GIẢNG DẠY THỰC HÀNH VỀ CHUẨN ĐỘ GIÁN TIẾP

7:06:00 AM Được đăng bởi Trang Anh Nam

GIẢNG DẠY THỰC HÀNH VỀ CHUẨN ĐỘ GIÁN TIẾP

(CHUẨN ĐỘ NGƯỢC)

Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong TP Hồ Chí Minh

LỜI NGỎ

Hoá học phân tích là một ngành học rất quan trọng của bộ môn trong hoá học. Dựa vào hoá phân tích người ta có thể xác định được thành phần và hàm lượng các nguyên tố có trong mẫu vật cần nghiên cứu.

Hoá học phân tích được chia làm 2 phần chính:

- Phân tích định tính: tìm xem có bao nhiêu cấu tử (nguyên tố, phân tử hoặc ion) trong mẫu nghiên cứu.

- Phân tích định lượng: xác định chính xác hàm lượng của các cấu tử có trong mẫu nghiên cứu.

Để xác định hàm lượng của các cấu tử trong mẫu nghiên cứu có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có phương pháp phân tích thể tích.

Trong chương trình phổ thông có đề cập đến chuẩn độ axit – bazơ nhưng chưa cho học sinh biết cách thiết lập phương trình đường chuẩn độ, cách xây dựng đường chuẩn độ dựa trên đó học sinh có thể chọn chất chỉ thị thích hợp trong quá trình chuẩn độ từ đó xác định hàm lượng của mẫu nghiên cứu chính xác.

Phần trình bày này, chỉ đề cập đến một số khái niệm và cách xác định nồng độ của một số axit, bazơ thường gặp bao gồm 3 phần:

- Phần 1: Lý thuyết

- Phần 2: Thực hành

- Phần 3: Một số bài tập tham khảo

Phần 1: Lý thuyết

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH

I. Nguyên tắc chung và các khái niệm cơ bản.

1. Nguyên tắc chung.

Chuyển chất cần phân tích X vào dung dịch bằng dung môi thích hợp (nước, axit, kiềm . . .) được dung dịch mẫu cần phân tích (dung dịch định phân hoặc dung dịch cần chuẩn).

Lấy chính xác một thể tích dung dịch cần chuẩn X, rồi thêm từ từ dung dịch thuốc thử thích hợp R có nồng độ đúng đã biết trước (dung dịch chuẩn) vào dung dịch cần chuẩn cho đến khi R phản ứng vừa đủ với X.

Từ thể tích dung dịch cần chuẩn X, nồng độ và thể tích của dung dịch chuẩn R tiêu tốn; dựa vào phản ứng giữa thuốc thử R và cấu tử X. Ta suy được nồng độ cấu tử X trong dung dịch.

2. Các khái niệm cơ bản.

- Phản ứng chuẩn độ là phản ứng giữa thuốc thử R với cấu tử cần xác định X.

Phản ứng chuẩn độ phải thõa mãn các yêu cầu sau:

+ Phản ứng phải nhanh (nghĩa là sự kết hợp giữa R và X gần như tức thời).

+ Phản ứng giữa R và X phải theo đúng hệ số hợp thức của phương trình phản ứng.

+ Phản ứng phải có tính chọn lọc (nghĩa là thuốc thử R chỉ phản ứng với cấu tử cần xác định X mà không phản ứng với các cấu tử khác có trong dung dịch).

+ Phải có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm cuối của quá trình chuẩn độ

- Sự chuẩn độ (quá trình chuẩn độ) là quá trình cho dần dung dịch chuẩn R từ buret vào một thể tích xác định dung dịch cần chuẩn X đựng trong bình erlen (hoặc ngược lại) cho đến khi xuất hiện tín hiệu nào đó cho biết hết cấu tử X (hoặc hết thuốc thử R) thì ngừng chuẩn độ.

- Chất thay đổi tín hiệu khi chuẩn độ được gọi là chất chỉ thị.

- Điểm tương đương là thời điểm lượng thuốc thử R cho vào vừa đủ phản ứng với toàn bộ cấu tử X trong dung dịch chất cần chuẩn.

- Điểm cuối chuẩn độ (điểm kết thúc chuẩn độ) là thời điểm ngừng chuẩn độ.

Lưu ý: kết quả chuẩn độ sẽ chính xác khi dừng chuẩn độ ngay tại điểm tương đương nhưng thường kết thúc chuẩn độ ở gần điểm tương đương và đó là nguyên nhân gây sai số hệ thống trong phương pháp chuẩn độ.

- Đường chuẩn độ là đường biểu diễn nồng độ của cấu tử X trong quá trình chuẩn độ theo thể tích thuốc thử cho vào.

- Bước nhảy của đường chuẩn độ là đoạn có sự biến thiên lớn nhất theo thể tích thuốc thử cho vào tương ứng nhỏ nhất. (Điểm tương đương nằm trong vùng bước nhảy chuẩn độ).

II. Phân loại các phương pháp phân tích thể tích.

- Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ.

- Phương pháp chuẩn độ tạo phức.

- Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử.

- Phương pháp kết tủa.

III. Một số cách chuẩn độ và tính kết quả trong phương pháp phân tích thể tích.

1. Chuẩn độ trực tiếp.

Dung dịch chuẩn R từ buret được cho dần vào V_X (mL) dung dịch cần chuẩn X có chứa chất chỉ thị thích hợp cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Ghi thể tích dung dịch R tiêu tốn (V_R mL).

Từ V_X , V_R , C_M(R) đã biết và phương trình phản ứng tính C_M(X).

(Hoặc thực hiện ngược lại)

Ưu điểm: đơn giản, nhanh chóng và chính xác.

Nhược điểm: khó chọn thuốc thử R thích hợp.

Ví dụ : Để chuẩn hóa dung dịch NaOH người ta hòa tan 1,2600 gam H₂C₂O₄.2H₂O vào nước và thêm nước đến 500,00 mL. Chuẩn độ 25,00 mL dung dịch thu được hết 12,58 mL dung dịch NaOH. Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH.

Phương trình phản ứng chuẩn độ:

2NaOH + H₂C₂O₄ Na₂C₂O₄ + 2H₂O

Theo phương trình phản ứng: n_NaOH = 2n

C_M(NaOH)V_NaOH = 2C_M(₎V

C_M(NaOH) x 12,58.10^-3 = 2 x

C_M(NaOH) = . = 0,07949 (M)

2. Chuẩn độ ngược.

Thêm một thể tích chính xác và dư (V_R mL) dung dịch chuẩn R vào V_X mL dung dịch cần chuẩn X. Sau đó chuẩn độ lượng thuốc thử R dư bằng dung dịch chuẩn R' thích hợp thì cần V_R' mL.

Từ V_X , V_R , C_M(R) , V_R' , C_M(R') đã biết và phương trình phản ứng tính C_M(X).

Cách chuẩn độ nay được dùng khi phản ứng giữa R và X xảy ra chậm hoặc không có chất chỉ thị thích hợp để chuẩn độ trực tiếp X bằng dung dịch chuẩn R.

Ví dụ : Thêm 25,00 mL dung dịch AgNO₃ 0,1248M vào 20,00 mL dung dịch NaCl. Chuẩn độ dung dịch AgNO₃ dư thì hết 11,54 mL dung dịch NH₄SCN 0,0875M. Tính nồng độ mol/ lít của dung dịch NaCl.

Phương trình phản ứng:

AgNO₃ + NaCl AgCl + NaNO₃ (1)

Phương trình chuẩn độ:

AgNO₃ + NH₄SCN AgSCN + NH₄NO₃ (2)

Theo phương trình (1) và (2) ta có:

= 0,1055(M)

3. Chuẩn độ thế.

Cho V_X (mL) dung dịch cần xác định X tác dụng với lượng dư 1 chất khác (MY) để tạo ra MX và Y. Lượng Y sinh ra được chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn R thích hợp thì mất V_R (mL).

Từ V_R , C_M(R) suy ra lượng Y sinh ra.

Từ lượng Y, V_x và phương trình phản ứng suy ra C_M(X).

Điều kiện chuẩn độ thế: MX phải bền hơn MY.

Ưu điểm: của chuẩn độ ngược và chuẩn độ thế có thể sử dụng trong trường hợp không thể sử dụng cách chuẩn độ trực tiếp.

Nhược điểm: quá trình chuẩn độ thường phức tạp, thực hiện lâu, độ chính xác thấp hơn chuẩn độ trực tiếp.

Ví dụ : Để định lượng đồng, người ta hòa tan 1,080 gam quặng đồng. Thêm KI dư. Sau đó chuẩn độ iôt giải phóng ra thì hết 15,65 mL dung dịch Na₂S₂O₃ 0,0950 M. Tính %Cu có trong quặng.

Phương trình phản ứng:

2Cu²⁺+ 5I^- 2CuI + (1)