Bài tập Hóa lý - Doãn Trọng Cơ

Nội dung text: Bài tập Hóa lý - Doãn Trọng Cơ

1. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ 149,7 76,6 73,4 (cm2. -1 -1) C .V 8.1,56 λ (NH )  .đlg NaOH NaOH 4 CHCl 0,125N Độ dẫn điện đương lượng giới hạn của NH4OH là: VHCl 100 0 2 1 1 Ví dụ 12. Tính thế điện cực: Zn/ ZnCl2 (0,005N) ở 25 C cho biết độ dẫn điện 73,4 + 198 = 271,4cm . .dlg -1 -1 2  (NH4 OH)   ))    đương lượng của dung dịch là 89  .đlg .cm , độ dẫn điện đương lượng -1 -1 2 Ví dụ 10. Điện trở của dung dịch KNO3 0,01N là 423 . Hằng số bình điện giới hạn của dung dịch là 113,7 .dlg cm và điện thế tiêu chuẩn của điện -1   cực là 0,5 cm . Xác định độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng và độ cực Zn là -0,76V. - + phân ly của dung dịch, biết linh độ ion của NO3 và K lần lượt là 71,4 và 73,4 Giải -1 -1 2  .đlg .cm . Độ phân ly của dung dịch ZnCl2 là: Giải  89 Độ dẫn điện riêng của dung dịch KNO3:   113,7  k 0,5 -3 -1 -1 2+  1,182.10  .cm Nồng độ của Zn : R 423 [Zn2+] = 0,783 0,005 = 0,004 N = 0,002 M Độ dẫn điện đương lượng: Thế điện cực: 3 1000. 1000.1,182.10 2 1 1 0,059 2  118,2cm .  .dlg lg[Zn ] C 0,01 2 Ta có: 0.059 2 1 1 0,76 lg0,002 0,839 V 73,4 + 71,4 =144,8cm . .dlg  (KNO3 )    ))   2  Ví d . Cho pin Cd / Cd2+ // CuSO / Cu có s à 0,745V. Hãy Độ điện ly là: ụ 13 4 ức điện động l xác định độ phân ly của dung dịch CuSO4 0,1N cho biết điện thế tiêu chuẩn    c à 0,34V, c à -0,4V và n 2+  ủa điện cực Cu l ủa điện cực Cd l ồng độ ion Cd  144,8 trong dung dịch là 0,05N. Giải à 81,63% Như vậy độ điện ly của dung dịch l Phản ứng xảy ra trong pin: Ví d ùng dung d 2+ 2+ ụ 11. Xác định nồng độ của dung dịch HCl nếu d ịch NaOH 8N Cd + Cu = Cd + Cu để chuẩn độ 100ml dung dịch HCl bằng phương pháp chuẩn độ dẫn điện thế Sức điện động của pin như sau: thì kết quả thu được là: 2 VNaOH (ml) 0,32 0,60 1,56 2,00 2,34 0 0,059 Cd -1 -2 E E lg    ( .cm.10 ) 3,2 2,56 1,64 2,38 2,96 2 Cu 2  Giải 0 0 0 Tr (V) Ta xác định điểm tương đương của phép chuẩn độ điện thế bằng sự ong đó: E 0,34 0,4 0,74 thay đổi đột ngột của độ dẫn điện riêng. Từ bảng số liệu thì điểm tương Thế vào công thức trên ta được: đương chính là điểm có thể tích NaOH bằng 1,56ml. 0,059 [Cu2 ] Ta tính được nồng độ của dung dịch HCl:   lg 2 0,05 44
2. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ 17. Cho điện thế tiêu chuẩn của điện cực Cu là 0,34V, của điện cực Ag Giải là 0,799V. Chứng minh phản ứng sau không xảy ra: a. Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu 2+ + 2+ 2Ag + Cu = 2Ag + Cu. Cực âm: Cd - 2e = Cd 2+ Giải Cực dương: Cu + 2e = 2Cu + Cực âm: 2Ag – 2e = 2Ag Cd/ CdSO4// CuSO4/ Cu 2+ Cực dương: Cu + 2e = 2Cu b. 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr + Vậy pin được hình thành từ phản ứng trên là: Cực âm: H2 - 2e = 2H + 2+ - Ag/ Ag // Cu / Cu Cực dương: 2AgBr + 2e = 2Ag + 2Br Sức điện động tiêu chuẩn của pin tính được: Pt, H2 / HBr / AgBr / Ag 0 E = 0,34 – 0,799 = - 0,459 (V) c. H2 + Cl2 = 2HCl 0 + E < 0 nên phản ứng không tự xảy ra. Cực âm: H2 - 2e = 2H - Ví dụ 18. Viết các phương trình phản ứng ở điện cực và phản ứng tổng quát Cực dương: Cl2 + 2e = 2Cl xảy ra trong các pin sau: Pt, H2/ HCl/ Cl2, Pt 3+ 2+ 2+ a. Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu d. Zn + 2Fe = Zn + 2Fe 2+ b. Cu / CuCl2 / AgCl / Ag Cực âm: Zn - 2e = Zn 3+ 2+ c. (Pt) H2 / H2SO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) Cực dương: 2Fe + 2e = 2Fe 2+ 3+ 2+ d. Cd/ CdSO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) Zn/ Zn // Fe , Fe / Pt 2+ 2+ 3+ Giải Ví dụ 20. Cho phản ứng của pin là: Hg + 2Fe = 2Hg + 2Fe có hằng a. Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu 0 0 0 0 2+ số cân bằng ở 25 C là 0,018 và ở 35 C là 0,054. Tính G và H của phản Cực âm: Zn - 2e = Zn 0 2+ ứng ở 25 C. Cực dương: Cu + 2e = Cu Giải Zn + CuSO = ZnSO + Cu 0 4 4 Coi H không thay đổi trong khoảng từ 25 - 35 C ta có: b. Cu / CuCl2 / AgCl / Ag 2+ K Cực âm: Cu - 2e = Cu T2 ΔH 1 1 - ln Cực dương: 2AgCl + 2e = 2Ag + 2Cl K R T T T1 2 1 Cu + 2AgCl = 2Ag + CuCl2 0 c. (Pt) H2 / H2SO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) 0,054 ΔH 1 1 + Cực âm: H2 - 2e = 2H ln 2- 0,018 8,314 T T Cực dương: Hg2SO4 + 2e = 2Hg + SO4 2 1 0 H2 + Hg2SO4 = 2Hg + H2SO4 H = 83834,58 (J) d. Cd / CdSO / Hg SO / Hg (Pt) 0 4 2 4 G = -RTlnKp = -8,314 298 ln(0,018) C Cd - 2e = Cd2+ ực âm: = 9953,36 (J) C Hg SO + 2e = 2Hg + SO 2- ực dương: 2 4 4 Ví dụ 21. Cho pin: Zn / ZnCl2 (0,5M) / AgCl / Ag. Cd + Hg2SO4 = 2Hg + CdSO4 a. Viết phản ứng điện cực và phản ứng trong pin. Ví dụ 19. Lập pin trong đó xảy ra các phản ứng sau. b. Tính sức điện động tiêu chuẩn, biến thiên thế đẳng áp tiêu chuẩn của a. Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu pin. b. 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr c. Tính sức điện động và biến thiên thế đẳng áp của pin. c. H2 + Cl2 = 2HCl Cho bi êu chu à -0,76V, c 3+ 2+ 2+ ết điện thế ti ẩn của điện cực Zn l ủa điện cực d. Zn + 2Fe = Zn + 2Fe Ag/AgCl/Cl- là 0,2224V. 46
3. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ 0 0 Theo thế điện cực chuẩn của Zn và Cd. Tính công của phản ứng trong Biết 0,799(V); 3 4 0,868(V). Ag /Ag Mo(CN)6 /Mo(CN)6 điều kiện hoàn toàn thuận nghịch ở áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn cho biết Giải a 2 là 0,001 và a 2 là 0,125. (tra sổ tay hóa lý các thế điện cực chuẩn) + Zn Cd a. Cực âm: Ag - 1e = Ag 12 7 -1 3- 4- ĐS: K= 1,6.10 ; A = 8,14.10 kJ.mol Cực dương: Mo(CN)6 + 1e = Mo(CN)6 + 3- 4- 3. Tính bi ên entanpy c Pin: Ag / Ag // Mo(CN)6 , Mo(CN)6 / Pt ến thi ủa pin khi phản ứng trong pin xảy ra thuận b. Hằng số cân bằng nghịch trong dung dịch nước: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu. Biết sức S êu chu : điện động của pin ở 273K là 1,0960V và ở 276K là 1,0961V. ức điện động ti ẩn 5 0 ĐS: H = -2,10.10 KJ E 0,868 0,799 0,069(V) 4. Hòa tan 1 mol KNO3 vào 1lit nước, nhiệt độ đông đặc của dung dịch 0 nFE 1 96500 0,069 thấp hơn nhiệt độ đông đặc của nước là 3,01 độ, hằng số nghiệm lạnh lnK cb 2,6875 của nước là 1,86. Tính độ điện li biểu kiến của KNO3 trong dung dịch? RT 8,314 298 ĐS: 62% Kcb = 14,695 + 5. Tính độ dẫn điện đương lượng giới hạn của dung dịch acid acetic khi c. Nồng độ của Ag 0 3- + 4- dung d ùng loãng C. Bi Ag + Mo(CN) = Ag + Mo(CN) ịch được pha vô c ở 25 ết độ dẫn điện đương 6 6 COONa và c à: 426,1; 0,1 0 lượng giới hạn của HCl, CH3 ủa NaCl lần lượt l 2 -1 x x x 91 và 126,5 cm .   dlg (0,1 - x) x x 2  -1 Hằng số cân bằng: ĐS: 390,6 cm .  dlg 0 x 2 6. Khi đo độ dẫn điện của 1000ml dung dịch chứa 0,1đlg KCl ở 25 C K cb 14,695 x 0,09932 bằng bình đo độ dẫn cho giá trị điện trở là 3468,9 Ω. Một dung dịch 0,1 x của một chất khác có nồng độ 0,1N cũng được cho vào bình đo nói + Vậy nồng độ của Ag = 0,09932 (M) trên, giá trị điện trở đo được là 4573,4 Ω. Tính độ dẫn điện đương d. Sức điện động của pin lượng của chất đó. 4 2 1 1 0 0,059 Mo CN 6 Ag ĐS:  97,51cm  dlg E E lg     n 3 7. Cho lực ion của dung dịch NaCl là 0,24. Hãy xác định: Mo CN 6   a. Nồng độ của dung dịch trên. 0,059 b. Dung d SO ph E 0,069 lg 0,09932 0,1282 V ịch Na2 4 ải có nồng độ bao nhiêu để có cùng lưc 1 ion. 7.5. Bài t c. Dung dịch MgSO4 phải có nồng độ bao nhiêu để có cùng lực ập tự giải ion. 1. Cho dòng ình à Pt điện không đổi đi qua b điện phân với điện cực l ĐS: a. C=0,24M; b. C=0,08M, C=0,06M chứa dung dịch H2SO4 loãng trong 1 giờ có 336 ml hỗn hợp khí H2 và 8. Tính hệ số hoạt độ và hoạt độ của dung dịch Fe2(SO4)3 0,001M. O2 thoát ra. Tính cường độ dòng điện. a = 0,28 .0,002 = 0,56.10-4 ĐS: I = 0,536 ampe Fe2 2. Xác định hằng số cân bằng của phản ứng: -3 a 2 = 0,57 .0,003 =1,7.10 Cd + ZnSO4 = CdSO4 + Zn SO4 48
4. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ 8 Chương A + B Sản phẩm  Phương trình động học: HÓA H 1 b(a x) ĐỘNG ỌC ln k.t a b a(b x) 0 0 1 CA CB x hoặc ln kt 8.1. Động học C0 C0 C0 C0 x 8.1.1. B A B A Xác định thực nghiệm vận tốc phản ứng 8.1.2.3. Ph Vận tốc phản ứng: Đó là sự biến thiên nồng độ của các chất trong một ản ứng bậc 3 đơn vị thời gian và một đơn vị thể tích. 3A  Sản phẩm aA + bB = cC + dD Phương trình động học: Vận tốc của phản ứng: 1 1 2kt 1 d A 1 d B 1 d C 1 d D 2 2         C 0 v     A C A a dt b dt c dt d dt 8.1.3. Xác định bậc phản ứng 8.1.2. Bậc phản ứng 8.1.3.1. Phương pháp thế Bậc phản ứng của một chất: chính là số mũ nồng độ của chất đó trong Giả định bậc của phản ứng (bậc 0, 1, 2, 3 ) phương trình động học. Nếu phản ứng xãy ra theo một bậc đã giả định, thì ta thay thế các giá Bậc tổng của phản ứng: là tổng các bậc nồng độ của các chất trong trị thu được từ quá trình khảo sát theo vận tốc theo thực nghiệm phương trình động học. - t1 x1 vào phương trình động học thu được k1 8.1.2.1. Phản ứng bậc 1 - t2 x2 vào phương trình động học thu được k2 A s  ản phẩm - t3 x3 vào phương trình động học thu được k3 C Ao Phương trình động học: ln kt - tn xn vào phương trình động học thu được kn C N 1, k 2, k n ì b à b ã gi A ếu k tương đương nhau th ậc phản ứng l ậc đ ả định. 8.1.3.2. Phương pháp dựa trên đặc điểm của chu kỳ bán hủy ln2 Người ta quan sát đặc điểm của T1/2 và nồng độ và xem sự tương Thời gian bán hủy: t1/2 k quan của nó là gì. 8.1.3.3. Phương pháp xác định theo vận tốc đầu 8.1.2.2. Phản ứng bậc 2 n1A + n2B + n3C + + nn Z → Sản phẩm 2A Sản phẩm n n n  V V k. A 1 B 2 Z n 1 1 ận tốc phản ứng:       ình Tìm n1: Cho [B], [C], [D] ., [Z] dư Phương tr động học: 0 kt C C n A A V k.A 1 1 Tìm n : Th 2 Cho [A], [C], [D] ., [Z] dư ời gian bán hủy: t1 2 kC 0 n 2 A V k.B 50
5. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ 4. Trong 10 phút hai phản ứng bậc một và hai đều phản ứng hết 40%. k2 52000 1 1 Tính thời gian để hai phản ứng đều hết 60% khi cho nồng độ ban đầu của ln ( ) phản ứng bậc 2 là như nhau. 0,00191 1,987 723 651 -1 Giải k2 = 0,1046 (phút ) 0 Đối với phản ứng bậc 1: Thời gian (phút) phản ứng hết 75% lượng chất ở 450 C là: 0 1 C -1 k ln A ,0 0511 (phút )  0 10 0,6C A Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất là: Ví dụ 6. Cho phản ứng: CH3COCH3 = C2H4 + CO + H2 Áp suất tổng biến đổi như sau: Thời gian (phút) 0 6,5 13 19,9 : 2 Đối với phản ứng bậc 2 Ptổng (N/m ) 41589,6 54386,6 65050,4 74914,6 1 1 1 1 Xác định bậc phản ứng và tính giá trị hằng số tốc độ phản ứng. okt o o 10k CAAAA C 0,6C C Giải Hằng số tốc độ của phản ứng là: CH3COCH3 = C2H4 + CO + H2 1 1 1 P0 0 0 0 k o o o (P0 – x) x x x 6CAAA 10C 15C Gọi áp suất ban đầu của Aceton là P0. Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất là: Áp suất tại các thời điểm t của Aceton là P = PO - x Áp suất tổng cộng của hệ là PT = PO + 2x 3Po P T P 0 Ví dụ 5. Ở 378 C, chu kỳ bán hủy của phản ứng bậc nhất là 363 phút. Tính 2 0 thời gian để phản ứng hết 75% lượng ban đầu ở 450 C, biết năng lượng Tại t = 6,5 phút: hoạt hóa của phản ứng là 52.000 cal.mol-1. 3Po P T 3.41589,6 54386,6 2 Giải P 35191,1N/m 0 6,5 Vì phản ứng là bậc 1 nên ta có hằng số tốc độ tại nhiệt độ 378 C là: 2 2 Tại t = 13 phút: ln2 ,0693 -1 k1 ,000191 (phút ) 3Po P T 3.41589,6 65050,4 2 t 2/1 363 P 29859,2N/m 0 13 Hằng số tốc độ của phản ứng ở 450 C được tính theo phương trình: 2 2 Tại t = 19,9 phút: k 2 Ea 1 1 ln ( ) k1 R T 2 T 1 52
6. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ E 25000 Ta tính được = 1,  = 2 và k = 0,025 T a 269K 13 6 Vậy phương trình động học của phản ứng trên là: R(lnko lnk) 1,987.(ln5.10 ln0,267.10 ) W = o o  Ví dụ 9. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng là bao nhiêu để tốc độ phản 0,025(CAB )(C ) ứng tăng lên 3 lần khi tăng nhiệt độ lên 10 độ tại 300K và tại 1000K? Ví dụ 11. Động học phản ứng bậc một hình thành axit được nghiên cứu Giải bằng cách lấy mẫu từ hỗn hợp phản ứng theo từng chu kỳ và định phân Tại 300K tốc độ tăng 3 lần thì hằng số tốc độ của phản ứng cũng tăng bằng dung dịch kiềm. Thể tích dung dịch kiềm dùng để định phân ở các thời 3 lần ta có: điểm khác nhau sau khi phản ứng bắt đầu thu được như sau: Thời gian (phút) 0 27 60 k 2 Ea 1 1 ln ( ) Thể tích kiềm (ml) 0 18,1 26 29,7 k1 R T 2 T 1 Chứng minh phản ứng là bậc một và tính hằng số tốc độ phản ứng. Giải Ea 1 1 ln3 ( ) Tại thời điểm t = thì thể tích kiềm tiêu tốn chính là lượng ban đầu 1,987 310 300 c o . ủa A hay CA 29,7 Ea = 20,3 (kcal/mol) Tại 1000K: Tại t = 27 phút thì CA 29,7 18,1 11,6 E 1 1 a Tại t = 60 phút thì CA 29,7 26 3,7 ln3 ( ) 1,987 1010 1000 Giả sử phản ứng là bậc 1. Áp dụng phương trình động học cho phản Ea = 220 (kcal/ mol) ứng bậc 1 ta có: T Ví dụ 10. Cho phản ứng: A + B = AB, thu được vận tốc theo nồng độ đầu ại t = 27 phút 0 các chất là: 1 CA 1 29,7 -1 k ln ln ,0 0348 (phút ) 0 1,0 0,1 1,0 t C 27 11,6 CA A Tại t = 60 phút 0 1,0 1,0 0,1 CB 1 C0 1 29,7 k ln A ln ,0 0347 (phút-1) Wo 0,025 0,0025 0,00025   t CA 60 7,3 Hãy viết phương trình động học của phản ứng. Vì các giá trị của k là bằng nhau nên ta kết luận phản ứng là bậc 1 và Giải -1 hằng số tốc độ là: k = 0,03475 phút Phương trình động học của phản ứng có dạng: Ví dụ 12. Dung dịch este etylacetat có nồng độ ban đầu 0,01N xà phòng hóa W kC C  AB với dung dịch NaOH có nồng độ 0,002N trong thời gian 23 phút đạt được độ Dựa vào giá trị tốc độ đầu ta xác định giá trị của và  . chuyển hóa là 10%. Nếu nồng độ ban đầu giảm đi 10 lần thì thời gian phản ứng sẽ là bao nhiêu nếu muốn đạt được độ chuyển hóa là 10% như trước. W = o o   01 k(CAB ) (C ) k1 1 0,025 Giải o o   CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH W02 = k(C ) (C ) k0,1 1 0,0025 AB 0,01 0,002 o o   0,001 0,001 W03 = k(CAB ) (C ) k1 0,1 0,00025 0,009 0,001 54
7. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ 0 16E 1 1 Tại 27 C ta có: a ln (  )a 114778J/mol ln2 0,693 4 1 0,385 8,314 716 600 k1 1,386.10 s t 5000 E 1/ 2 a Tại 370C ta có: b. Tính hằng số k0: lnk lnko RT ln2 0,693 k 6,93.10 4 s 1 114778 2 t1/ 2 1000 ln0,385 lnko 8,314.600 k 2 Ea 1 1 7 1 1 Áp dụng phương trình: ln ( ) k 378,559.10 M .s o k1 R T 2 T 1 Ví dụ 16. Nghiên cứu phản ứng 2I(k) + H2(k) = 2HI(k). Cho thấy hằng số tốc độ phản ứng ở 418K là 1,12.10-5 M-2.s-1 và ở 737K là 18,54.10-5 M-2.s-1. Xác Ea 1244, (kJ/ mol) định năng lượng hoạt hóa và hằng số tốc độ phản ứng ở 633,2K. 8.3. Bài tập tự giải Gi ải 1. Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng phân hủy PH3 vào nhiệt ình: k 2 Ea 1 1 độ được biểu thị bằng phương tr Áp dụng phương trình: ln ( ) 18963 k1 R T 2 T 1 lgk 2lgT 12,130. -5 -5 Với T1 = 418K, T2 = 737K và k1 = 1,12.10 , k2 = 18,54.10 ta có: T 5 Xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng ở 800K. 18,54.10 Ea 1 1 ĐS: Ea= 376,39 KJ ln5 ( ) 0 1,12.10 8,314 737 418 2. Phản ứng phân hủy nhiệt một hợp chất A ở 378,5 C là phản ứng bậc nhất. Thời gian phản ứng 50% lượng chất ban đầu ở nhiệt độ trên - Ea 22,522kJ/ mol bằng 363 phút. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng 217 KJ.mol 1 0 . Xác định hằng số tốc độ của phản ứng ở 450 C. k 2 Ea 1 1 -1 Cũng áp dụng phương trình: ln ( ) ĐS: 0,1011 phút k1 R T 2 T 1 3. Xét phản ứng: -5 2HgCl2 + K2C2O4 = 2KCl + 2CO2 + Hg2Cl2 Với T1= 418K, T2= 633,2K và k1 = 1,12.10 , Ea 22,522kJ/ mol 0 Có thể đo vận tốc phản ứng theo lượng Calomen Hg2Cl2 giảm. Ở 100 C vận ta có: tốc đầu (mol/lit), HgCl2 /phút là: k 22522 1 1 Stt Hg2Cl2 (mol/lit) K2C2O4 (mol/lit) dx/dt ln2 ( ) 5 1 0,0836 0,202 0,26 1,12.10 8,314 633,2 418 2 0,0836 0,404 1,04 5 2 1 3 0,0418 0,404 0,53 k633,2K 10,114.10 M s 0 Xác định bậc của phản ứng. Ví dụ 17. Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 27 C, nồng độ chất đầu 0 -4 0 4. Phản ứng phân hủy hợp chất có hằng số tốc độ k1 ở 10 C là 1,08.10 giảm đi một nữa sau 5000s. Ở 37 C nồng độ giảm đi một nữa sau 1000s. 0 -4 0 và k C là 5,484.10 . Tính h t C. Xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng. 2 ở 60 ằng số ốc độ k ở 30 5. Phản ứng phân hủy phóng xạ của đồng vị là bậc nhất và có chu kỳ Giải bán hủy t1/2 là 15 phút. Sau bao lâu 80% đồng vị đó bị phân hủy? 56
8. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ Chương 9 x θ x m HẤP PHỤ VÀ HÓA KEO Với: x là độ hấp phụ ở một thời điểm nào đó. xm là độ hấp phụ cực đại. p A 1 p 9.1. Hấp phụ và độ hấp phụ x xm x m Sự hấp phụ ở đây được đánh giá bằng lượng khí bay hơi (tính bằng 9.4. Phương trình hấp phụ BET (Brunauer- Emmett - Teller) mol) bị hấp phụ trong một đơn vị khối lượng, x (mol/g). Ngoài ra, người ta P 1 C 1 P còn sử dụng đại lượng thể tích ở điều kiện tiêu chuẩn:  V 3 V(P0 P) V.C m V.CP m 0 x (cm /g) 22400 Với: P : áp su ão hòa Trong đó: x hay V có thể xác định bằng thực nghiệm. 0 ất hơi b V: th h Độ hấp phụ x là một hàm có hai thông số x = f(P,T). Giản đồ hấp phụ ể tích khí ấp phụ ở áp suất P V : th được biểu diễn theo các đường đẳng nhiệt (T = const) và đẳng áp (P = m ể tích khí bị hấp phụ ở lớp thứ nhất (lớp đơn phân tử) C: th const). Thông thường đường đẳng nhiệt được sử dụng nhiều nhất. ừa số năng lượng. 9.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freunlich P Đồ thị theo P/P0 là một đường thẳng, từ đó có thể xác Đường hấp phụ đẳng nhiệt gần với dạng parapol, do đó Freunlich đề V(P0 P) nghị phương trình thực nghiệm: 1/n và C. Bi , ta có th x = b.p định Vm ết Vm ể tính được bề mặt chất hấp phụ. V .N.W Trong đó: m m S0 x: Độ hấp phụ. V p: Áp suất khí cân bằng trên chất hấp phụ. 0 Trong đó: b và n: là các hằng số. 23 N : số Avogadro (= 6,023.10 ) 1 Wm : bề mặt chiếm bởi chất bị hấp phụ ở lớp đơn phân tử. Hoặc: lgx lgb lgp 3 n V0: thể tích của 1 mol khí ở điều kiện chuẩn (22.400 cm /mol). 9.5. Sự hấp phụ trên ranh giới bề mặt pha lỏng - rắn 9.3. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Lượng chất bị hấp phụ x (mmol/g) bị hấp phân tử trên bề mặt chất rắn Gọi p là áp suất khí, θ là phần bề mặt tại thời điểm nào đó bị phân tử trong dung dịch được tính bằng công thức: khí chiếm, phần bề mặt còn trống sẽ là 1 - θ. k .p (C0 C 1 )V Ta sẽ có: 1 x  100  m k2 k 1 .p Trong đó: k 2 C0 và C1 là n à cân b . Nếu đặt: A ồng độ ban đầu v ằng của chất bị hấp phụ (mol/l) V là thể tích trong đó xảy ra sự hấp phụ (l). k1 m là lượng chất hấp phụ (g). 58
9. Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày: Doãn Trọng Cơ {mAgI.nI-.(n-x)K+}.xK+ Ví dụ 10. Thời gian bán keo tụ của keo AgI có nồng độ hạt bằng 3,2.1011 Mà khả năng gây keo tụ tỷ lệ thuận với bậc của điện tích ion trái dấu. hạt.l-1 là 11,5 giây. Xác định hằng số tốc độ keo tụ. 2+ + Dung dịch (CH3COO)2Ca có ion Ca có bậc lớn hơn ion K của dung dịch Giải K2SO4. 1 Ví dụ 7. Viết công thức của mixen keo Al(OH)3 với chất ổn định là AlCl3 và Áp dụng phương trình: ko keo Fe(OH)3 với chất ổn định là FeCl3. Dung dịch Na2SO4 là chất keo tụ tốt  đối với keo nào? Vì sao?. 1 1 Giải k 2,72.10 9 l / hat.giay 3+ - - 11 Mixen keo: {mFe(OH)3.nFe .(3n-x)Cl }.xCl . 3,2.10 .11,5 3+ - -   Và {mAl(OH)3.nAl .(3n-x)Cl }.xCl . 3+ 3+ 9.7. Bài tập tự giải. Dung dịch Na2SO4 là chất keo tụ tốt với keo Fe(OH)3 vì Fe và Al có 1. cùng điện tích nên khả năng keo tụ tỷ lệ thuận với bán kính Ion. Bán kính Keo AgI được điều chế từ phản ứng trao đổi: 3+ 3+ KI + AgNO = AgI + KNO , v của ion Fe lớn hơn Al nên nó bị keo tụ mạnh hơn. 3 3 ới lượng dư KI. -6 Tiếp theo người ta dùng dung dịch CaSO4 và dung dịch CH3COONa Ví dụ 8. Ngưỡng keo tụ của Al2(SO4)3 đối với keo As2S3 là  = 96.10 3 3 để keo tụ dung dịch keo thu được. Hỏi dung dịch nào trong hai dung dịch kmol/m . Hỏi cần bao nhiêu ml dung dịch Al2(SO4)3 nồng độ 0,01 kmol/m để 3 trên gây keo t ì sao? (Các dung d ên có cùng n keo t 0,1 m dung d S nói trên. ụ mạnh hơn.V ịch tr ồng độ ụ ịch keo As2 3 mol/l). Giải Ta có công thức tính ngưỡng keo tụ như sau. 2. Viết công thức và sơ đồ cấu tạo của mixen keo được tạo thành khi C.V cho K2SO4 tác dụng với Ba(NO3)2 trong hai trường hợp:  = 1000 a. Cho một lượng dư K2SO4.  b. Cho một lượng dư Ba(NO3)2. Trong đó: C: Nồng độ của dung dịch điện ly (mol/l) 3. Viết phương trình phản ứng và cấu tạo của mixen keo được tạo thành V: th khi cho KAuO2 tác dụng với K2CO3 trong HCHO. ể tích của dung dịch chất điện ly (ml) 11 : thể tích của dung dịch keo (ml) 4. Thời gian bán keo tụ của keo BaSO4 có nồng độ hạt bằng 3,5.10  -1 Thế các giá trị có được vào công thức trên ta có: hạt.l là 10,5 giây. Xác định hằng số tốc độ keo tụ. 6 0,01.V 2 96.10 V 96.10 ml 100 Ví dụ 9. Keo Fe(OH)3 điều chế bằng cách thủy phân không hoàn toàn sắt (III) clorur, bị keo tụ bằng các dung dịch sau: Na2S, NaCl, BaCl2. Chất điện ly nào có tác dụng keo tụ mạnh hơn ?Vì sao? Giải Khi điều chế keo Fe(OH)3 điều chế bằng cách thủy phân không hoàn toàn sắt (III) clorur thì sẽ tạo ra keo có điện tích dương. Với công thức như sau: 3+ - - {mFe(OH)3.nFe .(3n-x)Cl }.xCl . 2- Trong 3 dung dịch trên thì bậc của ion trái dấu cao nhất là S nên dung dịch sẽ gây keo tụ mạnh nhất là dung dịch Na2S. 60