Luận văn Thiết kế tư liệu dạy học phần thực hành hóa học phân tích định lượng ở trường THPT chuyên

hứa trong buret. + Dùng khăn giấy mỏng thấm hết nước bám bên ngoài buret. Hình 2.5. Cách rửa đuôi buret 50 - Cách đọc mực chất lỏng trong buret: + Khi đọc chỉ số trên buret, mắt phải để ở vị trí ngang với vạch khum. Khi đọc thể tích buret, mắt phải để ở vị trí ngang mặt khum phía dưới dung dịch trong suốt hoặc phần trên mặt khum với dung dịch có màu. Hình 2.6. Cách đọc mực chất lỏng của từng loại dung dịch + Muốn nhìn mặt khum rõ hơn, có thể đặt phía sau buret một miếng bìa đen, đặt dưới vòm khum khoảng 1cm. Hình 2.7. Cách đọc thể tích chất lỏng trong cột buret - Cách sử dụng buret: + Kẹp buret vào vị trí thẳng đứng. Trước mỗi lần chuẩn độ phải đổ dung dịch chuẩn vào buret tới vạch “0” và chú ý làm đầy cả phần cuối và cả khóa buret. 51 (a) nạp dung dịch vào buret (b) Kiểm tra xem có còn bọt khí ở khóa van không (c) rửa đầu buret bằng nước cất (d) làm sạch và khô buret trước khi chuẩn độ Hình 2.8. Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ - Khi tiến hành chuẩn độ phải để cho dung dịch chảy khỏi buret từ từ để tất cả chất lỏng chảy ra hết khỏi buret và sau 30 giây kể từ khi khóa dung dịch mới đọc kết qủa. Cuối quá trình chuẩn độ phải nhỏ từng giọt dung dịch và làm vài lần để lấy giá trị trung bình. Phép chuẩn độ được coi là kết thúc khi hiệu thể tích giữa các lần chuẩn độ song song không quá ± 0,1 ml. - Sau khi kết thúc chuẩn độ, đổ bỏ hóa chất còn dư trong buret. Tráng lại buret bằng nước cất ít nhất 2 lần, chứa đầy nước cất trong buret và treo lên giá đỡ. 4. Một số dụng cụ đo thể tích khác Becher, bình nón, ống đong chỉ cho mức thể tích rất tương đối và không bao giờ sử dụng các vật dụng này với mục đích đo thể tích chính xác. Sai số của các dụng cụ này có thể lên tới 10%. Hình 2.9. Các dụng cụ đo thể tích a)Becher b)Bình nón c) Ống đong 52 Những dụng cụ này cần được rửa sạch bằng nước cất và để khô trước khi sử dụng. Khi chuẩn độ, cầm bình nón bằng 3 ngón tay của tay thuận: ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa. Hình 2.10. Cách cầm bình nón khi chuẩn độ V. Một số thao tác cơ bản trong thực hành phân tích thể tích 1. Cách lấy dung dịch để chuẩn độ - Rót hóa chất chuẩn độ từ chai vào becher 100ml sạch và khô, và rót từng lượng nhỏ để tránh nhiễm bẩn hóa chất. Nếu becher còn dính nước bên trong thì phải tráng lại becher đó bằng hóa chất chuẩn độ. - Chỉ dùng nước cất chứ không được dùng dung dịch cần lấy để tráng bình nón. - Sử dụng pipet hút dung dịch chuẩn hoặc dung dịch phân tích vào bình nón. Tuyệtđối KHÔNG dùng pipet hút trực tiếp hóa chất từ chai. Chú ý: 1 becher và 1 pipet dùng cho 1 loại hóa chất nhất định. (a) tráng pipet bằng chính dung dịch cần lấy (b) lau phía ngoài pipet bằng giấy thấm (c) Để pipet thẳng đứng và nghiêng bình nón để dung dịch chảy vào (d) Tia nước cất xung quang bình nón Hình 2.11. Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón bằng pipet 53 Hóa chất còn dư lại trong becher KHÔNG được trút bỏ lại vào chai hóa chất, phải đổ bỏ. Khi sử dụng phải tiết kiệm hóa chất. 2. Cách tiến hành chuẩn độ: - Tay không thuận cầm khóa van (hình 2.12a). - Tay thuận cầm bình nón (hình 2.12b), lắc tròn, nghiêng 10-150, không có tiếng kêu róc rách. - Chuẩn độ với tốc độ nhanh trước điểm tương đương một vài ml. - Để đầu buret chạm vào bình nón (hình 2.12c). - Tia nước cất xung quanh để dung dịch của chất chuẩn nếu có bám trên thành của bình nón sẽ được đi xuống (hình 2.12d). - Khi gần đến điểm tương đương chuẩn với tốc độ chậm. - Dấu hiệu kết thúc chuẩn độ là khi dung dịch vừa chuyển từ mầu A sang màu B. (a) (b) (c) (d) Hình 2.12. Các thao tác trong quá trình chuẩn độ VI. Thực hành 1. Quan sát, nhận biết các loại dụng cụ: buret, pipet các loại, bình định mức, bình nón, becher, ống đong 2. Tráng rửa buret, kiểm tra bôi trơn ổ khóa buret. Cho nước chất vào buret, điều chỉnh đến vạch 0. Tập điều chỉnh cho dung dịch chảy từng dòng, từng giọt, nửa giọt. 3. Tập lấy đúng 10ml nước cất bằng pipet vào bình nón. 4. Tập cầm và lắc bình nón (dùng nước cất). 5. Tập thao tác chuẩn độ: phối hợp lắc bình nón và cho dung dịch từ buret xuống sao cho lấy được từng dòng, từng giọt, nửa giọt. 54 Bài 2: CHUẨN ĐỘ AXIT MẠNH BẰNG BAZƠ MẠNH I. Chỉ thị axit – bazơ - Thường là các axit hay bazơ hữu cơ yếu, và màu của 2 dạng axit và bazơ phải khác nhau. - Khoảng pH tại đó chỉ thị đổi màu gọi là khoảng chuyển màu của chỉ thị. - Trong khoảng pH chuyển màu của chỉ thị, có 1 giá trị pH mà tại đó màu của chỉ thị chuyển đổi rõ nhất. Giá trị này gọi là chỉ số chuẩn độ của chỉ thị, kí hiệu là pT. - Chỉ số chuẩn độ pT phụ thuộc vào chất chỉ thị và thứ tự của phép chuẩn độ. Ví dụ: - Đối với phenolphthalein: + Khi chuẩn độ axit bằng kiềm, dung dịch chuyển từ không màu sang màu hồng tại pH = 9 nên chỉ thị có pT = 9. +Khi chuẩn độ kiềm bằng axit, dung dịch chuyển từ màu hồng sang không màu tại giá trị pH = 8 nên chỉ thị có pT = 8. - Đối với metyldacam: + Khi chuẩn độ axit bằng kiềm, dung dịch chuyển từ màu đỏ sang vàng tại pH = 4,4 nên chỉ thị có pT = 4,4. + Khi chuẩn độ kiềm bằng axit, dung dịch chuyển từ màu vàng sang hồng cam tại giá trị pH = 4 nên chỉ thị có pT = 4.  Nguyên tắc chọn chỉ thị Chọn chỉ thị có khoảng chuyển màu trùng với khoảng bước nhảy chuẩn độ của phép chuẩn độ. Tốt nhất là chọn chỉ thị có chỉ số chuẩn độ pT gần trùng với pH của dung dịch chuẩn độ tại thời điểm tương đương. II- Sai số trong phép chuẩn độ Dù việc phân tích có cẩn thận đến đâu thì kết quả thu được vẫn khác với giá trị thật, tức là vẫn có sai số. Sai số được chia thành 2 loại: - Sai số hệ thống hay sai số xác định: + Có thể xác định được. + Do những nguyên nhân có thể biết được như: dụng cụ đo (buret, pipet, bình định mức, cân) hay hóa chất có nồng độ sai. 55 + Phương pháp xác định có khuyết điểm. + Người phân tích có khuyết điểm về cách nhận màu. - Sai số ngẫu nhiên hay sai số không xác định: + Không thể biết hay xác định được. + Do những nguyên nhân không cố định và không dự đoán được. + Chỉ có thể giảm bằng cách tăng số lần xác định. Sai số khi sử dụng chỉ thị là một trong những sai số mang tính hệ thống, phụ thuộc vào pT của từng chỉ thị. III. Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh 1. Nguyên tắc: Cơ sở của phương pháp dựa vào phản ứng trung hoà: HCl + NaOH → NaCl + H2O H+ + OH- → H2O Tại điểm tương đương, dung dịch muối NaCl là muối trung tính, pH = 7, hơn nữa đường cong chuẩn độ có bước nhảy pH lớn (4 - 10), có thể dùng các chất chỉ thị là phenolphtalein hoặc metyl da cam, metyl đỏ... 2. Tiến hành: - Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch HCl cần xác định nồng độ vào bình nón cỡ 250ml, thêm 2 - 3 giọt phenolphthalein. - Từ buret, nhỏ dung dịch NaOH 0,1N và lắc đều bình nón cho tới khi dung dịch có màu hồng nhạt bền trong khoảng 30 giây thì dừng chuẩn độ (hình 2.14c). - Ghi thể tích dung dịch NaOH đã chuẩn độ ( V0 ml). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình V ml (sai số giữa 3 lần không quá 0,1ml). - Từ số liệu đã có, lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch HCl cần xác định và cho biết sai số chuẩn độ. 56 Hình 2.13. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH Hình 2.14. Chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH a) Dung dịch trước chuẩn độ không màu b) Dung dịch gần tới điểm tương đương, bắt đầu xuất hiện màu hồng không bền c) Dung dịch tại điểm cuối chuẩn độ, màu hồng không mất đi sau 30 giây 57 Bài 3: CHUẨN ĐỘ AXIT AXETIC BẰNG DUNG DỊCH NATRI HIĐROXIT 1. Nguyên tắc: Cơ sở của phương pháp dựa vào phản ứng trung hoà: CH3COOH + NaOH→ CH3COONa + H2O CH3COOH + OH-→ CH3COO- + H2O Muốn chuẩn độ được axit yếu (Ka, C0) bằng bazơ mạnh thì điều kiện Ka.C0 ≥ 10-11 với sai số chấp nhận q = ± 0,2%.  Tại điểm tương đương, xảy ra cân bằng: CH3COO- + H2O →← CH3COOH + OH-Kb = Kw.Ka-1 Giả sử C = C0 = 0,1M thì Vtđ≈ V0. Với Ka = 10-4,76, KW = 10-14, ta có [OH-] = 10-5,27 ⇒ pHtđ = 8,73. Vậy có thể dùng chỉ thị là phenolphtalein vì pT = 9 ≈ pHtđ.  Chấp nhận q = ± 0,2%, bước nhảy chuẩn độ trong khoảng pH = 7,46 – 10. 2. Tiến hành: - Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch CH3COOH cần xác định nồng độ vào bình nón cỡ 250ml, thêm 2 - 3 giọt phenolphthalein. - Từ buret, nhỏ từ từ dung dịch NaOH 0,1N và lắc đều bình nón, quan sát cho tới khi dung dịch có màu hồng nhạt bền trong khoảng 30 giây thì dừng chuẩn độ (hình 2.16c). - Ghi thể tích dung dịch NaOH đã chuẩn độ ( V0 ml). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình V ml (sai số giữa 3 lần không quá 0,1ml). - Từ số liệu đã có, tự lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch CH3COOH và cho biết sai số chuẩn độ. 58 Hình 2.15. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NaOH Hình 2.16. Chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NaOH a) Dung dịch trước chuẩn độ không màu b) Dung dịch gần tới điểm tương đương, bắt đầu xuất hiện màu hồng không bền c) Dung dịch tại điểm cuối chuẩn độ, màu hồng không mất đi sau 30 giây 59 Bài 4: CHUẨN ĐỘ DUNG DỊCH NH3 BẰNG DUNG DỊCH HCl 1. Nguyên tắc: Cơ sở của phương pháp dựa vào phản ứng trung hoà: NH3 + HCl→NH4Cl NH3 + H+→NH4+  Tại điểm tương đương xảy ra cân bằng NH4+   NH3 + H+ Ka = 5,75.10-10 Giả sử C = C0 = 0,1M thì Vtđ≈ V0. Với Ka = 5,75.10-10 thì [H+] = 10-5,27⇒ pHtđ = 5,27. Vậy có thể dùng chỉ thị là metyl đỏ (pT = 5) hoặc metyl da cam (pT = 4).  Chấp nhận q = ± 0,2%, bước nhảy chuẩn độ trong khoảng 6,5 – 4. 2. Tiến hành: - Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch NH3 cần xác định nồng độ vào bình nón cỡ 250ml, thêm 2 - 3 giọt metyl đỏ, dung dịch có màu vàng. - Từ buret, nhỏ từ từ dung dịch HCl 0,1N và lắc đều bình nón cho tới khi dung dịch có màu hồng cam thì dừng chuẩn độ (hình 2.18c). Hình 2.17. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NH3 bằng dung dịch HCl 60 - Ghi thể tích dung dịch HCl đã chuẩn độ (V0 ml). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình V ml (sai số giữa 3 lần không quá 0,1ml). - Từ số liệu đã có, lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch NH3 cần xác định và cho biết sai số chuẩn độ. Hình 2.18. Chuẩn độ dung dịch NH3 bằng dung dịch HCl a) Dung dịch trước chuẩn độ có màu vàng b) Dung dịch gần tới điểm tương đương có màu cam c) Dung dịch tại điểm cuối chuẩn độ có màu hồng cam Bài 5: CHUẨN ĐỘ AXIT PHOTPHORIC VÀ HỖN HỢP AXIT CLOHIĐRIC, AXIT PHOTPHORIC BẰNG DUNG DỊCH NATRI HIĐROXIT I. Chuẩn độ H3PO4 bằng dung dịch NaOH 1. Nguyên tắc: H3PO4 là axit 3 nấc với các hằng số phân ly:Ka1 = 10-2,15, Ka2 = 10-7,21, Ka3 = 10-12,32. Khi tỉ số giữa 2 hằng số phân li kế tiếp vượt quá 104 thì về nguyên tắc, có thể chuẩn độ riêng từng nấc. Phản ứng chuẩn độ: phản ứng trung hòa - Tại điểm tương đương thứ nhất: NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O pH của dung dịch được tính theo pH của NaH2PO4 (giả sử có nồng độ 0,1M). 61 H2PO4-  H+ + HPO42- Ka2 H2PO4- + H+  H3PO4 pH = ½ (pKa1 + pKa2) = ½ (2,15 + 7,20) = 4,68. Vậy có thể dùng chỉ thị metyl dacam vì pT = 4,4 ≈ pHtđ1. - Tại điểm tương đương thứ hai: 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O pH của dung dịch được tính theo pH của Na2HPO4. HPO42- ⇋ H+ + PO43- Ka3 HPO42- + H+ ⇋ H2PO4- pH = ½ (pKa2 + pKa3) = ½ (7,21 + 12,35) = 9,76. Vậy có thể dùng chỉ thị phenolphtalein vì pT = 9 ≈ pHtđ2. 2. Tiến hành: - Dùng pipet hút chính xác 10,00 ml dung dịch H3PO4 cần phân tích cho vào bình nón 250ml. - Thêm 2 - 3 giọt chỉ thị metyl da cam, lắc đều và chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1N tới khi dung dịch chuyển từ đỏ sang màu vàng (hình 2.19a). - Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ (V1). - Thêm tiếp vào dung dịch đang chuẩn độ 2-3 giọt chỉ thị phenolphtalein và tiếp tục chuẩn độ tới khi dung dịch chuyển từ vàng sang màu hồng cam (hình 2.19b). Hình 2.19. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch H3PO4 bằng dung dịch NaOH b) a) 62 - Ghi số ml dung dịch NaOH đã chuẩn độ lần 2 (V2). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình của V1 và V2. - Từ số liệu đã có, lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch H3PO4 cần xác định và cho biết sai số chuẩn độ. II. Chuẩn độ hỗn hợp HCl và H3PO4 bằng dung dịch NaOH 1. Nguyên tắc Do H3PO4 có Ka1 = 10-2,15 nên không thể chuẩn độ riêng HCl trong hỗn hợp gồm HCl và H3PO4 mà phải chuẩn độ chung đến nấc một của H3PO4 ứng với sự đổi màu của metyl da cam và tiếp tục chuẩn độ đến nấc hai của H3PO4 ứng với sự đổi màu của phenolphthalein. Phản ứng chuẩn độ: phản ứng trung hòa - Đến điểm tương đương thứ nhất: NaOH + HCl → NaCl + H2O NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O pH của dung dịch được tính theo pH của NaH2PO4 (giả sử có nồng độ 0,1M). H2PO4-  H+ + HPO42- Ka2 H2PO4- + H+  H3PO4 pH = ½ (pKa1 + pKa2) = ½ (2,15 + 7,20) = 4,68. Vậy có thể dùng chỉ thị metyl dacam vì pT = 4,4 ≈ pHtđ1. - Đến điểm tương đương thứ hai: NaOH + HCl → NaCl + H2O 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O pH của dung dịch được tính theo pH của Na2HPO4. HPO42-  H+ + PO43- Ka3 HPO42- + H+ ⇋ H2PO4- pH = ½ (pKa2 + pKa3) = ½ (7,21 + 12,35) = 9,76. Vậy có thể dùng chỉ thị phenolphtalein vì pT = 9 ≈ pHtđ2. 2. Cách tiến hành 63 - Dùng pipet hút chính xác 10,00 ml dung dịch hỗn hợp HCl và H3PO4 cần phân tích cho vào bình nón 250ml. - Thêm 3 - 4 giọt chỉ thị metyl da cam, lắc đều và chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1N tới khi dung dịch chuyển từ đỏ sang màu vàng. - Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ (V1). - Thêm tiếp vào dung dịch đang chuẩn độ 3-4 giọt chỉ thị phenolphtalein và tiếp tục chuẩn độ tới khi dung dịch chuyển từ vàng sang màu hồng cam. - Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ lần 2 (V2). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình của V1 và V2. - Từ số liệu đã có, lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch HCl và H3PO4 cần xác định và cho biết sai số chuẩn độ. Bài 6: CHUẨN ĐỘ NATRI CACBONAT VÀ HỖN HỢP NATRI HIĐROXIT, NATRI CACBONAT BẰNG DUNG DỊCH AXIT CLOHIĐRIC I. Chuẩn độ Na2CO3 bằng dung dịch HCl 1. Nguyên tắc Na2CO3 được xem như một bazơ hai nấc: CO32- + H2O  HCO3- + OH- HCO3- + H2O → H2O + CO2 + OH- Do tỉ số giữa 2 hằng số phân ly kế tiếp của axit liên hợp (H2CO3 với Ka1 = 10-6,35, Ka2 = 10-10,33) ≈ 104, nên có thể chuẩn độ riêng từng nấc. Phản ứng chuẩn độ: dựa vào phản ứng trung hòa - Tại điểm tương đương thứ nhất: CO32- + H+   HCO3- pH của dung dịch được tính theo pH của HCO3- HCO3-  H+ + CO32- Ka2 HCO3- + H+  H2O + CO2 pH = ½ (pKa1 + pKa2) = ½ (6,35 + 10,33) = 8,34. Vậy có thể dùng chỉ thị phenolphtalein vì pT = 8 ≈ pHtđ1. - Tại điểm tương đương thứ hai: HCO3- + H+  H2O + CO2 Thành phần dung dịch gồm H2O và CO2. 64 pH của dung dịch được tính dựa vào nấc phân ly thứ nhất của axit cacbonic. H2O + CO2  HCO3- + H+ Ka1 C C [ ] C – h Nếu CCO2 > LCO2 (độ tan LCO2 = 3,0.10-2 M ở 250C) thì chấp nhận CCO2 = LCO2. Ta có h2/(3,0.10-2 – h) = 10-6,35 ⇒ h = 10-3,94 ⇒ pH = 3,94. Vậy có thể dùng chỉ thị metyl da cam vì pT = 4 ≈ pHtđ2. 2. Cách tiến hành - Hút 10ml dung dịch NaHCO3 0,1M vào một bình nón, thêm 10ml H2O và 3 giọt chỉ thị phenolphthalein để làm bình đối chứng. Dung dịch trong bình có màu hồng rất nhạt. - Dùng pipet hút chính xác 10,00 ml dung dịch Na2CO3 cần phân tích cho vào bình nón 250ml khác, thêm 3-4 giọt chỉ thị phenolphtalein, lắc đều. - Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn HCl 0,1N tới khi dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu hồng rất nhạt của bình đối chứng (hình 2.20). - Ghi số ml dung dịch HCl đã chuẩn độ (V1). Hình 2.20. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dich Na2CO3 bằng dung dịch HCl ở nấc 1 65 Hình 2.21. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch Na2CO3 bằng dung dịch HCl ở nấc 2 - Thêm tiếp vào dung dịch đang chuẩn độ 2 - 3 giọt chỉ thị metyl da cam. Chuẩn độ từng giọt HCl cho đến khi dung dịch chuyển sang màu da cam. - Đun sôi mẫu khoảng 2 - 3 phút, để nguội và tiếp tục chuẩn độ bằng HCl tới khi dung dịch chuyển sang màu hồng cam (hình 2.21). - Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ lần 2 (V2). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình của V1 và V2. - Từ số liệu đã có, lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch Na2CO3 cần xác định và cho biết sai số chuẩn độ. II. Chuẩn độ hỗn hợp NaOH và Na2CO3 bằng dung dịch HCl 1. Nguyên tắc Ta không thể chuẩn độ riêng NaOH trong hỗn hợp gồm NaOH và Na2CO3 mà phải chuẩn độ chung đến nấc một của Na2CO3 ứng với sự đổi màu của phenolphthalein và tiếp tục chuẩn độ đến nấc hai của Na2CO3 ứng với sự đổi màu của metyl da cam. Phản ứng chuẩn độ: phản ứng trung hòa. - Đến điểm tương đương thứ nhất: NaOH + HCl → NaCl + H2O 66 Na2CO3 + HCl → NaHCO3+ NaCl Thành phần dung dịch gồm HCO3- và H2O, tương tự ở I.1, pHtđ1 = 8,34. Vậy có thể dùng chỉ thị phenolphtalein vì pT = 8 ≈ pHtđ1. - Đến điểm tương đương thứ hai: NaOH + HCl → NaCl + H2O Na2CO3 + 2HCl → H2CO3+ 2NaCl Thành phần dung dịch gồm CO2 và H2O, tương tự ở I.1, pHtđ2 = 3,94. Vậy có thể dùng chỉ thị metyl da cam vì pT = 4 ≈ pHtđ2. 2. Cách tiến hành - Hút 10ml dung dịch NaHCO3 0,1M vào một bình nón khác, thêm 10ml H2O và 3 giọt chỉ thị phenolphthalein để làm bình đối chứng. Dung dịch trong bình có màu hồng rất nhạt. - Dùng pipet hút chính xác 10,00 ml dung dịch NaOH và Na2CO3 cần phân tích cho vào bình nón 250ml, thêm 3-4 giọt chỉ thị phenolphtalein, lắc đều. - Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn HCl 0,1N tới khi dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu hồng rất nhạt của bình đối chứng. - Ghi số ml HCl đã chuẩn độ (V1). - Thêm tiếp vào dung dịch đang chuẩn độ 2-3 giọt chỉ thị metyl da cam. Chuẩn độ từng giọt HCl cho đến khi dung dịch chuyển sang màu da cam. - Đun sôi mẫu khoảng 2-3 phút, để nguội và tiếp tục chuẩn độ bằng HCl tới khi dung dịch chuyển sang màu hồng cam. - Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ lần 2 (V2). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình của V1 và V2. - Từ số liệu đã có, lập công thức tính toán nồng độ của dung dịch NaOH và Na2CO3 ần xác định và cho biết sai số chuẩn độ. Bài 7: CHUẨN ĐỘ OXI HÓA – KHỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PEMANGANAT PHA CHẾ VÀ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH KALI PEMANGANAT I. Cơ sở của phương pháp Pemanganat 67 KMnO4 là chất oxi hóa mạnh, thường được dùng để xác định nhiều loại chất khử khác nhau. Phản ứng oxi hóa của KMnO4 có thể tiến hành trong môi trường axit, trung tính hay kiềm, nhưng phản ứng trong môi trường axit hay được dùng hơn. Trong môi trường axit, MnO4− khi bị khử chuyển thành ion Mn2+ MnO4− + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O Khi dùng dung dịch KMnO4 để chuẩn độ, nếu dư một giọt dung dịch KMnO4 (sau điểm tương đương) dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng. II. Pha chế và bảo quản dung dịch KMnO4 - KMnO4 là tinh thể mầu tím đen và thường lẫn tạp chất, nhất là MnO2. - Dung dịch KMnO4 kém bền, tự phân hủy theo phản ứng: 4MnO4- + 2H2O → 4MnO2 + 3O2 + 4OH- Phản ứng này được xúc tác bởi MnO2, Mn2+, nhiệt độ, ánh sáng Ngoài ra vì là chất oxi hóa rất mạnh nên khi hòa tan vào nước KMnO4 bị phân hủy bởi các chất khử có trong đó như NH3, các chất hữu cơ, bụi... làm nồng độ KMnO4 giảm xuống. Vì vậy, cách pha chế dung dịch KMnO4 gồm các bước như sau: + Hòa tan một lượng cân KMnO4 trong nước cất, đun đến sôi, làm lạnh rồi lọc và để yên trong bình màu nâu, đậy nút kín. + Sau vài giờ, nếu có kết tủa, dùng chén lọc thể tích đáy xốp hoặc xiphông để lọc bỏ kết tủa MnO2, không được dùng giấy lọc. + Bảo quản dung dịch trong bình thủy tinh tối màu, sạch, không có vết MnO2. Tránh để dung dịch tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Dung dịch KMnO4 được điều chế vẫn chưa dùng để chuẩn độ, phải xác định lại độ chuẩn của nó bằng chất thích hợp. III. Cách chuẩn độ dung dịch KMnO4 Có thể dùng H2C2O4.2H2O, Na2C2O4, As2O3, K4[Fe(CN)6].3H2O... để xác định nồng độ dung dịch KMnO4, nhưng hay dùng nhất là H2C2O4.2H2O và Na2C2O4 vì là những chất có công thức xác định, dễ tinh chế. 68 Dưới đây là cách xác định nồng độ dung dịch KMnO4 bằng H2C2O4.2H2O. 1. Cơ sở của phương pháp Trong môi trường axit, KMnO4 oxi hóa H2C2O4 theo phản ứng: 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2↑ + 8H2O - Điểm tương đương được xác định khi dung dịch có mầu hồng nhạt (dư một giọt dung dịch KMnO4), không mất sau khoảng 30 giây. - Phản ứng tiến hành trong môi trường dung dịch H2SO4 loãng. - Lúc đầu phản ứng xảy ra chậm nên để tăng tốc độ phản ứng, trước khi chuẩn độ cần đun nóng dung dịch H2C2O4 (không đun sôi để tránh H2C2O4 bị phân hủy). 2. Cách tiến hành - Dùng pipet hút chính xác 10,00ml dung dịch H2C2O4 0,01N cho vào bình nón, thêm 5ml dung dịch H2SO4 10%, đun nóng trên bếp điện tới 70 – 800C, không để sôi. - Từ buret, nhỏ từng giọt dung dịch KMnO4 xuống bình nón và lắc đều (chỉ cho giọt tiếp theo khi giọt trước đã mất màu). Ngừng chuẩn độ khi dung dịch xuất hiện mầu hồng nhạt, không mất mầu sau khoảng 30 giây. Hình 2.22. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch KMnO4 bằng dung dịch H2C2O4 69 - Ghi thể tích dung dịch KMnO4 đã dùng (V ml). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình V ml (sai số giữa 3 lần không quá 0,1ml). - Từ số liệu đã có, tự lập công thức tính toán nồng độ chính xác của dung dịch KMnO4. Bài 8: ĐỊNH LƯỢNG SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PEMANGANAT I. Nguyên tắc Phản ứng chuẩn độ ion Fe2+ bằng KMnO4 xảy ra nhanh và hoàn toàn trong môi trường axit: 5Fe2+ + MnO4− + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Khi dùng dung dịch KMnO4 để chuẩn độ, nếu dư một giọt KMnO4 (sau điểm tương đương) dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng. Trong dung dịch, Fe2+ rất dễ bị oxi hóa thành Fe3+, vì vậy, trước khi chuẩn độ phải khử Fe3+ thành Fe2+. Người ta thường dùng SnCl2, trong dung dịch nóng: Sn2+ + 2Fe3+ → Sn4+ + 2Fe2+ Lượng SnCl2 dư được oxi hóa bằng HgCl2: 2Cl- + Sn2+ + 2Hg2+ → Sn4+ + Hg2Cl2↓ Lượng ít Hg2Cl2 tạo thành phản ứng không đáng kể với KMnO4. Nếu không dư SnCl2 thì sẽ không xuất hiện Hg2Cl2 dưới dạng dải lụa óng ánh. Nếu dư nhiều SnCl2 sẽ có kết tủa Hg2Cl2 ở dạng bột, có thể xảy ra sự khử tiếp Hg2Cl2 thành Hg kim loại màu xám. Cả hai tình huống, thừa và thiếu SnCl2 đều gây sai số lớn. Trong dung dịch chuẩn độ có một lượng lớn ion Cl-, có khả năng phản ứng với KMnO4. Để tránh sai số, trước khi chuẩn độ cần them vào dung dịch hỗn hợp “bảo vệ” gồm MnSO4 + H2SO4 + H3PO4. Sự có mặt của Mn2+ làm hạn chế phản ứng giữa Cl- và KMnO4, còn H3PO4 tạo với Fe3+ phức FeHPO4+ không màu, tạo thuận lợi cho việc xác định điểm tương đương. II. Cách tiến hành - Dùng pipet hút chính xác 10,0ml dung dịch FeSO4 vào bình nón, đun nóng trên bếp điện đến 80-900C (không để sôi). 70 - Thêm vào dung dịch đang nóng từng giọt SnCl2, lắc đều sau khi cho từng giọt, đến khi mất màu vàng của dung dịch. - Thêm tiếp 2 giọt SnCl2 nữa, làm lạnh bình nón đến nhiệt độ phòng (bằng cách ngâm nước lạnh hoặc để tự nguội). - Thêm tiếp 20ml nước cất, lắc đều. Thêm nhanh cùng một lúc 10ml HgCl2 5% và lắc đều, để yên dung dịch trong 3 phút (không lâu hơn). Nếu xuất hiện dải lụa trắng của Hg2Cl2 thì thêm tiếp 20ml nước cất và 20ml hỗn hợp “bảo vệ”, lắc đều. - Chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30 giây. - Ghi thể tích dung dịch KMnO4 đã dùng (V ml). - Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình V ml (sai số giữa 3 lần không quá 0,1ml) - Từ số liệu đã có, tự lập công thức tính toán hàm lượng của Fe2+ trong mẫu (g/mẫu). Chú ý: Khi thêm HgCl2 mà xuất hiện kết tủa trắng dạng bộ hoặc xám đen thì phải bỏ đi, làm lại thí nghiệm khác. Bài 9: CHUẨN ĐỘ OXI HÓA – KHỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP IOT CHUẨN HÓA DUNG DỊCH NATRI THIOSUNFAT I. Cơ sở của phương pháp iot 1. Phản ứng chuẩn độ I2 là chất oxi hóa yếu, I- là chất khử yếu I2 (r) + 2e  2I- I2 ít tan trong nước, tan nhiều trong KI I2 (dd) + I-  I3- Bằng phương pháp iot có thể định lượng được cả các chất oxi hóa và các chất khử:  Định lượng chất khử - chuẩn độ trực tiếp Có thể chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch iot hoặc cho chất khử tác dụng với I2 lấy dư, rồi chuẩn độ lượng I2 dư bằng dung dịch Na2S2O3. Các chất khử có thể là Na2S2O3 , axit ascorbic, CN-, Sn2+. 2S2O32- + I2 → S4O62- + 2I-  Định lượng chất oxi hóa – chuẩn độ gián tiếp Cho chất oxi hóa tác dụng với I- dư trong môi trường axit. Sau đó chuẩn độ lượng I2 sinh ra bằng dung dịch Na2S2O3. Sơ đồ phân tích như sau: 71 1/ KIdư + chất oxi hóa → I2. 2/ Chuẩn độ I2 bằng Na2S2O3. Sơ đồ trên dùng để xác định các chất oxy hoá như : K2Cr2O7, KMnO4, KClO3, Cl2 , Br2, NO2- Fe3+, Cu2+... Vậy, phản ứng quan trọng nhất trong phương pháp iot là phản ứng giữa iot (chất oxi hóa) và natri thiosunfat (chất khử). 2S2O32- + I2 → S4O62- + 2I- ( hoặc 2S2O32- + I3- → S4O62- + 3I-) 2. Chỉ thị trong chuẩn độ iot: - Dùng dung dịch hồ tinh bột vì hồ tinh bột tạo với iot hợp chất màu xanh đặc trưng. Phản ứng rất nhạy: có thể phát hiện iot với nồng độ 10-5N. - Độ nhạy của chỉ thị tăng khi có một lượng nhỏ iot, và giảm khi có mặt ancol etylic, metylic hoặc nhiệt độ tăng. - Để tránh sai số, cần d