Sách hướng dẫn giáo viên - Mô đun Phân tích bằng điện hóa

dẫn học viên ghi nhận kết quả chính xác. - Tiến hành 2 thí nghiệm: o Xác định nồng độ hỗn hợp hai axit HCl và H3PO4. Hai axit này cùng đƣợc trung hoà cùng bằng một dung dịch NaOH chuẩn. o Xác định nồng độ đƣơng lƣợng cuả dung dịch chứa Ag+. - Chuẩn bị máy đo độ dẫn, thiến hành chuẩn độ, vẽ đƣờng cong chuẩn độ và tính toán kết quả nhƣ đã hƣớng dẩn trong giáo trình. Gợi ý các khía cạnh và mức - Phải làm cho học viên nắm vững các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả đo. - Học viên phải biết cách chuẩn độ. - Các học viên phải nhận biết đƣợc ý nghĩa phép chuẩn độ. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên đọc và nhận xét về phép đo độ dẫn gián tiếp. - Cho học viên đọc và ghi nhận kết quả phân tích vẽ đƣờng cong chuẩn độ. Cho điểm. 39 BÀI 5. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Mã bài: HD H5 Hình thức 1: giảng về các khái niệm cơ bản, nguyên tắc của phƣơng pháp điện thế và chuẩn độ điện thế - Giảng về khái niệm cơ bản trong phƣơng pháp phân tích điện thế. - Nguyên tắc đo thế điện cực, phân tích điện thế trực tiếp. - Phƣơng pháp chuẩn độ điện thế, các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện thế. 1. Nguyên tắc đo thế điện cực riêng Nguyên tắc: Ghép điện cực khảo sát với điện cực tiêu chuẩn hydro thành một nguyên tố Gavani, hai điện cực đƣợc nhúng vào hai dung dịch khác nhau rồi đo sức điện động E cuả nó. Giá trị sức điện động này chính là thế điện cực riêng cuả điện cực khảo sát. Ký hiệu hay E. 1.1.Điện cực so sánh Không thể đo thế cuả một điện cực riêng lẻ mà phải so sánh nó với một điện cực có thế đã biết gọi là điện cực so sánh, thế cuả điện cực so sánh phải ổn định và lặp lại, không phụ thuộc vào thành phần của dung dịch cần đo. Điện cực tiêu chuẩn hydro, calomen và điện cực clorua bạc là những điện cực so sánh thông dụng nhất: - Điện cực tiêu chuẩn hydro: Điện thế cuả điện cực này thay đổi theo áp suất cuả khí H2 và hoạt độ cuả ion H + - Điện cực calomen: Đây là điện cực so sánh đƣợc sử dụng nhiều nhất trong phân tích điện hoá. - Điện cực clorua bạc: Thế điện cực tùy thuộc vào hoạt độ cuả anion 1.2. Điện cực chỉ thị Là điện cực đƣợc dùng trong tổ hợp với điện cực so sánh đƣợc gọi là điện cực chỉ thị. Thế cuả nó phụ thuộc vào nồng độ cuả chất cần xác định. Hai dạng điện cực chỉ thị cơ bản: điện cực chỉ thị kim loại và điện cực màng. Điện cực chỉ thị và điện cực so sánh có thể là một trong các loại điện cực sau: 1.2.1. Điện cực loại 1 Cặp oxy hoá-khử trong trƣờng hợp này là một đơn chất (kim loại hay phi kim) và ion (cation hoặc anion từ đơn chất ấy). Là điện cực làm việc thuận nghịch với chất gây ra sức điện động. 40 Đối với kim loaị: là điện cực làm viện thuận nghịch với cation, điện thế cuả điện cực này chủ yếu phụ thuộc vào hoạt độ cuả cation. Đối với phi kim loaị: (dùng ở thể khí) Điện cực khí làm việc thuận nghịch với anion. Chỉ riêng với điện cực khí H2 với điện cực Pt, H2H2 thì ion là cation. 1.2.2. Điện cực loại 2 Là điện cực làm việc thuận nghịch với anion. Thế cuả điện cực loại II đƣợc xác định bằng hoạt độ cuả anion. Điện cực thủy ngân (I) sunfat Hg2SO4 : Để đo pH trong dung dịch sunfat, không dùng điện cực calomen Hg2Cl2 mà dùng điện cực Hg2SO4. Điện cực antimon: điện cực này dùng để đo pH cuả dung dịch, 1.2.3. Điện cực loại 3 Đây là điện cực 3 lớp, kim loại điện cực tiếp xúc với 2 loại muối khó tan có cùng anion nhúng vào trong dung dịch có chƣá cation cuả muối dễ tan hơn. Điện cực loaị 3 này đặc biệt là điện cực 222 MMY;HgYHg đƣợc dùng để chuẩn độ phức chất các ion M2+, đặc biệt là các ion kim loaị không có tính điện hoạt trong điều kiện thƣờng. 1.2.4. Điện cực oxy hoá khử Cấu tạo gồm kim loại thƣờng là Pt, nhúng vào dung dịch có chứa đồng thời dạng oxy hoá và dạng khử. Điện cực quinidron: Quinidron là một hỗn hợp quinon và hydroquinon có số mol bằng nhau. Quinon và hydroquinon là hai dạng oxy hoá khử cuả nhau: C6H4O2 + 2H + +2e C6H4O2 + C6H4(OH)2 Ƣu điểm: Có điện trở mạch thấp, cân bằng thiết lập nhanh, không chịu ảnh hƣởng cuả O2 ở pH < 9 và hơn điện cực thủy tinh. Nhƣợc điểm: Ở pH >9, hydroquinon thể hiện tính axit. Ngoài ra, nếu dung dịch chứa những chất oxy hoá khử mạnh thì tỷ lệ 246 246 OHHC OHC a a sẽ khác làm ảnh hƣởng đến giá trị cuả E đo đƣợc 1.2.5. Điện cực khí Là điện cực kim loại trơ (Pt) nằm tiếp xúc với khí và dung dịch chứa ion cuả khí này. Các phân tử khí hấp phụ lên bề mặt kim loại bị phân tách thành các nguyên tử hấp phụ tham gia trực tiếp vào quá trình điện cực. Kim loại dùng để chế tạo điện cực khí phải thoả mãn điều kiện sau: 41 - Không tham gia phản ứng hoá học với khí mà chỉ đóng vai trò tiếp xúc dẫn điện electron giữa khí và dung dịch có các ion khí này. - Phải xúc tiến cân bằng điện cực, là chất xúc tác cho phản ứng điện hoá. - Phải đảm bảo khả năng tạo bề mặt tiếp xúc lớn giữa khí và dung dịch. Pt và các kim loaị thuộc nhóm Pt làm điện cực kim loaị cho điện cực khí. Điện cực khí Hydro: là điện cực khí có ý nghĩa quan trọng nhất Điện cực khí oxy: Khác với điện cực khí hydro điện cực khí oxy là điện cực bất thuận nghịch, đƣợc viết theo sơ đồ sau: Pt,OOH 2 Phƣơng trình phản ứng điện cực phụ thuộc vào pH môi trƣờng. Trong môi trƣờng axit, oxy bị khử theo phƣơng trình sau: O2 + 4H + + 4e 2H2O. Môi trƣờng bazơ oxy bị khử theo phƣơng trình sau: O2 + 2H2O + 4e 4OH - 1.2.6. Điện cực hỗn hống Là điện cực kim loại hoà tan trong Hg, ngâm trong dung dịch muối kim loại cuả nó: Hg,MM m n . Cân bằng điện cực chỉ đƣợc thiết lập giữa ion kim loại Mn+ và kim loại nằm trong Hg: Hg + mMn+ = Mm(Hg). Điện cực hỗn hống phố biến nhất là điện cực hỗn hống Cd: Hg,CdCd2 . 1.3.Các điện cực màng chọn lọc ion - Điện cực thủy tinh: Đây là điện cực chọn lọc với ion H+, gồm một bầu thủy tinh rất mỏng có chƣá dung dịch HCl (dung dịch Y) nhúng vào dung dịch này là điện cực so sánh Ag, AgCl có thế nhất định. Ƣu điểm: Thủy tinh gần nhƣ trơ với tất cả các hoá chất nên có thể dùng ở nhiều môi trƣờng khác nhau. Nhƣợc điểm: Thủy tinh có chứa Na+ nên khi dung dịch có pH cao (pH>10) thì ngoài sự trao đổi giữa H+ cuả thủy tinh và H+ trong dung dịch còn có sự trao đổi cuả Na+ nữa. - Các điện cực dùng màng lỏng: Ứng dụng màng lỏng dựa trên cơ sở các màng lỏng có thể thiết lập trên bề mặt dung dịch cần phân tích và chất lỏng không trộn lẫn, hoạt động một cách chọn lọc với ion cần xác định. Các điện cực dùng màng lỏng cho phép xác định điện thế trực tiếp một số cation nhiều điện tích và cả nhiều anion. - ác điện cực màng rắn: Điện cực màng rắn chọn lọc với anion cũng tƣơng tự nhƣ thủy tinh chọn lọc với cation, độ chọn lọc cuả màng thủy tinh tạo nên do sự có mặt cuả các lỗ trống anion trên bề mặt cuả nó, ái 42 lực này đối với các ion tích điện dƣơng. Tƣơng tự, cho thấy màng có các lỗ trống cation sẽ có độ chọn lọc với anion. - Điện cực nhạy chất khí: Đƣợc cấu tạo gồm một điện cực so sánh, điện cực màng và một dung dịch chất điện giải đặt vào trong ống nhựa, gắn vào đầu ống một màng mỏng nhạy với chất khí dùng để ngăn cách dung dịch chất điện giải bên trong ống và dung dịch phân tích bên ngoài. Màng này cần thiết phải rất mỏng và xốp, lỗ nhỏ đƣợc chế tạo từ chất dẻo kỵ nƣớc, đảm bảo chỉ có khí đi qua đƣợc màng. 2. Phân tích điện thế trực tiếp Nguyên tắc: So sánh thế điện cực chỉ thị trong dung dịch cuả chất cần xác định với thế cuả cùng điện cực này nhúng trong dung dịch tiêu chuẩn cuả chính chất này áp dụng phƣơng trình Nersnt ta có thể tính đƣợc hoạt độ chất điện hoạt. Thế quan sát đƣợc cuả nguyên tố dùng cho phép đo điện thế trực tiếp có thể biểu diễn qua thế cuả điện cực so sánh, thế cuả điện cực chỉ thị và thế tiếp xúc lỏng. Thế tiếp xúc lỏng xuất hiện do sự phân bố không đồng đều cuả các anion và cation dọc theo các ranh giới giữa các dung dịch của hai chất điện giải. Thế này sinh ra do tốc độ di chuyển cuả các phân tử tích điện khác nhau dƣới tác dụng cuả lực khuếch tán. jchithisosanhquansat EEEE Mặc dù Ej rất nhỏ nhƣng nếu bỏ qua Ej thì kết quả tính sẽ không chính xác. Làm giảm Ej bằng cách dùng cầu nối KCl nhƣng cũng không thể triệt tiêu hoàn toàn đƣợc. Đó là một trong những lý do cơ bản làm hạn chế sự dụng phƣơng pháp điện thế trực tiếp. Chỉ sử dụng trong một số trƣờng hợp đặc biệt: pin nồng độ, đo pH và pK bằng điện cực chọn lọc. 2.1. Pin nồng độ Ví dụ: đo nồng độ Mn+ trong dung dịch X có nồng độ x, ta tạo một bên điện cực M nhúng vào trong dung dịch X, bên kia là điện cực M nhúng vào trong dung dịch Y đã biết chính xác nồng độ c cuả Mn+. Hai dung dịch chứa cùng một loaị ion cùng lực ion: M)c(M)x(MM nn Thế cuả pin này là XM YM ln nF RT E n n Phƣơng pháp này chính xác và cho phép đo đến nồng độ 10-6M. 2.2. Đo pH và pK 43 Nguyên tắc: Để đo pH và pK ngƣời ta dùng điện cực màng chọn lọc. Điểm đặc biệt cuả điện cực này là thế cuả nó chỉ tùy thuộc một hoạt độ cuả một ion nhất định (nếu không có mặt các ion cản trở). Do đó, chỉ cần đo thế điện cực (so với điện cực so sánh), dựa trên đƣờng chuẩn (thành lập với một loaị dung dịch có chƣá H+ hoặc X ở nồng độ biết chính xác) ta có thể suy ra nồng độ H+ hoặc nồng độ x cuả ion X. 3. Chuẩn độ điện thế Nguyên tắc: Lập mạch điện hoá gồm điện cực chỉ thị và điện cực so sánh trơ với ion phản ứng (ion cần chuẩn độ), tiến hành đo sức điện động cuả hệ trong quá trình chuẩn độ, điểm tƣơng đƣơng đƣợc xác định bằng bƣớc nhảy thế trên đƣờng cong chuẩn độ. Giữa dạng oxy hoá và dạng khử có mối liên hệ: Kh Ox a a ln nF RT EE 0 Nhƣ vậy bƣớc nhảy thế điện cực tƣơng đƣơng với nồng độ chất chuẩn độ ở gần điểm tƣơng đƣơng. Điện cực đƣợc dùng để thay thế chất chỉ thị và đƣợc gọi là điện cực chỉ thị. Để xác định điểm cuối chuẩn độ có thể dùng các dạng đồ thị khác nhau: Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế vào nồng độ chất chuẩn hay tính sự thay đổi thế trên một đơn vị thể tích chất chuẩn hay là xác định điểm cuối trong đó đạo hàm bậc hai cuả thế theo thể tích. 3.1. Chuẩn độ điện thế không dòng Nguyên tắc: Đo thế cuả một điện cực chỉ thị so với điện cực so sánh (calomen) sau mỗi lần thêm dung dịch chuẩn. Thế đƣợc đo khi hệ thống đạt đến cân bằng (không có dòng điện đi qua bình). Sự đo thế cuả pin khi không có dòng điện thƣờng thực hiện bằng phƣơng pháp bổ chính. Dụng cụ dùng đo sức điện động E (thế) gọi là điện thế kế. 3.2. Chuẩn độ điện thế có dòng Trong phƣơng pháp này ngƣời ta cho qua bình điện phân một dòng điện có cƣờng độ rất nhỏ (vài A) không đổi. Ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp chuẩn độ có dòng trong hai trƣờng hợp sau: - Hệ chậm. - Phản ứng làm mất hẳn một trong hai chất phản ứng ví dụ mất ion Mn+ do phản ứng kết tuả hay tạo phức mất hẳn chất oxy hoá khử. Trong các trƣờng hợp đó, thế cần bằng thiết lập rất chậm. Nếu ta cho qua bình một dòng điện thì thế điện cực mau đạt đến một vị trí ổn định nhờ đó 44 ta có thể theo dõi sự biến thiên cuả E trong quá trình chuẩn độ. Khi đến điểm tƣơng đƣơng ta cũng có một bƣớc nhảy thế giống nhƣ trƣờng hợp chuẩn độ không dòng. 3.3. Các ứng dụng cuả phƣơng pháp chuẩn độ điện thế 3.3.1. Phản ứng trung hoà Phép chuẩn độ axit bazơ điện thế đặc biệt thuận tiện khi phân tích hỗn hợn axit hay bazơ đa chức vì nó tách ra đƣợc ở điểm cuối chuẩn độ. 3.3.2. Phản ứng kết tuả Có thể theo dõi sự biến thiên nồng độ cuả ion (anion hoặc cation) trong dung dịch phân tích khi thêm một tác chất tạo thành kết tuả với ion cần xác định bằng cách đo thế E giữa một điện cực chỉ thị và điện cực so sánh. 3.3.3. Chuẩn độ phức chất Để phát hiện điểm cuối trong chuẩn độ tạo phức hoà ta có thể sử dụng điện cực kim loaị và điện cực màng. 3.3.4. Chuẩn độ oxy hoá khử Thế điện cực cuả phƣơng pháp chuẩn độ oxy hoá khử điện thế đƣợc xác định bằng tỉ số nồng độ các dạng oxy hoá và khử cuả các chất tƣơng tác, từ đó tìm đƣợc hàm thể tích cuả chất chuẩn. Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng rộng rãi cho các phản ứng oxy hoá khử thuộc hệ nhanh. Nếu phản ứng chậm thêm một chất xúc tác hoặc đun nóng hoặc thêm một lƣợng thừa dung dịch chuẩn và chuẩn độ ngƣợc. 3.4.5. Chuẩn độ tự động Để làm nhẹ công việc chuẩn độ và đỡ tốn thời gian dùng một hệ thống theo dõi biến thiên cuả E sau mỗi lần thêm dung dịch chuẩn. Khi E biến thiên chậm (còn xa điểm tƣơng đƣơng) hệ thống cung cấp dung dịch chuẩn với tốc độ khá mạnh, khi gần điểm tƣơng đƣơng hệ thống tự động giảm tốc độ cung cấp dịch chuẩn. Khi V E cực đại hệ thống tự động tắt máy không cho buret cung cấp thêm dung dịch nữa. 3.4.6. Chuẩn độ vi phân Để tiến hành chuẩn độ vi phân cần có hai điện cực chỉ thị tƣơng đƣơng, một trong hai điện cực này cách ly khỏi dung dịch. Một điện cực đƣợc đặt bên trong ống nghiệm có lớp vỏ ngoài. Sự tiếp xúc với dung dịch qua một lỗ nhỏ ( 1mm) ở đáy ống nghiệm. Sự khác nhau giữa thành phần dung dịch sẽ xuất hiện thế E giữa các điện cực. Sau mỗi lần đo thế, ngƣời ta làm cho dung dịch trở nên đồng nhất bằng cách bóp quả lê cao su trong vài phút. Ƣu điểm 45 cuả phƣơng pháp chuẩn độ vi phân không có điện cực so sánh và cầu muối, thƣờng quan sát đƣợc cực đại rõ ở điểm cuối chuẩn độ. Địa điểm, môi trƣờng Tiến hành tại phòng học. Yêu cầu có bảng viết và ghế ngồi cho học viên. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Phải làm cho học viên nắm vững cơ sở lý thuyết trong phân tích điện thế. - Nguyên tắc đo thế điện cực, đo điện thế trực tiếp. - Vai trò và tầm quan trọng cuả điện cực chỉ thị và điện cực so sánh. - Nắm vững phƣơng pháp chuẩn độ, các điều kiện cơ bản trong chuẩn độ điện thế. Các trƣờng hợp chuẩn độ. - Ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. Cách thức kiểm tra đánh giá Đánh giá kiến thức thu đuợc của học viên bằng các bài kiểm tra, các câu hỏi gợi ý khả năng tƣ duy suy luận của học viên. Hình thức 2: nghiên cứu tài liệu và thảo luận nhóm - Tổ chức thảo luận về cơ sở lý thuyết cuả phƣơng pháp phân tích điện thế - Đặc điểm của phép đo điện thế trực tiếp và chuẩn độ điện thế. - Nguyên tắc và các yếu tố ảnh hƣởng đến phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. - Dạng đƣờng cong chuẩn độ, bƣớc nhảy thế, điểm tƣơng đƣơng. - Các ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp cho học viên hiểu nguyên tắc đo thế điện cực, đo điện thế trực tiếp. - Sự khác nhau giữa điện cực chỉ thị và điện cực so sánh. - Các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện thế. - Ứng dụng của pháp chuẩn độ điện thế. - Cách vẽ đƣờng cong chuẩn độ, xác định điểm tƣơng đƣơng. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên nhận xét về quá trình thực hiện phép đo điện thế trực tiếp và chuẩn độ điện thế - Cho học viên nhận xét ứng dụng của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. - Cách xác định điểm tƣơng đƣơng trong quá trình chuẩn độ. 46 Hình thức 3: thảo luận đặc điểm và cách sử dụng máy đo điện thế trực tiếp và chuẩn độ điện thế - Tổ chức thảo luận về đặc điểm thiết bị chuẩn độ điện thế - Hƣớng dẫn học viên sử dụng thiết bị - Nguyên tắc chung trong chuẩn độ điện thế, thảo luận về phép chuẩn độ độ dẫn, cách xác định điểm tƣơng đƣơng trong quá trình chuẩn độ. Gợi ý các khía cạnh và mức độ - Giúp học viên nắm vững đặc điểm của các loại điện cực dùng trong phân tích điện thế. - Các điều kiện cơ bản khi thực hiện phƣơng pháp chuẩn độ điện thế. - Các học viên phải hiểu đƣợc bản chất của phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình chuẩn độ. Cách thức kiểm tra đánh giá - Cho học viên nhận xét về phép chuẩn độ điện thế. - Cho học viên nhận xét về các ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp. - Nhận xét về các ứng dụng của phép chuẩn độ - Cho từng nhóm lên trình bày vấn đề vừa thảo luận, các nhóm khác hỏi lại và cho điểm. Dựa vào kết quả trung bình để tính điểm cho từng cá nhân. Hình thức 4: thực hành phân tích trên thiết bỊ chuẩn độ điện thế Tổ chức thành nhóm nhỏ và cho tiến hành các bài thí nghiệm có trong giáo trình cho sinh viên và hƣớng dẫn học viên đọc giá trị thế chính xác, tính toán kết quả, viết báo cáo. 1. Xác định hàm lƣợng CO2 bằng chuẩn độ pH không dòng Xác định nồng độ CO2 trong dung dịch mẫu bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1N. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ hai đƣờng cong chuẩn độ pH theo V và V pH theo 5. Trên các đƣờng cong này sẽ thu đƣợc bƣớc nhảy thế, thể tích điểm tƣơng đƣơng và tính đƣợc nồng độ CO2. 1.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy pH/mV tƣơng ứng - Điện cực so sánh và chỉ thị: calomen hoặc AgCl và điện cực thủy tinh - Máy khuấy từ, cá từ - Pipet, buret, - Cốc chuẩn độ, bình tam giác và các dụng cụ cần thiết 1.2. Hoá chất 47 - Dung dịch chứa CO2 khí cần xác định - Dung dịch NaOH 0,1N chuẩn 1.3. Chuẩn độ Dùng pipet lấy 100ml dung dịch có chứa CO2 vào cốc chuẩn độ 250ml, nhúng cả bộ điện cực vào trong cốc chuẩn, để một thời gian. Bật máy đo giá trị pH dung dịch tiếp xúc với điện cực. Mở khoá buret thêm từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch tiếp xúc với điện cực, ghi giá trị pH sau khi thể tích NaOH thêm vào. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ hai đồ thị pH = f(V) và V pH = f(V), từ hai đồ thị này xác định hai điểm tƣơng đƣơng, tính nồng độ CO2 Tính kết quả ddxacdinh NaOHNaOH CO V VC C 2 2. Xác định hàm lƣợng H3PO4 bằng chuẩn độ pH Tiến hành chuẩn hai chức đầu cuả axit H3PO4 bằng dung dịch NaOH chuẩn. Từ số liệu thu đƣợc vẽ đƣờng pH = f (V), đƣờng nay có hai điểm uốn tại hai bƣớc nhảy ứng với hai điểm tƣơng đƣơng đầu. Từ Vtđ ta sẽ tính đƣợc nồng độ đƣơng lƣợng cuả H3PO4. 2.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy pH meter - Điện cực điện cực kép (thủy tinh + so sánh). - Máy khuấy từ, cá từ - Buret, pipet, - Cốc chuẩn độ, bình tam giác, bình định mức 2.2. Hoá chất - Pha dung dịch NaOH chuẩn 0,100N - Dung dịch H3PO4 2.3. Chuẩn độ Dùng pipet lấy 10ml dung dịch mẫu H3PO4 cho vào một cốc chuẩn độ 150ml. Thêm nƣớc cất vào đến khoảng 100ml, đặt lên máy khuấy từ khuấy đều. Ghi giá trị pH và thể tích NaOH sau mỗi lần thêm. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ hai đƣờng pH = f(V) và )V(f V pH , xác định hai điểm tƣơng đƣơng và tính nồng độ đƣơng lƣợng, nồng độ mol/l cuả H3PO4. 3. Xác định hàm lƣợng axit tổng bằng chuẩn độ điện thế 3.1. Phản ứng trung hòa 48 Xác định nồng độ HCl trong dung dịch mẫu bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1N. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ hai đƣờng cong chuẩn độ E theo V và V E theo 5. Trên các đƣờng cong này sẽ thu đƣợc bƣớc nhảy thế, thể tích điểm tƣơng đƣơng và tính đƣợc nồng độ HCl. 3.2. Thiết bị và dụng cụ - Máy chuẩn độ điện thế 702 SM Titrino hay máy pH/mV tƣơng ứng. - Điện cực so sánh và chỉ thị: calomen hoặc điện cực AgCl và Ag/AgCl - Máy khuấy từ, cá từ - Pipet, buret, - Cốc chuẩn độ, bình tam giác và các dụng cụ cần thiết. 3.3. Hoá chất - Dung dịch HCl cần xác định - Dung dịch NaOH 0,1N chuẩn 3.4. Chuẩn độ - Sử dụng máy chuẩn độ điện thế Titrino Cài đặt các thông số cho máy tƣơng tự nhƣ các bài trƣớc. Dung dịch chuẩn NaOH 0,1N đƣợc làm đầy chai đựng chất chuẩn. Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch HCl cần xác định cho vào cốc chuẩn độ 250ml, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml, điều chỉnh máy khuấy để trộn đều dung dịch. Nhúng cặp điện cực vào cốc chuẩn độ nhấn nút START và bắt đầu quá trình chuẩn độ. Khi đã xác định đƣợc điểm cuối chuẩn độ và tính toán nồng độ của HCl trong dung dịch thì sẽ thu đƣợc bảnh kết quả với đồ thị E = f(V) trên đồ thị sẽ nhìn thấy bƣớc nhảy thế cuả phép chuẩn độ. - Sử dụng máy pH/mV Lấy 10ml dung dịch HCl cần xác định cho vào cốc chuẩn độ 250ml, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml, bật khuấy trộn đều dung dịch. Nhúng cặp điện cực vào, bật khuấy từ khoảng 30 giây, tắt máy khuấy từ và đọc giá trị thế đã ổn định. Ghi giá trị thế và thể tích NaOH sau mỗi lần thêm. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ hai đồ thị E = f(V) và V E = f(V), từ hai đồ thị này xác định hai điểm tƣơng đƣơng, tính nồng độ HCl Tính kết quả ñònh xaùc dd V VC C NaOHNaOH HCl 4. Xác định nồng độ Cl-, I- bằng chuẩn độ điện thế - Phản ứng kết tuả 49 Tiến hành chuẩn độ hỗn hợp I- và Cl- trong cùng một dung dịch bằng dung dịch AgNO3 chuẩn. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ hai đƣờng cong chuẩn độ E theo V và V E theo 5. Trên đƣờng E theo V ta sẽ thu đƣợc hai bƣớc nhảy và trên đƣờng V E theo V ta sẽ thu đƣợc hai đỉnh cực đại ứng với hai điểm tƣơng đƣơng. Từ Vtđ tính đƣợc nồng độ I- và Cl_ trong dung dịch. 4.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy chuẩn độ điện thế 702SM Titrino hay máy pH/mV tƣơng ứng - Điện cực so sánh - Điện cực chỉ thị Ag/AgCl hoặc điện cực màng chọn lọc Cl- - Máy khuấy từ, cá từ - Pipet, buret, - Cốc chuẩn độ và các dụng cụ cần thiết khác. 4.2. Hoá chất - Dung dịch I-, Cl- cần xác định - Dung dịch AgNO3 0,100N - Ba(NO3)2 khan 4.3. Chuẩn độ - Sử dụng máy máy chuẩn độ điện thế 702SM Titrino, cài đặt thông số cho máy Lấy 5 ml dung dịch I- và 10ml dung dịch Cl- cần xác định cho vào cốc chuẩn độ 250ml, thêm 2 gam Ba(NO3)2, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml, khuấy trộn dung dịch cho Ba(NO3)2 tan hết. Nhúng cặp điện cực vào dung dịch, nhấn nút START bắt đầu quá trình chuẩn độ, khi đã tìm đƣợc điểm cuối chuẩn độ thì trên màn hình sẽ xuất hiện chữ EP1. - Sử dụng máy pH/mV Lấy 5 ml dung dịch I- và 10ml dung dịch Cl- cần xác định cho vào cốc chuẩn độ 150ml, thêm 2 gam Ba(NO3)2, thêm nƣớc cất đến khoảng 80ml, khuấy trộn dung dịch cho Ba(NO3)2 tan hết. Nhúng cặp điện cực vào dung dịch, bật khuấy từ khoảng 30 giây, tắt máy khuấy từ và đọc giá trị thế khi đã ổn định. Từ buret thêm chậm chậm dung dịch AgNO3. Ghi giá trị thế và thể tích chất chuẩn sau mỗi lần thêm. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ hai đồ thị E = f(V) và V E = f(V), từ hai đồ thị này xác định hai điểm tƣơng đƣơng, tính nồng độ I- và Cl- 50 5. Xác định hàm lƣợng Fe2+ bằng chuẩn độ điện thế - Phản ứng oxy hoá khử Tiến hành chuẩn độ xác định nồng độ Fe2+ trong dung dịch mẫu bằng dung dịch MnO4 - chuẩn trong môi trƣờng axit. Từ các số liệu thu đƣợc ta vẽ đƣờng cong chuẩn độ E theo 5. Trên đƣờng E theo V ta thu đƣợc bƣớc nhảy thế. 5.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy chuẩn độ điện thế 702SM Titrino hay máy pH/mV tƣơng ứng - Điện cực so sánh, điện cực chỉ thị - Máy khuấy từ và cá từ. - Pipet, buret, cốc chuẩn độ, bình tam giác và các dụng cụ cần thiết 5.2. Hoá chất - Dung dịch Fe2+ xác định - Dung dịch H2SO4 2N - Dung dịch KMnO4 0,1N 5.3. Chuẩn độ - Sử dụng máy chuẩn độ điện thế 702SM Tritino Cài đặt các thông số cho máy theo yêu cầu trong chuẩn độ điện thế. Dùng pipet lấy 10ml dung dịch cần xác định vào cốc chuẩn độ thêm nƣớc cất đến 80ml, bật khuấy từ để khuấy trộn đều dung dịch. Nhúng điện cực vào dung dịch trong cốc chuẩn độ, nhấn nút START bắt đầu quá trình chuẩn độ. Khi đã tìm đƣợc điểm cuối chuẩn độ, nhập công thức tính để tính toán nồng độ Fe2+.Từ các số liệu chuẩn độ sẽ thu đƣợc đƣờng cong chuẩn độ E theo V - Sử dụng máy pH/mV Dùng pipet lấy 25ml dung dịch cần xác định vào cốc chuẩn độ 250ml thêm nƣớc cất đến 100ml. Đặt cốc lên máy khuấy từ, bật khuấy từ để trộn đều dung dịch, tắt khuấy từ để dung dịch yên 30 giây, tiến hành chuẩn độ. Sau mỗi lân thêm dung dịch chuẩn khuấy trong 30 giây và để dung dịch đứng yên trong 30 giây mới bật máy đo điện thế và ghi giá trị thế khi đã ổn định. Từ các số liệu giá trị E và VKMnO4 chuẩn độ, vẽ đƣờng cong chuẩn độ E = f(V) và V E theo V, sẽ nhìn thấy đƣợc bƣớc nhảy thế và xác định chính xác thể tích tại điểm tƣơng đƣơng, từ đó tính đƣợc nồng độ cuả Fe2+ theo công thức: 2 44 2 Fe KMnOKMnO Fe V VC C 51 6. Xác định hàm lƣợng Cl- bằng phƣơng pháp điện thế trực tiếp sử dụng điện cực màng chọn lọc ion. - Xác định nồng độ cuả ion Cl- trong dung dịch mẫu ở nồng độ nhỏ. - Dựng đƣờng chuẩn cuả ion Cl- trên nền KNO3 0,1M lập phƣơng trình hồi quy tƣơng ứng. Đo thế cuả dung dịch mẫu, từ giá trị thế thu đƣợc và phƣơng trình hồi quy tính đƣợc nồng độ ion trong mẫu. 6.1. Thiết bị và dụng cụ - Máy pH/m5. - Điện cực so sánh calomen hoặc AgCl - Điện cực chỉ thị: điện cực màng chọn lọc Cl- - Máy khuấy và cá từ bình định mức, pipet, cốc, bình nƣớc cất ... 6.2. Hoá chất - Dung dịch KCl nồng độ 355mgCl-/l hay 0,355mgCl-/ml - Dung dịch KNO3 2M 6.3. Thực hành 1. Dựng đƣờng chuẩn: Lấy 6 bình định mức 100ml lần lƣợt thêm vào các thể tích nhƣ sau: 1 2 3 4 5 6 Vml KCl (0,355mgCl-/ml) 0,0 1,0 2,0 4 6,0 10,0 Vml KNO3 2M 5 Vml H2O cất 95,0 94,0 93,0 91,0 89,0 85,0 CCl- (mg/l) 0,00 3,55 7,10 14,20 21,30 35,50 Lần lƣợt đổ dung dịch cần đo vào cốc và cho cá từ vào, nhúng điện cực so sánh và điện cực màng chọn lọc Cl- vào dung dịch đo, khuấy trộn dung dịch trong khoảng 1-2 phút, để dung dịch đứng yên. Bật máy đo thế của dung dịch. Ghi giá trị thế khi đã ổn định. Từ các số liệu thu đƣợc vẽ đồ thị E theo pCl-, lập phƣơng trình hồi qui theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu. 6.4. Xác định mẫu Lấy 3 bình định mức 100ml, mỗi bình cho vào 10ml dung dịch cần xác