TÌM HIỂU VỀ CHUẨN ĐỘ ĐA AXIT - ĐA BAZƠ

Một trong các phương pháp phân tích thể tích quan trọng là phương pháp chuẩn độ axit bazơ.. Bản chất của phương pháp là dựa trên sự tương tác giữa các axit và các bazơ.. Phương pháp này

TÌM HIỂU VỀ CHUẨN ĐỘ

ĐA AXIT – ĐA BAZƠ

Đề tài

Một trong các phương pháp phân tích thể tích quan trọng là phương pháp chuẩn độ axit bazơ Bản chất của phương pháp

là dựa trên sự tương tác giữa các axit và các bazơ.

Phương pháp này cho phép xác định định lượng (khối lượng, nồng độ) của các axit (bằng dung dịch kiềm chuẩn) hoặc các dung dịch kiềm (bằng dung dịch axit chuẩn) và các tương tác của các chất với axit hay với bazơ kiềm) Chuẩn độ axit - bazơ đa chức là một trong những phép chuẩn độ quan trọng học viên cần nắm được lí thuyết liên quan cũng như phải giải được các bài.

Vì vậy chúng tôi xin được trình bày vấn đề : “ TÌM HIỂU

VỀ CHUẨN ĐỘ ĐA AXIT – ĐA BAZƠ ” nhằm hệ thống hóa kiến thức từ lý thuyết cho đến bài tập.

Trong dung dịch đa axit HnA có khả năng phân ly theo từng nấc:[3]

Và có thể coi đa axit như một hỗn hợp gồm đơn axit.

I LÝ THUYẾT VỀ CHUẨN ĐỘ AXIT ĐA CHỨC

Có thể tiến hành theo từng nấc nếu

*TH 1 : Ka1 >> Ka2 >> Ka3 >>…… >> Kan

XOH, C

H3A,

Co, Ka1, Ka2,Ka3

Chuẩn độ dd axit H3A, Cobằng dd chuẩn XOH, C

Điểm tương đương I: H3A + XOH XH2A + H2O

Thành phần dung dịch: H2A-, H2O.

Điểm tương đương II: H3A + 2XOH X2HA + H2O

Thành phần dung dịch: HA2-, H2O.

Thông thường K a3 quá bé nên không thể chuẩn độ trực tiếp đến điểm tương đương thứ ba vì sai số lớn

Nếu chuẩn độ được nấc thứ ba thì phải thỏa điều kiện:

Điểm tđ III:

Với

Từ x= [OH-] suy ra [H+]III

Để xây dựng đường chuẩn độ có thể bằng hai cách:

-Thiết lập hàm liên hệ pH-P(mol), hoặc pH-P(đlg)

- Xác định các giá pH0 , pHtđI , pHtđII và chọn chỉ thị sao cho giá trị pT của chỉ thị gần sát với pHtđ càng gặp sai số bé.

Ví dụ : Chuẩn độ H3A (Co, Vo ) bằng NaOH (C,V) Tại điểm tương đương thứ nhất

H3A + NaOH  H2A- + Na+ + H2O

CoVo = CoVtđ1 ,

do đó:

Tại điểm tương đương thứ hai

H3A + 2NaOH  HA2- + 2Na+ + 2H2O CoVo CV

(CVtđ2)/2 = CoVo và

Tại điểm tương đương thứ ba

H3A + 3NaOH  A3- + 3Na+ + 3H2O CoVo CV

Sơ đồ chuẩn độ axit H3A bằng XOH (V2=2V1) [4]

V1 = VXOH chuẩn độ 1 nấc của H3A

V2= VXOH chuẩn độ 2 nấc của H3A

Để thiết lập phương trình sai số tại các điểm ta thấy rằng tại mọi thời điểm hệ luôn tồn tại nhiều cấu tử và các cấu tử đều có quan hệ chặt chẽ với nhau Để tính sai số có thể

Phương trình sai số chuẩn độ nấc 3 [4]:

Ví Dụ [4]:

Đánh giá pH tại các điểm tương đương và sai số

khi chuẩn độ H3PO4 0,1M bằng NaOH 0,1M trong hai trường hợp:

a Đổi màu metyl da cam từ đỏ sang hồng (pTI = 4,4)

b Đổi màu phenolphtalein sang hồng (pTII = 9,0)

a) Tại điểm tương đương thứ nhất (đổi màu metyl da cam)

Sai số :

Sai số âm vì pT1< pHI

b) Tại điểm tương đương thứ hai (đổi màu phenolphtalein)

Với:

Sai số âm vì pHII> pTII

Tính %m, CM, chọn chỉ thị, pH, V tại các thời điểm khác nhau

Bài 1:[2][6] Chuẩn độ 20ml dung dịch axit H 3 PO 4 0,01M bằng dung dịch xút 0,02M.

Tính pH của dung dịch sau khi đã thêm:

PO h

PO h

o NaOH

Nồng độ ban đầu của các chất là:

Lượng NaOH thêm vào đã trung hòa hết nấc 2 của axit

Áp dụng điều kiện bảo toàn proton với mức không là HPO42- , H2O ta có:

PO h

KHPO H +PO K

ƒƒ

Do đó pH sẽ tính theo ion H2PO42 - theo cân bằng:

Bài 2:[2][6] Chuẩn độ 50ml dung dịch axit H 2 A 0,04M Nếu thêm 20ml dung dịch NaOH 0,08M thì

pH của dung dịch bằng 3 Nếu thêm tiếp 30ml

K a2 của H 2 A.

Giải: Giả sử Ka1 >> Ka2

Ở pH = 9⇒ H2A đã phản ứng hết với NaOH để tạo muối Na2A

Nồng độ ban đầu của các chất :

2

0,04.50

0,02 100

o NaOH

Nếu coi Ka1>>Ka2, thì chỉ xét cân bằng:

5 2

2 5

4 175

1 175

4 175

Nếu coi Ka1>>Ka2, thì chỉ xét cân bằng:

Co: []:

1 175

4 175

3

4

10 175

−

3 1

Bài 3 [1]: Chuẩn độ dung dịch H 3 PO 4 0,1M theo nấc 1 Nếu muốn sai số chỉ thị không vượt quá ±0,5% thì phải kết thúc chuẩn độ trong pH khoảng nào? ( chất chỉ thị có pT trong khoảng pH nào)

Với khoảng pT từ 4,3-5,0 ta có thể dùng Metyl đỏ( pT=5) hoặc Bromcresol xanh( pT=4,66)

Bài 4[1]: Tính số ml dung dịch NaOH 0,1M cần thêm

được bằng 4,0 và 9,0.

Giải:

Gọi thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần thêm vào để đạt được pH bằng 4,0 là V Để tính V ta xuất phát từ phương trình :

Để tính thể tích dung dịch NaOH cần thêm vào để pH hỗn hợp thu được có pH = 9 , ta áp dụng công thức :

Gọi a là số gam axit cần lấy thì

Bài 5[3]: Tính số gam axit tactric H 2 C 4 H 4 O 6 cần lấy để khi hào tan vào 50 ml dung dịch NaOH 0,1M thì pH của dung dịch thu được là 3,71.

Giải:

ax

.1000 2 150.50 15

Nên thành phần chính trong dung dịch là muối axit

Na2HC4H4O6 nghĩa là phản ứng giữa axit và NaOH xảy ra vừa đủ:

NaOH + H2C4H4O6 = Na2HC4H4O6 + H2O

2a/15=0,1 →a=0,75 gam

Dạng 2: Tính sai số

Bài 1[2]: Tính sai số chỉ thị khi chuẩn độ dung dịch

kết thúc chuẩn độ theo nấc thứ nhất pH = 4,3 và theo nấc thứ hai pH = 10.

0,28% so với lượng axit ban đầu.

Bài 2[2]: Đánh giá sai số khi chuẩn độ dung dịch axit

0,1 0,1 10 10

0,1.0,1 101,

10 101

2 3 9,52

II.1 Chuẩn độ hỗn hợp axit mạnh và đa axit [4]

Thường phải chuẩn độ axit mạnh và nấc thứ nhất của đa axit và sau đó chuẩn độ tiếp nấc thứ hai của đa axit

VI: chuẩn độ HY và nấc thứ nhất H3A

VII: chuẩn độ HY và 2 nấc của H3A

Thể tích XOH để chuẩn độ riêng HY là 2VI- VII

Thể tích chuẩn độ riêng 1 nấc H3PO4:

VII- VI

II.HỖN HỢP AXIT MẠNH VÀ ĐA AXIT.

PTPU chuẩn độ đến điểm tương đương I

HY+ XOH → XY+ H2O

Được tính theo công thức :

Đến điểm tương đương thứ II:

HY+ XOH → XY+ H2O H3A+ 2XOH → X2HA+ 2H2O

Bài 1: Đánh giá sai số chuẩn độ hỗn hợp HCl và

pT = 4,40 thì hết 45,00ml NaOH 0,100M, còn khi chuẩn độ đến pT = 9,00 thì hết 60,00ml NaOH.

Biết pKa1 = 2,12 ; pKa2 = 7,21 và pKa3 = 12,32

BÀI TẬP VỀ HỖN HỢP AXIT MẠNH VÀ ĐA

Tại pT= 4,4 ta chuẩn độ được HCl và 1 nấc của H3PO4.

Tại điểm pT=9, ta chuẩn độ được HCl và 2 nấc của H3PO4

Áp dụng quy tắc đương lượng:

HCl/100ml NaOH/30ml 01

Sai số chuẩn độ đến điểm tương đương thứ hai:

a

C C C C K K h q

5

16,21

0,16 0,0150 10 10 1,00.10 0, 4%

2

0, 4 60,00 60,00 60, 24

100

45,09 (60, 24 45,09)

.0,1000 0,02994 100

Bài 2:[2] Một hỗn hợp B gồm HCl 0,1M và H3PO40,1M a) Có khả năng chuẩn độ riêng HCl trong hỗn hợp B không?

b) Tính thể tích NaOH 0,1M cần để trung hòa 100ml dung dịch B đến màu vàng metyl da cam

có pT= 4 Biết H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21;

pK a3 = 12,32

a) Vì H3PO4 có Ka1= 10-2,15 > 10-7 nên không chuẩn độ riêng HCl được,vì vậy phép chuẩn độ trước hết là chuẩn độ axit HCl và nấc thứ nhất của axit H3PO4

b) Chuẩn độ tới màu vàng của metyl da cam có pT= 4 tức là chuẩn độ tới điểm tương đương thứ nhất Tại điểm tương đương I:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O

Giải:

Tại tương đương 1 dd gồm: H2PO4-, Cl-, Na+

Phương trình ĐKP :

[H+] = [OH-] + [HPO42-]+2[PO43-]-[H3PO4]

Vì Ka3<<Ka2 nên có thể bỏ qua [PO43-] so với

C0 là nồng độ mol của dung dịch HCl (0,1M), C0’

là nồng độ mol của H3PO4 (0,1M) và C là nồng

độ dung dịch chuẩn NaOH (0,1M)

Giải ra ta có V1 = 199,46 ml

Bài 3: Cần phải thêm bao nhiêu ml dung dịch chuẩn 0,05M vào 20ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,05M+ H3 PO4 0,1M để pH của dung dịch hỗn hợp thu được bằng

Giải:

Tại pH = 4 ta bỏ qua được OH−   , HPO42−  , PO43− 

thay các giá trị vào pt ta được V1 = 59,43ml

b) Phương trình bảo toàn proton xuất phát từ H2O và 2

−

+ +

4 2

0

2 4

2 2

0

0

, 0 4

3 2

0

0

V V

CV OH

PO

H V

V

V C PO

H V

V

V C H

Khi pH = 9 có thể bỏ qua giá trị [ ] 3

Tiểu luận đã tìm hiểu, lựa chọn và trình bày được những nội dung liên quan đến chuẩn độ

đa axit – đa bazơ cụ thể là:

Trình bày lý thuyết liên quan đến quá trình chuẩn độ, tính toán điểm tương đương, sai số và chọn chất chỉ thị.

Đưa ra và giải một số bài tập liên quan đến mỗi phần

Sưu tầm một số bài tập tự giải tương tự.

1 Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi

(2007), Cơ sở hóa học phân tích, NXB Khoa Học và Kỹ

Thuật

2 Nguyễn Tinh Dung (1982), Bài tập hóa học phân tích,

NXB Giáo dục

3 Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2007),

Hóa học phân tích – Câu hỏi bài tập cân bằng ion trong dung dịch, NXB Đại học Sư Phạm

4 Nguyễn Tinh Dung (2006), Hóa học phân tích Phần

III – Các phương pháp định lượng hóa học, NXB Giáo

7 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Hoàng Thọ

Tín(1984), Bài tập Hóa phân tích, NXB Đại học và

trung học chuyên nghiệp