4 điểmCr trong dung dịch xi mạ crom thường đuợc pha từ CrO3.. Cần xác định hàm luợng CrO3 trong một dung dịch xi mạ crom người ta làm như sau.. - Dùng pipet bầu hút 10 mL dung dịch xi m
Trang 1Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2007B, 07/01/2010 Thời gian: 90 phút (không tính 5 phút đọc đề)
1 4 điểmCr trong dung dịch xi mạ crom thường đuợc pha từ CrO3 Cần xác định hàm luợng CrO3 trong một dung dịch xi mạ crom người ta làm như sau
- Dùng pipet bầu hút 10 mL dung dịch xi mạ crom cho vào bình định mức 250 mL, thêm nước cất đến vạch (dung dịch A) Hút 10 mL dung dịch A (cũng dùng chính cây pipet bầu 10 mL) vào erlen 250 mL, thêm 1 mL acid sulfuric đặc, 10 mL dung dịch KI 10%, lắc nhẹ, đậy kín trong tối 30 phút Chuẩn độ luợng I2 sinh ra trong erlen bằng Na2S2O3~0.1N, dùng chỉ thị hồ tinh bột Điểm cuối chuẩn độ khi màu dung dịch trong erlen chuyển từ xanh sang không màu
và dung dịch không xanh trở lại sau 30s Lặp lại thí nghiệm 5 lần thu được các thể tích như sau: 24.20; 24.25; 24.35; 24.30; 24.5 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N
- Nồng độ Na2S2O3 được xác định chính xác bằng dung dịch K2Cr2O7 (0.100000± 0.000035)N (pha từ chất gốc), quy trình chuẩn độ tương tự như trên Lặp lại thí nghiệm 5 lần thu được các thể tích như sau: 8.90; 8.95; 8.95; 8.90; 8.95 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N
Hãy viết các phương trình phản ứng trong quy trình phân tích này
Pha vào nước CrO3: H 2 O + CrO 3 HCrO 4 (1) 0.25điểm
Thêm KI dư: 2CrO 4 - + 16H + + 9I - 2Cr 3+ + 3I 3 - + 8H 2 O (2) 0.25điểm
Chuẩn độ với Na 2 S 2 O 3 : 2S 2 O 3 2- + I 3 - S 4 O 6 2- + 3I - (3) 0.25điểm
Với dung dịch K 2 Cr 2 O 7 0.100000 N: Cr 2 O 7 2- + 14H + + 9I - 2Cr 3+ + 3I 3 - + 7H 2 O (4) 0.25điểm
Nhận thấy rằng chuỗi phản ứng xác định lại nồng độ Na 2 S 2 O 3 dùng K2Cr2O7 có cùng bản chất với chuỗi phản ứng xác định nồng độ CrO3 trong dung dịch xi mạ Ta dễ dàng thấy rằng I - thực sự không tham gia vào phản ứng mà nó chỉ là chất trung gian (vì đuợc hoàn trả lại ở phản ứng 3) Đuơng lượng của CrO 3 là 3, đuơng lượng của
Na 2 S 2 O 3 là 1 0.25điểm
Hãy tính nồng độ đương lượng dung dịch Na2S2O3 và nồng độ (g/L) CrO3 trong dung dịch xi
mạ Lưu ý: Kết quả phân tích được biểu diễn có kèm theo sai số, với P = 0.95
Xác định nồng độ chính xác dung dịch Na 2 S 2 O 3 ~0.1N.
Trung bình thể tích dung dịch Na 2 S 2 O 3 ~0.1N tiêu tốn cho 10 mL K 2 Cr 2 O 7 (0.100000± 0.000035)N: V Na2S2O38.93mL, 0.25điểm
Độ lệch chuẩn S V Na S O 0.02739mL
3
Nồng độ đương lượng Na 2 S 2 O 3 :
) ( 111982
0 93 8
10
* 100000
0
7 2 2 7 2 2 3 2
V
V N
N
O S Na
O Cr K O Cr K O S
Trang 2 Sai số:
) ( 00047 0 11982 0
* 0042 0 0042
0
5
* 93 8
776 2
* 02739 0 5
* 10
96 1 02 0 100000
0
000035
0
3 2
3 2 2
3 2
7 2 2
7 2 2
7 2 2
7 2 2
3 2 2
3 2
2 2
2
2 2
2
N
V V
N N
O S Na
O S Na O
Cr K O
Cr K O
S Na
N
O S Na V
O Cr K
V
O Cr K
N
O S Na N
0.11198 0.00047( )
3 2
N Na S O Độ chính xác: 99.58% 0.25điểm
Xác định nồng độ chính xác CrO 3 trong dung dịch xi mạ.
Trung bình thể tích dung dịch Na 2 S 2 O 3 ~0.1N tiêu tốn cho 10 mL dung dịch xi mạ đã pha loãng V Na2S2O324.32mL, 0.25điểm
Độ lệch chuẩn S V Na S O 0.115mL
3
Nồng độ CrO 3 trong dung dịch xi mạ: 0.5điểm
) / ( 93 226 10
250
* 9943 99
* 10
32 24
* 3
11198 0
*
*
* 3
*
* 3
* 3
* )
/ (
10 250
10
250 )
(
3
3 2 2 3 2 2
3 3
3 2 2 3 2 2 3 3
3 3
3
L g V
V M M
V
V N
V
V M V
V N
M
N M
C L g C
O Cr
CrO
O S Na O S Na
CrO CrO
O S Na O S Na CrO
CrO CrO
CrO M CrO
Sai số: 2 3* 2 0.0006 2 3*0.00032 0.0011
O Cr
O
) / ( 79 1 93 226
* 0079 0 0079
0
00196 0 00196 0 000011
0 00587 0 004197
0 001753
0
96 1
* 10
01 0 250
96 1 25 0 9943
99
0011 0 5
* 32 24
776 2
* 115 0 11198
0
00047 0 5
* 10
96 1 02
0
3
10 250
3 3
3 2 2
3 2
3 2 2
3 2
3 3
3
3
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 10
2 250
2 2
2 2
L g
V V
M V
N V
C
CrO
CrO O
S Na O
S Na CrO
CrO
C
V V
CrO
M O
S Na V O
S Na
N CrO
V
CrO
C
0.25điểm
C CrO3226.91.8(g/L) Độ chính xác: 99.21%
Cho biết: σpipet = 0.01 mL, σbinhdinhmuc = 0.25 mL, Cr = 51.9961 ± 0.0006, O = 15.9994 ± 0.0003 Các số liệu khác có thể tra trong bảng tóm tắt công thức
Trang 32 3 điểmPha đệm borate, pH 9 từ muối sodium tetraborate ngậm 10 H2O và acid HCl hoặc NaOH Hãy tính khối lượng các loại hóa chất cần thiết để pha được 1L dung dịch đệm borate pH 9 có đệm năng π = 0.1 Cho biết acid boric có pKa = 9.24 (giả thiết các hóa chất có độ tinh khiết 100% theo công thức ghi trên nhãn), cho trọng lượng phân tử của Na: 22.98977; B: 10.811, O: 15.9994, Cl: 35.4527, H: 1.00794
- Dung dịch đệm Borate có thành phần như sau: acid boric H 3 BO 3 và baz liên hợp
H 2 BO 3 -
- Hòa sodium tetraborate Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O và nuớc:
Na 2 B 4 O 7 + 5H 2 O 2H 3 BO 3 + 2 NaH 2 BO 3 Như vậy dung dịch sodium tetraborate có thành phần H 3 BO 3 /NaH 2 BO 3 tỷ lệ 1:1, đây chính là dung dịch đệm có 0.5điểm
9.24
lg
3 3
3
2
BO H
BO NaH pK
- Dung dịch đệm borate có đệm năng π=0.1 có: 0.5điểm
) ( 187 0 53393 0
* 53393 0 10
10
10
* 10
* 303 2
*
* 303
.
9 24 9
9 24 9 2
M C
C C
H K
H K C
buffer
buffer buffer
a
a buffer
Như vậy để pha 1L đệm có đệm năng π=0.1 cần phải dùng luợng sodium tetrabotare tương đuơng với 0.187 mol B, tức là phải dùng 0.187/4 = 0.0468 mol Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O 0.25điểm
372 381 00794 1 20 9994 15
* 17 811 10
* 4 98977 22
* 2
2
7
4
Na
Khối lượng muối cần lấy: m = 0.0468 * 381.372 = 17.848 g 0.25điểm
Do dung dịch này có pH = 9.24 tức là [NaH 2 BO 3 ] = [H 3 BO 3 ] = 0.187/2 = 0.0935 M 0.25điểm nên cần phải dùng HCl để chỉnh pH về 9, tức là thay đổi tỷ lệ [NaH 2 BO 3 ]/[H 3 BO 3 ] sao cho pH = 9 theo phản ứng NaH 2 BO 3 + HCl H 3 BO 3 + NaCl 0.25điểm
9 9.24 lg 10 0.575
3 3
3 2 3
3
3 2 3
3
3
BO H
BO NaH BO
H
BO NaH BO
H
BO NaH pK
Lại có [NaH 2 BO 3 ]+[H 3 BO 3 ] = 0.187 M [NaH 2 BO 3 ] = 0.068 M; [H 3 BO 3 ] = 0.119 M Vậy cần dùng 0.0935 – 0.0683 = 0.0352 mol HCl 0.5điểm
Nếu giả thiết nồng độ HCl đậm đặc là 12M thì thể tich HCl cần lấy là V = 0.0252*1000/12 = 2.1 mL
Trang 43 3 điểmChuẩn độ Ba2+ 0.05M bằng EDTA 0.05 M tại pH = 10.9 và chỉ thị NET Hãy thiết lập điều kiện chuẩn độ Hãy tính sai số của phép chuẩn độ khi lấy điểm cuối ở màu trung gian và màu rõ rệt Hãy cho nhận xét về phép chuẩn độ này Cho biết pKBaY = 7.8, pKBaNET = 3.0, chỉ thị NET có pKa2 = 6.3, pKa3 = 11.6, EDTA có pK1 = 2, pK2 = 2.67, pK3 = 6.7 và pK4 = 10.26
Phương trình chuẩn độ: 0.25điểm
Ba’ + Y’ BaY
Phản ứng chỉ thị tại điểm tương đuơng: 0.25điểm
BaInd + Y’ BaY + Ind’
Phản ứng phụ: giữa Y và H + : Y 4- + nH + H n Y (4-n)-
Tại pH = 10.9:
10
10 1 1
26 10
9 10 1
2 3 4 4 2
3 4 3 3
4 2 4
)
(
K K K K
H K
K K
H K
K
H K
H
H
Y
Giữa Ind và H + : Ind 3- + mH + H m Y (4-m)-
10
10 1 1
6 11
9 10 1
2 3 3 2
3 2 3
) (
K K K
H K
K
H K
H
H NET
pK’ BaY = 7.8 – 0.09 = 7.7
pK’ BaNET = 3.0 – 0.78 = 2.22 0.25điểm
Điều kiện chuẩn độ ε NQ < 0.001 pK’ BaY – pC o – pD F=1 = 7.7 + lg 0.05 - lg 2 = 6.1 > 6 có thể chuẩn độ chính xác đến 99.9% (mặc dù khoảng bước nhày hơi hẹp) 0.25điểm
100
Ba C D pBa pC pD
F = 1.00 100% Ba 2+ thành BaY pBa = 0.5(pC o + pD F + pK BaY - pα Y(H) ) = 4.65 0.25điểm
F = 1.01 dư 1% Y’ so với Ba pBa = pK BaY - pα Y(H) – p(F-1) = 7.7 – 2 = 5.7 0.25điểm
Khoảng bước nhảy: pBa: 3.6 – 5.7
Sai số chỉ thị:
Màu trung gian: pBa = pK’ BaNET = 2.22 nằm ngoài bước nhảy, sai số thiếu rất lớn
% 24 100
* 2
1 05 0
10 100
* 1
) , (
OH L Ba o
pBa Ind
D C
cuoi
0.25điểm
Màu rõ rệt: pBa = pK’ BaNET +1 = 3.22 nằm ngoài bước nhảy, sai số thiếu
% 4 2 100
* 2
1 05 0
10 100
* 1
) , (
OH L Ba o
pBa Ind
D C
cuoi
Nhận xét: phép chuẩn độ này luôn mắc sai số thiếu do chỉ thị quá kém bền dẫn đến điểm cuối luôn luôn sớm hơn điểm tương đương chỉ thị không phù hợp 0.25điểm