Bài tập phương pháp chuẩn đồ thể tích năm 2024

2.1 Nguyên tắc của phân tích thể tích Phương pháp phân tích thể tích là phương pháp xác định nồng chất dựa vào phản ứng của chất phân tích (hay chất định phân ) trong dung dịch thông qua đại lượng đo là thể tích các dung dịch chất chuẩn (có nồng độ biết trước). Phản ứng của chất phân tích với chất chuẩn được khi thêm từ từ chất chuẩn và dung dịch chất định phân được gọi là phản ứng chuẩn độ. Thời điểm khi thêm từ từ chất chuẩn là dung dịch chất định phân và lượng chất phân tích phản ứng vừa đủ với lượng chất chuẩn theo phản ứng hoá học gọi là điểm tương đương. Điểm kết thúc phép chuẩn độ gọi là điểm cuối, (có thể không trùng điểm tương đương). Để xác định điểm tương đương, người ta dùng chất chỉ thị. 2.1 Yêu cầu của phản ứng dùng trong phân tích thể tích Phản ứng phân tích có 4 yêu cầu cơ bản: - Phản ứng xảy ra hoàn toàn và theo hệ số tỷ lượng xác định, để đáp ứng yêu cầu định lượng của phương pháp. - Phản ứng xảy ra nhanh, kéo dài trong thời gian chuẩn độ cho phép để có thể thực hiện phản ứng trong thời gian chuẩn độ cho phép. - Phản ứng phải chọn lọc đối với chất cần phân tích - Có thể xác định được điểm tương đương hay nói cách khác là có chỉ thị phù hợp. 2.1 Các phương pháp phân tích thể tích Phương pháp phân tích thể tích dựa trên 4 loại phản ứng hóa học cơ bản sau đây: Phương pháp chuẩn độ Axit-bazơ Phương pháp dựa trên phản ứng trao đổi proton giữa các axit-bazơ để xác định chính các axit, bazơ. Có thể dùng axít mạnh để xác định bazơ yếu, mạnh và dùng bazơ mạnh để xác định các axit mạnh, yếu. Phương pháp chuẩn độ Phức chất Phương pháp dựa trên các cân bằng tạo phức chất trong dung dịch để xác địch các kim loại, các anion trong dung dịch, thuốc thử là các hợp chất hữu cơ có khả năng tạo phức màu với ion kim loại. Phương pháp Kết tủa Phương pháp có cơ sở là các cân bằng phân li của các hợp chất ít tan trong dung dịch để tính toán nồng độ của chúng. Phương pháp có hạn chế là không có nhiều chất chỉ thị phù hợp nên mới xác định được một số halogenua. Phương pháp Oxihóa khử

Đây là phương pháp được phát triển tương đối mạnh, dựa vào các cân bằng oxyhoá khử để xác định trực tiếp các chất oxyhóa khử tham gia phản ứng, ngoài ra còn xác định các chất không có tính oxyhoá khử, một số anion. 2.1 Các kỹ thuật chuẩn độ Chuẩn độ trực tiếp Dùng chất chuẩn A (đã biết nồng độ) để phản ứng với chất cần định phân B theo một tỷ lệ nhất định. Từ thể tích của chất B đem chuẩn độ và thể tích của A đã phản ứng, có thể tính nồng độ của chất Bí dụ dùng dung dịch H 2 C 2 O 4 có nồng độ chính xác để xác định nồng độ NaOH. Chuẩn độ ngược Chất chuẩn A được dùng để xác định B tuy nhiên do B phản ứng chậm với A nên cho một lượng A chính xác, dư để phản ứng với B sau đó chuẩn độ lại lượng A dư bằng C. Từ lượng A và C, tính được nồng độ B. Do để chất chuẩn A ở bình nón chuẩn độ nên ta gọi là chuẩn độ ngược. Thí dụ để xác định nồng độ Al3+ bằng dung dịch chất tạo phức etylen diamin tetra-acetic axit (EDTA), ta cho một lượng chính xác EDTA dư sau đó xác định lại EDTA dư bằng Zn2+. Chuẩn độ thay thế Thông thường để xác định chất B cần dùng chất chuẩn A, tuy nhiên phản ứng giữa và B không có chất chỉ thị phù hợp nên cần thay thế bằng C mà đã biết chắc chắn lượng của C, cho C thay thế B sau đó dùng A để xác định C, từ đó tính ra B. Thí dụ để xác định Pb2+ bằng EDTA, ta cho dung dịch Pb2+ vào dung dịch complexonat-Magie (MgY2- ) phản ứng thế xảy ra, Mg2+ trong trường hợp này là C đã thay thế Pb2+ trong phức, sau đó xác định Mg2+ được giải phóng ta xác định được Pb2+. Chuẩn độ gián tiếp Chất chuẩn A không phản ứng với B cần xác định, tuy nhiên cả A và B lại phản ứng định lượng với C. Cho một lượng chính xác C để phản ứng với B, sau đó dùng A để xác định C. Từ lượng của A và C tính ra B. Thí dụ để xác định SO42-bằng EDTA, cho một lượng dư chính xác Ba2+ để phản ứng với SO42-, sau đó xác định Ba2+ dư, từ đó xác định được SO42-. Chuẩn độ phân đoạn Có hỗn hợp hai hay nhiều chất, thí dụ B và C trong dung dịch, dùng A để xác định lần lượt B và C với các điều kiện phù hợp trong cùng một mẫu. Thí dụ hỗn hợp gồm Bi3+ và Pb2+ đem chuẩn độ bằng EDTA. Do Bi3+ phản ứng được với EDTA ở pH 2 trong khi Pb2+ thì không. Vì vậy trước hết điều chỉnh pH = 2 để xác định Bi3+, tiếp theo điều chỉnh pH =5 với dung dịch vừa chuẩn độ để xác định tiếp Pb 2 +. 2 NỒNG ĐỘ

Thí dụ 2: Tính nồng độ Zn theo ppm và ppb biết 2,6 g mẫu thực vật phân tích được 3,6 μg Zn

Giải: theo định nghĩa ppm= μg/g; vậy nồng độ là: 3,6/2,6 = 1,4 ppm; Nồng độ ppb = ng/g ; vậy 3600ng/2,6 g = 1400 ppb Thí dụ 2: Một mẫu 25 μl dịch tế bào tìm được 26,7 μg gluco. Tính nồng độ ppm.

Giải: Theo định nghĩa ppm= μg/ml Trong 1ml có 26,7μg. 10 3 /25 = 1068 ppm. 2.2 Tính toán nồng độ chất trong phân tích thể tích. Nồng độ mol/l là nồng độ cơ bản để tính toán trong phân tích thể tích. Số mol = số gam / khối lượng phân tử (KLPT) CM = nồng độ mol / l CM x số lít = số mol CM x số lit x KLPT = số gam CM x số ml = số mili mol CM x số ml x KLPT = số mi li gam Chuyển đổi từ nồng độ % sang nồng độ CM và ngược lại

Chuyển đổi từ nồng độ ppm sang nồng độ CM

Dung dịch A nồng độ x ppm= xmg/Kg;

Thí dụ 2: a) Tính nồng độ mol của dung dịch Pb2+ từ nồng độ 1ppm, b) Lượng cân của Pb(NO 3 ) 2 là bao nhiêu để hoà tan vào 1l nước, có nồng độ 100ppm. Giải: a) 1ppm= 1mg/l= 1-3g/l

CM = M/l

2. 100 ppm =100mg/l= 0,1 g/l Số mol Pb2+ là 0,1/207= 4,84-4 M/l Lượng cân là 4,84-4 . 283,2 = 0,137g Chuyển đổi từ nồng độ CM sang ppm Thí dụ 2: Tính nồng độ ppm của dung dịch Cu2+ 10 -6 M (KLNT của Cu là 64) Giải: số mg Cu2+ là 10-6. 1000 = 64-3 mg

ml

fl ml

pg l

pl Kg ppt =ng= = =

1

. 1000 M V C a M =

100 d 2

P = a

(mol/l) 1000

C x M A =

34 , 83. 106 207

1. 10 - = -

1000

.. 100 a =P .V 2 =CMMV 1

Vậy 64-3mg /l = 64-3 ppm (0,064ppm) Tính nồng độ chất phân tích theo phản ứng với chất chuẩn Phản ứng giữa axit oxalic và NaOH theo tỷ lệ mol 1: H 2 C 2 O 4 + 2 NaOH = Na 2 C 2 O 4 + 2 H 2 O Vậy phương trình cân bằng mol phải là: 2(VH 2 C 2 O 4 .C H 2 C 2 O 4 ) = CNaOH .VNaOH CNaOH = (2VH 2 C 2 O 4 .C H 2 C 2 O 4 ) /VNaOH Thí dụ 2: Một mẫu soda 0,2638 g đem phân tích bằng chuẩn độ với HCl 0,1288 M/l hết 38,27 ml thì đổi màu metyl da cam (pH =4) theo phản ứng: 2H+ + CO32- = H 2 CO 3 , tính % CO32- trong mẫu. Giải: Số mmol HCl là 0,1288 x 37,27 = 4,929. Do số mol H+ gấp 2 lần số mol CO32- nên Số mmol CO32- là 4,929 / 2 = 2, Số mg CO32- 2,4645. 105,99 = 261,2 mg. % CO32- là (261,2/ 263,8) x100 = 99,02% 2 PHA CHẾ DUNG DỊCH 2.3 Chất gốc, pha chế dung dịch chuẩn từ chất gốc Chất gốc là các chất đáp ứng các yêu cầu sau:

• Có thành phần đúng với công thức
• Bền về mặt hoá chất khi ở trạng thái tinh thể cũng như trong dung dịch
• Là chất tinh khiết
• Có khối lượng phân tử càng lớn càng tốt. Pha chế dung dịch chuẩn từ chất gốc được tiến hành như sau: Cân lượng chất gốc cần thiết, chuyển vào bình định mức, thêm nước cất (hoặc dung môi phù hợp), hoà tan chất gốc sau đó thêm nước cất hoặc dung môi đến vạch. Dung dịch được pha từ chất gốc thường có nồng độ lớn, gọi là dung dịch gốc. Khi tiến hành phân tích tuỳ theo nồng độ của chất phân tích, pha loãng dung dịch gốc chuẩn tới dung dịch có nồng độ phù hợp. Pha chế dung dịch chuẩn từ các chất không phải là chất gốc: Chất chuẩn có thể được chuẩn bị từ các hoá chất tinh khiết không phải là chất gốc. Các hóa chất này thường có nồng độ biến đổi chậm theo thời gian, thí dụ axit clohyđric, NaOH v. Vì vậy cần phải định chuẩn các dung dịch này một cách thường xuyên và cách điều chế cũng khác. Để điều chế các dung dịch chuẩn từ các chất này, cần pha chế một dung dịch có nồng độ phù hợp nhưng chưa chính xác sau đó dùng chất gốc để xác định lại nồng độ dung dịch đã pha. Thí dụ để điều chế dung dịch HCl chuẩn, pha chế dung dịch HCl có nồng độ tương đối từ dung dịch HCl đặc, tinh khiết, sau đó nồng độ chính xác được xác định theo chất gốc Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O; Chuẩn bị dung dịch KMnO 4

2 : ống đong 2 : Bình định mức 2:Cốc đong Dụng cụ để chuẩn độ là buret (hình 2), nếu có nhiều phép chuẩn độ bằng một dung dịch chuẩn, sử dụng buret bán tự động (hình 2) sẽ thuận lợi hơn.

7: Micropipet 8: Syringe Hình 2.1-2: Một vài dụng cụ đo thể tích trong phân tích thể tích Làm sạch dụng cụ thuỷ tinh

• Đối với các chất vô cơ, sử dụng các axit hoặc bazơ phù hợp, sử dụng các chất oxy hoá đối với các chất khử, ví dụ các axit có tính oxy hoá cao như HNO 3 , HClO 4 .v; sử dụng các chất khử đối với các chất oxy hoá, sử dụng các chất tạo phức, ví dụ sử dụng axit oxalic để loại Fe3+, Mn4+v. Đối với các chất hữu cơ, sử dụng các dung môi phù hợp. Các hỗn hợp rửa sau đây có thể áp dụng cho nhiều dụng cụ thủy tinh:
• Hỗn hợp sunfocromic, là hỗn hợp gồm axit sunfuric đặc, hoà tan thêm 5% K 2 Cr 2 O 7. Dùng hỗn hợp này tráng lên bề mặt thuỷ tinh, ngâm để qua đêm sau đó rửa lại bằng nước, tráng bằng nước cất. Để làm khô nhanh, tráng dụng cụ bằng axeton sạch, sau đó thổi bằng dòng không khí.
• Hỗn hợp kiềm – pemanganat được điều chế bằng cách hoà tan 5 gam KMnO 4 trong 1 lit dung dịch kiềm kali 10% cũng là một hỗn hợp rửa rất tốt. 2.4 Hiệu chỉnh thể tích dụng cụ đo thể tích Để phép phân tích có kết quả chính xác, tin cậy, các nhà phân tích cần quan tâm tới dung tích của dụng cụ thuỷ tinh. Người ta thường xác định dung tích của các dụng cụ đo bằng phương pháp cân trọng lượng nước cất chứa trong chúng. Từ các kết quả trọng lượng của nước cất chứa trong các dụng cụ đo, áp dụng các hiệu chỉnh tương ứng

với nhiệt độ của môi trường, tìm được dung tích thực của dụng cụ. Có ba đại lượng hiệu chỉnh chính. a/ Hiệu chỉnh tỷ trọng theo nhiệt độ (hiệu chỉnh A) Tỷ trọng của nước lớn nhất là ở 3,98 0 C và gần bằng 1, nhưng các phép đo thường tiến hành trong môi trường có nhiệt độ cao hơn và đương nhiên, tỷ trọng giảm khi nhệt độ tăng, vì vậy trọng lượng 1 lit nước nhỏ hơn 1kg. Bảng 2 cho biết các hệ số hiệu chỉnh ở nhiệt độ khác nhau. Thí dụ: ở 30 0 C trọng lượng của 1 lit nước sẽ bị giảm 4, gam. Dấu + có ý nghĩa phải cộng thêm 4,3 gam để có được 1000 gam/lit.

Bảng 2 : Hệ số hiệu chỉnh tỷ trọng theo nhiệt độ Nhiệt độ, oC Hệ số hiệu chỉnh Nhiệt độ, oC Hệ số hiệu chỉnh 15 18 20 22

+0,

+0,

+0,

+0,

25

28

30

+0,

+0,

+0,

b/ Hiệu chỉnh đối với lực đẩy của không khí (hiệu chỉnh B) Theo định luật Acsimet trọng lượng của vật thể trong không khí bị giảm bằng khối lượng của thể tích không khí mà vật chiếm, đại lượng này xấp xỉ 1,2-3. c/ Hiệu chỉnh theo độ giãn nở của thuỷ tinh (hiệu chỉnh C) Dụng cụ thuỷ tinh khi chế tạo có dung tích xác định ở 20 0 C. Khi tăng hoặc giảm nhiệt độ làm cho thuỷ tinh cũng dãn nở hoặc co lại. Đại lượng này thường nhỏ, khoảng 2,5-5 g / độ. Tác giả Alexev đã đưa ra các hiệu chỉnh tổng cộng của dụng cụ đo ở bảng 2. Căn cứ vào các số liệu của tác giả, hiệu chỉnh tổng cộng từ nhiệt độ 15oC – 30oC đều mang dấu + có nghĩa là khi tăng thêm 1oC, phải tăng thêm một lượng hiệu chỉnh nhất định, khoảng 2-4g/độ. Cột cuối cùng cho ta trọng lượng thực của 1lít nước cất, tính theo gam ở nhiệt độ đã cho. Bảng 2: Tổng hợp các hiệu chỉnh dụng cụ thuỷ tinh Nhiệt độ, oC