Bài tập về độ dẫn điện đương lượng năm 2024

Uploaded by

Thùy Trang

0% found this document useful (2 votes)

2K views

38 pages

Copyright

© © All Rights Reserved

Available Formats

PDF, TXT or read online from Scribd

Share this document

Did you find this document useful?

Is this content inappropriate?

0% found this document useful (2 votes)

2K views38 pages

Chương 4. Tính Dẫn Điện Của Dung Dịch Điện Ly

Uploaded by

Thùy Trang

Jump to Page

You are on page 1of 38

Search inside document

Reward Your Curiosity

Everything you want to read.

Anytime. Anywhere. Any device.

No Commitment. Cancel anytime.

Download Free DOCX

Download Free PDF

bai hoc thuc hanh hoa ly duoc bai 2.docx

bai hoc thuc hanh hoa ly duoc bai 2.docx

bai hoc thuc hanh hoa ly duoc bai 2.docx

bai hoc thuc hanh hoa ly duoc bai 2.docx

• 1. PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CN HOÁ HỌC-THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC THÍ NGHIỆM HOÁ LÍ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 6: ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH GVHD: PGS.TS Nguyễn Vinh Tiến I. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM - Trình bày được các khái niệm độ dẫn điện, độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng, độ dẫn điện mol và mối liên hệ giữa chúng - Nguyên tắc xác định bằng thực nghiệm các đại lượng - Diễn giải và vận dụng hệ thức Onsager-Kohlrauch cho chất điện ly mạnh - Trình bày mối liên hệ giữa độ điện ly với độ dẫn điện đương lượng của chất điện ly yếu - Xác định được hằng số phân ly của chất điện ly yếu bằng phương pháp đo độ dẫn điện II. LÝ THUYẾT - Điện trở của dung dịch được xác định theo định luật Ohm: I = U/R, trong đó I – cường độ dòng điện truyền qua dung dịch (A); U – hiệu điện thế giữa hai điện cực(V) ; R – điện trở của dung dịch (Ω). - Độ dẫn điện của dung dịch là đại lượng bằng nghịch đảo của điện trở dung dịch: L = 1/R - Đơn vị của điện trở trong hệ SI là Siemen (S). 1S = 1/Ω = 1 kg-1 . m-2 .c2 .A2 - Độ dẫn điện riêng của dung dịch là độ dẫn điện của lớp dung dịch dài nằm giữa hai điện cực với diện tích 1 cm2 và đặt song song, cách nhau 1 cm: 1 l L kL S   = = = Ngày thí nghiệm: 15/03/2023 ĐIỂM Lớp: 211281B Nhóm: 3 Tên: Trần Duy Khoa MSSV: 21128341 Tên: Đinh Nhật Hoàng MSSV: 21128337 Chữ ký GVHD Tên: Đinh Thanh Trường MSSV: 21128261
• 2. là điện trở riêng của dung dịch (Ω/cm); l – khoảng cách giữa hai điện cực (cm); S – diện tích bề mặt mỗi điện cực (cm2 ); k – hằng số bình đo độ dẫn (1/cm). Trong hệ SI, đơn vị của độ dẫn điện riêng là S/m nhưng các thiết bị đo độ dẫn điện riêng thường dùng đơn vị S/cm hay Ω-1 .cm-1 . - Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của lớp dung dịch nằm giữa hai điện cực song song cách nhau 1 cm và có diện tích sao cho thể tích lớp dung dịch này chứa đúng 1 mol đương lượng chất tan. 𝜆 = 1000𝜒 𝑁 Trong đó χ là độ dẫn điện riêng của dung dịch chất điện ly (S/cm); N là nồng độ đương lượng của chất điện ly trong dung dịch (mol đl/L). Đơn vị của độ dẫn điện đương lượng là S.cm2 .mol đl-1 hoặc trong hệ SI là S.m2 .mol đl-1 . Với chất điện ly loại 1-1 thì đơn vị này là S.m2 .mol -1 . - Lưu ý: cần thật cẩn thận khi lựa chọn đơn vị của các loại độ dẫn điện này. Việc sử dụng các công thức , các con số nhưng không nói rõ đơn vị có thể dẫn tới tính toán sai. Khi tra cứu các bảng số liệu cần chú ý tới đơn vị được sử dụng. - Độ dẫn điện đương lượng của dung dịchbằng tổng độ dẫn điện đương lượng của các ion có trong dung dịch: λ = λ+ + λ- - Độ dẫn điện đương lượng của dung dịch chất điện ly tăng lên khi tăng độ pha loãng, và với độ pha loãng vô cùng lớn (nồng độ vô cùng nhỏ) thì đạt giá trị giới hạn λo, gọi là độ dẫn điện đương lượng tới hạn. Với dung dịch loãng chất điện ly mạnh, định luật kinh nghiệm Kohlrauch được tuân theo: o A N   = − , trong đó λ và λo lần lượt là độ dẫn điện đương lượng của dung dịch với nồng độ đương lượng N và độ dẫn điện đương lượng tới hạn. A là hằng số phụ thuộc vào điện tích, nhưng không phụ thuộc bản chất ion của chất điện ly. - Lý thuyết Debye-Huckel-Osanger, trong đó xét đến tương tác giữa các ion đối với chất điện ly mạnh loại 1-1: 1 2 ( ) o o b b C    = − + hay 1 2 ( ) o o i i i b b C    = − + Với dung dịch nước của chất điện ly mạnh, trong khoảng nồng độ 0,001 – 0,1 mol/L, mối liên hệ giữa λ và C có dạng (1 ) o a C bC   = − + III. THỰC NGHIỆM 1. Dụng cụ và hóa chất: Dụng cụ Số lượng Hóa chất Số lượng Cốc 50 mL Cốc 100 mL 6 2 HCl 0.1 M CH3COOH 0.1 M
• 3. 5 mL Máy đo độ dẫn Máy khuấy từ Cá từ Bình định mức 100 mL 2 3 1 1 1 1 CH3COONa 0.1 M NaOH 0.1 M Acid oxalic (chất rắn) 2. Quy trình thí nghiệm: IV. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 1. Kết quả chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch acid oxalic 0,05N: Khối lượng acid oxalic.2H2O = 0.63 gam  CM acid oxalic = 0.63 126.05 0.1 = 0.0499 𝑀. Chuẩn độ lại NaOH bằng dung dịch acid oxalic Bảng 1: Bảng giá trị chuẩn độ NaOH bằng acid oxalic Thể tích Vacid oxalic VNaOH V1 10 10.3 Đọc hướng dẫn sử dụng và ý nghĩa của các thông số hiển thị trên màn hình máy đo độ dẫn. Pha 100 mL dung dịch chuẩn acid oxalic 0.05 M (4 chữ số sau dấu phẩy) và sử dụng để chuẩn độ lại dung dịch NaOH. Dùng dung dịch NaOH để chuẩn độ lại HCl và CH3COOH. Pha 50 mL dung dịch CH3COONa 0.1 M (đến 4 chữ số sau dấu phẩy) Với mỗi dung dịch HCl, CH3COOH, CH3COONa gốc ở trên, pha loãng với các hệ số 6, 62, 63, 64 Dùng máy đo độ dẫn để đo độ dẫn điện, điện trở và nhiệt độ của từng dung dịch.
• 4. 10.35 CM NaOH = 𝐶𝑀 𝑎𝑐𝑖𝑑 𝑜𝑥𝑎𝑙𝑖𝑐𝑥𝑉𝑎𝑐𝑖𝑑 𝑜𝑥𝑎𝑙𝑖𝑐 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0.0499𝑥10.00 10.35 𝑥2 = 0.0964 𝑀 2. Kết quả chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH 0,0964 M: Bảng 2: Bảng giá trị chuẩn độ HCl bằng NaOH Thể tích VHCl VNaOH V1 10 10.7 V2 10 10.5 𝑉 ̅ 10 10.6 CM HCl = 𝐶𝑀 𝑁𝑎𝑂𝐻𝑥𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝐻𝐶𝑙 = 0.0964𝑥10.6 10 = 0.1022 𝑀 3. Kết quả chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NaOH 0,0964 M: Bảng 3: Bảng giá trị chuẩn độ CH3COOH bằng NaOH Thể tích VCH3COOH VNaOH V1 10 11.5 V2 10 11.3 𝑉 ̅ 10 11.4 CM CH3COOH = 𝐶𝑀 𝑁𝑎𝑂𝐻𝑥𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑉𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0.0964𝑥11.4 10 = 0.11 𝑀 4. Bảng số liệu về nhiệt độ, độ dẫn điện riêng, điện trở của từng dung dịch: HCl Hệ số pha loãng 𝝌 (𝝁𝑺/𝒄𝒎) 𝝆 (Ω/𝐜𝐦) 𝒕𝒐 (℃) 6 8030 124.53 29.8 62 1360 735.29 29.0 63 229.7 4353.51 28.7 64 38.7 25839.79 28.9 CH3COONa Hệ số pha loãng 𝝌 (𝝁𝑺/𝒄𝒎) 𝝆 (Ω/𝐜𝐦) 𝒕𝒐 (℃) 6 1526 655.31 31.2 62 302 3311.26 29.7
• 5. 74074.07 29.3 CH3COOH Hệ số pha loãng 𝝌 (𝝁𝑺/𝒄𝒎) 𝝆 (Ω/𝐜𝐦) 𝒕𝒐 (℃) 6 239 4184.10 29.3 62 91.1 10976.95 29.3 63 35.1 28490.03 28.6 64 11.5 86956.52 29.6 5. Kết quả tính: - Nồng độ đương lượng của các chất lần lượt là: HCl: 0.1022 N CH3COOH: 0.11 N CH3COONa: 0.101 N - Độ dẫn điện đương lượng: 𝜆 = 1000𝜒 𝑁 Bảng 4: Độ dẫn diện đương lượng của HCl theo hệ số pha loãng Hệ số pha loãng 𝝌 (𝝁𝑺/𝒄𝒎) C (N) √𝑪 (√N) 𝝀 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 𝒎𝒐𝒍 đ𝒍) 6 8030 0.1022 0.3196 78.571 62 1360 0.0170 0.1305 79.843 63 229.7 0.00283 0.0532 80.912 64 38.7 0.000473 0.0217 81.792
• 6. luật kinh nghiệm Kohlrauch được tuân theo: o A N   = − Hình 1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn diện đương lượng của HCl theo hệ số pha loãng - Từ phương trình hồi quy 𝜆0 = 81.595 (S. 𝑐𝑚2 𝑚𝑜𝑙 đl) Bảng 5: Độ dẫn diện đương lượng của CH3COONa theo hệ số pha loãng Hệ số pha loãng 𝝌 (𝝁𝑺/𝒄𝒎) C (N) √𝑪 𝝀 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 𝒎𝒐𝒍 đ𝒍) 6 1526 0.101 0.3178 15.109 62 302 0.0168 0.1297 17.941 63 56.1 0.0028 0.0530 19.996 64 13.5 0.000468 0.02162 28.871 - Theo định luật kinh nghiệm Kohlrauch được tuân theo: o A N   = − y = -10.014x + 81.595 R² = 0.9268 78 78.5 79 79.5 80 80.5 81 81.5 82 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 𝛌 (𝑺. 〖𝒄𝒎〗^𝟐/𝒎𝒐𝒍đ𝒍) √𝑪 (√N)
• 7. thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn diện đương lượng của CH3COONa theo hệ số pha loãng - Từ phương trình hồi quy 𝜆0 = 25.114 (S. 𝑐𝑚2 𝑚𝑜𝑙 đl) Bảng 6: Độ dẫn diện đương lượng của CH3COOH theo hệ số pha loãng Hệ số pha loãng 𝝌 (𝝁𝑺/𝒄𝒎) C (N) √𝑪 𝝀 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 𝒎𝒐𝒍 đ𝒍) 6 239 0.11 0.3317 2.173 62 91.1 0.0183 0.1354 4.969 63 35.1 0.0031 0.0552 11.487 64 11.5 0.000509 0.0225 22.582 - Với chất điện ly yếu ta có: K = 𝛌𝟐.𝑪 𝛌𝟎.(𝛌𝟎−𝛌) - Phương trình hồi quy: 1 λ = 1 𝐾.λ0 2 . 𝐶. λ + 1 λ0 Từ đó ta có bảng như sau: C(N) 𝝀 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 𝒎𝒐𝒍 đ𝒍) 𝝀.C 𝟏 𝛌 0.11 2.173 0.239 0.4602 0.0183 4.969 0.0911 0.2012 0.0031 11.487 0.0351 0.0871 y = -35.51x + 25.114 R² = 0.6302 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 𝛌 (𝑺. 〖𝒄𝒎〗^𝟐/𝒎𝒐𝒍đ𝒍) √𝑪 (√N)
• 8. 0.0442 Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc 𝟏 𝛌 của CH3COOH theo hệ số pha loãng 𝝀.C - Từ phương trình hồi quy 𝜆0 = 38.314 (S. 𝑐𝑚2 𝑚𝑜𝑙 đl) Hệ số pha loãng C (N) 𝝀 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 𝒎𝒐𝒍 đ𝒍) 𝑲C = 𝛌𝟐.𝑪 𝛌𝟎.(𝛌𝟎−𝛌) Log(𝑲𝑪) 𝜶 = 𝛌 𝛌𝟎 √𝛂𝐂 6 0.11 2.173 0.000375 -3.426 0.0567 0.0790 62 0.0183 4.969 0.000354 -3.451 0.130 0.0488 63 0.0031 11.487 0.000392 -3.406 0.3 0.0303 64 0.000509 22.582 0.000431 -3.366 0.589 0.0173 Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc Log(KC) vào √𝜶𝑪 - Từ phương trình hồi quy Log(KC) = -3.3716 => KC = 4.2501x10-4 = Kα y = 1.828x + 0.0261 R² = 0.999 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 1/𝛌 𝛌.C y = -0.9245x - 3.3716 R² = 0.4753 -3.46 -3.45 -3.44 -3.43 -3.42 -3.41 -3.4 -3.39 -3.38 -3.37 -3.36 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 Log(KC) √𝜶C
• 9. Từ kết quả trên, ta có thể thấy được sự ảnh hưởng của nồng độ đến các giá trị độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng, … - Số liệu không được đồng đều. ❖ Nguyên nhân - Do sai số dụng cụ. - Do thao tác của người thực hiện trong việc pha hóa chất và trong quá trình chuẩn độ. - Thực hiện quy trình không chính xác. - Đọc và ghi sai số liệu. V. CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Trình bày khái niệm và các công thức liên quan giữa các đại lượng điện trở, độ dẫn điện, độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng, độ dẫn điện đương lượng giới hạn của dung dịch chất điện ly. - Điện trở của dung dịch được xác định theo định luật Ohm: I = U/R, trong đó I – cường độ dòng điện truyền qua dung dịch (A); U – hiệu điện thế giữa hai điện cực(V) ; R – điện trở của dung dịch (Ω). - Độ dẫn điện của dung dịch là đại lượng bằng nghịch đảo của điện trở dung dịch: L = 1/R - Đơn vị của điện trở trong hệ SI là Siemen (S). 1S = 1/Ω = 1 kg-1 . m-2 .c2 .A2 - Độ dẫn điện riêng của dung dịch là độ dẫn điện của lớp dung dịch dài nằm giữa hai điện cực với diện tích 1 cm2 và đặt song song, cách nhau 1 cm: 𝜒 = 1 𝜌 = 𝐿 𝑙 𝑆 = 𝑘𝐿 Trong đó ρ là điện trở riêng của dung dịch (Ω/cm); l – khoảng cách giữa hai điện cực (cm); S – diện tích bề mặt mỗi điện cực (cm2 ); k – hằng số bình đo độ dẫn (1/cm). Trong hệ SI, đơn vị của độ dẫn điện riêng là S/m nhưng các thiết bị đo độ dẫn điện riêng thường dùng đơn vị S/cm hay Ω-1 .cm-1 . - Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn điện của lớp dung dịch nằm giữa hai điện cực song song cách nhau 1 cm và có diện tích sao cho thể tích lớp dung dịch này chứa đúng 1 mol đương lượng chất tan. 𝜆 = 1000𝜒 𝑁 Trong đó χ là độ dẫn điện riêng của dung dịch chất điện ly (S/cm); N là nồng độ đương lượng của chất điện ly trong dung dịch (mol đl/L). Đơn vị của độ dẫn điện đương lượng là S.cm2 .mol đl-1 hoặc trong hệ SI là S.m2 .mol đl-1 . Với chất điện ly loại 1-1 thì đơn vị này là S.m2 .mol -1 . - Độ dẫn điện đương lượng của dung dịchbằng tổng độ dẫn điện đương lượng của các ion có trong dung dịch: λ = λ+ + λ-
• 10. điện đương lượng của dung dịch chất điện ly tăng lên khi tăng độ pha loãng, và với độ pha loãng vô cùng lớn (nồng độ vô cùng nhỏ) thì đạt giá trị giới hạn λo, gọi là độ dẫn điện đương lượng tới hạn. 2. Khi tăng dần nồng độ chất điện ly thì các đại lượng ở câu 1 biến đổi như thế nào? - Khi tăng nồng độ chất điện ly thì độ dẫn điện riêng của dung dịch tăng, điện trở riêng giảm, độ dẫn điện đương lượng giảm. --HẾT--