Điều kiện của phản ứng trong phương pháp Fajans là pH

Loading Preview

Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.

Đề thi môn Phân Tích Định LượngLớp Hóa 2006, 15/06/2008, 12:45Thời gian: 120 phút [không tính 5 phút đọc đề]1. Chuẩn độ kết tủa xác định ion Cl- bằng phương pháp Fajans. [3 điểm]Hãy:- Xác định điều kiện chuẩn độ?- Vẽ đường cong chuẩn độ khi nồng độ Ag+ là 0.1N và Cl- là 0.1N?- Chỉ thị sử dụng là các chất hấp phụ phát quang có tính acid yếu như fluorescence [pKa =8]hoặc các dẫn xuất của fluorescence như dichlorofluorescence [pKa =4] hay eosin [pKa =2].Hãy cho biết điều kiện môi trường của phản ứng chuẩn độ? Phản ứng chỉ thị diễn ra thếnào và cách nhận điểm cuối?1.0đ Phương pháp Fajans chuẩn độ Ag+ bằng Cl- sử dụng chỉ thị hấp phụ.Phương trình phản ứng: Ag+ +Cl- AgCl↓Phản ứng phụ: Ag+ + OH-  AgOH↓ đen, phản ứng này xảy ra khi pH môi trường > 11.Điều kiện chuẩn độ định lượng εNQ < 0.001 Ag cuoiCo D 0.001T AgClCo D 0.001 pC o  pD  1.875Nếu chấp nhận hệ số pha loãng là 2 thì pD = 0.3  pCo < 1.575  Co > 0.0266M1.0đ Chuẩn độ dung dịch Ag+ là 0.1N và Cl- là 0.1N nếu chiếu theo các điều kiện bên trên thìthấy thỏa mãn điều kiện chuẩn độ chính xác đến 99.9%.Các điểm quan trọng: F = 0.99  pCl = pCo + pD + 2 = 3.3 F = 1.00  pCl = ½ pTAgCl = 4.875 F = 1.01  pAg = pCo + pD + p[F-1] = 3.3  pCl = 9.75 – 3.3 = 6.45.* Sinh viên nhận xét được ý này sẽ đuợc đủ số điểm mà không cần tính toán khoảng bước nhảy:“thực tế việc dựng đuờng cong chuẩn độ là để tìm chỉ thị thích hợp có điểm đổi màu nằmtrong khoảng bước nhảy, phép chuẩn độ này dùng chỉ thị hấp phụ tức là khi dùng dư Ag+nên luôn mắc sai số thừa, vậy nên không cần thiết phải xây dựng đường cong chuẩn độ”.1.0đ Sự đổi màu của chỉ thị là do sự hấp phụ của chỉ thị ở dạng ion Fl- lên hạt keo dương[AgCl]nAg+ khi dư Ag+ [quá điểm tuơng đuơng]. Như vậy để có hiện tượng hấp phụ trên phải cóđồng thời hai điều kiện: có hạt keo dương [AgCl]nAg+ và chỉ thị phải hiện diện dạng phân ly Fl-.Đối với các chỉ thị hùynh quang như fluorescence hay dichlorofluorescence hay eosin là các acidyếu [HFl], dạng Fl- xuất hiện đáng kể khi pH ≥ pKa và phải kèm theo điều kiện để không xảy raphản ứng phụ sinh AgOH kết tủa. Như vậy đối với các chỉ thị sau, khoảng pH cần thiết nên là: Fluorescence [pKa = 8]: khoảng pH 8÷11, sử dụng đệm NaHCO3 pH 8.3 là phù hợp nhất. Dichlorofluorescence [pKa = 4]: khoảng pH 4÷11, chuẩn độ trong môi trường trung tính Eosin [pKa = 2]: khoảng pH 2÷11, chuẩn độ trong môi trường tương đối acid2. Chuẩn độ H3PO4 0.1M bằng NaOH 0.1M. [4 điểm]Biết acid phosphoric có pKa1 = 2.12; pKa2 = 7.21; pKa3 = 12.36.- Hãy xây dựng điều kiện chuẩn độ?H3PO4 là acid 3 nấcPhương trình phản ứng: 0.25đNấc 1: H3PO4 + OH- H2PO4- + H2ONấc 2: H2PO4- + OH- HPO42- + H2ONấc 3: HPO42- + OH- PO43- + H2OĐiều kiện chuẩn độ riêng từng nấc:Điều kiện chuẩn độ nấc 1: 0.5đpKa1 + pCo + pD = 2.12 + 1 + 0.3 = 3.42 < 8 < 106> pKa2 - pKa1 = 7.21 -2.12= 5.09 > 4Như vậy không thể chuẩn độ riêng nấc 1 của H3PO4 với độ chính xác >99.9% mà chấp nhận ởđộ chính xác mềm hơn là 99%Tương tự điều kiện chuẩn độ nấc 2: 0.5đ8< pKa2 + pCo + pD = 7.21 + 1 + 0.5 = 8.71 < 106> pKa3 - pKa2 = 12.36 - 7.21= 5.15 > 4Như vậy không thể chuẩn độ riêng nấc 2 của H3PO4 với độ chính xác >99.9% mà chấp nhận ởđộ chính xác mềm hơn là 99%.Nấc 3 có pKa3 + pCo + pD = 12.36 + 1 + 0.78 > 10  không thể chuẩn độ chính xác. 0.25đ- Hãy tính các giá trị εNQ tại F=1.00 và F=2.00? 0.5đTại F = 1.00, pH = ½ [pKa1 + pKa2] = 4.665 chuẩn độ hết nấc 1 tức chuyển toàn bộ H3PO4thành H2PO4-,  NQ H 3 PO4   HPO42   H  F 1 H2PO4K a1K a210  4.665 10 7.2110  2.545  10  2.545  0.0057H  F 1 10  2.12 10  4.665 Tại F = 2.00, pH = ½ [pKa2 + pKa3] = 9.785 chuẩn độ hết nấc 1 tức chuyển toàn bộ H2PO4thành HPO42-,  NQ H2   K a3PO4  PO43H  F 210 9.785 10 12.36 9.785  10  2.575  10  2.575  0.00532 7.21K a2HPO4H F  2 1010 - Hãy vẽ đường cong chuẩn độ [có giải thích cách áp dụng các công thức]? 1.0đCác thời điểm quan trọng của chuẩn độ: F = 0.99; chuẩn hết 99% H3PO4  dung dịch chứa 1% H3PO4 , dung dịch đệm pH = pKa +2 = 4.21. F = 1.00; dung dịch chứa NaH2PO4 và pH tính gần đúng theo muối lưỡng tính NaH2PO4:pH = ½ [pKa1 + pKa2] = 4.665 F = 1.01; dung dịch chứa 99% NaH2PO4 và 1% Na2HPO4  dung dịch đệm  pH = pKa2-2 = 5.21. F = 1.99; dung dịch chứa % NaH2PO4 và 99% Na2HPO4  dung dịch đệm  pH = pKa2+2 = 9.21. F = 2.00; dung dịch chứa Na2HPO4 và pH tính gần đúng theo muối lưỡng tính Na2HPO4:pH = ½ [pKa2 + pKa3] = 9.785 F = 2.01; dung dịch chứa 1% Na2HPO4 và 99% Na3PO4  dung dịch đệm  pH = pKa3 -2= 10.36.- Tính sai số chỉ thị nếu dùng các chỉ thị có pT 5.1 cho nấc 1 và chỉ thị pT 10.2 cho nấc 2.1.0đKhoảng bước nhảy 1: 4.12÷5.21  khá hẹp  chọn chỉ thị hỗn hợp pT 5.1  sai số thừa%Ind , H2 PO4K a210 7.21100%100  0.78%10 pT10 5,1Khoảng bước nhảy 2: 9.21÷10.36  khá hẹp  chọn chỉ thị hỗn hợp pT 10.2  sai số thừa.%Ind , H2 PO41 K a31 10 12.36100  0.35%100%2 10 pT2 10 10.23. [2 điểm] Một công ty về lĩnh vực xi mạ cần kiểm tra hàm lượng Cr[VI] của một dung dịch ximạ mới nhập về. Nhà sản xuất dung dịch xi mạ này tuyên bố đã pha 220 g CrO3/L. Sinh viên hãyvận dụng các hiểu biết đã thu được qua phần thực tập phân tích định lượng để thiết lập quy trìnhphân tích hàm lượng Cr[VI] trong mẫu này. [Thiết lập điều kiện chuẩn độ, đuờng cong chuẩn độ,chọn chất chỉ thị, lượng cân mẫu, thể tích định mức, công thức định lượng...]. Các dụng cụ và hóachất trong phòng thí nghiệm đều có đủ theo yêu cầu. Cho biết ECro O227 ,H/ 2Cr 3 1.33V ;E So O 2  / 2 S O 2   0.09V ; E Io / 3 I   0.545V46233Dung dịch CrO3 trong nước sẽ chuyển thành HCrO4 ↔ H2Cr2O7. Xác định hàm lượng Cr[VI]bằng phương pháp chuẩn độ oxyhóa khử thực hiện trong môi trường acid H2SO4.Có hai phương án thực hiện: [sinh viên chỉ làm 1 trong 2 phương án là đuợc]1. Phương án 1: Chuẩn độ trực tiếp Cr[VI] bằng Fe[II] chỉ thị diphenylamine có mặt H3PO4và mội truờng acid có [H+]=1N, lúc này sẽ có phản ứng phụ tạo phức:Fe3+ + H2PO4-  Fe[H2PO4]4Phản ứng này làm giảm thế tiêu chuẩno'E Fe[H2 PO4 ] 4/ Fe 2  0.5Vo'o ECr2O72  ,H  / Cr 3  ECr2O72 , H  / Cr 3  1.33VPhản ứng chuẩn độ:Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2On = 6, m = 6, p = 1, q = 2Điều kiện chuẩn độ: NQ X R F 1X Ox F 1 0.0591 0.0591 o'*3 0.001  E o '  E Ro '  EOx n R  nx∆Eo’=1.33-0.5 =0.83V>[0.0591/1+0.0591/6]*3 F=0.99  E  E Xo ' F0.990.05910.0591 * 6 0.5  0.62Vlglgn1  0.9961 Fm F=1 qmp1  pppE  mE0.0591 lg NDFEtđ nm  p mm  p 0.5  6 * 1.37 6 * 11  2 10.0591 lg * 0.1 * 21 666  16 1.211  0.0873  1.124Vo'Xo'R F>1 0.0591  q  q0.0591pp lg F  1p1   lg N o DF qp mnn0.059120.0591 1 1.33 [1  2] lg * 0.1* 2 lg 1.01  1 6662 1.33  0.116  0.02266  1.3VE  E Ro ' Nếu dùng chỉ thị diphenylamin có Eo = 0.76V thì vẫn nằm trong khoảng bước nhảy, màu chỉ thịđổi từ không màu sang xanh tím.2. Phương án 2: Thêm một lượng dư KI vào dung dịch mẫu chứa Cr[VI]. Khi thêm lượng dưdung dịch KI vào dung dịch Cr2O72- trong môi trường H2SO4  màu cam chuẩn sang màuvàng nâu [dung dịch A] do có Iod sinh ra theo phản ứng:o Cr2O72- + 9KIdư + 14H+  3KI3 + 2Cr3+ + 6K+ + 7H2O.-Khi chuẩn độ KI3 sinh ra với Na2S2O3 có nồng độ biết chính xác, màu vàng nâu nhạt dầncho tới màu vàng rơm do Iod mất dần theo phuơng trình phản ứng:o KI3- + 2Na2S2O3  KI + 2NaI + Na2S4O6.-Thêm chỉ thị hồ tinh bột, tiếp tục chuẩn độ cho đến hết màu xanh đen, lúc đó Na2S2O3 vừadư, dung dịch chuyển sang màu xanh lam của ion Cr3+ thì dừng chuẩn độ.-Trường hợp này không cần tính toán và vẽ đuờng cong chuẩn độThực hành:220 2.2 M  6.6 N do đương lượng của Cr trong phản ứng chuẩn độ là 3.100-C CrO3 -Đuơng lượng của Na2S2O3 là 1 hay của Fe2+ là 1-Nồng độ của Na2S2O3 dùng để chuẩn độ là 0.1N xác định chính xác qua dung dịch chấtgốc K2Cr2O7 0.1000N.-Dung dịch Fe2+ 0.1000N đuợc pha từ chất gốc là muối Mohr có thêm 1 mL H2SO4 đậmđặc làm môi truờng bảo quản.-Dung dịch mẫu CrO3 cần đuợc pha loãng để có nồng độ xấp xỉ 0.1N. Cần 100 mL dungdịch mẫu đã pha loãng, như vậy cần lấy khoảng 2 mL [bằng pipet bầu chính xác cho vàobình định mức 100 mL, định mức bằng nước cất đến vạch. Dung dịch này có nồng độCr[VI] khoảng 0.13N.-Trường hợp dùng Na2S2O3 0.1 N làm chất chuẩno Hút 10 mL dung dịch mẫu đã pha loãng vào erlen, thêm 2 mL H2SO4 đậm đặc, 5mL KI 10%, đậy erlen, để yên trong tối 15 phút.o Chuẩn độ KI3 sinh ra trong erlen bằng dung dịch Na2S2O3 0.1 N, cho đến khi dungdịch chuyển sang màu vàng nhạt, thêm 10 giot chỉ thị hồ tinh bột, tiếp tục chuẩn độcho đến khi mất màu, thể tích tiêu tốn khoảng 13 mL [VNa2S2O3]. Lặp lại phép chuẩnđộ ít nhất 3 lần để tăng độ chính xác phép phân tích.-Trường hợp dùng Fe2+ 0.1000 N làm chất chuẩno Hút 10 mL dung dịch mẫu đã pha loãng vào erlen, thêm 2 mL H2SO4 đậm đặc và 2mL H3PO4 đậm đặc vào erlen chứa mẫu. Thêm chỉ thị diphenylamine. Thêm 50 mLnước để pha loãng mẫu, chuẩn độ cho đến khi xuất hiện màu xanh ánh tím thì dừng,ghi thể tích dung dịch Fe2+ tiêu tốn. Lặp lại phép chuẩn độ ít nhất 3 lần để tăng độchính xác phép phân tích.Tính toán:C CrO3 [ g / L ] V Na2 S2O3 N Na2 S 2O310*3*100M CrO32Trong đó: 10: thể tích hút mẫu đem chuẩn độ3: đuơng lượng Cr100: thể tích bình định mức pha loãng mẫu2: thể tích mẫu ban đầu đem pha loãngMCrO3: trọng lượng phân tử CrO3.Công thức tính toán nồng độ CrO3 khi dùng Fe2+ làm chất chụẩn cũng tương tựC CrO3 [ g / L] VFe 2  N Fe 2 10*3*100M CrO32

Video liên quan

Chủ Đề