phương pháp chuẩn độ acid bazo

TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ACID pH của dung dịch đơn acid HA Xét đơn acid HA có nồng độ ban đầu C HA , hằng số phân li k HA... Dung dịch chứa acid yếu và muối của

Trang 1

5 0

4 0

3 0

2 0

1 0 0

Burette (C)

Erlen (X)

BÀI 7.3.1

PHƯƠNG PHÁP

CHUẨN ĐỘ ACID –

BAZ

Trang 2

HA ⇄ A (1) – + H +

(2)

Theo chiều (1) : hằng số phân li acid

][

]][

k k

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID–BAZ

HA : acid; A – : baz liên hợp

Theo chiều (2) : hằng số bền β HA

Trang 3

] ][

[

] ][

[

2O H A

OH

HA k

10 ]

][

[

] ][

[ ]

[

] ][

H A

OH HA

HA

A H

Theo chiều (2) : hằng số bềnβ

Theo chiều (1): hằng số phân li baz

(1) (2)

Liên hệ giữa k HA và k

A-Acid càng mạnh thì baz liên hợp càng yếu HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BAZ

HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID–BAZ

Trang 4

CH 3 COO – , NH 3 : ñôn baz; PO 4 3– : ña baz

Trang 5

TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH

[H + ] có được bằng cách giải PT tổng quát (nhận được từ sự tổ hợp các PT liên quan như PT trung hòa điện,

PT tích số ion của nước, các PT bảo toàn vật chất, các

PT hằng số phân li acid (baz)… thành một PT duy nhất)

pH = – lg[H + ]

Trang 6

PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ACID

pH của dung dịch đơn acid HA

Xét đơn acid HA có nồng độ ban đầu C HA , hằng số phân

li k HA Trong dung dịch nước:

HA⇄ H + +A –

H 2 O⇄ H + +OH –

Trong DD có 4 ẩn số : [H + , [OH – ], [A - ] và [HA]

Để tính pH, chúng ta giải PT chứa [H + ] nhận được từ sự tổ hợp các phương trình liên quan (PT hằng số phân

li acid, PT bảo toàn điện tích, PT bảo toàn khối lượng,

PT tích số ion của nước)

Trang 7

] [

] ][

[

HA

A H

(d)

] [

] [ ]

[

] [ ]

[

] [ ]

OH H

C k A

A C

k A

HA k

Từ (a), (b) và (c) suy ra:

(e) [H + ][OH - ] = k H2O

PT HS phân li acid :

PT bảo toàn khối lượng

PT trung hoà điện

PT tích số ion của nước

Trang 8

] [

[H + ] 3 + k HA [H + ] 2 –[k HA C HA + k H2O ] [H + ] – k HA k H2O = 0

rút ra từ PT (d) vào (e) và biến đổi, ta được PT tính

pH của đơn acid HA :

Trang 9

pH của dung dịch đa acid H n A

Tương tự, thành lập đươc PT dùng để tính pH của dung dịch đa acid H n A (nồng độ ban đầu C 0 , các hằng số phân li k 1 , k 2 , k 3 …) như sau:

[H + ] n+2 + k 1 [H + ] n+1 + (k 1 k 2 –k 1 C 0 –10 –14 ) [H + ] n + (k 1 k 2 k 3 – 2 k 1 k 2 C 0 – k 1 k H2O )[H + ] n-1

+ (k 1 k 2 k 3 k 4 –3k 1 k 2 k 3 C 0 – k 1 k 2 k H2O ) [H + ] n-2

+ – k 1 k 2 k n k H2O = 0

Trang 10

PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH BAZ

Tất cả PT tính pH của DD acid áp dụng được để

tính pOH cho DD baz, chỉ cần thay [H + ] bằng [OH – ], thay k acid bằng k baz …vào PT tương ứng

Trang 11

Dung dịch chứa acid yếu và muối của nó

DD chứa acid yếu HA (nồng độ C A ) và baz liên hợp

A – (nồng độ C B ) trong dạng muối NaA, ví dụ

Trang 12

PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ĐỆM

(CHỨA ACID VÀ BAZ LIÊN HỢP)

Dung dịch chứa baz yếu và acid liên hợp

DD chứa baz yếu A - (nồng độ C B ) và acid liên hợp

HA (nồng độ C A ), ví dụ (NH 4 OH + NH 4 Cl):

OH – ] 3 + (C A + k A )[OH – ] 2 – (C B k A + k H2O ) [OH – ]

– k A k H2O = 0

Trang 13

MỘT SỐ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN TÍNH pH CỦA DD

Trang 14

Công thức đơn giản Phạm vi áp dụng

Điều kiện của k Điều kiện của nồng độ (M) Acid mạnh

Trang 15

Điều kiện của k Điều kiện của

nồng độ (M) acid yếu

Trang 16

Điều kiện của k Điều kiện của nồng độ (M) Acid trung bình

Trang 17

Công thức đơn giản

Phạm vi áp dụng Điều kiện của k Điều kiện của

nồng độ (M) acid rất yếu

pH= 7

(C HA rất bé) Mọi k C HA < 10

– 8

[H + ] 3 + k HA [H + ] 2 –[k HA C HA + k H2O ] [H + ] – k HA k H2O = 0

Trang 18

Baz mạnh pOH = –lg C A - hay pH = 14 + lg C A -

Baz trung bình [OH – ] 2 +k A [OH – ]–k A C A = 0

Baz yếu : pOH = ½ pk A - – ½lg C A

hay pH = 7 + ½ pk HA + ½ lg C A -

( HA : acid liên hợp với baz A – )

pH của dung dịch đơn baz A –

Trang 19

pH của đa acid H n A /đa baz A n –

Điều kiện chung để xem đa acid (baz) tương đương đơn acid hoặc đơn baz

(chỉ áp dụng cho các trường hợp tương tự với các

trường hợp được nêu trong các ví dụ dưới đây)

Trang 20

pH= ½ 6,35 – ½ lg 0,01 = 4,18

[H + ] 2 + k a1 [H + ]– k a1 C HA = 0

Ví dụ 1: H 2 CO 3 ( k a1 = 10 – 6,35 ; k a2 = 10 – 10,32 )0,01M:

tương đương đơn acid có k HA = k a1 =10 –6,35 (acid yếu)

Ví dụ 2: H 3 PO 4 ( k a1 = 10 – 2,12 ;k a2 =10 – 7,21 ;k a3 =10 – 12,34 ) 0,1M: tương đương đơn acid có k HA = k a1 =10 –2,12

(acid trung bình)

Trang 21

Giải PT trên, được [OH – ]= 10 –2,84 tức pH = 11,16

hay pH = 7 + ½ pk HA + ½ lg C A -

= 7 + ½ 10,32 + ½ lg 0,01= 11,16

Trang 22

B HA

C

C pk

pH của dung dịch đệm tạo bởi acid yếu và baz liên

hợp hoặc pH của dung dịch đệm tạo bởi baz yếu và

acid liên hợp

(*) k HA - hằng số phân li của acid yếu

C B - nồng độ dạng baz

C A – nồng độ dạng acid

Nếu C A ,C B lớn hơn nhiều so với [H + ] và [OH - ]:

Dung dịch đệm còn được tạo thành bởi 2 chất lưỡng

tính acid – baz, ví dụ NaH 2 PO 4 (đóng vai trò acid yếu

k HA =k a2 = 10 – 7,21 , nồng độ C A )và Na 2 HPO 4 (đóng vai

trò baz yếu nồng độ C B )

Trang 23

pH của DD muối

1) Tạo bởi một acid mạnh và

một baz mạnh (ví dụ NaCl,

KNO 3 ):

pH = 7 ( 25 0 C)

2)Tạo bởi một acid mạnh và

một baz yếu (NH 4 Cl,NH 4 NO 3 ),

tương đương acid yếu:

Tạo bởi một acid yếu và một

baz mạnh (NaCH 3 COO, KCN)

tương đương baz yếu:

Trang 24

ion Trung tính Acid Baz

Anion Cl – ,l – ,Br – ,

NO 3 – , ClO 4 – , SO 4 2 –

,H 2 PO 4 – OH – ,HS – , CO 3 2–

HCO 3 – PO 4 3– , HPO 4 2– , S 2–

CN – ,CH 3 COO –

[Al(H 2 O) 5 (OH)]

2+

Tính chất acid , baz của một số ion trong nước

được nêu trong bảng

Trang 25

PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ

CHUẨN ĐỘ ACID MẠNH BẰNG BAZ MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ HCl bằng NaOH 1)Phản ứng chuẩn độ

H + + OH  H 2 O

3) Bước nhảy của đường

chuẩn độ khá dài (từ

pH = 4 đến 10 với C HCl ,

C NaOH ~ 0,1N)  có thể

chọn các chất chỉ thị có

pH chuyển màu trong

khoảng này

2) Tại điểm tương đương

[OH]=[H + ] pH tđ = 7

Trang 26

Tên chỉ thị Khoảng chuyển màu Màu dạng HInd Màu dạng Ind Metyl da cam 3,1 – 4,4 Hồng cam Vàng Bromocresol

lục 3,8 – 5,4 Vàng Xanh

Bromothymol

Phenolphtalein 8,2 – 10 không màu Tím

CHUẨN ĐỘ ACID MẠNH BẰNG BAZ MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ HCl bằng NaOH

Một số chất chỉ thị thông dụng

Trang 27

Màu hồng nhạt

Chuẩn độ DD NaOH bằng DD HCl

50 40 30 20 10

Trang 28

CHUẨN ĐỘ ACID YẾU BẰNG BAZ MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ CH 3 COOH bằng NaOH

1)Phản ứng chuẩn độ

HA + NaOH  NaA + H 2 O (CH 3 COOH + NaOH  NaCH 3 COO + H 2 O)

2) Tại điểm tương đương, pH của dd quyết định bởi NaA là một baz yếu có nồng độ C NaA nên:

pH tđ = 7 + ½ pk HA + ½ lgC NaA = 7 + ½ pk CH3COOH + ½ lgC NaCH3COO =7 + ½ 4,76+ ½ lgC NaCH3COO

(C NaCH3COO = 0,01M  pH tđ = 8,38

C NaCH3COO = 0,1M  pH tđ = 8,88)

C NaA là nồng độ NaA sinh ra, về mặt lý thuyết chính là nồng độ acid ban đầu/ nồng độ baz đã sử dụng, nhưng thực tế đã bị giảm xuống do thể tích DD tăng lên

Trang 29

Đường chuẩn độ acid yếu bằng baz mạnh

3) Bước nhảy của đường

chuẩn độ nằm trong

vùng baz nên chọn chỉ

thị có pH ch/m > 7, thường

dùng phenol phtalein

CHUẨN ĐỘ ACID YẾU BẰNG BAZ MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ CH 3 COOH bằng NaOH

Trang 30

CHUẨN ĐỘ BAZ YẾU BẰNG ACID MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ NH 4 OH bằng HCl

A + HCl  HA + Cl

(NH 3 + HCl  NH 4 + + Cl) 2) Tại điểm tương đương, pH của dd quyết định bởi

HA là một acid yếu nên:

pH tđ = ½ pk HA  ½ lgC HA

= ½ pk NH4+ ½ lgC NH4+ = ½ 9,24 ½ lgC NH4+ (C NH4+ = 0,01M  pH tđ = 5,62

C NH4+ = 0,1M  pH tđ = 5,12)

Trang 31

CHUẨN ĐỘ BAZ YẾU BẰNG ACID MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ NH 4 OH bằng HCl

% sự chuẩn độ

Bước nhảy của đường

chuẩn độ nằm trong

vùng acid nên chọn chỉ

thị có pH ch/m < 7, thường

dùng metyl da cam,

bromocresol lục, metyl

đỏ

Trang 32

CHUẨN ĐỘ ĐA ACID BẰNG BAZ MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ H 3 PO 4 bằng NaOH Điều kiện để đa acid H n A được chuẩn độ theo từng nấc

H 3 PO 4 + NaOH  NaH 2 PO 4 + H 2 O k a1 = 102,12

NaH 2 PO 4 + NaOH → Na 2 HPO 4 + H 2 O k a2 = 107,21

Na 2 HPO 4 + NaOH → Na 3 PO 4 + H 2 O k a3 = 1012,38

4 1

Trang 33

Đường chuẩn độ H 3 PO 4

bằng NaOH

CHUẨN ĐỘ ĐA ACID BẰNG BAZ MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ H 3 PO 4 bằng NaOH

Có thể XĐ 2 điểm cuối

Trang 34

Chuẩn độ DD H 3 PO 4 bằng DD NaOH

50 40 30 20 10 0

2-3 giọt Bromocresol

lục

3-4 giọt Phenolphtalein

NaOH

50 40 30 20 10 0

Màu Lục xanh

Đọc

V 2

Trang 35

CHUẨN ĐỘ ĐA BAZ BẰNG ACID MẠNH

Ví dụ: Chuẩn độ Na 2 CO 3 bằng HCl Điều kiện để đa baz A n được chuẩn độ theo từng nấc

Na 2 CO 3 + HCl  NaHCO 3 + NaCl k b1 =103,68 NaHCO 3 + HCl  H 2 CO 3 + NaCl k b2 =107,65

(CO 3 2 là baz liên hợp của diacid H 2 CO 3

ka 1 =106,35 ;ka 2 =1010,32 )

4 1

Trang 36

Ví dụ: Chuẩn độ Na 2 CO 3 bằng HCl

Na 2 CO 3 được chuẩn độ bằng HCl theo 2 nấc:

Trang 37

Đường chuẩn độ Na 2 CO 3 bằng HCl

Ví dụ: Chuẩn độ Na 2 CO 3 bằng HCl

V tđ 2 là thể tích HCl

dùng để chuẩn độ 2 chức

V tđ2 = 2 V tđ1

Trang 38

XÁC ĐỊNH ĐỘ KIỀM CỦA MẪU NƯỚC

nước kiềm với 2 chỉ thị phenolphthalein (V P ) và methyl

da cam (V M )

Tương quan giữa thể tích V P và V M sẽ giúp kết luận sự hiện diện của các ion kiềm và hàm lượng của chúng

Trang 39

XÁC ĐỊNH ĐỘ KIỀM CỦA MẪU NƯỚC

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,37 MB