Bài 7 phương pháp chuẩn độ tạo tủa tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...
Trang 155
Bài 7
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO TỦA
I SỰ HÒA TAN VÀ SỰ TẠO TỦA - TÍCH SỐ TAN VÀ ĐỘ TAN
1 Sự hòa tan và sự tạo tủa
Sự hòa tan và sự tạo tủa là hai hiện tượng ngược nhau của một phản ứng thuận nghịch có liên quan đến hợp chất ít tan
Ví dụ : Cho AgNO3 tác dụng với NaCl:
AgNO3 + NaCl AgCl ↓ + NaNO3
(1) hay Ag+ + Cl− AgCl ↓
(2)
Theo (1) : phản ứng tạo tủa AgCl với vkt
Theo (2) : phản ứng hòa tan AgCl với vht
2 Tích số tan và độ tan
Hai phản ứng (1) và (2) xảy ra song song đến khi vkt = vht, ta có trạng thái cân bằng Lúc đó tích số hoạt độ (Ag+).(Cl−) = const được ký hiệu là TAgCl và được gọi là tích số
tan của AgCl:
TAgCl = (Ag+).(Cl−) = (aAg+).(aCl−) Một cách tổng quát :
AmBn mAn+ + nBm−
TAmBn = (aAn+)m×(aBm−)n
Nếu AmBn là chất điện ly ít tan và nếu trong dung dịch không có ion nào khác hiện diện, có thể thay hoạt độ bằng nồng độ:
TAmBn = [An+]m.[Bm−]n Độ tan của một chất điện ly ít tan là khả năng tan tối đa của chất đó và tạo thành ion hiện diện trong dung dịch, được tính theo đơn vị mol/ L hay ion g/ L
Liên hệ giữa độ tan S và tích số tan Trong của chất điện ly ít tan AmBn:
AmBn mAn+ + nBm−
mS nS
TAmBn = [An+]m.[Bm−]n = (ms)m.(ns)n = mm.nn.Sm+n ⇒ S = m n
n m AmBn
n m
T
3 Ứng dụng của độ tan và tích số tan
3.1 So sánh độ bền của các chất điện ly ít tan
Dựa vào tích số tan T và độ tan S có thể đánh giá độ bền của chất điện ly ít tan Tổng quát, chất điện ly ít tan có tích số tan T hoặc độ tan S càng bé thì càng bền Tuy nhiên, khi so sánh độ bền của các chất điện ly ít tan với nhau, cần lưu ý:
Trang 2- Với các chất điện ly ít tan có biểu thức tích số tan giống nhau (cùng số mũ), có thể so sánh độ bền dựa vào tích số tan:
TAgCl = 10−10 ; TAgBr = 10−12 ; TAgI = 10−16
⇒ AgI bền hơn AgBr ; AgBr bền hơn AgCl
- Với các chất điện ly ít tan có biểu thức tích số tan khác nhau, bắt buộc phải dựa vào độ tan để so sánh độ bền của tủa Ví dụ :
TAgCl = 10−10 ⇒ S ~ 10−5M
TAg2CrO4 = 10−12 ⇒ S > 10−5M
⇒ Ag2CrO4 kém bền hơn AgCl dù có tích số tan bé hơn
3.2 Xét điều kiện hòa tan hay tạo tủa
Biết tích số tan của một chất, có thể suy ra điều kiện hòa tan hay tạo tủa
TAB = [A+][B−]
Muốn dùng [A+] tạo tủa với [B−], điều kiện để có tủa AB là
[A+][B−] ≥ TAB hay [A+] ≥ TAB/ [B−]
II PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO TỦA
1 Nguyên tắc
Cấu tử X được chuẩn độ bằng thuốc thử C theo phản ứng :
C + X CX↓
Định điểm cuối bằng chất chỉ thị thích hợp tùy phương pháp
Điều kiện của một phản ứng tạo tủa :
- Vận tốc phản ứng lớn để tạo tủa nhanh
- CX↓ phải có Tst nhỏ (< 10−7 − 10−8)
- Tủa tạo thành ít hấp phụ cấu tử khác
- Có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm cuối
Với X là halogenur như Br−, Cl−, I−, thuốc thử được dùng là Hg+ hay Ag+ Tuy nhiên, do
Hg+ quá độc nên thường dùng Ag+ ít độc hơn Ag+ thường được dùng dưới dạng AgNO3
2 Đường chuẩn độ
- trục tung : pX
- trục hoành : thể tích thuốc thử Ag+ (chuẩn độ trực tiếp)
Khi Ag+ được chứa trên buret, đường chuẩn độ có pX tăng dần (đi lên)
pX
VAg+
Vtđ
pXtđ
Chuẩn độ với pX tăng dần (Ag+
Trang 357
3 Chất chỉ thị
Trong phép chuẩn độ các halogen bằng Ag+, ta có thể dùng chỉ thị tạo tủa, chỉ thị tạo phức hoặc chỉ thị hấp phụ
3.1 Chỉ thị tạo tủa
Chỉ thị Ind có khả năng tạo tủa với Ag+ :
Ind + Ag+ → AgInd↓
Điều kiện chọn chỉ thị :
- AgInd↓ bền, nhưng phải kém bền hơn AgX↓ để chỉ xuất hiện khi X đã tạo tủa xong với Ag+
- AgInd↓ phải có màu khác rõ so với màu AgX↓ Chỉ thị tạo tủa thông dụng là
K2CrO4
3.2 Chỉ thị hấp phụ
Chỉ thị là phẩm nhuộm hữu cơ có thể bị AgX↓ hấp phụ lên bề mặt tủa và làm đổi màu AgX↓ Hiện tượng này chỉ xảy ra ngay (sau) điểm tương đương
Chỉ thị loại này thường có dạng acid HInd như Fluorescein (HFl)
Trong dung dịch, tùy pH môi trường HInd có phản ứng phân ly :
HInd H+ + Ind−
- Trước điểm tương đương, dung dịch chứa:AgX↓, X−, Ind−, H+ → AgX↓ X− ⇒ có màu của AgX↓
- Tại điểm tương đương, dung dịch chứa : AgX↓,Ind−, H+ → AgX↓
⇒ có màu của AgX↓
- Ngay sau điểm tương đương, dd chứa :AgX↓,Ag+,Ind−, H+ → AgX↓ Ag+Ind− ⇒ có màu của AgInd↓ (hồng)
3.3 Chỉ thị tạo phức
Có khả năng tạo phức tan có màu, tạo sự đổi màu tại điểm tương đương
III ỨNG DỤNG
1 Phương pháp Mohr
1.1 Nguyên tắc
Phương pháp Mohr là phương pháp chuẩn độ trực tiếp với chỉ thị tạo tủa K2CrO4:
- Phản ứng chuẩn độ : Ag+ + X− → AgX↓
AgCl : trắng đục (TAgCl = 10−10
AgBr : vàng nhạt (TAgBr = 10−12)
AgI : vàng (TAgI = 10−16 )
- Phản ứng chỉ thị :
2Ag+ + CrO42− (vàng) → Ag2CrO4↓(đỏ nâu) TAg2CrO4 = 10−12
Màu dung dịch tại điểm cuối : vàng → hồng đào
1.2 Điều kiện chuẩn độ
- Nếu trong dung dịch chuẩn độ không chứa NH3, chuẩn độ trong môi trường có pH = 6,5 – 10 để tránh các cân bằng :
2CrO42− + 2H+ 2HCrO4 − Cr2O72− + H2O (pH < 6,5)
Và 2Ag+ + 2OH− → 2AgOH Ag2O ↓ + H2O (pH > 10)
Trang 4- Nếu trong dung dịch chuẩn độ có chứa NH3, chuẩn độ trong môi trường có pH = 6,5 – 8,5 để tránh thêm cân bằng AgX↓ + 2 NH3 → Ag(NH3)2 + X- làm tan tủa
- Chuẩn độ ở nhiệt độ thường vì Ag2CrO4 tan ở nhiệt độ cao
- Lượng K2CrO4 phải dùng thích hợp ([CrO42−] = 5.10−2 M) để Ag2CrO4↓ xuất hiện ngay sau điểm tương đuơng mà mắt có thể nhận thấy (lúc đó [X−] còn lại khoảng 10−5 – 10− 6M)
2 Phương pháp Fajans
2.1 Nguyên tắc
Phương pháp Fajans là phương pháp chuẩn độ trực tiếp với chỉ thị hấp phụ Fluorescein:
- Phản ứng chuẩn độ : Ag+ + X− → AgX↓
- Phản ứng chỉ thị : AgX↓ X− → AgX↓ → AgX Ag+Fl− (màu hồng nhạt)
2.2 Điều kiện chuẩn độ
- pH dung dịch 6,5 – 8 vì nếu pH < 6,5 : Fl− + H+ → HFl
- [X−] ≈ 10−2M để lượng AgX↓ đủ nhiều cho phép nhận biết sự chuyển màu của tủa
- Để tủa có bề mặt hấp phụ lớn, cần thêm vào dung dịch chất bảo vệ keo AgX như dextrin
3 Phương pháp Volhard
3.1 Nguyên tắc
Phương pháp Volhlard là phương pháp chuẩn độ ngược với chất chỉ thị tạo phức Đầu tiên, thêm lượng thừa Ag+ chính xác vào dung dịch chứa X để thực hiện phản ứng Ag+ + X− → AgX Tiếp theo, chuẩn độ lượng Ag+ thưà bằng dung dịch SCN− với chỉ thị
Fe3+ :
- Phản ứng chuẩn độ : Ag+ +SCN− → AgSCN↓ (trắng đục) TAgSCN = 10−12
- Phản ứng chỉ thị : Fe3+ + SCN− → Fe(SCN)2+ (đỏ máu)
Màu dung dịch tại điểm cuối : dung dịch (chứa tủa AgX) xuất hiện màu cam nhạt
3.2 Điều kiện chuẩn độ
- pH < 3 để tránh tủa Fe(OH)3↓ (dùng HNO3 tạo môi trường)
- Nếu chuẩn độ Cl− bằng phương pháp này, vì TAgSCN < TAgCl nên có khả năng xảy ra cân bằng phụ : AgCl↓ + SCN− → AgSCN↓ làm tan tủa AgCl↓
Tránh cân bằng phụ trên bằng các biện pháp :
+ Lọc AgCl↓ trước khi chuẩn Ag+ thừa
+ Dùng nitrobenzen để bao AgCl↓ lại
+ Đun nóng, lắc mạnh dung dịch để AgCl↓ kết vón lại
Ngoài các phương pháp chuẩn độ tạo tủa nói trên, người ta còn có thể dùng dung dịch SCN – để chuẩn độ trực tiếp dung dịch Ag+ ; dùng dung dịch Na2SO4 hoặc dung dịch K2CrO4 chuẩn độ trực tiếp dung dịch BaCl2 ; dùng dung dịch K2CrO4 chuẩn độ trực tiếp dung dịch Pb2+ , Các phương pháp chuẩn độ trực tiếp này cũng được xếp vào nhóm phương pháp Mohr
Trang 559
BÀI TẬP
1 Trộn 100 ml dung dịch 0,0030M Pb(NO3)2 với 400 ml dung dịch 0,040M Na2SO4,
có thể có kết tủa tạo thành không ? Cho biết tích số tan của PbSO4 là T = 10 – 7,8
2 Một hỗn hợp NaCl và NaNO3 cân nặng 0,8180 g được hòa tan thành 200,0 ml
dd mẫu 20,00 ml dd này được chuẩn độ theo phương pháp Mohr, dùng 18,35
ml dd AgNO3 có T (AgNO3 / KCl) = 0,003442 g /ml Tính hàm lượng NaCl trong mẫu ?
3 Tính khối lượng một hợp kim chứa 84 % Ag đã cân, biết rằng lượng mẫu này
đã được hòa tan thành 200,0 ml dung dịch phân tích và 25,00 ml DD này được chuẩn độ trực tiếp bằng đúng 25,00 ml dd NH4SCN 0,100N?
4 Một mẫu KBr nặng 0,3038 g được hòa tan bằng nước cất rồi chuẩn độ bằng
23,80 ml dd AgNO3 có T (AgNO3/Cl-) = 0,003546g/ml Tính độ tinh khiết của mẫu KBr?
5 Cân 3,0360 g mẫu KCl pha thành 500,0 ml dung dịch mẫu 25,00ml dd
này được thêm vào 50,00 ml dd AgNO3 0,0847 N Lượng AgNO3 thừa được chuẩn độ bằng 20,68 ml dd NH4SCN có T(NH4SCN /Ag ) = 0,01165 g /ml Tính hàm lượng % KCl trong mẫu ?
6 Hoà tan m (g) NH4Cl tinh khiết thành 200,0 ml dd mẫu 20,00 ml dd này
được cho tác dụng với 40,00 ml dd AgNO3 0,050 N Lượng AgNO3 thừa được chuẩn độ bằng 12,50 ml dd NH4SCN 0,100 N Tính lượng m (g) mẫu đã cân?