GIÁO TRÌNH PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG

LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Phân tích định lượng biên soạn để giảng dạy cho sinh viên ngành Hóa học bao gồm phần: Phần lý thuyết - chương Chương có nội dung giới thiệu khái quát phân tích định lượng, chương đề cập đến phương pháp phân tích trọng lượng chương khái quát đại cương phân tích thể tích Những chương có nội dung mang tính lý thuyết khái qt vận dụng cụ thể hóa vào chương Phần thực hành có thí nghiệm nhằm kiểm chứng phương pháp phân tích định lượng học phần lý thuyết Nội dung chương 4, 5, 6, đề cập đến phương pháp định lượng chất chuẩn độ axit - bazơ, chuẩn độ tạo phức, chuẩn độ kết tủa chuẩn độ oxi hóa khử Trong phương pháp, phương trình chuẩn độ mơ tả thiết lập mối quan hệ mức độ p chất cần phân tích chuẩn độ với đại lượng đặc trưng cho loại phản ứng pH (với phản ứng axit - bazơ), pM (với phản ứng tạo phức kết tủa), dung dịch V (với phản ứng oxi hóa - khử) Từ xây dựng đường cong chuẩn độ rút nhận xét phép chuẩn độ nghiên cứu Ngoài ra, việc lựa chọn chất thị, tính sai số thị sai số điểm cuối ý mức, thường ngun nhân gây sai số chuẩn độ Giáo trình biên soạn sở tham khảo giảng Hóa học phân tích năm gần Trường ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội, Trường ĐHSP - ĐH Thái Nguyên, có điểm khác với giáo trình xuất bản, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong bạn đọc đóng góp ý kiến để chỉnh sửa, bổ sung hồn thiện Chúng tơi xin cảm ơn thầy giáo thuộc Bộ mơn Hóa học Cơ sở, khoa Hóa học, Trường ĐHSP - ĐH Thái Nguyên đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện để chúng tơi hồn thành q trình biên soạn giáo trình Tác giả Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌC PHẦN Phân tích định lượng học phần bắt buộc khối kiến thức chuyên ngành chương trình đào tạo cử nhân sư phạm Hóa học Modul phương pháp phân tích định lượng cung cấp cho người học kiến thức sở phương pháp phân tích định lượng thường dùng hóa học lĩnh vực có liên quan Sau học xong modul này, người học áp dụng phương pháp phân tích định lượng phù hợp để xác định hàm lượng nguyên tố, chất mẫu phân tích Bên cạnh đó, phần tập cung cấp hướng dẫn sinh viên thực hiện, giải tập liên quan đến phương pháp phân tích định lượng cụ thể, như: Bài tập phương pháp phân tích trọng lượng; phương pháp chuẩn độ axit-bazơ; phương pháp chuẩn độ tạo phức; phương pháp chuẩn độ kết tủa; phương pháp chuẩn độ oxi hóa-khử;… Modul đề cập đến nội dung sau: - Các kiến thức kỹ sở lý thuyết phân tích định lượng hóa học như: khái niệm phân tích định lượng hóa học; phương pháp phân tích thơng thường phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp phân tích thể tích; - Vận dụng kiến thức lý thuyết để tiến hành thực nghiệm phương pháp phân tích định lượng cụ thể; - Vận dụng kiến thức môn học để giải thích tượng tự nhiên, giải vấn đề liên quan tới thực tiễn đời sống, đáp ứng yêu cầu dạy học môn học Hóa học chương trình phổ thơng THỜI LƯỢNG: 45 tiết MỤC TIÊU HỌC PHẦN Sau học xong modul Các phương pháp phân tích định lượng, sinh viên đạt yêu cầu sau: * Mục tiêu kiến thức Có kiến thức kỹ sở lý thuyết phân tích định lượng hóa học như: khái niệm phân tích định lượng hóa học; phương pháp phân tích thơng thường phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp phân tích thể tích; phương pháp phân tích đại (phân tích cơng cụ) phương pháp Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN phân tích quang học, phương pháp phân tích điện hóa, phương pháp tách chất, Từ vận dụng kiến thức mơn học để giải thích tượng tự nhiên, giải vấn đề liên quan tới thực tiễn đời sống, đáp ứng yêu cầu dạy học mơn học Hóa học chương trình phổ thông Củng cố vận dụng lý thuyết cân ion để giải tình cụ thể tính tốn định lượng chất * Mục tiêu kỹ - Có kĩ vận dụng kiến thức phân tích định lượng hóa học như: vận dụng kiến thức môn học vào việc giải toán định lượng chất cần xác định mẫu phân tích, giải thích tượng tự nhiên thực tiễn sống có liên quan đến mơn học, - Có kĩ tổ chức thực hành, thực nghiệm hóa học; kĩ tự tiến hành thực nghiệm hóa học giải thích kết thực nghiệm - Có kỹ tự học, tự nghiên cứu khoa học làm việc theo nhóm để phát triển nghề nghiệp đáp ứng yêu cầu giáo dục phổ thơng - Có kỹ trình bày: kỹ thuyết trình (báo cáo thảo luận, phương pháp cách thức triển khai vấn đề giải tập), kỹ viết trình bày bảng - Có kỹ kiểm tra, đánh giá: đánh giá đồng đẳng tự đánh giá - Có kỹ so sánh, liên hệ, giải thích phần kiến thức mơn học với thực tế sống - Có kỹ so sánh, liên hệ với phần kiến thức phổ thông học * Mục tiêu thái đợ - Có nhận thức phương pháp học NCKH hóa học nói chung hóa học phân tích nói riêng - Thiết lập mối quan hệ mật thiết liên môn nội dung môn học với môn học khác chương trình - Có nhận thức đắn vật tượng giới tự nhiên bảo vệ mơi trường (nhìn nhận theo quan điểm khoa học, vật biện chứng) - Hình thành giới quan khoa học cho SV - Nâng cao trách nhiệm công dân SV vấn đề Hóa học Nhà trường, xã hội đất nước Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN - u thích nghề dạy học có định hướng phát triển nghề nghiệp Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG (2LT + 1TL) 14 1.1 VỊ TRÍ, CHỨC NĂNG CỦA PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 16 1.2 QUÁ TRÌNH TIẾN HÀNH 16 1.2.1 Các bước tiến hành phân tích định lượng 16 1.2.2 Chuẩn bị cho quá trình phân tích mẫu 17 1.2.3 Chất gốc 17 1.3 PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 18 1.3.1 Phương pháp vật lý 18 1.3.2 Phương pháp hoá học 18 1.3.3 Phạm vi áp dụng 19 1.4 CÁCH BIỂU DIỄN KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 19 1.4.1 Biểu diễn hoá học 19 1.4.2 Biểu diễn số học 20 1.4.3 Biểu diễn nồng đợ phân tích định lượng 21 1.4.4 Độ chuẩn một chất (TA) 23 1.4.5 Độ chuẩn một chất theo chất khác (TA/B) 23 1.5 CÁC DỤNG CỤ ĐO CHÍNH XÁC TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 23 1.5.1 Đo khối lượng 23 1.5.2 Đo thể tích 24 TÓM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 24 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 24 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 25 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRỌNG LƯỢNG (2LT+1TL) 27 2.1 NGUYÊN TẮC CHUNG 29 Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN 2.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI DẠNG CÂN VÀ DẠNG KẾT TỦA 29 2.2.1 Dạng kết tủa 29 2.2.2 Dạng cân 29 2.3 TÍNH TỐN TRONG PHÂN TÍCH TRỌNG LƯỢNG 29 2.3.1 Hệ số chuyển (K) 29 2.3.2 Cách tính kết 30 2.4 LỰA CHỌN ĐIỀU KIỆN LÀM KẾT TỦA 30 2.4.1 Lượng chất làm kết tủa 30 2.4.2 Chất làm kết tủa 30 2.4.3 Nhiệt độ 30 2.5 LỌC VÀ RỬA KẾT TỦA 31 2.6 CHUYỂN KẾT TỦA THÀNH DẠNG CÂN 31 2.7 SỰ HÚT ẨM CỦA KẾT TỦA 31 2.8 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 31 2.9 CÁC VÍ DỤ THỰC HÀNH PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 32 TĨM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 32 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 32 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 33 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH (1LT + 2TL) 35 3.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 36 3.1.1 Nguyên tắc phân tích thể tích (PTTT) 36 3.1.2 Các yêu cầu phản ứng dùng phương pháp phân tích thể tích 36 3.2 PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 37 3.2.1 Phương pháp trung hoà 37 3.2.2 Phương pháp oxi hoá – khử 37 3.2.3 Phương pháp kết tủa 37 3.2.4 Phương pháp tạo phức 38 Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN 3.3 TÍNH TỐN KẾT QUẢ TRONG PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 38 3.3.1 Tính toán kết chuẩn đợ trực tiếp 38 3.3.2 Tính toán kết chuẩn độ gián tiếp 41 3.4 CÁC CƠNG THỨC TÍNH pH CỦA CÁC LOẠI DUNG DỊCH 41 TÓM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 42 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 42 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 43 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ (5LT + 02TL + 04BT + 01 KT) 46 4.1 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP 48 4.1.1 Cơ sở phương pháp axit – bazơ (trung hoà) 48 4.1.2 Điểm tương đương phương pháp trung hoà 48 4.2 CHẤT CHỈ THỊ DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP TRUNG HOÀ 48 4.2.1 Bản chất thị axit - bazơ 48 4.2.2 Lý thuyết các chất thị phương pháp trung hòa 49 4.2.3 Khoảng đổi màu chất thị 51 4.2.4 Chỉ số chuẩn độ pT chất thị 52 4.3 CÁC PHÉP CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ 52 4.3.1.Chuẩn độ các axit bazơ mạnh 53 4.3.2.Chuẩn độ các đơn axit yếu đơn bazơ yếu 54 4.3.3 Chuẩn độ hỗn hợp các đơn axit đơn bazơ 60 4.3.4 Chuẩn độ hỗn hợp các đa axit đa bazơ 60 4.4 SAI SỐ CHỈ THỊ TRONG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ 66 4.4.1 Cơ sở lý thuyết 66 4.4.2 Xây dựng công thức tính sai số thị 67 TÓM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 72 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 73 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 73 Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC (03LT + 01TL + 04BT) 75 5.1 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC 76 5.1.1 Cơ sở lý thuyết 76 5.1.2 Phương pháp chuẩn độ tạo phức Complexon 76 5.2 ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC 80 5.3 CÁC CHẤT CHỈ THỊ DÙNG TRONG CHUẨN ĐỘ COMPLEXON 83 5.3.1 Phân loại các chất thị 84 5.3.2 Sự chuyển màu độ nhạy các chất thị kim loại 84 5.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON 85 5.4.1 Chuẩn độ trực tiếp 85 5.4.2 Chuẩn độ ngược 85 5.4.3 Chuẩn độ (chuẩn độ đẩy) 86 5.4.4 Chuẩn độ gián tiếp 86 5.5 ỨNG DỤNG 87 5.5.1 Phương pháp đo bạc - chuẩn độ xianua 87 5.5.2 Phương pháp thủy ngân - chuẩn độ các halogen 87 5.5.3 Ứng dụng quan trọng Phương pháp complexon: 87 TÓM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 88 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 88 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 88 CHƯƠNG 6: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ KẾT TỦA (03LT + 02 TL + 03 BT) 91 6.1 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ KẾT TỦA 92 6.2 ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ TRONG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA 92 6.3 XÁC ĐỊNH ĐIỂM CUỐI CHUẨN ĐỘ TRONG PHƯƠNG PHÁP ĐO BẠC 94 6.3.1 Phương pháp Morh dùng K2Cr2O7 K2CrO4 tạo kết tủa đỏ nâu với Ag+ điểm cuối chuẩn độ (SV xem Video) 94 Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN 6.3.2 Phương pháp Vonharl dùng chất thị Fe3+ tạo kết tủa đỏ máu với SCN- điểm cuối chuẩn độ 95 6.3.3 Phương pháp Fajans 95 TÓM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 96 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 96 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 97 CHƯƠNG 7: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA - KHỬ (02LT + 02TL + 03BT + 01 KT) 99 7.1 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HÓA - KHỬ 101 7.1.1 Thế oxi hoá khử 101 7.1.2 Chiều phản ứng oxi hoá – khử 102 7.1.3 Ảnh hưởng nồng độ môi trường đến phản ứng oxi hoá – khử 114 7.1.4 Hằng số cân phản ứng oxi hoá – khử 115 7.2 ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ OXI HOÁ – KHỬ 115 7.2.1 Trường hợp số electron trao đổi các nửa phản ứng (trường hợp đơn giản) 116 7.2.2 Trường hợp số electron trao đổi các nửa phản ứng khác 118 7.2.3 Trường hợp hệ số hợp thức dạng mợt cặp oxi hóa khử khác 121 7.2.4 Chuẩn độ nấc 123 7.3 CHẤT CHỈ THỊ TRONG PHƯƠNG PHÁP OXI HOÁ – KHỬ 124 7.4 CÁC PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ CẢM ỨNG 127 7.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXI HOÁ – KHỬ 128 7.5.1 Phương pháp Pemanganat 128 7.5.2 Phương pháp cromat 130 7.5.3 Phương pháp iot 131 7.5.4 Phương pháp bromat 135 Phân tích định lượng Học liệu Elearning ĐHSPTN 7.5.5 Phương pháp Xeri 136 7.5.6 Phương pháp vanađat 136 TÓM LƯỢC CUỐI CHƯƠNG 136 CÂU HỎI THƯỜNG GẶP 137 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 137 PHẦN THỰC HÀNH 139 BÀI 1: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CÁC LOẠI DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP DÙNG TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG NƯỚC KẾT TINH TRONG CÁC TINH THỂ NGẬM NƯỚC 139 1.1 DỤNG CỤ MÁY MÓC 139 1.1.1 Các loại cân 139 1.1.2 Tủ sấy 142 1.1.3 Bình hút ẩm 142 1.1.4 Các loại phễu lọc 142 1.1.5 Các loại pitpet (ống hút) 142 1.1.6 Các loại burét (ống chuẩn độ) 143 1.1.7 Các loại bình định mức (bình đo) 144 1.1.8 Kiểm tra đợ xác các dụng cụ đo thể tích 144 1.2 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA NƯỚC KẾT TINH TRONG CÁC TINH THỂ NGẬM NƯỚC 145 1.2.1 Cơ sở lí thuyết 145 1.2.2 Cách tiến hành 146 1.2.3 Cách tính tốn 147 BÀI 2: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH AXIT MẠNH BẰNG DUNG DỊCH BAZƠ YẾU XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH AXIT MẠNH VÀ DUNG DỊCH AXIT YẾU BẰNG DUNG DỊCH BAZƠ MẠNH 149 2.1 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH AXIT MẠNH BẰNG DUNG DỊCH BAZƠ YẾU 149 Phân tích định lượng 10 Học liệu Elearning ĐHSPTN + Xác định CT tính pH cho: Trước ĐTĐ; Tại ĐTĐ; Sau ĐTĐ Lập bảng mối quan hệ pH lượng axit hay lượng bazơ điểm + Vẽ đường cong CĐ + Nhận xét, chọn chất thị cho phép chuẩn độ - Dạng đường cong chuẩn độ - Bước nhảy pH (rộng hay hẹp, đơn vị pH) - Giá trị pHTĐ + Lựa chọn chất thị theo nguyên tắc sau: Chọn chất thị có pT nằm khoảng bước nhảy pH Trả lời Bước 1: Phương trình phản ứng chuẩn độ (đơn axit yếu bazo mạnh) HNO2 + NaOH  NaNO2 + H2O Bước 2: Tính giá trị pH * Trước ĐTĐ (dư HNO2 NaNO2) HNO2  H+ + NO2NaNO2  Na+ + NO2- H   K  axit C axit ; C Muoi pH = -lgKa - lg Ca C =pKa - lg a Cm Cm * Tại ĐTĐ dung dịch gồm NaNO2 H2O: pH = + 1 pKaxit + lgCMuối 2 * Sau ĐTĐ (dư NaOH) NaOH  Na+ + OHpOH = -lg[OH-] = -lg[NaOHl]; BD pH= 14-pOH; C NaOH  C V0 C Vdu   [OH  ] Vdd Vdd  Từ công thức qua tính tốn ta thu bảng số liệu sau: VNaOHcho vào 90 99 99,9 100 VHNO2 dư 10 0,1 VNaOH dư Phân tích định lượng 208 100,1 101 110 0,1 10 Học liệu Elearning ĐHSPTN p 0,9 0,99 0,999 1,001 1,01 1,1 pH 5,5 6,5 7,5 8,25 10 11 12 Khi dư 10 mL axit pH10 =pKa - lg Khi dư mL axit pH1 =pKa - lg Tại ĐTĐ pH0 = + 10 Ca = 3,5 - lg = 5,5 1000 Cm Ca = 3,5 - lg = 6,5 1000 Cm 1 pKa + lgCMuối = + 1,75 – 0,5=8,25 2 Bước 3: Vẽ đường cong chuẩn độ Bước 4: Nhận xét: Bước nhảy pH từ 7,5 đến 10 2,5 đơn vị pH…  chọn chất thị  có pT = chất thị có pT nằm khoảng bước nhảy pH CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM B B A D Phân tích định lượng C A 209 D B B 10 C 11 D Học liệu Elearning ĐHSPTN CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC CÂU HỎI THƯỜNG GẶP Trả lời * Bản chất phép chuẩn độ tạo phức: Trong phân tích thể tích số phản ứng tạo phức sử dụng để định lượng ion kim loại chất tạo phức Phương pháp tạo phức dựa phản ứng tạo phức chất * Các loại phối tử thường dùng: Thuốc thử hữu thường dùng axit amionopolicacboxylic phương pháp gọi phương pháp chuẩn độ complexon Trong hay dùng axit etylendiamintetraxetic (EDTA) Na2EDTA Trả lời Cách xây dựng đường chuẩn phương pháp chuẩn độ tạo phức: * Các bước xây dựng đường cong chuẩn độ: + Viết ptpứ xảy phép chuẩn độ, nhận xét định tính Đ, pHTĐ + Xác định CT tính pH cho: Trước ĐTĐ; Tại ĐTĐ; Sau ĐTĐ Lập bảng + Vẽ đường cong CĐ + Nhận xét, chọn chất thị cho phép chuẩn độ - Dạng đường cong chuẩn độ - Bước nhảy - Giá trị pHTĐ + Lựa chọn chất thị phù hợp Trả lời * Các chất thị thường dùng chuẩn độ Complexon: + Các chất thị màu kim loại: eriocromden T (Etoo), murexit, xylen da cam, tiron, axit sunfosalixilic… * Phân loại chất thị + Các thuốc nhuộm triphenylmetan: xylen da cam, metalphtalein, timolphtalexon,… phức kim loại – thị có màu đỏ + Các thuốc nhuộm azo: eriocromden T, asenazo I, – (2 – piridinazo) – rezoxin (PAR), – (2 – piridinazo) – – naphtol (PAN) Phân tích định lượng 210 Học liệu Elearning ĐHSPTN + Các chất thị khác: alizarin S, murexit * Sự chuyển màu độ nhạy chất thị kim loại Phản ứng tạo phức complexonat kim loại xảy hoàn toàn; màu CCT phức khác dễ phân biệt; đổi màu CCT xảy gần điểm tương đương Khoảng đổi màu CCT màu kim loại khoảng pH nhận biến đổi àu CCT Độ nhạy chất thị phụ thuộc vào độ bền phức ion kim loại với chất thị cungx với thuốc thử Trả lời * Chuẩn độ trực tiếp: Trong phương pháp người ta điều chỉnh pH thích hợp dung dịch chuẩn độ hệ đệm, thêm chất thị sau thêm từ từ dung dịch chuẩn complexon III vào dung dịch chuẩn độ đổi màu chất thị Để phép chuẩn độ đạt độ xác cao nên chọn chất thị có lgM-In gần với pM điểm tương đương tốt Ví dụ chuẩn độ Mg2+ với pH = 10, chất thị crom xanh đen + Pư chuẩn độ: Mg2+ + Y4-  MgY2+ Phản ứng với thị: + Mg2+ chứa bình Eclen MgIn + Y4-  MgY2- + In (hồng) (xanh) + Mg2+ chứa buret In + Mg  MgIn (xanh) (hồng) + Ca2+ tạo phức với EDTA pH = 10, không phép có mặt Ca 2+ chuẩn độ Mg2+ * Chuẩn độ gián tiếp: Nếu chất phân tích khơng tham gia phản ứng trực tiếp với EDTA chuẩn độ gián tiếp Ví dụ xác định ion sunfat cách cho vào dung dịch phân tích lượng xác dư Ba2+ sau chuẩn xác định Ba2+ cịn dư từ tính nồng độ ion sunfat Phân tích định lượng 211 Học liệu Elearning ĐHSPTN CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM B 12 A C B A C B A D B 10 B 11 C 13 B Phân tích định lượng 212 Học liệu Elearning ĐHSPTN CHƯƠNG 6: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ KẾT TỦA CÂU HỎI THƯỜNG GẶP Trả lời * Điều kiện để tiến hành phương pháp chuẩn độ kết tủa: + Chất kết tủa tạo thành phải thực tế không tan, phản ứng hoàn toàn theo hệ số tỷ lệ định + Tốc độ hình thành kết tủa phải lớn, khơng có tượng q bão hịa + Phản ứng chọn lọc, tượng cộng kết không ảnh hưởng đáng kể đến kết chuẩn độ + Phải có khả xác định điểm tương đương CCT thích hợp Nếu dùng AgNO3 để chuẩn độ X-, SCN-… gọi phương pháp đo bạc Nếu dùng Hg2+ để xác định X- gọi phương pháp đo thuỷ ngân Trả lời Cách xây dựng đường chuẩn phương pháp chuẩn độ tạo phức: Bước 1: Viết phương trình chuẩn độ Bước 2: Biểu diễn mối quan hệ số nồng độ vào lượng chất làm kết tủa chất tạo kết tủa cách áp dụng quy tắc tích số tan lượng chất kết tủa chất làm kết tủa lại dung dịch điểm để tính + Tính lượng chất kết tủa, chất làm kết tủa trước ĐTĐ, ĐTĐ sau ĐTĐ + Lập bảng Bước 3: Vẽ đường cong chuẩn độ Bước 4: Nhận xét Trả lời * Cơ sở phương pháp xác định điểm cuối chuẩn độ phương pháp đo bạc: + Phương pháp Morh dùng K2Cr2O7 K2CrO4 tạo kết tủa đỏ nâu với Ag+ điểm cuối chuẩn độ Trong phương pháp đo bạc chọn chất thị K2Cr2O7 K2CrO4 (AgCl kết tủa trắng với TAgCl = 10-10 Ag2CrO4 kết tủa màu đỏ nâu với TAg2CrO4 = 2.10-12) dễ xác định điểm tương đương + Phương pháp Vonharl dùng chất thị Fe3+ tạo kết tủa đỏ máu với SCN- điểm cuối chuẩn độ Phân tích định lượng 213 Học liệu Elearning ĐHSPTN Ag+ + SCN-  AgSCN Dựa vào phản ứng Dựng ion Fe3+ làm chất thị, điểm cuối chuẩn độ có xuất màu đỏ máu phức FeSCN2+ ( = 103,03) Chất thị thường dùng phèn sắt (III): Fe(NH4)(SO4)2.12H2O tương ứng với nồng độ mol/L Khi chuẩn độ thường dùng 1–2 mL cho 100 mL dung dịch chuẩn độ Tính tốn tương tự phương pháp Morh ta điều kiện để có phản ứng màu xuất [SCN-]  9.10-7 Ưu điểm phương pháp chuẩn độ mơi trường axit, điều phương pháp Morh + Phương pháp Fajans Nguyên tắc phương pháp dựa tính chất loại chất bị hấp phụ kết tủa bị biến dạng nhiều, nên màu thay đổi Ví dụ như, Fluoretexein bị hấp phụ dạng anion kết tủa tích điện dương Rodamin B bị hấp phụ dạng cation kết tủa tích điện âm CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM B 11 B C D A 12 A Phân tích định lượng C B D C B 10 A 13 C 214 Học liệu Elearning ĐHSPTN CHƯƠNG 7: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ OXIHÓA - KHỬ CÂU HỎI THƯỜNG GẶP Trả lời * Cơ sở lý thuyết phương pháp chuẩn độ oxihóa – khử: Phản ứng xảy q trình chuẩn độ phương pháp oxi hố – khử phản ứng oxi hoá – khử (phản ứng trao đổi electron) Trong phản ứng chất oxi hoá nhận electron bị khử, ngược lại chất khử nhường electron bị oxi hoá Các chất oxi hố khử khác cường độ, ví dụ chất oxi hố mạnh khả nhận electron lớn cịn chất oxi hố yếu khả nhận electron yếu Tổng quát: n1Oxh2 + n2Kh1  n1Kh2 + n2Oxh1 (a) Kh1  Oxh1 + n1e (b); Oxh2 + n2e  Kh2 (c); Phản ứng (a) phải thỏa mãn yêu cầu phản ứng dùng phân tích thể tích Giống phương pháp trung hòa, tạo phức kết tủa, phương pháp oxi hóa khử cần dùng CCT để xác định điểm cuối Trả lời * Thế oxi hóa – khử: đại lượng đặc trưng cho độ mạnh hay yếu dạng oxi hoá hay dạng khử cặp oxi hoá – khử Điều kiện chuẩn : P = 1atm, t0 = 250 C, a = [H+] = 1, P(H2) = Thế oxi hoá khử xác định cách thiết lập pin Ganvani Thế oxi hoá – khử cặp oxi hoá – khử lớn dạng oxi hố có khả oxi hố mạnh dạng khử có khả khử yếu Để tính oxi hố – khử điều kiện phải áp dụng phương trình Nessnt EOXH KHu  E OXH  KHu 0,0592 OXH  lg KHU  n * Chiều phản ứng oxi hoá – khử chiều chất oxi hoá mạnh + chất khử mạnh cho ta chất oxi hoá chất khử yếu Nếu dung dịch tồn nhiều cặp oxi hố – khử phản ứng xảy ưu tiên theo hướng chất oxi hoá mạnh phản ứng với chất khử mạnh Trả lời Phân tích định lượng 215 Học liệu Elearning ĐHSPTN * Hằng số cân phản ứng oxi hoá - khử: đại lượng đánh giá mức độ mạnh yếu phản ứng thuận nghịch * Xây dựng cơng thức tính số cân phản ứng oxi hoá - khử: Xét phản ứng oxi hoá – khử: OXH1 + KHU2  KHU1 + OXH2 K OXH  KHU  K CB  Mà: E1  E10  OXH  KHU  OXH  KHU  0,0592 OXH  0,0592 OXH  E  E 20  lg lg KHU  KHU  n n Khi phản ứng đạt trạng thái cân E1 = E2 E10  0,0592 OXH  0,0592 OXH  lg  E 20  lg KHU  KHU  n n E10  E 20  KHU  0,0592 0,0592 OXH  lg  lg K CB KHU  OXH  n n  K CB  10 n E10  E 20 , 059  Trả lời * Đường chuẩn độ phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử: đường cong biểu diễn thay đổi nồng độ theo thời gian chất tham gia phản ứng giảm dần nồng độ sản phẩm tăng dần, đến lúc phản ứng đạt trạng thái cân Điểm đạt trạng thái cân điểm tương đương * Cách xây dựng đường chuẩn độ phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử: + Xác định giá trị oxi hoá – khử điểm: trước điểm tương đương, điểm tương đương sau điểm tương đương + Biểu diễn giá trị hệ trục toạ độ: Trục tung biểu diễn giá trị thế, trục hoành biểu diễn giá trị nồng độ chất oxi hoá, chất khử Trả lời Bên cạnh có chất thị mà biến đổi màu chúng khơng phụ thuộc vào tính chất riêng chất oxi hoá chất khử chúng tác dụng với q trình chuẩn độ mà phụ thuộc vào oxi hoá – khử dung dịch chuẩn độ, chất thị gọi chất thị oxi hố – khử Ví dụ: Điphenylamin (C6H5-NH-C6H5) thuốc thử ion NO3- phân tích định tính Phân tích định lượng 216 Học liệu Elearning ĐHSPTN Chất thị oxi hố chất có khả bị oxi hoá bị khử cách thuận nghịch màu dạng oxi hoá khác màu dạng khử Vùng biến đổi màu chất thị nồng độ dạng oxi hoá lớn nồng độ dạng khử 10 lần ngược lại là: E = E0  0,0592 n Quy tắc chọn chất thị phương pháp oxi hoá – khử Trong phép chuẩn độ chất oxi hố – khử chọn chất thị có khoảng đổi màu nằm khoảng bước nhảy Các chất thị oxi hoá – khử thường dùng: Chất thị E0 Màu Ind(OXH) Ind(KHU) [H+] = Đỏ trung tính Đỏ Không màu + 0,28 Metylen Xanh da trời Không màu + 0,36 Điphenylamin Tím xanh Khơng màu + 0,76 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM B A A B D D B 10 A Phân tích định lượng 217 C D Học liệu Elearning ĐHSPTN THUẬT NGỮ Đương lượng Tọa độ phản ứng lượng chất tương đương hóa học với phản ứng hóa học xảy hồn tồn mol (nguyên tử ion) hidro tỉ số độ biến đổi số mol (hoặc độ biến đổi nồng độ) chất phản Đương lượng gam ứng với hệ số hợp thức tương ứng số gam đương lượng chất kí hiệu Đ Tọa đợ cực đại phản ứng dừng lại với lượng cấu Nồng độ đương lượng tử i đạt giá trị bé số đương lượng chất tan lít giá trị dung dịch (hoặc số mili đương lượng mL dung dịch), kí hiệu N Dạng kết tủa Đợ chuẩn một chất dạng hợp chất tạo thành cho thuốc số gam chất có mL dung định thử làm kết tủa phản ứng với cấu tử xác dịch, kí hiệu T Dạng cân Axit hợp chất mà ta đo trực tiếp khối lượng chất cho prton để tính kết phân tích Bazơ Chất thị chất nhận proton chất thay đổi tín hiệu chuẩn độ Đơn axit yếu Chuẩn độ axit phân ly cho proton chất cần chuẩn A phản ứng với thuốc thử thích hợp lấy dư để tạo sản Đa axit yếu phẩm B Chuẩn độ B chất chuẩn axit phân ly cho hay Phân tích định lượng 218 C thích hợp Trong trường hợp A Học liệu Elearning ĐHSPTN nhiều proton B Đơn bazơ yếu Chuẩn độ ngược bazơ có khả nhận cho dung dịch thuốc thử B (lấy proton xác dư) vào dung dịch A Sau chuẩn độ lượng dư B chất Đa bazơ yếu chuẩn C bazơ có khả nhận hay nhiều proton Phức chất loại hợp chất sinh ion Phản ứng axit – bazơ nguyên tử đơn (thường ion kim loại), phản ứng có trao đổi gọi ion trung tâm, hóa hợp với phân proton tử ion khác, gọi phối tử Trong dung dịch, ion trung tâm, phối tử Chuẩn đợ phức chất có khả tồn riêng trình dùng chất chuẩn để xác định chất cần phân tích theo phương pháp xác định rẽ Ion trung tâm (ký hiệu M) ion phức có ion kim loại đơn Đường chuẩn độ ion phức tạp VO2+… đường biểu diễn thay đổi đại lượng đặc trưng phương Phối tử (ký hiệu L) pháp (pH, V, ) theo lượng chất cần phân ion phức có ion (anion) hay tích (p) phản ứng phân tử trung hòa liên kết trực tiếp xung quanh , sát ion trung tâm Phản ứng kết tủa gọi phối tử phản ứng tạo thành chất rắn từ chất tan dung dịch phối tử khả tạo liên kết Phương pháp đo bạc Phân tích định lượng Phối tử đơn với ion trung tâm H2O, NH3, Cl-… 219 Học liệu Elearning ĐHSPTN phương pháp chuẩn độ kết tủa dùng AgNO3 để chuẩn độ xác định X-, SCN-… Phối tử đa phối tử khả tạo hay nhiều liên kết với ion trung tâm Phương pháp đo thủy ngân phương pháp chuẩn độ kết tủa dùng C2O42-… Hg2+ để xác định X- Đường chuẩn độ oxi hóa khử Chất khử đường biểu diễn thay đổi giá trị (V) dung dịch theo lượng chất cần chất nhường electron phân tích (p) tham gia phản ứng Chất oxi hóa Điểm tương đương chất nhận electron thời điểm thêm lượng thuốc thử vừa đủ tác dụng với toàn lượng chất Phản ứng oxi hóa - khử phản ứng có trao đổi electron cần chuẩn chất tham gia phản ứng Điểm cuối Chất gốc thời điểm kết thúc chuẩn độ chất hóa học có thành phần xác định, Sự chuẩn đợ mắc sai số độ tinh khiết cao bền suốt trình điều chế bảo quản nhằm xác định nồng độ dung dịch khác thời điểm điểm cuối không trùng với điểm tương đương Nghĩa thể tích dung dịch chuẩn thêm vào khơng thể tích dung dịch ứng với thời điểm Phân tích khối lượng phương pháp hóa học dùng để xác định khối lượng cấu tử M có đối tượng phân tích X người ta tách hồn tồn M khỏi cấu tử khác dạng hợp chất hóa học có thành phần xác định, ví tương đương Khoảng đổi màu chất thị tượng chất thị thay đổi màu sắc dung dịch axit hay dung dịch bazơ khơng phụ thuộc vào chất dụ MxAy Dựa vào lượng cân X Phân tích định lượng 220 Học liệu Elearning ĐHSPTN MxAy mà tính khối lượng M chất thị mà phụ thuộc vào pH hàm lượng % M có đối tượng dung dịch phân tích Phương pháp pemanganat Phân tích thể tích phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử phương pháp hóa học dùng cho dựa sở phản ứng oxi hóa khử lượng xác thuốc thử R đủ để tác ion pemanganat môi trường dụng hết với M Người ta đo thể tích axit, kiềm trung tính dung dịch thuốc thử R có nồng độ xác biết từ tính lượng cấu tử cần xác định M Phân tích khí phương pháp hóa học cho thuốc thử R vào mà sản phẩm phản ứng có sinh chất khí tìm lượng cách đo thể tích khí nhiệt độ áp suất xác định suy hàm lượng cấu tử M Phân tích định lượng 221 Học liệu Elearning ĐHSPTN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Thị Tú Anh, Mai Xn Trường, Giáo trình Hóa học Phân tích (đã nghiệm thu 2014, chưa xuất bản) [2] Dương Thị Tú Anh, Giáo trình Các phương pháp phân tích cơng cụ, NXB Giáo dục Việt Nam, 2014 [3] Dương Thị Tú Anh, Mai Xuân Trường, Giáo trình Thí nghiệm Hóa phân tích, NXB Giáo dục Việt Nam, 2014 [4] Đề cương giảng, Bài giảng giảng viên giảng dạy [5] Đào Phương Diệp, Đỗ Văn H, Giáo trình Hóa học Phân tích – Cơ sở phân tích định lượng hóa học, NXB Đại học Sư phạm, 2014 [6] Trần Tứ Hiếu, Hố học phân tích, NXB Đại học Quốc gia, 2004 [7] Từ Vọng Nghi, Hóa học Phân tích - Phần 1: Cơ sở lý thuyết phương pháp Hóa học phân tích, NXB Đại học Quốc Gia, 2000 [8] Từ Vọng Nghi, Câu hỏi tập hố học phân tích, NXB ĐH Quốc gia, 1998 [9] Hồ Viết Quý, Cơ sở hóa học phân tích đại, Tập 3- Các phương pháp phân chia, làm giàu ứng dụng phân tích, NXB Đại học Sư phạm, 2006 [10] Nguyễn Tinh Dung (2000), Các phương pháp phân tích định lượng hố học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [11] Nguyễn Tinh Dung (2002), Hố học phân tích (phần I, II, III), Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [12] David Harvey, Modern Analytical Chemistry, DePauw University, The McGraw-Hill Companies, America, 2000 [13] V.N Alecxeep (1971), Phân tích định lượng, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [14] A P Crescôp (1970), Cơ sở hố học phân tích, Nhà xuất Hố học, Hà Nội Phân tích định lượng 222 Học liệu Elearning ĐHSPTN ...  Na2SO4 + H2O Thì đương lượng gam NaOH khối lượng mol chia cho (vì mol NaOH trao đổi mol ion H+) đương lượng H2SO4 khối lượng mol H2SO4 chia cho (vì mol H2SO4 trao đổi mol ion H+) Ví dụ 2: Fe2+... khối lượng mol chia cho (vì trao đổi electron) Ví dụ 3: BaCl2 + 2AgNO3  Phân tích định lượng 22 Ba(NO3)2 + 2AgCl Học liệu Elearning ĐHSPTN Đương lượng gam BaCl2 khối lượng mol chia cho (điện... 1.3.2 Phương pháp hoá học Trong phương pháp hoá học dựa vào dạng tồn chất nghiên cứu người ta lại chia loại: Phân tích khối lượng (chất rắn), phân tích thể tích (chất lỏng) phân tích khí (chất khí)