u h ồ i ete v à o b ì n h c h ứ a . c. Cho v à o ố n g n g h i ệ m m ộ t í t t i n h t h ể p h e n o l ( d à y k h o ả n g l e m , k h ô n g sờ t a y v à o p h e n o l , d ễ b ị bỏng). Đ ổ v à o ố n g n g h i ệ m m ộ t l ư ợ n g nước c ấ t k h o ả n g — t h ể t í c h c ủ a ố n g . Q u a n s á t s ự h ì n h t h à n h 2 l ớ p : d u n g dịch 3 b ã o hoa c ủ a nước t r o n g p h e n o l l à lớp d ư ớ i , lớp t r ê n l à d u n g d ị c h b ã o hoa của p h e n o l t r o n g n ư ớ c . Cho ố n g n g h i ệ m v à o cốc có c h ứ a n ư ớ c đ ã đ u n sôi. T h ậ n trọng k h u ấ y n h ẹ chất lỏng trong ống n g h i ệ m b ằ n g m ộ t n h i ệ t kế, 114
đồng t h ò i theo dõi, x á c đ ị n h n h i ệ t đ ộ k h i h ệ t r ở t h à n h đ ồ n g n h ấ t . L ấ y ống n g h i ệ m r a k h ỏ i cốc nước n ó n g v à l à m l ạ n h c ẩ n t h ậ n , x á c đ ị n h n h i ệ t độ k h i d u n g d ị c h v ẩ n đ ụ c v à l ạ i chia t h à n h 2 lớp. Chú ý: Phenol là chất r ắ n , t i n h t h ể k h ô n g m à u ; đ ể l â u ngoài k h ô n g k h í b ị o x i hoa m ộ t p h ầ n n ê n có m à u h ồ n g v à b ị c h ả y r ữ a do h ấ p thụ hơi nước. Thí nghiệm 4. sự TAN CỦA CHẤT KHÍ TRONG NƯỚC ( h ì n h 12.3) Cho v à o b ì n h W u r t (1) lOg t i n h t h ể n a t r i clorua, v à o p h ễ u n h ỏ g i ọ t (2) khoảng 2 0 m l a x i t s u n í u r i c đặc 98%. C h u ẩ n bị s ẵ n m ộ t c h ậ u t h ú y t i n h 2 d ư n g — nước, t h ê m v à i giot n a t r i h i đ r o x i t v à v à i giot p h e n o l p h t a l e i n . 3 M ở k h o a cho t ừ n g g i ọ t a x i t c h ả y x u ố n g b ì n h p h ả n ứ n g , đ u n n h ẹ b ằ n g đ è n c ồ n . D ù n g l ọ k h ô t h u đ ầ y k h í h i đ r o c l o r u a , đ ậ y b ằ n g n ú t có cắm ố n g t h ú y t i n h v u ố t n h ọ n . Sau k h i t h u xong, k h o a p h ễ u , t ắ t đ è n ; n h ú n g ố n g d ẫ n v à o cốc đ ự n g d u n g dịch n a t r i h i đ r o x i t . Ỵ 'HI Hình 12.3. Dụng cụ điều chế hiđro clorua Hình 12.4. Nghiên cứu sự hoa tan của 1. Bình cầu có nhánh; 2. Phễu giọt hiđro clorua trong nước Ú p n g ư ợ c l ọ đ ự n g k h í v à o c h ậ u n ư ớ c đ ã c h u ẩ n bị t r ê n . N h ậ n x é t h i ệ n t ư ợ n g v à g i ả i t h í c h ( h ì n h 12.4). Thí nghiệm 5. HIỆU ÚhiG NHIỆT HOÀ TAN a. L ấ y 2 ố n g n g h i ệ m , đ ự n g s ẵ n m ộ t í t n ư ớ c c ấ t , đ o n h i ệ t đ ộ b a n đ ầ u . Cho v à o ố n g t h ứ n h ấ t 2 - 3g a m o n i n i t r a t , ố n g t h ứ h a i v à i h ạ t 115
n a t r i h i đ r o x i t , k h u ấ y đ ề u v à đ o n h i ệ t đ ộ m ỗ i ố n g . N h ậ n x é t h i ệ u ứng n h i ệ t của h a i q u á t r ì n h hoa t a n t r ê n . b . L ấ y b ì n h n ó n có t h ể t í c h 5 0 m l . Cho v à o 20 - 3 0 m l n ư ớ c c ấ t , sau đ ó cho t ừ n g l ư ợ n g n h ỏ k a l i n i t r a t v à o k h u ấ y đ ề u cho đ ế n k h i t h u được d u n g dịch b ã o hoa. T i ế p t ụ c cho v à o d u n g d ị c h b ã o hoa m ộ t í t m u ố i nữa v à đ u n n ó n g . N h ậ n x é t h i ệ n t ư ợ n g v à k ế t l u ậ n v ề h i ệ u ứ n g n h i ệ t của p h ả n ứng. L ấ y m ộ t p h ầ n d u n g dịch v à o ố n g n g h i ệ m r ồ i l à m l ạ n h n h a n h dưới vòi nước; p h ầ n d u n g d ị c h c ò n l ạ i , l à m l ạ n h t ừ t ừ . N h ậ n x é t h ì n h dạng v à độ l ớ n c ủ a t i n h t h ể t r o n g 2 t r ư ờ n g hợp t r ê n . M u ố n t h u đ ư ợ c t i n h thể to l à m t h ế n à o ? 3. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Vì sao k h ô n g t h ể coi sự hoa t a n l à m ộ t q u á t r ì n h v ậ t lí t h u ầ n khiết? T h ế n à o l à sự s o l v a t hoa, h i đ r a t hoa? 2. H i ệ u ứ n g n h i ệ t c ủ a q u á t r ì n h hoa t a n m u ố i n g ậ m n ư ớ c k ế t t i n h và m u ố i k h a n có k h á c n h a u k h ô n g ? T ạ i sao? 3. Đ ể k ế t t i n h l ạ i Ì k g đ ồ n g s u n f a t c ầ n bao n h i ê u g ă m n ư ớ c ? T h u được bao n h i ê u g ă m đ ồ n g s u n f a t n ế u hoa t a n m u ố i ở 1 0 0 ° c v à l à m l ạ n h ở 1 5 ° c ? (Cho b i ế t đ ồ t h ị hoa t a n c ủ a đ ồ n g s u n f a t ) Đô tan g/100g 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 nhiệt độ Hình 12.5. Sự phụ thuộc độ tan trong nước (g/100g nước) của muối đổng suntat theo nhiệt độ 116
4. T r o n g 3 m u ố i : c a n x i s u n f a t , s t r o n t i s u n f a t , b a r i s u n f a t , đ ộ t a n g i ả m dần từ CaS0 4 đến BaS0 . 4 G i ả i t h í c h h i ệ n t ư ợ n g đó dựa v à o các d ữ k i ệ n n h i ệ t đ ộ n g sau : AHggg.ơ.mor 1 CaS0 (r) 4 + aq Ca (dd) + S 0 - ( d d ) 2+ 4 2 - 2 1 32 SrS0 (r) 4 + aq ^ Sr (dd) 2+ + S0 -(dd) 4 2 0 4 8 BaS0 (r) 4 + aq Ba (dd) + S0 -(dd) 2+ 4 2 28 42 5. Vì sao phải dùng lọ khô thu khí hiđro clorua và thu xong phải n h ú n g ố n g d ẫ n v à o cốc đ ự n g d u n g d ị c h n a t r i h i đ r o x i t ? 117
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 ầ 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
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
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
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 ầ 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 ầ 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
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
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 . Xử 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