Tại sao không thể pha dung dịch KMnO4 có nồng độ định trước theo lượng cân chính xác

kết quả, trả lời câu hỏi, bàn luận kết quả hóa phân tích

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (352.93 KB, 38 trang )

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. . Định lượng axit mạnh, bazo mạnh. Ứng dụng phân tích HCl kỹ
thuật, NaOH
a. Pha chế hóa chất:
 Pha chế dd chuẩn gốc axit oxalic để xác định dd chuẩn NaOH
m = = = 0,6335g
Cân bằng cân phân tích 0,6335g H2C2O4.2H2O.
 Pha 250 ml dd chuẩn NaOH
mNaOH = =
Cân 1,04g NaOH bằng cân kỹ thuật
 Pha 100 ml dd chuẩn HCl
Vdd = = = 0,858 ml
b. Xác định chính xác nồng độ dung dịch
Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn NaOH theo chất
gốc
Công thức tính nồng độ NaOH (CN): =


Số lần thí nghiệm

VNaOH

CNaOH

1

13,3

0,075

2

13,5

0,074

3

13,4

0,075

4

0,075

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 5,77.10-4
Ta có:
Vậy


Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn HCl bằng dung
dịch chuẩn NaOH

Số lần thí nghiệm

VNaOH (ml)

CHCl (N)

1

14,2

0,107

2

14,2

0,107

3

14,1

0,106

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p = 0,95; f =3-1 = 2 với t = 4,303
S = = 5,77.10-4
Ta có:
Vậy
c. Phân tích dung dịch:

i.

Phân tích dung dịch HCl
Đánh giá độ đúng và độ lặp lại của phương pháp phân tích dd HCl
Công thức tính nồng độ HCl: =

Số lần thí nghiệm

VNaOH (ml)

CHCl (N)

1

13,4

0,101

2

13,4

0,101

3

13,4

0,101

-

Đánh giá độ lặp lại
Phương sai:S = = 0
Nồng độ:

Độ lệch chuẩn:

Đối chiếu RSD% tính được không lớn hơn giá trị RSD% trong bảng nên độ
lặp lại của thí nghiệm cao.


Vậy có thể kết luận độ lặp lại là đạt yêu cầu, chứng tỏ điều kiện và phương
pháp đã lựa chọn là ổn định và phù hợp.
-

Đánh giá độ đúng

Với , ta có (tra bảng)
Giá trị student thực nghiệm:
nên phương pháp có độ đúng đạt yêu cầu.
Phân tích hàm lượng HCl kỹ thuật

ii.

Công thức tính nồng độ HCl (CN): =
m1 = 69,7715g
m2= 68,6535g
mmẫu= 69,7715 - 68,6535 = 1,118g
Số lần thí nghiệm

VNaOH (ml)

CHCl (N)

1

16,1

0,121

2

16

0,120

3

16

0,120

Hàm lượng HCl kỹ thuật

Phân tích tổng hàm lượng bazơ quy về NaOH trong mẫu NaOH kỹ
thuật

iii.

-

Khối lượng NaOH kỹ thuật: mmẫu=0,7036g
Số lần thí nghiệm

VHCl (ml)

1

14,2


2

14,3

3

14,5

Hàm lượng NaOH kỹ thuật

d. Trả lời câu hỏi:
1. Tại sao phải thêm 10 mL nước cất vào dung dịch acid khi tiến hành
chuẩn độ H2C2O4 0,1N bằng NaOH? Khi thêm nước cất vào dung dịch acid
thì nồng độ acid ban đầu và thể tích NaOH chuẩn độ có thay đổi gì không?
Trả lời: Phải thêm 10ml nước cất vào dung dịch khi tiến hành chuẩn độ để
mực nước trong erlen nhiều hơn, ta dễ quan sát sự thay đổi màu sắc khi chuẩn
độ. Nồng độ của dung dịch axit và bazo chuẩn độ vẫn không thay đổi khi ta
thêm nước cất vào
2. Trình bày điều kiện để một chất là dung dịch chuẩn gốc?
Trả lời: Để một chất là dung dịch chuẩn gốc thì cần:
-

Chất thuộc loại phân tích hoặc tinh khiết hóa học

-

Thành phần hóa học đúng với một công thức xác định kể cả nước kết tinh

-

Chất gốc và dung dịch của nó phải bền

-

Khối lượng mol phân tử càng lớn càng tốt.
3. Hãy cho biết có thể thay đổi chỉ thị PP bằng MO hoặc MR khi chuẩn độ
NaOH bằng H2C2O4 không? Tại sao?
Trả lời: Không thể thay thế chỉ thị PP bằng chỉ thị MO hoặc MR khi chuẩn
độ NaOH bằng H2C2O4 vì khoảng bước nhảy của phép chuẩn độ là 7,2- 10,0.
Chỉ có chỉ thị PP có pH nằm trong sự chuyển màu khi chuẩn độ (8-9,8). Còn


MO và MR có khoảng chuyển màu nằm ngoài vùng chuyển màu của phép
chuẩn độ, nếu sử dụng sẽ mắc sai số.
4. Khoảng bước nhảy chuẩn độ của việc chuẩn dung dịch CH3COOH bằng
NaOH có gì khác với khoảng bước nhảy trong việc chuẩn dung dịch HCl
bằng dung dịch NaOH?
Trả lời: Khoảng bước nhảy chuẩn độ của việc chuẩn dung dịch CH3COOH
bằng NaOH nhỏ hơn so với bước nhảy trong việc chuẩn dung dịch HCl bằng
NaOH. Ngoài ra, cả 2 phép chuẩn độ trên đều có giá trị cuối bước nhảy
chuẩn độ cùng bằng 9,7.
5. Khi tiến hành chuẩn độ base yếu bằng acid mạnh nếu thay chỉ thị MR
bằng PP có được không? Tại sao?
Trả lời: Không thể thay thế chỉ thị MR bằng chỉ thị PP khi chuẩn độ base

yếu bằng acid mạnh vì khoảng bước nhảy của phép chuẩn độ là 5 – 5,5. Chỉ
có chỉ thị MR có pH phù hợp (4,2 – 6,3). Còn PP có khoảng chuyển màu nằm
ngoài vùng chuyển màu của phép chuẩn độ, nếu sử dụng sẽ mắc sai số.
e. Kết luận:
-

-

Phương pháp chuẩn độ acid – base
Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng trao đổi proton giữa dung dịch chuẩn và dung
dịch chất cần xác định.
Trong bài thực hành này, ta chuẩn độ acid mạnh – base mạnh, sử dụng chất
chỉ thị aicd – base (chất chỉ thị pH – chất có chứa nhóm mang màu hoặc nhóm
trợ màu thay đổi theo nồng độ H+ hay pH của dung dịch) như: MO, MR, PP
Việc chọn được chỉ thỉ thích hợp là dựa vào đường cong chuẩn độ có khoảng
bước nhảy phù hợp với các chỉ thị trên:
Chỉ thị

PP

MR

MO

Màu dạng acid –
base

Không màu – hồng

Đỏ - vàng

Đỏ - da cam

Khoảng đổi màu

8,3 – 10

4,2 – 6,3

3,1 – 4,4

Định lượng acid – base: (CV)A = (CV)B
f. Kinh nghiệm:


- Khi hút mẫu, cần lấy chính xác nên ta dùng pipet bầu
- Cần cân nhanh lượng NaOH rắn vì NaOH rắn dễ hút CO 2 và hơi nước
trong không khí
- Khi định mức dung dịch đến vạch bằng nước cất, ta cần cho nước lên phía
trên thành bình, không nên đổ trực tiếp

3.2. Định lượng muối. Ứng dụng phân tích NaHCO3 trong phụ gia thực
phẩm
a Pha chế hóa chất
 Pha 250 ml dung dịch HCl 0.1N từ dung dịch HCl đặc.

 Pha 250ml dung dịch NaOH ≈ 0.1N từ NaOH rắn.
a. Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn.


Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn HCl theo chất gốc

Số lần thí nghiệm

VHCl

C

1

11,8

0,085

2

11,3

0,088

3

11,4

0,088
0,087

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 1,73.10-3
Ta có:

Vậy
 Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn NaOH theo dung dịch
chuẩn HCl


Số lần thí nghiệm

VHCl

C

1

10,9

0,095

2

11,1

0,097

3

11,1

0,097
0,096

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 1,15.10-3
Ta có:
Vậy
b. Phân tích dung dịch
 Phân tích muối amoni
Thực hiện 3 lần thí nghiệm thu được VHCl :
V1 = 11,8 (ml)
V2 = 11,7 (ml)

= 11,7 (ml)

V3 = 11,6 (ml)

 Định lượng hỗn hợp muối
Thực hiện 3 lần thí nghiệm thu được VPP :
VPP1 = 6,5 (ml)
VPP2 = 6,4 (ml)

PP

= 6,33 (ml)

VPP3 = 6,1 (ml)

Thực hiện 3 lần thí nghiệm thu được VMO :


VMO1 = 23,5 (ml)
VMO2 = 23,8 (ml)

MO

= 23,63 (ml)

VMO3 = 23,6 (ml)

 Phân tích NaHCO3 trong chất phụ gia thực phẩm
mmẫu = 0,353 (g)
Thực hiện 3 lần thu được VHCl :
V1 = 10,8 (ml)
V2 = 10,3 (ml)

= 10,46 (ml)

V3 = 10,3 (ml)

b Trả lời câu hỏi
 Thiết lập công thức tính nồng độ % của NH4Cl trong mẫu ban đầu?

3.3.

Phương pháp pemanganat xác định Fe 2+ , Ca2+. Ứng dụng xác định chỉ
số pemanganat trong nước
a. Pha chế hóa chất:
 Pha 100ml dd H2C2O4 0,05N từ H2C2O4.2H2O
m = = = 0,3168g
Cân bằng cân phân tích 0,3168g H2C2O4.2H2O
 Pha 250ml KMnO4≈0,05N
m = = = 0,3969g

Cân 0,3969g KMnO4 bằng cân kỹ thuật.


b. Xác định chính xác nồng độ dung dịch
Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 theo chất gốc
Công thức tính:


Số lần thí nghiệm

(ml)

(N)

1

9,9

0,051

2

10

0,050

3

10

0,050
0,050

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p = 0,975; f = 3-1=2 với t = 4,303
S=5,77.10-4
Ta có:
Vậy
c. Phân tích dung dịch:
 Phân tích định lượng Fe2+

Công thức tính:
Số lần thí nghiệm

(ml)

(N)

1

8,5

0,043

2

8,6

0,043

3

8,5

0,043
0,043

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p = 0,975; f = 3-1=2 với t = 4,303
S= 0
Ta có:


Vậy


Phân tích hàm lượng Ca2+
Công thức tính: =
Số lần thí nghiệm

(ml)

(N)

1

3

0,015

2

2,9

0,015

3

3,1

0,015
0,015

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p = 0,975; f = 3-1=2 với t = 4,303
S=
Ta có:
Vậy



Phân tích chỉ số permanganat trong nước TCVN 6186:1996.
Mẫu trắng

Mẫu thử

Vo = (ml)

V1 = (ml)

1

0,5

0

2

0,5

0

3

0,5

0

Số lần thí nghiệm

0
Chỉ số permanganate (IMn) tính bằng miligam oxi trên lít theo công thức:

IMn = x = 8,032


d. Trả lời câu hỏi:
1.

Viết phương trình phản ứng chuẩn độ trong xác định chỉ số
permanganate?

Trả lời: Phương trình phản ứng chuẩn độ trong xác định chỉ số permanganat:

MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe2+ + 4H2O
2.

Tại sao khi chuẩn độ H2C2O4 bằng KMnO4 người ta phải đun nóng?

Trả lời: Khi chuẩn độ H2C2O4 bằng KMnO4 người ta phải đun nóng để đuổi
khí CO2, làm phản ứng nhanh hơn, khi nhiệt độ cao thì vận tốc phản ứng nhanh
hơn
3.

Tại sao khi chuẩn độ Fe2+ bằng dung dịch KMnO4, người ta không cần
phải đun nóng?

Trả lời: Khi chuẩn độ Fe2+ bằng dung dịch chuẩn KMnO4, người ta không
cần phải đun nóng vì Fe2+ phản ứng nhanh, không cần phải đun nóng dung dịch
Giải thích vai trò của dung dịch H 2SO4 và H3PO4 đậm đặc trong thí
nghiệm trên?
Trả lời:
H2SO4: ngăn ngừa quá trình thủy phân của sắt, làm tương phản màu và tạo môi
trường cho phản ứng
H3PO4: tạo phức không màu với Fe3+ ([FeHPO4]+ )
4.

-

e. Kết luận
- Đặc điểm chung của phương pháp pemanganat: dựa trên phản ứng oxy hóa
của ion MnO4-. Khả năng oxy hóa của ion MnO4- phụ thuộc nhiều vào độ axit của
môi trường phản ứng.
- Trong môi trường axit mạnh MnO4- bị khử về Mn2+:

MnO4- + 5e + 8H+  Mn2+ + 4H2O
-

Trong môi trường axit yếu, trung tính hay kiềm thì MnO4- chỉ bị khử tới MnO2.
MnO4- + 3e + 4H+  MnO2↓ + 2H2O


MnO4- + 3e + 2H2O  MnO2↓ + 4OH- Khả năng oxy hóa của MnO4- trong môi trường axit lớn hơn rất nhiều so với
môi trường kiềm. Hơn nữa trong môi trường axit, sản phẩm bị khử là Mn 2+ không
màu, nên chính KMnO4 cũng là chất chỉ thị cho quá trình chuẩn độ, vì sau điểm
tương đương 1 giọt dung dịch KMnO4 dư cũng đủ làm cho dung dịch chuyển từ
không màu sang màu hồng. Trong khi đó nếu tiến hành chuẩn độ trong môi trường
kiềm hoặc trung tính hay axit yếu thì sản phẩm khử là MnO 2 là chất kết tủa màu
nâu sẫm, ảnh hưởng đến việc xác định điểm cuối của quá trình chuẩn độ. Vì vậy
trong thực tế người ta chỉ dùng phương pháp pemanganat để chuẩn độ các chất khử
trong môi trường axit mạnh
f. Kinh nghiệm:
- Dung dịch KMnO4 pha xong phải đựng trong lọ có màu nâu, đậy kín và để
yên một thời gian mới được dùng, trước khi dùng phải xác định lại nồng độ bằng
dung dịch chuẩn là axit oxalic.
-Phương pháp pemanganat có ưu điểm không phải dùng chất chỉ thị.
- Pemanganat có thể xác định được nhiều chất khi chúng không xác định được
bằng các chất oxy hóa yếu.

2.4. Phương pháp Iod – Thiosunfat định lượng Vitamin C, SO32- . Ứng dụng định
lượng Vitamin C trong viên nén
a. Pha chế hóa chất
 Pha 250ml dung dịch Na2S2O3 ≈ 0,05N từ chất rắn

 Pha 250ml dung dịch I2 ≈ 0,05N từ chất rắn

b. Xác định chính xác nồng độ
 Xác định chính xác nồng độ của dung dịch Na2S2O3 ≈ 0,05N
Số lần thí nghiệm

V

C


1

14

0,036

2

13,9

0,036

3

13,8

0,036
0,036

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303

S= 0
Ta có:
Vậy
 Xác định chính xác nồng độ của dung dịch I2 ≈ 0,05N
Số lần thí nghiệm

V

C

1

6,9

0,052

2

6,8

0,053

3

6,7

0,054
0,053

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303

S= 1.10-3
Ta có:
Vậy 0,001
c. Phân tích dung dịch:
 Phân tích axit ascobic có trong viên nén
Thực hiện 3 lần thí nghiệm thu được:
m1 = 0,9735 (g)

V1 = 10,6 (ml)

m2 = 0,9777 (g)

V2 = 10,7 (ml)


m3 = 0,9538 (g)


V3 = 10,4 (ml)

Tính hàm lượng % C6H8O6 trong viên nén:

X1 = 5,08 %
X2 = 5,107 %
X3 = 5,09 %


Tính hàm lượng C trong viên nén

mC1 = 49,47 (mg)

mC2 = 49,9 (mg)
mC3 = 49,54 (mg)
 Phân tích vitamin C trong con nhộng
Thực hiện 3 lần thí nghiệm thu được:
m1 = 0,0523 (g)

V1 = 7,1 (ml)

m2 = 0,0511 (g)

V2 = 7 (ml)

m3 = 0,0552 (g)

V3 = 7,1 (ml)

Tính hàm lượng % C6H8O6 trong con nhộng:

X1 = 63,63 %
X2 = 63,93 %
X3 = 60,03 %
 Phân tích mẫu sunfit
Thực hiện 3 lần thí nghiệm thu được :


V1 = 10,5 (ml)
V2 = 10,5 (ml)

= 10,467 (ml)

V3 = 10,4 (ml)

d. Trả lời câu hỏi
 Vì sao phải đậy kín dung dịch trong bóng tối? Nếu dùng ngay có ảnh hưởng
gì không?
Phải đậy kín erlen trong bóng tối vì I2 là chất dễ thăng hoa khi gặp nhiệt độ nên ta
để trong bóng tối để tránh ánh sáng trực tiếp và còn vì để phản ứng xảy ra hoàn
toàn.
Nếu đem dùng ngay thì khi đó phản ứng chưa xảy ra hoàn toàn và I2 có thể sẽ
thăng hoa khi tiếp xúc với ánh sáng. Khi đó sẽ dẫn đến sai số khi chuẩn độ.
 Điểm tương đương trong phép chuẩn độ I2 này dung dịch có màu gì? Màu
đó là do chất ào hình thành?
Trong phép chuẩn độ này dung dịch ở điểm tương đương có màu xanh tím. Màu
xanh tím này do I- kết hợp với hồ tinh bột tạo nên.

 Vì sao khi pha dung dịch Na2S2O3 phải cho thêm lượng 0,1g Na2CO3?
Trong khi pha thêm vào 0,1g Na2CO3 do Na2S2O3 không phải là chất gốc (phản ứng
với O2 và CO2 trong không khí Na2S2O3 + CO2 + H2O NaHCO3 + Na2SO3 +S) nên
cho Na2CO3 vào để tránh sự phân hủy của Na2S2O3 bởi CO2
c Kết luận
Phương pháp sử dụng trong bài là phương pháp iod-thiosunfat là một phương
pháp nhỏ trong chuẩn độ oxi hóa khử. Với hai kỹ thuật chuẩn độ là chuẩn độ trực
tiếp (trong thí nghiệm xác định lại nồng độ I2 thông qua Na2S2O3 và phân tích mẫu


acid ascorbic (C6H8O6)) và kĩ thuật chuẩn độ gián tiếp -2 chất chuẩn (trong thí
nghiệm xác định lại nồng độ của Na2S2O3 và phân tích mẫu sunfit)
Khi sử dung phương pháp iod-thiosunfat thì chỉ thị là hồ tinh bột ứng với sự
chuyển màu sang xanh đen hay mất màu xanh đen (tùy thuộc vài từng thí nghiệm)
3.5. Định lượng ion Ca2+, Mg2+, hỗn hợp (Ca2+, Mg2+). Ứng dụng xác định độ

cứng của nước.
a. Pha chế hóa chất


Pha chế dung dịch gốc Canxi Cacbonat để xác định dung dịch chuẩn



Pha 250ml dung dịch chuẩn Na2EDTA

b.Xác định chính xác nồng độ
Xác định chính xác nồng độ của dung dịch chuẩn Na2EDTA
Theo định luật đương lượng ta có:

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm

V

C

1

10,0

0,0200

2

10,1

0,0198

3

10,1

0,0198
0,0199

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 1,15.10-4
Ta có:


Vậy
c. Phân tích dung dịch


Phân tích mẫu Ca2+

Theo định luật đương lượng ta có:

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm



1
12,3

2
12,2

3
12,3

Trung bình
12,267

2
10,2

3
10,2

Trung bình
10,133

Phân tích mẫu Mg2+

Theo định luật đương lượng ta có:

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm



1
10,0

Phân tích hỗn hợp (Ca2+, Mg2+)

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:
Cho hỗn hợp mẫu (với chỉ thị ETOO)
Số lần thí nghiệm

1
23,0
2+
Cho Ca (với chỉ thị murexit)

2
22,9

3
23,1

blank
0

Trung bình
23

Số lần thí nghiệm

2
11,9

3

12,1

blank
0

Trung bình
12

1
12,0
Từ hai bảng số liệu ta có:


Theo định luật đương lượng ta có:



Xác định độ cứng của nước.

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm

1
1,5

2
1,6

3
1,7

Trung bình
1,6

Độ cứng của nước:

d. Trả lời câu hỏi


Cho biết thành phần của đệm pH=10? Tại sao trong chuẩn độ phức chất, ta
thường thêm dung dịch đệm

Thành phần của đệm pH = 10 là NH3/ NH4+. pH của dung dịch đệm thay đổi rất ít
khi thêm một lượng acid và bazo chuẩn độ phức chất thường xảy ra ở một pH nhất
định và sự đổi màu của chất chỉ thị phụ thuộc vào pH của môi trường vì vậy ta
thường thêm dung dịch đệm vào trong chuẩn độ phức chất để ổn định môi trường
và tạo sự tương phản màu sắc ở điểm cuối chuẩn độ rõ nhất.


Có thể sử dung chỉ thị Murexit để chuẩn độ Mg2+ ở pH=10 được không? Tại
sao?

Chỉ thị murexit

Màu
pH

Tím hồng
<9

Tím

Xanh chàm
> 11


Theo như trên nếu sử dụng chỉ thị Murexit để chuẩn độ Mg2+ ở pH = 10 thì ta
được một phức chất có màu tím gần giống màu của chỉ thị ở dạng tự do  khó
nhận ra điểm tương đương vì vậy tachỉ có thể dùng chỉ thị Murexit để chuẩn độ
Mg2+ ở pH=12 tạo phức màu xanh chàm tương phản với màu ban đầu nhưng ở
pH=12 Mg2+ kết tủa với OH- trong môi trường nên không thể chuẩn độ Mg2+ thông
qua chỉ thị Murexit


Tại sao phải chuẩn độ dung dịch Ca2+ ở pH=12?

Chuẩn độ dung dịch Ca2+ ở pH =12 với chỉ thị murexit vì ở pH này thì sự chuyển
màu tại điểm tương dương là rõ rang nhất( tím sang xanh chàm).

 Giải thích vai trò của từng hóa chất đã sử dụng trong xác định độ cứng của
nước?
- Đệm ammoni: ổn định pH của dung dịch
- Hydroxylamine (NH2OH.HCl): loại trừ ảnh hưởng của ion Mn2+ có trong

nước.Vì Mn2+ tác dụng với OH- của dung dịch (trong môi trường bazo) và O2
trong không khí tạo kết tủa MnO2 phá hủy chỉ thị ETOO.
- Chỉ thị ETOO: tạo phức tương phản màu ở điểm tương đương.
- Có thể thêm KCN: để liên kết các kim loại nặng đặc biệt là Cu2+

3.6. Định lượng ion Fe3+, Al3+. Hỗn hợp Fe3+ và Al3+



a. Pha chế hóa chất
Pha chế dung dịch gốc Canxi Cacbonat để xác định dung dịch chuẩn
)



Pha 250ml dung dịch chuẩn ZnSO4 từ ZnSO4 rắn


-

b. Xác định nồng độ chất chuẩn
Xác định chính xác nồng độ của dung dịch chuẩn Na2EDTA
Theo định luật đương lượng ta có:


-

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm

V

C

1

10,0

0,020

2

10,1

0,020

3

10,0

0,020
0,020

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S=
Ta có:
Vậy
Xác định chính xác nồng độ dung dịch chuẩn Zn2+
Theo định luật đương lượng ta có:
Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:


-

Số lần thí nghiệm

V

C

1

9,9

0,0198

2

10,0

0,0200

3

9,8

0,0196
0,0198

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 2.10-4
Ta có:
Vậy
c. Phân tích dung dịch
 Định lượng Fe3+

-

Theo định luật đương lượng ta có:

-

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:

Số lần thí nghiệm

1
13,0

2
12,6

3
12,9

Trung bình
12,83

3
16,10

Trung bình
16,017

Số lần thí nghiệm

3
13,2

Trung bình
13,1

Số lần thí nghiệm

3
3,6

Trung bình
3,5

Định lượng Al3+
Theo định luật đương lượng ta có:


-

-

Thể tích Na2EDTA tiêu tốn lần lượt là:

Số lần thí nghiệm

1
15,95

2
16,00

Định lượng hỗn hợp Al3+ + Fe3+
Thể tích chất chuẩn tiêu tốn lần lượt là:
Cho Fe3+ với chất chuẩn Na2EDTA, chỉ thị SSA


-

1
2
13,1
13,0
2+
Cho hỗn hợp với chất chuẩn Zn , chỉ thị XO

-

-

1
2
3,4
3,5
Theo định luật dương lượng ta có:
Mà mặt khác ta có:



Vậy suy ra
d. Trả lời câu hỏi
Cho biết kỹ thuật chuẩn độ được áp dụng ở thí nghiêm trên là trực tiếp, gián
tiếp ngược hay thể? Vì sao phải dùng kĩ thuật chuẩn độ này, có thể thay

-

bằng kỹ thuật chuẩn độ khác được không?
Kỹ thuật chuẩn độ được áp dụng ở thí nghiệm định lượng Al3+ là chuẩn độ
ngược (sử dụng 2 chuẩn). Không thể thay thế kỹ thuật chuẩn độ khác được


(kỹ thuật trực tiếp) vì không có chất chỉ thị thích hợp để chuẩn độ trực tiếp
-

Al3+ bằng EDTA
Kỹ thuật chuẩn độ được áp dụng ở thí nghiệm định lượng Fe3+ là chuẩn độ
trực tiếp. Không thể thay thế vì đây là kỹ thuật chuẩn độ nhanh mà ít tốn hóa

-



chất nhất do có chỉ thị thích hợp
Còn trong chuẩn độ hỗn hợp Al3+ và Fe3+ sử dung cả hai kỹ thuật chuẩn độ
trên
Vì sao phải đun sôi dung dịch phản ứng trước khi cho chỉ thị XO vào?
Vì phản ứng xảy ra chậm nên cần tăng nhiệt độ để phản ứng diễn ra nhanh
hơn nếu cho XO ngay từ ban đầu thì chỉ thị sẽ bị thủy phân làm mất khả



năng phản ứng với chất tham gia tạo phức thay đổi màu
Thiết lập công thức tính nồng độ Al3+ và Fe3+ ?

3.7.Phương pháp Morh, Volhard. Ứng dụng định lượng NaCl
a.Pha chế hóa chất
 Pha 100 ml NaCl 0,01N từ NaCl rắn


Pha 250 ml dung dịch KSCN 0.01N từ KSCN rắn

b.Xác định chính xác nồng độ


Xác định nồng độ Ag+ bằng dung dịch chuẩn gốc NaCl 0.01N với chỉ thị
K2CrO4 5%

Theo định luật đương lượng ta có:

Thể tích Ag+ tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm

V

C

1

10,1

0,0099


2

10,2

0,0098

3

10,2

0,0098
0,0098

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 5,77.10-5
Ta có:
Vậy


Xác định nồng độ KSCN bằng dung dịch Ag+ với chỉ thị Fe3+

Theo định luật đương lượng ta có:

Thể tích KSCN tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm

V

C

1

10,5

0,0093

2

10,6

0,0092

3

10,7

0,0092
0,0092

Sai số theo chuẩn Student với độ tin cậy p=0,95; f=3-1=2 với t=4,303
S= 5,77.10-5
Ta có:
Vậy
c.Phân tích dung dịch
Khối lượng mẫu: m mẫu NaCl = 0.0793 (g)
 Phương pháp Mohr

Thể tích AgNO3 tiêu tốn lần lượt là:


Số lần thí nghiệm

1
13,2

2
13,0

3
13,1

Trung bình
13,1

Thể tích KSCN tiêu tốn lần lượt là:
Số lần thí nghiệm
1
2
3
13,5
13,3
13,4
Hàm lượng phần trăm NaCl theo phương pháp Volharh:

Trung bình
13,4

Hàm lượng phần trăm muối NaCl:


Phương pháp Volhard

d. Trả lời câu hỏi


Tại sao phải sử dụng pH trung tính hoặc kiềm yếu trong phương pháp
Mohr?

Trả lời: Nếu sử dụng trong môi trường kiềm (pH cao) thì ion Ag+ bị kết tủa tạo
Ag2O màu đen khó nhận biết điểm tương đương. Còn sử dụng pH trong môi
trường acid thì CrO42- sẽ phản ứng phụ với ion H+ (H+ + CrO42-  HCrO4-).


Điều kiện pH trong phương pháp Volhard

Trả lời: pH = 2 – 3 (acid). Khi thực hiện trong môi trường acid thì tránh sự thủy
phân Fe3+ , không tạo kết tủa hydroxit làm giảm lượng cation kết hợp với SCN- tạo
ra Fe(SCN)3.


Trong nước cất để pha mẫu thường vẫn tồn tại một lượng ion Cl- nên ảnh
hưởng đến kết quả phân tích. Để loại bỏ ảnh hưởng này, người ta phải làm
sao?

Trả lời:
-

Lọc dung dịch để loại bỏ AgCl
Đun sôi dung dịch vài phút trước khi chuẩn độ để làm đông tụ kết tủa
Sử dụng chất hữu cơ không tan trong nước như nitrobenzen để bao kết tủa lại
bằng cách lắc thật mạnh dung dịch trước khi chuẩn độ.
 AgNO3 có phải là chất chuẩn gốc không? Muốn xác định chính xác nồng độ
của AgNO3, người ta phải làm như thế nào?


Trả lời: AgNO3 không phải là chất chuẩn gốc, để xác định chính xác nồng độ của
nó ta dùng NaCl tinh khiết chuẩn lại.
e. Kết luận
Sử dụng phương pháp chuẩn độ kết tủa, trong đó thực hành được hai phương pháp
là phương pháp Morh và Volhard để xác định hàm lượng NaCl. Phương pháp
Morh là chuẩn gián tiếp còn phương pháp Volhard chuẩn độ ngược. Phương pháp
Mord dễ thực hiện hơn phương pháp Volhard.
f. Kinh nghiệm
Hút mẫu cần phải lấy chính xác thì sử dụng pipet bầu
Khi chuẩn quan sát sự thay đổi màu sắc phải thật cẩn thận
Khi làm thí nghiệm phương pháp Mord và Vord cần phải chú ý điều chỉnh pH
để tránh sai số trong chuẩn độ

-

3.8. Định lượng phèn sắt trong sắt kĩ thuật
a. Kết quả thực nghiệm
mmẫu = 0,9697 (g)
mo = 32,2639 g (của chén nung)
m= 32,4364 g ( chén + mẫu sau khi nung)
Hàm lượng % Fe

Hàm lượng mg/g của Fe

3.8.2.Trả lời câu hỏi


Tại sao phải tẩm ướt mẫu rắn bằng HNO3 4M trước khi hoà tan trong
nước?

kết quả, trả lời câu hỏi, bàn luận kết quả hóa phân tích.docx

» Xem thêm

» Thu gọn

Chủ đề:

• bài giảng hóa phân tích
• giáo trình hóa phân tích
• đề cương hóa phân tích
• tài liệu hóa phân tích
• hóa phân tích

Download

Xem online

Tóm tắt nội dung tài liệu

1. 43 Bài 5 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH NaOH BẰNG DUNG DỊCH HCl Ở thể rắn, NaOH rất dễ hút ẩm trong không khí, dung dịch NaOH hấp thụ CO2 trong không khí tạo thành Na2CO3. Bởi vậy không thể pha dung dịch NaOH có nồng độ chính xác định trước theo lượng cân. Hơn nữa sau khi đã pha chế và xác định nồng độ trong từng thời gian bảo quản, trước khi dùng người ta phải xác định lại nồng độ của nó. I. Cơ sở của phương pháp Dùng dung dịch HCl đã biết nồng độ chính xác làm dung dịch chuẩn để xác định nồng độ dung dịch NaOH theo phản ứng: NaOH + HCl = NaCl + H2O Đây là trường hợp định phân một bazơ mạnh bằng một axit mạnh, có thể dùng metyl đỏ, metyl da cam hay phenolphtalein làm chất chỉ thị. II. Cách xác định Nạp dung dịch HCl đã biết chính xác nồng độ vào buret. Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch NaOH cho vào bình nón 100ml, thêm 2∼3 giọt chất chỉ thị metyl da cam rồi định phân bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển từ mầu vàng sang mầu da cam. Ghi thể tích dung dịch HCl đã dùng. Lại lấy chính xác 10,00ml dung dịch NaOH cho vào bình nón sạch, thêm 7∼8 giọt chất chỉ thị phenolphtalein rồi tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch HCl cho tới khi toàn bộ dung dịch chuyển từ mầu hồng sang không mầu thì dừng quá trình chuẩn độ. Ghi thể tích HCl tiêu tốn. So sánh thể tích HCl tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ với 2 chất chỉ thị ở trên. Nhận xét kết quả thu được. III. Hóa chất và dụng cụ cần thiết - Dung dịch NaOH cần xác định nồng độ - Dung dịch HCl - Chất chỉ thị metyl da cam và phenolphtalein - Các dụng cụ cần thiết cho phân tích thể tích Câu hỏi và bài tập 1) Tại sao khi dùng metyl đỏ và phenolphtalein làm chất chỉ thị trong trường hợp định phân dung dịch NaOH đã tiếp xúc lâu với không khí bằng dung dịch HCl thì kết quả khác nhau?
2. 44 2) Tìm nồng độ đương lượng gam và độ chuẩn của dung dịch KOH nếu lấy 0,1485g axit succinic H2C4H4O4 hòa tan rồi định phân bằng dung dịch KOH thì hết 25,20ml dung dịch KOH? (ĐS: 0,1005N) 3) Cho 9,777g axit nitric đậm đặc vào nước pha loãng thành 1lít. Để định phân 25ml dung dịch NaOH 0,1040N cần 25,45ml dung dịch HNO3 vừa pha trên. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đậm đặc. (ĐS: 65,85%) 4) Tính số gam H3PO4 có trong dung dịch, nếu khi định phân dung dịch đó bằng dung dịch NaOH 0,2000N dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị thì tốn hết 25,50ml dung dịch NaOH. (ĐS: 0,2499g) Bài 6 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Na2CO3 TRONG Na2CO3 KỸ THUẬT I. Cơ sở phương pháp Phương pháp trung hòa là phương pháp cơ bản được lựa chọn để xác định hàm lượng natri cacbonat. Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl (1) NaHCO3 + HCl = H2CO3 + NaCl (2) Có hai điểm tương đương quan sát được trên đường chuẩn độ Na2CO3. Tại điểm tương đương đầu tiên, tương ứng với phản ứng chuyển cacbonat thành hydrogen cacbonat, pH của dung dịch cỡ 8,3; tại điểm tương đương thứ hai khi sản phẩm của phản ứng là axit cacbonic và cacbon dioxit, pH của dung dịch cỡ 3,8. Điểm tương đương thứ hai được lựa chọn để định lượng cacbonat do bước nhảy pH ở đây lớn hơn nhiều so với điểm tương đương thứ nhất. Để phép xác định được chính xác hơn người ta tiến hành đun sôi nhẹ dung dịch trong thời gian ngắn nhằm loại ra các sản phẩm trung gian của phản ứng đó là axit cacbonic và cacbon dioxyt. Thao tác này sẽ làm thay đổi nhiều pH của dung dịch và có thể làm thay đổi màu của dung dịch. H2CO3 → CO2 + H2O Chất chỉ thị được lựa chọn cho phản ứng chuẩn độ là bromocresol xanh hoặc metyl da cam. Một cách khác cũng hay được sử dụng đó là cho dư một lượng axit chuẩn sau đó chuẩn độ ngược bằng dung dịch kiềm chuẩn.
3. 45 II. Cách tiến hành Sấy khô mẫu Na2CO3 ở 110oC trong khoảng 2 giờ, làm nguội về nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm. Cân chính xác một lượng mẫu (khoảng 0,2g) cho vào bình nón 250ml rồi hoà tan hoàn toàn bằng khoảng 50ml nước cất. Thêm vào đó 2~3 giọt chất chỉ thị bromocresol xanh rồi chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn HCl 0,10N cho tới khi toàn bộ mầu xanh lam của dung dịch chuyển thành mầu xanh lá cây. Đun sôi dung dịch khoảng 2~3 phút, rồi làm nguội về nhiệt độ phòng (màu của dung dịch sẽ chuyển từ màu xanh lá cây về màu xanh lam, nếu mầu sắc không đổi chứng tỏ đã chuẩn độ dư axit) rồi tiếp tục chuẩn tới khi toàn bộ dung dịch có mầu xanh lá cây. Tính hàm lượng phần trăm natri cacbonat có trong mẫu. Bài 7 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NaOH VÀ Na2CO3 TRONG HỖN HỢP Các chất kiềm hấp thụ CO2 trong không khí chuyển thành muối cacbonat tương ứng: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O Do đó dung dịch NaOH luôn luôn chứa Na2CO3. Có những trường hợp phải biết hàm lượng riêng của NaOH và Na2CO3 để giải quyết vấn đề này có thể dùng 2 phương pháp: Phương pháp 1: d ự a trên vi ệ c xác đ ị nh 2 đ i ể m t ươ ng đ ươ ng trên đ ườ ng đ ị nh phân Na 2 CO 3 . Phương pháp 2: định phân dung dịch NaOH sau khi kết tủa CO32− bằng ion Ba2+. Phương pháp 1 I. Cơ sở của phương pháp Dùng dung dịch chuẩn HCl cho tác dụng với hỗn hợp NaOH và Na2CO3, phản ứng xảy ra lần lượt như sau: NaOH + HCl = NaCl + H2O (1) Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl (2) NaHCO3 + HCl = H2CO3 + NaCl (3) Khi định phân hỗn hợp NaOH+Na2CO3, lúc kết thúc phản ứng (1) và (2) pH của dung dịch khoảng 8,3 (xem cách tính pH của chất lưỡng tính). Nếu trong dung dịch có mặt chất chỉ thị phenolphtalein thì ở thời điểm này chất chỉ thị sẽ mất mầu hồng.
4. 46 Tiếp tục cho HCl tác dụng, khi phản ứng (3) kết thúc, toàn bộ NaHCO3 chuyển thành H2CO3, pH của dung dịch khoảng 3,8 (xem cách tính pH của dung dịch đa axit). Lúc đó nếu trong dung dịch có mặt chất chỉ thị metyl da cam thì mầu của nó sẽ chuyển từ vàng sang da cam. K Như phần lý thuyết đã chỉ rõ, H2CO3 có hằng số K1, K2 mà tỷ số 1 < 104 bước nhảy K2 pH ở điểm tương đương thứ nhất (tạo thành NaHCO3) không đủ lớn, bởi vậy việc đổi mầu của chất chỉ thị ở điểm này cũng không rõ ràng và do đó việc xác định điểm tương đương kém chính xác. Một trong những nguyên nhân làm giảm độ chính xác của phép xác định còn do sự hấp thụ CO2 trong không khí (hoặc trong nước), vì thế mà một phần NaOH biến thành Na2CO3 ngay trong khi định phân. Vì thế, khi phân tích cần: - Pha loãng dung dịch bằng nước không chứa CO2 - Định phân ngay khi lấy hỗn hợp - Khi gần kết thúc định phân (với chất chỉ thị phenolphtalein) thêm HCl tương đối chậm để tránh tạo thành H2CO3 tự do - Đừng lắc dung dịch quá mạnh (nếu không, sẽ tăng cường sự hấp thụ CO2) - Dùng một lượng phenolphtalein tương đối lớn (8∼10 giọt), nếu dùng ít quá thì chất chỉ thị có thể mất mầu sớm trước điểm tương đương do phenolphtalein nhạy với CO2. II. Cách xác định Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml hỗn hợp NaOH+Na2CO3 cho vào bình nón, thêm 7∼8 giọt dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein rồi định phân bằng dung dịch HCl 0,1N cho đến khi mất mầu hồng. Đọc và ghi thể tích dung dịch HCl tiêu tốn. Thêm tiếp vào dung dịch 1∼2 giọt chất chỉ thị metyl da cam, dung dịch sẽ có mầu vàng. Chuẩn độ tiếp cho đến khi dung dịch từ mầu vàng chuyển sang mầu da cam. Đọc và ghi thể tích HCl đã dùng. Phương pháp 2 I. Cơ sở của phương pháp Dùng dung dịch HCl 0,1N định phân hỗn hợp NaOH+Na2CO3, dùng metyl da cam làm chất chỉ thị. Ta biết được thể tích dung dịch HCl tiêu tốn để tác dụng với toàn bộ NaOH và Na2CO3 Sau đó lấy một mẫu khác, kết tủa CO32− bằng dung dịch BaCl2, CO32− sẽ tạo kết tủa BaCO3 Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓ + 2NaCl Dung dịch còn lại là NaOH. Không cần lọc kết tủa, dùng HCl định phân dung dịch với chất chỉ thị phenolphtalein, biết được thể tích dung dịch HCl cần tác dụng với riêng NaOH. Từ đó suy ra thể tích dung dịch HCl cần tác dụng với Na2CO3, phương pháp này chính xác hơn phương pháp 1.
5. 47 II. Cách xác định Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch hỗn hợp NaOH+Na2CO3 cho vào bình nón, thêm 1∼2 giọt chất chỉ thị metyl da cam rồi định phân bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch có mầu da cam. Ghi thể tích HCl tiêu tốn (V1). Lại lấy chính xác 10,00ml dung dịch hỗn hợp như trên, cho vào bình nón sạch, thêm 5∼7ml dung dịch BaCl2 5% và 8∼10 giọt chất chỉ thị phenolphtalein. Không cần lọc kết tủa, định phân dung dịch bằng dung dịch HCl cho đến khi mất mầu. Ghi thể tích HCl tiêu tốn cho phép định phân này (V2). (V1 − V2) chính là thể tích dung dịch HCl tác dụng với Na2CO3. III. Hóa chất và dụng cụ cần thiết - Dung dịch hỗn hợp NaOH + Na2CO3 - Dung dịch HCl 0,1N - Dung dịch BaCl2 5% - Chất chỉ thị phenolphtalein, metyl da cam - Các dụng cụ cần thiết cho việc phân tích thể tích. Câu hỏi và bài tập 1) Tại sao phương pháp xác định NaOH và Na2CO3 trong cùng một dung dịch bằng HCl với 2 chất chỉ thị không chính xác? 2) Trong phương pháp thứ 2, nếu sau khi kết tủa CO32− bằng BaCl2, chuẩn độ dung dịch NaOH còn lại bằng HCl với chất chỉ thị phenolphtalein thì không cần lọc kết tủa (BaCO3) nếu dùng chất chỉ thị metyl da cam có được không? Giải thích. 3) Tính lượng KOH và K2CO3 trong một mẫu sản phẩm KOH kỹ thuật nếu sau khi hòa tan mẫu, chuẩn độ dung dịch bằng dung dịch HCl 0,09500N với chất chỉ thị phenolphtalein thì hết 22,40ml còn với chất chỉ thị metyl da cam thì hết 25,80ml dung dịch HCl. (ĐS: 0,046g K2CO3 và 0,1013g KOH) 4) Khi định phân 25,00ml hỗn hợp Na2CO3 và NaHCO3 bằng dung dịch H2SO4 0,1200N với chất chỉ thị phenolphtalein thì hết 9,46ml còn vời chất chỉ thị metyl da cam thì hết 24,80ml dung dịch H2SO4 nói trên. Tính số gam Na2CO3 và NaHCO3 trong 250ml dung dịch hỗn hợp nói trên. (ĐS: 1,203g Na2CO3 và 0,5989g NaHCO3) 5) Sau khi hòa tan 1 mẫu CaCO3 vào 50,00ml dung dịch HCl 0,200N, người ta cần dùng 10,00ml dung dịch NaOH để chuẩn độ lượng dư HCl. Biết rằng để chuẩn độ 25,00ml dung dịch HCl nói trên cần 24,00ml dung dịch NaOH. Tính số gam CaCO3 có trong mẫu phân tích. (ĐS: 0,3962g)
6. 48 Bài 8 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AXIT CÓ TRONG DẤM VÀ RƯỢU VANG I. Cơ sở phương pháp Tổng lượng axit có trong dấm hoặc rượu vang có thể xác định bằng một bazơ chuẩn theo phương pháp chuẩn độ thông thường. Tổng lượng axit xác định được trong dấm được tính theo axit axetic bởi axit này chiếm chủ yếu trong đó mặc dù cũng có những axit khác trong mẫu. Tương tự như vậy, tổng lượng axit có trong rượu vang được tính theo phần trăm axit tactric, cho dù trong mẫu còn có những axit khác. Hàm lượng axit trong hầu hết các mẫu dấm đều vào khoảng 5% (trọng lượng/thể tích) quy ra axit axetic và các mẫu rượu vang là dưới 1% (trọng lượng/thể tích) quy ra axit tactric. II. Cách tiến hành − Với một mẫu dấm (lượng axit có trong chai dấm có thể bị giảm đi nếu để ngoài không khí, do vậy mẫu lấy để phân tích phải lấy từ chai được đậy nút kín): Dùng pipet lấy chính xác 25,0ml mẫu cho vào bình định mức 250ml rồi định mức bằng nước cất tới vạch, lắc đều. Từ bình định mức này lấy ra 50,00ml dung dịch cho vào bình nón loại 250ml rồi thêm khoảng 50ml nước cất nữa. Thêm vào đó 1~2 giọt chất chỉ thị phenolphthalein (lượng chỉ thị có thể tăng lên để đảm bảo sự thay đổi mầu có thể nhìn thấy được là dễ dàng nhất) rồi chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1M tới khi dung dịch có mầu hồng (không mất mầu trong khoảng 30 giây) Tính lượng axit trong mẫu dấm theo hàm lượng phần trăm (trọng lượng/thể tích) axit axetic CH3COOH (60,053g/mol) − Với một mẫu rượu vang: Dùng pipet lấy chính xác 50,00ml mẫu cho vào bình nón loại 250ml rồi thêm khoảng 50ml nước cất. Thêm vào đó 1~2 giọt chất chỉ thị phenolphthalein chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1M tới khi dung dịch có mầu hồng (không mất mầu sau khoảng 30 giây). Tính lượng axit có trong mẫu rượu vang theo hàm lượng phần trăm (w/v) axit tactric C2H4O2(COOH)2 (150,09g/mol) III. Hóa chất và dụng cụ - Dung dịch NaOH 0,1M (fixanal) - Chất chỉ thị phenolphthalein - Các dụng cụ cần thiết cho phân tích thể tích
7. 49 Bài 9 PHA CHẾ VÀ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH KMnO4 I. Cơ sở của phương pháp Pecmanganat KMnO4 là chất oxi hóa mạnh, thường được dùng để xác định nhiều loại chất khử khác nhau. Phản ứng oxi hóa của KMnO4 có thể tiến hành trong môi trường axit hay môi trường kiềm, nhưng phản ứng trong môi trường axit hay được dùng hơn. Trong môi trường axit, MnO4− khi bị khử chuyển thành ion Mn2+ MnO4− + 8H+ + 5e ⇔ Mn2+ + 4H2O Nếu lượng axit không đủ thì chỉ xẩy ra phản ứng (trong môi trường axit hoặc kiềm cũng vậy). MnO4− + 4H+ + 3e ⇔ MnO2 + 2H2O Khi tăng nồng độ ion H+, phản ứng tiếp tục: MnO2 + 4H+ + 2e Mn2+ + 2H2O ⇔ Khi dùng dung dịch KMnO4 để chuẩn độ, sau điểm tương đương (dư KMnO4) dung dịch có mầu hồng tím, nên không cần dùng chất chỉ thị. II. Pha chế và bảo quản dung dịch KMnO4 Trong phòng thí nghiệm phân tích, thường pha chế dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,1N; 0,05N; 0,02N; 0,01N và nói chung hay dùng dung dịch KMnO4 có nồng độ 0,05N. KMnO4 là chất rắn, tinh thể mầu tím đen và thường có tạp chất, nhất là MnO2, ngoài ra vì là chất oxi hóa rất mạnh nên khi hòa tan vào nước KMnO4 bị phân hủy bởi các chất khử có trong đó như NH3, các chất hữu cơ, bụi v.v... vì vậy sau khi pha chế xong, nồng độ dung dịch giảm dần, phải sau 7∼10 ngày nồng độ mới ổn định. Do đó không thể (và cũng không cần thiết) pha dung dịch chuẩn KMnO4 bằng cách lấy lượng cân thật chính xác, mà sau khi pha để 7∼10 ngày rồi xác định lại nồng độ của dung dịch. (Nếu đun sôi dung dịch KMnO4, quá trình oxi hóa xảy ra nhanh, sau vài giờ có thể lọc bỏ kết tủa và được dung dịch KMnO4 có nồng độ ổn định) Không được cho dung dịch KMnO4 tiếp xúc với cao su, nút bấc, giấy v.v.. vì vậy muốn lọc dung dịch thì dùng chén lọc thể tích đáy xốp hoặc xiphông. Phải bảo quản dung dịch KMnO4 trong tối hoặc trong chai mầu thẫm để tránh phản ứng xảy ra khi bị ánh sáng kích thích: KMnO4 + H2O = MnO2↓ + KOH + O2↑
8. 50 III. Cách xác định nồng độ dung dịch KMnO4 Có thể dùng H2C2O4.2H2O, Na2C2O4, As2O3, K4[Fe(CN)6].3H2O v.v... để xác định nồng độ dung dịch KMnO4, nhưng hay dùng nhất là H2C2O4.2H2O và Na2C2O4 vì là những chất có công thức xác định, dễ tinh chế. Dưới đây là cách xác định nồng độ dung dịch KMnO4 bằng H2C2O4.2H2O 1. Cơ sở của phương pháp Trong môi trường axit, KMnO4 oxy hóa H2C2O4 theo phản ứng: 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2↑ + 8H2O C2O42− − 2e = 2CO2 MnO4− + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O - Điểm tương đương được xác định khi dung dịch có mầu hồng nhạt (mầu của KMnO4 dư), không mất sau khoảng 30 giây. - Phản ứng tiến hành trong môi trường H2SO4 - Lúc đầu phản ứng xảy ra chậm nên để tăng tốc độ phản ứng, trước khi chuẩn độ cần đun nóng dung dịch H2C2O4 (không đun sôi để tránh H2C2O4 bị phân hủy). 2. Cách tiến hành a) Pha chế dung dịch H2C2O4 0,05N Cân một lượng H2C2O4.2H2O 0,05N cần thiết, ví dụ để pha 200,0ml thì lấy: 0 ,05 X 6 3,03 X 0, 2 = 0,6303g Cho vào cốc có mỏ sạch, thêm nước cất, đun nhẹ cho đến khi tan hết. Chuyển vào bình định mức 200ml (tráng cốc nhiều lần bằng nước cất và đổ tất cả vào bình định mức), để nguội, thêm nước cất đến vạch, xáo trộn đều dung dịch. Tính và ghi lại nồng độ chính xác của dung dịch H2C2O4 vừa pha. b) Định phân dung dịch KMnO4 bằng H2C2O4 Lấy chính xác 10,00ml dung dịch H2C2O4 cho vào bình nón, thêm 5∼7ml H2SO4 6N, đun nóng trên bếp điện tới 70∼80oC. Cho dung dịch KMnO4 lên buret − điều chỉnh tới vạch số 0 rồi cho chảy từ từ dung dịch trên buret xuống bình nón đựng H2C2O4 (lúc đầu cho từng giọt KMnO4 xuống một, sau khi đã sinh ra đủ lượng Mn2+ làm xúc tác cho phản ứng thì có thể tăng nhanh tốc độ chuẩn độ lên) đồng thời lắc nhẹ cho tới khi toàn bộ dung dịch trong bình nón xuất hiện mầu hồng nhạt, không mất mầu sau khoảng 30 giây. Lưu ý rằng khi kết thúc chuẩn độ dung dịch trong bình nón phải còn ấm (>40oC)
9. 51 III. Hóa chất và dụng cụ cần thiết - Dung dịch KMnO4 cần chuẩn độ - Tinh thể H2C2O4.2H2O tinh khiết phân tích (P.A) - Dung dịch H2SO4 6N - Các dụng cụ cần thiết cho phân tích thể tích. Câu hỏi và bài tập 1) Tại sao không thể pha dung dịch KMnO4 có nồng độ định trước theo lượng cân chính xác? 2) Giải thích các điều kiện thí nghiệm: thêm H2SO4, đun nóng dung dịch, tốc độ thêm thuốc thử vào dung dịch ban đầu phải rất chậm. 3) Tại sao khi định phân, để lâu mầu của KMnO4 dung dịch lại biến mất. 4) Lấy 0,2000g mẫu quặng chứa MnO2, chế hóa bằng H2C2O4 dư và H2SO4. Thể tích dung dịch H2C2O4 đã lấy là 25,0ml và để chuẩn độ lượng H2C2O4 dư cần 20,0ml dung dịch KMnO4 0,020N. Biết rằng 25,0ml dung dịch H2C2O4 tác dụng vừa hết 45,00ml dung dịch KMnO4 trên. Tính % Mn trong quặng. (ĐS: 6,87%) Bài 10 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI TRONG ĐÁ VÔI Thành phần chủ yếu của đá vôi là CaCO3, ngoài ra còn có một lượng nhỏ SiO2, Fe2O3, Al2O3 … I. Cơ sở phương pháp Hòa tan đá vôi trong axit HCl: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O Kết tủa ion Ca2+ bằng H2C2O4 Ca2+ + C2O42− = CaC2O4↓ Lọc lấy kết tủa CaC2O4, rửa sạch rồi hòa tan trong H2SO4 CaC2O4 + H2SO4 = CaSO4 + H2C2O4 Chuẩn độ H2C2O4 tạo ra bằng dung dịch KMnO4 đã biết nồng độ: 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2↑ + 8H2O
10. 52 II. Cách xác định Cân chính xác một lượng đá vôi cho mẫu vào cốc cỏ mỏ dung tích 100ml tẩm ướt mẫu bằng vài giọt nước, cho từ từ dung dịch HCl 1:1 vào cốc chứa mẫu, đun nhẹ trên bếp điện cho tới khi mẫu tan hết. Chuyển dung dịch vào bình định mức 250ml, tráng nhiều lần cốc chứa mẫu bằng nước cất rồi đổ vào bình định mức. Định mức bằng nước cất tới vạch, lắc đều. Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch cho vào bình tam giác thêm vài giọt metyl da cam, 50∼60ml nước cất, 10ml dung dịch H2C2O4 5%, đun nóng tới 70∼80oC và thêm từ từ từng giọt dung dịch NH4OH 10% cho đến mất mầu hồng (chuyển sang mầu da cam) Cho cốc lên bếp cách thủy đun khoảng 20 phút. Để nguội, lọc qua giấy lọc dày (băng xanh) cố gắng gạn nước trong lên giấy lọc. Sau đó rửa kết tủa trong cốc và trên giấy lọc nhiều lần bằng nước cất nguội cho thật hết ion C2O42− (kiểm tra gián tiếp bằng cách thử ion Cl−) Hòa tan kết tủa ngay trên giấy lọc và trong cốc bằng dung dịch H2SO4 6N, để bình đựng kết tủa dưới phễu, đun nóng dung dịch H2SO4 dội lên giấy lọc và dùng đũa thủy tinh chọc thủng giấy lọc cho kết tủa trôi xuống (dội axit H2SO4 3∼4 lần, dùng khoảng 50∼60ml). Cuối cùng rửa giấy lọc 2∼3 lần bằng nước cất nóng. Đun nóng dung dịch đến 70∼80oC, chuẩn độ H2C2O4 trong dung dịch bằng KMnO4 III. Hóa chất và dụng cụ cần thiết - Dung dịch HCl 1:1 - Dung dịch NH4OH 10%, dung dịch H2SO4 6N - Dung dịch KMnO4 0,1N - Chất chỉ thị metyl da cam - Cối, chày sứ; cối, chày mã não. Các dụng cụ cần thiết cho phân tích thể tích Câu hỏi và bài tập 1) Tại sao phải tẩm ướt mẫu trước khi thêm HCl 2) Tại sao phải trung hòa dung dịch khi kết tủa CaC2O4? Tại sao chỉ chỉ cần trung hòa tới khi metyl da cam chuyển từ mầu đỏ sang mầu da cam 3) Tính số gam Ca trong 250ml dung dịch CaCl2 nếu sau khi thêm 40,00ml dung dịch (NH4)2C2O4 0,100N vào 25,00ml dung dịch CaCl2 và sau khi tách kết tủa CaC3O4 ra, để chuẩn độ lượng (NH4)2C2O4 chưa tác dụng cần dùng 15,00ml dung dịch KMnO4 0,02N (ĐS: 0,7415g)
11. 53 Bài 11 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH Fe2+ BẰNG KMnO4 I. Cơ sở phương pháp + Chuẩn độ ion Fe2 bằng KMnO4 theo phản ứng: 5Fe2+ + MnO4− + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Đây là phản ứng tự chỉ thị: trước điểm tương đương dung dịch không có mầu sau điểm tương đương dung dịch có mầu phớt hồng do khi đó dư một giọt dung dịch KMnO4 Để dễ dàng xác định điểm tương đương cần làm mất mầu vàng do tạo ra ion Fe3+. Muốn vậy người ta thêm axit H3PO4 để tạo phức không mầu: [Fe(PO4)2]3− II. Cách tiến hành Lấy chính xác 10,00ml dung dịch Fe2+ cho vào bình nón, thêm khoảng 5∼7ml hỗn hợp hai axit H2SO4+H3PO4. Trên buret nạp đầy dung dịch KMnO4 vừa xác định nồng độ bằng cách chuẩn độ với dung dịch axit oxalic, điều chỉnh tới vạch số 0 rồi cho chảy từ từ dung dịch trên buret xuống bình nón đựng dung dịch Fe2+ cho tới khi xuất hiện mầu hồng nhạt và không mất mầu sau khoảng 30 giây. Ghi thể tích KMnO4 tiêu tốn, tính nồng độ Fe2+ trong dung dịch. III. Hóa chất và dụng cụ cần thiết - Dung dịch KMnO4 đã biết chính xác nồng độ - Dung dịch Fe2+ cần phân tích - Hỗn hợp 2 axit H2SO4 và H3PO4 (cho 150ml H2SO4 đặc (d=1,84g/ml) thật cẩn thận vào 500ml nước, để nguội, thêm 150ml H3PO4 đặc (d=1,70g/ml) sau đó pha loãng dung dịch thành 1 lít) - Các dụng cụ cần thiết cho phân tích thể tích.
12. 54 Bài 12 XÁC ĐỊNH SẮT TRONG DUNG DỊCH FeCl3 BẰNG KMnO4 I. Cơ sở của phương pháp Hàm lượng của sắt chỉ có thể xác định được sau khi khử ion Fe3+ thành Fe2+. Sau đó chuẩn độ ion Fe2+ bằng KMnO4 theo phản ứng: 5Fe2+ + MnO4 + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 5FeCl2 + KMnO4 + 8HCl = 5FeCl3 + MnCl2 + KCl + 4H2O có thể khử Fe3+ bằng các chất khử khác nhau như Zn, SnCl2 v.v… Trong thí nghiệm này khử Fe3+ bằng SnCl2: FeCl3 + SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4 Lượng SnCl2 dư phải được loại bỏ khỏi dung dịch vì nó cũng bị oxi hóa bởi KMnO4. Muốn vậy người ta cho HgCl2 vào dung dịch, phản ứng xảy ra: SnCl2 + HgCl2 = SnCl4 + Hg2Cl2↓ Hg2Cl2 là kết tủa mượt mầu trắng. Nếu SnCl2 chỉ dư rất ít, Hg2Cl2 tạo ra ít thì tốc độ phản ứng giữa Hg2Cl2 và KMnO4 không đáng kể, không gây sai số cho phép xác định. Cần chú ý một số điều kiện sau: − Không được dùng dư quá nhiều SnCl2, nếu không sẽ có phản ứng xảy ra: SnCl2 + Hg2Cl2 = Hg↓ + SnCl4 Kết tủa tạo ra mầu xám đen, tác dụng với KMnO4 làm sai kết quả xác định. Để tránh dư nhiều SnCl2, cần cho từng giọt dung dịch SnCl2 cho tới khi mất mầu vàng của FeCl3 sau đó cho dư thêm một vài giọt dung dịch SnCl2. − Khi định phân Fe2+ trong môi trường HCl có phản ứng phụ xảy ra giữa KMnO4 và Cl− (xem phần phản ứng liên hợp). Để ngăn ngừa người ta thêm một ít ion Mn2+. − Để dễ dàng xác định điểm tương đương, cần làm mất mầu vàng của ion Fe3+. Muốn vậy người ta thêm H3PO4 để tạo phức không mầu [Fe(PO4)2]3−. Thực tế khi định phân Fe2+ trong dung dịch có Cl− người ta thêm hỗn hợp Zimecman (gồm MnSO4, H3PO4 và H2SO4). − Sau khi kết thúc định phân, do phản ứng giữa KMnO4 và Hg2Cl2 mầu hồng nhạt của dung dịch sẽ mất nhanh. Do đó nếu sau 30 giây, dung dịch không mất mầu thì coi như phép xác định đã kết thúc. II. Các xác định Lấy một thể tích chính xác dung dịch FeCl3 (chứa khoảng ∼0,03g Fe) cho vào bình nón, thêm 10ml HCl 1:1, đun gần sôi. Ngừng đun, thêm thật cẩn thận, từng giọt một dung dịch SnCl2 cần đợi vài giây, quan sát mầu rồi mới nhỏ tiếp giọt khác.
13. 55 Khi dung dịch gần hết mầu vàng thì pha loãng dung dịch SnCl2 gấp đôi, tiếp tục nhỏ dung dịch SnCl2 vào dung dịch Fe3+ cho tới khi vừa mất mầu, thêm 1∼2 giọt dung dịch SnCl2 nữa. Làm nguội dung dịch, pha thêm nước rồi thêm 10ml dung dịch HgCl2 (rất độc, cẩn thận), lắc đều dung dịch. Nếu thấy kết tủa trắng mượt như “voan” là tốt; nếu kết tủa đục, xốp, nhất là nếu có mầu xám hoặc không thấy xuất hiện kết tủa thì phải bỏ thí nghiệm đó, làm lại từ đầu. Thêm khoảng 100ml nước nữa và 5ml Zimecman rồi định phân dung dịch bằng KMnO4 cho tới khi xuất hiện mầu hồng nhạt, không mầu mầu sau khoảng 30 giây. III. Hoá chất và dụng cụ - Dung dịch KMnO4 0,05N - Dung dịch SnCl2: hòa tan 150g SnCl2.2H2O trong 100ml HCl đặc pha loãng thành 1lít - Hỗn hợp Zimecman: hòa tan 67g MnSO4.4H2O trong 500∼600ml nước thêm 139ml H3PO4 (d=1,7g/ml) và 130ml H2SO4 đặc sau đó pha loãng thành 1lít. - Dung dịch HCl 1/1 - Các dụng cụ cần thiết cho phân tích thể tích Câu hỏi và bài tập 1) Thêm dung dịch HCl 1:1 vào dung dịch FeCl3 và đun gần sôi để làm gì? 2) Tại sao phải thêm cẩn thận để SnCl2 không quá dư? Dấu hiệu gì cho biết lượng SnCl2 chưa đủ hoặc dư nhiều? 3) Giải thích từng thành phần trong hỗn hợp Zimecman. 4) Tính hàm lượng % của sắt trong một loại quặng nếu sau khi hòa tan 0,2500g quặng trong HCl, khử Fe3+ thành Fe2+ rồi định phân dung dịch Fe2+ bằng dung dịch KMnO4 0,01990M thì tốn hết 28,00ml KMnO4 (ĐS: 62,24%) 5) Cân lấy một lượng quặng sắt bao nhiêu (chứa 70% Fe2O3) để sau khi chế hóa rồi định phân dung dịch Fe2+ thu được bằng dung dịch KMnO4 0,1N thì cần dùng 20∼30ml dung dịch này. (ĐS: từ 0,23g đến 0,34g)
14. 56 Bài 13 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Mn TRONG THÉP HỢP KIM I. Cơ sở phương pháp Hòa tan mẫu trong các axit, oxi hóa Mn2+ thành MnO4− bằng (NH4)2C2O8 có AgNO3 làm xúc tác. Chuẩn độ dung dịch HMnO4 tạo thành bằng dung dịch chuẩn Na3AsO3+NaNO2. Các phản ứng xảy ra như sau: 3MnS + 14HNO3 = 3Mn(NO3)2 + 3H2SO4 + 8NO↑ + 4H2O Mn3C + 8HNO3 = 3Mn(NO3)2 + C + 2NO↑ + 4H2O 2Mn(NO3)2 + 5(NH4)2S2O8 + 8H2O = 2HMnO4 + 5(NH4)2SO4 +4HNO3 + 5H2SO4 Vai trò xúc tác của AgNO3 được giải thích theo cơ chế sau: 2(NH4)2S2O8 + 2H2O = 2(NH4)2SO4 + 2H2SO4 + O2↑ 4AgNO3 + O2 + 2H2O = 2Ag2O2 + 4HNO3 2Mn(NO3)2 + 5Ag2O2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 10AgNO3 + 2H2O 2HMnO4 + 5Na3AsO3 + 4HNO3 = Mn(NO3)2 + 5Na3AsO4 + 3H2O 2HMnO4 + 3Na3AsO3 + H2O = 3Na3AsO4 + MnO(OH)2 MnO(OH)2 + NaNO2 + 2HNO3 = Mn(NO3)2 + NaNO3 + 2H2O Phương pháp này thường dùng để xác định Mn trong gang, thép khi hàm lượng của nó khoảng 0,2∼8% Nếu trong mẫu có coban thì không xác định được điểm tương đương vì có ion Co2+ mầu hồng. Nếu có crôm (>2%) cũng trở ngại cho việc xác định điểm tương đương vì Cr3+ bị oxy hóa đến Cr2O72− mầu vàng. II. Cách xác định Cân chính xác một lượng mẫu (0,3∼0,4gam) cho vào cốc có mỏ (hoặc bình nón) 250ml, thêm 15∼20ml hỗn hợp axit (xem phần hóa chất cần thiết) đun nhẹ cho tới khi tan hết mẫu, sau đó đun sôi kỹ để đuổi hết NO (khoảng 15∼20 phút) Thêm vào dung dịch khoảng 50ml nước cất nóng, 3∼5ml AgNO3 0,5%, khoảng 10ml dung dịch (NH4)2S2O8 20%, đun tới sôi và để sôi nhẹ khoảng 1 phút. Để yên dung dịch 3∼4 phút sau đó làm nguội thật nhanh dung dịch, thêm 10ml H2SO4 1:1 và 3ml dung dịch NaCl 0,1N rồi chuẩn độ nhanh bằng dung dịch arsenit nitrit cho tới khi mất mầu hồng. III. Hóa chất và dụng cụ cần thiết - Hỗn hợp axit: H2SO4+H3PO4+HNO3: Chuẩn bị khoảng 500ml nước, thêm rất từ từ 125ml H2SO4 đặc (d=1,84g/ml) vào, để nguội rồi thêm 100ml H3PO4 (d=1,7g/ml) và 275ml HNO3 đặc (d=1,4g/ml).