Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 15 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
15
Dung lượng
462,14 KB
Nội dung
03/13/20 2.2 Hằng số axit, số bazơ, tích số ion nước Chương 2: Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ 2.2.3 Tích số ion nước – Knc H2O chất lưỡng tính: II.1 Cân axit – bazơ nước 2.1 Phản ứng axit – bazơ • Thuyết axit – bazơ Bronsted-Lowry • Cặp axit-bazơ liên hợp A/B • Phản ứng axit-bazơ phản ứng trao đổi H+ cặp axit-bazơ liên hợp H2O + H2O ⇋ H3O+ + OHHằng số cân Kcb: K cb [ H 3O ].[OH ] [ H 2O]2 Kcb.[H2O]2 = [H3O+].[OH-] = const = Knc Knc tích số ion nước (phụ thuộc vào nhiệt độ) Ở 250C: Knc = 10-14 hay pKnc = 14 39 42 2.2 Hằng số axit, số bazơ, tích số ion nước 2.2 Hằng số axit, số bazơ, tích số ion nước 2.2.1 Hằng số axit – Ka Xét dung dịch axit: A + H2O ⇋ B + H3O+ Hằng số cân Kcb: 2.2.4 Mối quan hệ số axit số baz cặp axit-bazơ liên hợp [ B].[ H 3O ] K cb [ A].[ H 2O] [ B].[ H 3O ] K cb [ H 2O] Ka [ A] K a K b (1) [ B].[H 3O ] [ A].[OH ] K nc 10 14 [ A] [ B] pKa + pKb = 14 Với cặp axit-bazơ liên hợp, axit mạnh bazơ yếu ngược lại Ka số axit; pKa = -logKa Ka đặc trưng cho độ mạnh, yếu axit 40 43 2.2 Hằng số axit, số bazơ, tích số ion nước 2.3 Tính pH dung dịch axit-bazơ 2.2.2 Hằng số bazơ – Kb Xét dung dịch bazơ: B + H2O ⇋ BH+ + OHHằng số cân Kcb: [ BH ].[OH ] [ B].[ H 2O] [ BH ].[OH ] K cb [ H 2O] Kb [ B] K cb 2.3.1 Phương trình bảo tồn proton Số mol proton axit cho số mol proton bazơ nhận (2) Kb số bazơ; pKb = -logKb Kb đặc trưng cho độ mạnh, yếu bazơ 41 44 03/13/20 • Ví dụ 4: dung dịch NH3 – Các cân bằng: NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OHH2O + H2O ⇋ H3O+ + OH- • Ví dụ 1: H2O + H2O ⇋ H3O+ + OH– PTBT proton: [H3O+] = [OH-] - H+ OH- H2O + H+ – PTBT proton: (NH3, H2O) [OH-] = [NH4+] + [H3O+] • Ví dụ 5: dung dịch CN-, CH3COO– Các cân bằng: CN- + H2O ⇋ HCN + OHCH3COO- + H2O ⇋ CH3COOH + OHH2O + H2O ⇋ H3O+ + OH- H3O+ – PTBT proton: (CN-, CH3COO-, H2O) [HCN] + [CH3COOH] + [H3O+] = [OH-] 45 48 2.3 Tính pH dung dịch axit-bazơ • Ví dụ 2: dung dịch HCl có nồng độ C (mol/L) – Trong dd tồn cân bằng: HCl + H2O Cl- + H3O+ H2O + H2O ⇋ H3O+ + OHCl-, OH- 2.3.2 pH dung dịch hệ đơn axit-bazơ nước PTBT proton: - H+ HCl, H2O [H3O+] = [OH-] + [Cl-] = [OH-] + C + H+ H O+ 46 49 • Ví dụ 3: dung dịch hỗn hợp HCl (C1) CH3COOH (C2) – Các cân dung dịch HCl + H2O H3O+ + ClCH3COOH + H2O ⇋ CH3COO- + H3O+ H2O + H2O ⇋ H3O+ + OHCl-, CH3COO-, OH- - H+ a pH dung dịch axit mạnh – Giả sử dung dịch axit mạnh HA, nồng độ Ca: HA + H2O → A- + H3O+ H2O + H2O ⇋ H3O+ + OH– Hoặc viết dạng: HA → A- + H+ H2O ⇋ H+ + OH- [H3O]+ = [OH-] + [Cl-] + [CH3COO-] = C1 – PT bảo toàn proton: [H+] = [A-] + [OH-] = Ca + [OH-] ≠ C2 [OH ] HCl, CH3COOH, H2O + H+ H O+ 47 K H 2O [H ] [ H ] Ca [ H ] C a [ H ] K H O [ H ] K H 2O [H ] (*) 50 03/13/20 c pH dung dịch hỗn hợp axit-bazơ liên hợp – Giả sử dung dịch chứa hỗn hợp axit yếu HA, nồng độ CA muối NaA (A-) nồng độ CB – Trong dung dịch có cân bằng: – Biện luận: [H+] = [A-] + [OH-] = Ca + [OH-] ã Nu Ca 10-6M [OH-] ô Ca đó: NaA Na+ + A- [H+] = Ca • Nếu Ca ≤ 10-8M→ Ca « [OH-] đó: [H+] = [OH-] = 10-7 • Nếu 10-8M < Ca < 10-6M→ giải phương trình bậc (*) HA ⇋ H+ + AH2O ⇋ H+ + OH– PT trung hòa điện: [H+] + [Na+] = [A-] + [OH-] – Pt bảo toàn khối lượng: Ca + Cb = [HA] + [A-] – Pt số axit: • VD1: Tính pH dung dịch HCl trường hợp 103M, 10-7M, 10-9M • VD2: Tính pH dung dịch HCl 14% (d = 1,054 g/ml) ĐS: pH = - 0,61 51 Ka [H ] K a C A [ H ] [OH ] (CTTQ II.1) C B [ H ] [OH ] 54 b pH dung dịch bazơ mạnh Biện luận: • BOH có nồng độ Cb – Cân dung dịch: BOH → B+ + OHH2O ⇋ H+ + OH- • Xét trường hợp dung dịch mang tính axit C - Nếu K a A » 10-7 tức [H+] » [OH-] thì: CB – PT bảo toàn proton: [OH-] = [H+] + [B+] = [H+] + Cb [OH ] [H ] K a - K H 2O CA [H ] CB [ H ] Nếu CA,CB » [H+] » [OH-] thì: [H ] [ H ] C b [ H ] K H O [H ] Ka (**) CA C hay pH pK a lg A CB CB [ H ] 52 55 Biện luận: • Biện luận: • Xét trường hợp dung dịch mang tính bazơ: C - Nếu K a A « 10-7 tc l [H+] ô [OH-] thỡ: CB ã Nu Cb ≥ 10-6M → pOH = -logCb • Nếu Cb ≤ 10-8M→ pOH = • Nếu 10-8M< Cb < 10-6M→ giải pt bậc [H ] K a (**) C A [OH ] C [OH ] hay [OH ] K b B C B [OH ] C A [OH ] → giải pt bậc • VD1: Tính pH dung dịch NaOH trường hợp 103M, 310-7M, 10-9M • VD2: Tính pH dung dịch NaOH 9% (d = 1,098 g/ml) ĐS: pH = 14,39 53 [ H ].[ A ] [ HA] - Nếu CA, CB » [OH-] » [H+] thì: [H ] Ka CA C hay pH pK a lg A CB CB 56 03/13/20 • VD1: Tính pH dung dịch hỗn hợp CH3COOH 10-4M CH3COONa 10-3M Biết axit CH3COOH có Ka=10-4,75 • VD2: Hòa tan 9,20 g axit lactic (90,08 g/mol) 11,15 g natri lactat (112,06 g/mol) nước pha lỗng tới lit Tính pH dung dịch, biết có axit lactic có Ka=1,3810-4 • Ví dụ 1: Tính pH dung dịch CH3COOH 0,1M; pKa = 4,75 • Ví dụ 2: Tính pH dung dịch NH4Cl 0,1M; biết NH3 có pKb = 4,75 • Ví dụ 3: Tính pH dung dịch axit salixilic 10-3M có pKa = 57 60 d pH dung dịch đơn axit yếu e pH dung dịch đơn bazơ yếu – Giả sử dung dịch axit yếu HA, nồng độ Ca – Dung dịch có cân bằng: – Giả sử dung dịch bazơ B, nồng độ Cb – Trong dung dịch có cân bằng: B + H2O ⇋ BH+ + OHH2O ⇋ H+ + OH- HA ⇋ H+ + AH2O ⇋ H+ + OH– Áp dụng CTTQ II.1 với CB = ta có: [H ] Ka - Áp dụng CTTQ II.1 với CA = ta có: [H ] K a Ca [ H ] [OH ] [ H ] [OH ] [OH ] [ H ] C [OH ] [ H ] hay [OH ] K b B C B [OH ] [ H ] [OH ] [ H ] - Tương tự trường hợp bazơ yếu, xét 58 61 d pH dung dịch đơn axit yếu e pH dung dịch đơn bazơ yếu • Nếu coi phân ly axit nước khơng đáng kể tức [OH-] « [H+] « CA • Nếu coi phân ly bazơ nước khơng đáng kể tức [H+] « [OH-] « CB [ H ] Ka Ca [H ] pH [OH ] K b [ H ] K a Ca ( pK a log Ca ) • Nếu coi phân ly nước không đáng kể, [OH-] « [H+] pOH 59 [OH ] K b C B 1 ( pK b log C B ) hay pH ( pK a log C B ) 2 • Nếu coi phân ly nước không đáng kể, [H+] « [OH-] C [H ] [H ] Ka a [H ] → giải pt bậc CB [OH ] [OH ] Kb Cb [OH ] [OH ] → giải pt bậc 62 03/13/20 f pH dung dịch hỗn hợp axit – Ví dụ 1: Tính pH hỗn hợp gồm HCl 0,1M • VD1: Tính pH dung dịch NH3 0,1M; biết NH3 có pKb = 4,75 CH3COOH 0,1M; pKa = 4,75 • VD2: Tính pH dung dịch NH3 10-4M; biết NH3 có pKb = 4,75 • VD3: Tính pH dung dịch natri hipoclorit NaOCl 10-4M, biết HClO có Ka =3,010-8 63 66 f pH dung dịch hỗn hợp axit g pH dung dịch hỗn hợp axit-bazơ không liên hợp – Giả sử dung dịch chứa hỗn hợp axit yếu HA1, nồng độ CA muối NaA2 (A2-) nồng độ CB – Trong dung dịch có cân bằng: Hỗn hợp axit mạnh: HA1 (C1) HA2 (C2) NaA2 Na+ + A2- – Trong dung dịch: [H+]dd = [H+]HA1 + [H+]HA2 + [H+]H2O = C1 + C2 + [H+] HA1 ⇋ H+ + A1A2- + H+ ⇋ HA2 H2O H2O ⇋ H+ + OH- – Nếu C1 + C2 ≥ 10-6M → [H+]H2O nhỏ, bỏ qua → pH = -log(C1 + C2) – Nếu C1 + C2 ≤ 10-8M → [H+]axit nhỏ, bỏ qua → pH = – Nếu 10-8M < C1 + C2 < 10-6M → Giữ nguyên giải pt bậc 64 – PT BT proton: [H+] + [HA2] = [A1-] + [OH-] Biện luận: – Nếu [H+] [OH-] khơng đáng kể thì: [HA2] = [A1-] hay: C K CB [ H ] A a1 K a [ H ] K a1 [ H ] 67 f pH dung dịch hỗn hợp axit g pH dung dịch hỗn hợp axit-bazơ khơng liên hợp • Nếu CA = CB thì: Hỗn hợp axit mạnh HA1 (C1) axit yếu HA2 (C2, Ka): [H+] dd = [H+] HA1 + [H+] HA2 + [H+] [ H ] K a1 K a hay pH H2O ( pK a1 pK a ) • Nếu CA CB CA = mCB thì: – Thường dung dịch axit H+ nước phân ly không đáng kể → bỏ qua mK a1 [H ] K a [ H ] K a1 [ H ] [H+] = C1 + [H+]HA2 • Nếu C1 ≥ C2 → H+ axit yếu phân ly không đáng kể → bỏ qua [H+]dd = C1 • Nếu C1 ≪ C2 → không bỏ qua axit yếu 65 68 03/13/20 a pH dung dịch chất lưỡng tính - Trường hợp coi q trình (2), (3) (4) yếu chấp nhận [HA-] = C0, ta có: • VD1: Tính pH dung dịch NH4CN 0,1M; biết pKb,NH3 = 4,75 pKa,HCN = 9,21 [H ] - Nếu C0 K a1 K a 2C0 K nc K a1 ( K a 2C0 K nc ) K a C0 [ H ] K a1 K a hay pH ( pK a1 pK a ) • VD 1: Tính pH dung dịch NaHCO3 0,1M; axit H2CO3 có Ka1 = 10-6,35 Ka2 = 10-10,33 • VD 2: Tính pH dung dịch Na2HPO4 0,1M; axit H3PO4 có Ka1 = 10-2,15, Ka2 = 10-7,20 Ka3 = 10-12,38 69 72 2.3 Tính pH dung dịch axit-bazơ 2.3 Tính pH dung dịch axit-bazơ 2.3.3 pH dung dịch hệ đa axit-bazơ nước 2.3.3 pH dung dịch hệ đa axit-bazơ nước b pH dung dịch đa axit • Đa axit axit mà phân tử phân ly theo nhiều nấc, ứng với nấc có số axit riêng • Nói chung proton tách khỏi tiểu phân nấc trước dễ dàng nấc sau, số phân li nấc sau thường nhỏ nấc trước 70 73 a pH dung dịch chất lưỡng tính b pH dung dịch đa axit – Giả sử dung dịch chứa muối NaHA, nồng độ C0 số axit H2A Ka1, Ka2 – Trong dung dịch có cân bằng: NaHA Na+ + HA- (1) HA- ⇋ H+ + A2(2) HA- + H+ ⇋ H2A (3) H2O ⇋ H+ + OH- (4) – Giả sử dung dịch đa axit HnA, nồng độ CA số axit HnA Ka1, Ka2, …, Kan – Trong dung dịch có cân bằng: HnA ⇋ H+ + Hn-1AKa1 Hn-1A- ⇋ H+ + Hn-2A2- Ka2 … HA(n-1)- ⇋ H+ + AnH2O ⇋ H+ + OH- – Pt bảo toàn proton: [H+] + [H2A] = [A2-] + [OH-] Kan Knc – Nếu: Ka1 » Ka2 » … » Kan (103 lần) coi đa axit đơn axit yếu với số axit Ka1 [ HA ] K nc [ HA ][ H ] [H ] Ka2 [H ] [H ] K a1 - Trường hợp coi q trình (2), (3) (4) yếu chấp nhận [HA-] = C0, ta có: K a K a1C0 K nc K a1 [H ] K a1 C0 71 74 03/13/20 c pH dung dịch đa bazơ 2.4.3 Hệ gồm dạng HnA, Hn-1A-,… AnHằng số phân ly theo nấc axit HnA Ka1, Ka2 , …, Kan – Giả sử dung dịch đa axit NanA (An-), nồng độ CB số axit HnA Ka1, Ka2, …, Kan – Trong dung dịch có cân bằng: An- + H2O ⇋ HA(n-1)- + OHKb1 HA(n-1)- + H2O ⇋ H2A(n-2)- + OH- Kb2 … Hn-1A- + H2O ⇋ HnA + OH- Kbn H2O ⇋ H+ + OH- C0 = [HnA]+ [Hn-1A-] +…+ [ An-] Tương tự ta có: [ H n A] C0 Knc [ H ]n [ H ]n K a1[ H ]n 1 K a1 K a [ H ]n K a1 K a K an [ H n 1 A ] C0 – Nếu: Kb1 » Kb2 » … » Kbn (103 lần) Kbi = Knc/Ka(n+1-i) coi đa bazơ đơn bazơ yếu với số bazơ Kb1 [ An22 ] C0 K a1 K a [ H ]n 2 [ H ]n K a1[ H ]n 1 K a1 K a [ H ]n 2 K a1 K a K an [ An ] C0 75 K a1[ H ]n 1 [ H ]n K a1[ H ]n 1 K a1 K a [ H ]n K a1 K a K an K a1 K a K an [ H ]n K a1[ H ]n 1 K a1 K a [ H ]n 2 K a1 K a K an 78 2.4 Tính nồng độ thành phần dung dịch axit-bazơ pH xác định 2.4.1 Hệ gồm axit-bazơ đơn giản HA 2.5 Dung dịch đệm pH 2.4.1 Định nghĩa - Dung dịch đệm dung dịch có pH thay đổi khơng đáng kể (pH ổn định) thêm lượng nhỏ axit mạnh bazơ mạnh - VD: dung dịch hỗn hợp CH3COOH CH3COONa - Những dung dịch có khả đệm: Dung dịch chứa cặp axit-bazơ liên hợp Dung dịch hỗn hợp muối đa axit (NaH2PO4/Na2HPO4, …) A- HA ⇋ H+ + A- Ka [ H ].[ A ] [ HA] Đặt nồng độ chung, C0 = [HA] + [ A-] K C0 [ HA](1 a ) [H ] [H ] [ HA] C0 [H ] Ka [ A ] C0 Ka [H ] Ka 76 79 2.4.2 Hệ gồm dạng H2A, HA- A2Hằng số phân ly axit H2A Ka1, Ka2 2.4.2 Đệm - Khả trì ổn định pH dung dịch đệm đặc trưng thông số gọi dung lượng đêm (đệm năng), kí hiệu - Đệm định nghĩa số mol bazơ mạnh (hoặc axit mạnh) cần thêm vào lit dung dịch đệm để pH tăng lên (hoặc giảm đi) đơn vị C0 = [H2A]+ [HA-] + [ A2-] Tương tự ta có: [ H A] C0 [ H ]2 [ H ] K a1[ H ] K a1 K a [ HA ] C0 K a1[ H ] [ H ]2 K a1[ H ] K a1 K a [ A 2 ] C0 K a1 K a [ H ]2 K a1[ H ] K a1 K a db da dpH dpH Trong đó, db da số mol bazơ mạnh axit mạnh cần cần thêm vào lit dung dịch đệm để pH tăng lên hay giảm dpH 77 80 03/13/20 2.4.2 Đệm - Với dung dịch đệm hỗn hợp axit yếu HA nồng độ CA bazơ liên hợp (muối) NaA nồng độ CB; CA + CB = C giả thiết CA, CB » [H+], [OH-] ta có: 3.1 Chất thị axit bazơ 3.1.1 Đặc điểm Chất thị axit– bazơ Axit hữu yếu (HIn) CK a [ H ] C C 2,3 2,3 A B ([ H ] K a ) C Thay đổi màu sắc theo pH dd Hệ quả: • max CA = CB = 0,5C • Với CA/CB khơng đổi, tỉ lệ thuận với C • Với C= const, tỉ số CA/CB khác nhỏ 81 Bazơ hữu yếu Bazơ liên hợp (In-) Axit liên hợp 84 3.1.1 Đặc điểm – VD 1: Tính nồng độ hỗn hợp đệm (C) CH3COOH + CH3COONa có pH = để thêm 0,25 mol HCl vào lit dung dịch đệm đó, pH khơng giảm 0,5 đơn vị 82 Thường axit (bazơ) yếu Màu axit khác màu bazơ liên hợp Màu chất phụ thuộc pH dung dịch Kí hiệu: HInd IndOH Trong nước, CCT có cân phân ly sau: HInd ⇋ H+ + IndKa,HInd IndOH ⇋ Ind+ + OHKb,Ind 85 3.1.2 Khoảng pH đổi màu chất thị II.2 Chuẩn độ axit-bazơ Xét chất thị dạng HInd HInd ⇋ H+ 3.1 Chất thị axit –bazơ Màu dạng axit + Ind- Màu dạng bazơ [ H ].[ Ind ] [ HInd ] K a ,CCT pH pK a ,CCT log [ HInd ] [ Ind ] Khi pH thay đổi tỉ lệ [HInd]/[Ind ] thay đổi, dung dịch có màu dạng tồn chủ yếu dung dịch Mắt thường phân biệt thay đổi màu tỉ lệ [HInd]/[Ind-] khoảng 1/10 10 pH = pKa,CCT 1, gọi khoảng pH đổi màu CCT 83 86 03/13/20 3.1.2 Khoảng pH đổi màu chất thị 3.1.3 Một số chất thị thường gặp pH ≥ pKHInd + 1: dd có màu dạng bazơ pH ≤ pKHInd – 1: dd có màu dạng axit Chỉ số định phân pT giá trị pH chất thị đổi màu rõ Thường thấy, giá trị pT trùng với giá trị pKa chất thị Đối với loại CCT có màu, màu dung dịch nồng độ dạng mang màu định (HInd Ind-) Với CCT HInd nồng độ C0, dạng axit HInd không màu; gọi C giá trị nồng độ Ind- cần đạt tới để ta nhận màu nó, pH dung dịch màu Ind- bắt đầu xuất là: C0 C C Như vậy, pH làm đổi màu CCT phụ thuộc vào nồng độ CCT pH pK a,CCT log 87 90 3.1.4 Cách chọn chất thị 3.1.3 Một số chất thị thường gặp • Cách 1: Tính pH điểm tương đương phép chuẩn độ, sau chọn chất thị có pT lân cận với pH ĐTĐ, pHĐTĐ nằm khoảng đổi màu • Cách 2: Xây dựng đường chuẩn độ để tìm bước nhảy chuẩn độ sau chọn chất thị có pT khoảng đổi màu nằm bước nhảy chuẩn độ pT gần với pHĐTĐ tốt - Đường chuẩn độ axit- bazơ đường biểu diễn biến thiên pH theo lượng dung dịch chuẩn thêm vào trình chuẩn độ (lượng dung dịch tính theo V) - Bước nhảy chuẩn độ khoảng sai số cho phép phép chuẩn độ, thường 0,1 0,2 % 88 91 3.1.5 Sai số phép chuẩn độ axit – bazơ • Sai số dụng cụ (pipet, buret, bình định mức) sử dụng dụng cụ • Sai số điểm cuối: xác định sai pH kết thúc chuẩn độ hay nói cách khác pHc ≠ pHĐTĐ • Sai số thị: sai số pT chất thị không trùng với pHĐTĐ trường hợp chọn sai CCT 89 92 03/13/20 3.1.5 Sai số phép chuẩn độ axit – bazơ II.2 Chuẩn độ axit-bazơ • Thường dùng sai số điểm cuối để sai số phép chuẩn độ (s), s 3.2 Các trường hợp chuẩn độ axit-bazơ 3.2.1 Chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh ngược lại Giả sử chuẩn độ 100,0 ml dung dịch HCl 0,1 N dung dịch NaOH 0,1N NV N 0V0 100 ( F 1).100 (%) N 0V0 Trong đó: - Đặt F = NV/N0V0 , gọi mức độ định phân (lượng chất cần xác định chuẩn độ) - V0, N0 thể tích nồng độ dung dịch chất định phân - V, N thể tích nồng độ dung dịch chất chuẩn thêm vào 93 96 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ 3.1.5 Sai số phép chuẩn độ axit – bazơ • Đường chuẩn độ: đường biểu diễn biến thiên nồng độ cấu tử phản ứng chuẩn độ theo lượng dung dịch chuẩn thêm vào (thể tích F) • VD: phản ứng chuẩn độ - aX + bR ⇋ cP + dQ Kcb - pXđp: bước nhảy chuẩn độ, khoảng giá trị pX ứng với sai số cho phép phép định phân, s = 0,1% (0,2%) hay F = 0,999 (0,998) – 1,001 (1,002) 94 - +V=0 + Chất định pH dd: HCl + pH = -lgCHCl - Bắt đầu định phân đến trước ĐTĐ + < V < Vtđ + Chất định pH dd: HClcòn lại + pH lg C HCl lg C0V0 CV V0 V 97 3.1.5 Sai số phép chuẩn độ axit – bazơ - ĐTĐ thuộc pXđp pXđp phụ thuộc vào NX, NR Kcb NX, NR nhỏ pXđp nhỏ ngược lại Kcb nhỏ pXđp nhỏ ngược lại - Bước nhảy chuẩn độ ngắn phát ĐTĐ khó xác, CCT sai số phép phân tích lớn ngược lại - Thường chuẩn độ với NX, NR khoảng 0,01 0,1N 95 Phản ứng chuẩn độ HCl + NaOH = NaCl + H2O NV CV Vtđ 0 0 N C Chưa định phân a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ - Tại ĐTĐ + V = Vtđ + Chất định pH dd: NaCl + pH = - Sau ĐTĐ + V > Vtđ + Chất định pH dd: NaOHdư CV C0V0 + pH 14 lg C NaOH 14 lg V0 V 98 10 03/13/20 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ b Đường chuẩn độ VNaOH (ml) pH F 50 1,5 0,5 90 2,3 0,9 99 3,3 0,99 99,9 4,3 0,999 100 100,1 9,7 1,001 101 10,7 1,01 110 11,7 1,1 150 12,3 1,5 99 +V=0 + Chất định pH dd: CH3COOH + pH = ½(pKa-lgCa) - Bắt đầu định phân đến trước ĐTĐ + < V < Vtđ + Chất định pH dd: CH3COOHcòn lại CH3COONatạo thành C V CV pH pK a lg 0 + CV 102 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ b Đường chuẩn độ - Tại ĐTĐ + V = Vtđ + Chất định pH dd: CH3COONa + pH ( pK lg C ) ( pK lg CV ) a B a 2 V0 V - pHđp phụ thuộc vào C, C0: + C, C0 nhỏ bước nhảy ngắn ngược lại + C, C0 < 10-4M khơng nhận ĐTĐ c Chất thị - Metyl da cam (pT = 4), metyl đỏ (pT = 5), phenol đỏ (pT = 7), phenolphthalein (pT = 9),… 100 - Sau ĐTĐ + V > Vtđ + Chất định pH dd: NaOHdư CV C0V0 + pH 14 lg C NaOH 14 lg V0 V 103 II.2 Chuẩn độ axit-bazơ b Đường chuẩn độ 3.2 Các trường hợp chuẩn độ axit-bazơ 3.2.2 Chuẩn độ axit yếu bazơ mạnh ngược lại Giả sử chuẩn độ 100,0 ml dung dịch CH3COOH 0,1 N (pKa = 4,75) dung dịch NaOH 0,1N 101 Phản ứng chuẩn độ CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O NV CV Vtđ 0 0 N C Chưa định phân VNaOH (ml) pH F 2,88 50 4,75 0,5 90 5,70 0,9 99 6,75 0,99 99,9 7,75 0,999 100 8,72 100,1 9,70 1,001 101 10,70 1,01 110 11,68 1,1 150 12,30 1,5 104 11 03/13/20 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ b Đường chuẩn độ - Tại ĐTĐ + V = Vtđ + Chất định pH dd: NH4Cl 1 CV + pH ( pK a lg C A ) ( pK a lg ) 2 V0 V - pHđp phụ thuộc vào C, C0: + C, C0 nhỏ bước nhảy ngắn ngược lại + Ka nhỏ bước nhảy ngắn ngược lại + C, C0 < 10-4M Ka < 10-9 khơng nhận ĐTĐ + pHĐTĐ > nên chọn CCT có pT > - Sau ĐTĐ + V > Vtđ + Chất định pH dd: HCldư + pH lg C lg CV C0V0 A V0 V c Chất thị - phenolphthalein (pT = 9), … 105 108 II.2 Chuẩn độ axit-bazơ b Đường chuẩn độ 3.2 Các trường hợp chuẩn độ axit-bazơ 3.2.3 Chuẩn độ bazơ yếu axit mạnh ngược lại Giả sử chuẩn độ 100,0 ml dung dịch NH4OH 0,1N (pKb = 4,75) dung dịch HCl 0,1 N 106 F 11,13 50 9,25 0,5 90 8,30 0,9 99 7,25 0,99 99,9 6,25 0,999 100 5,28 100,1 4,30 1,001 101 3,30 1,01 110 2,28 1,1 150 1,52 1,5 109 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ - b Đường chuẩn độ Phản ứng chuẩn độ NH4OH + HCl ⇋ NH4Cl + H2O NV CV Vtđ 0 0 N C - Chưa định phân +V=0 + Chất định pH dd: NH4OH + pH = 7+ ½(pKa + lgCB) - Bắt đầu định phân đến trước ĐTĐ + < V < Vtđ + Chất định pH dd: NH4OHcòn CV NH4Cltạo thành pH pK a lg C0V0 CV + 107 VHCl (ml) pH - pHđp phụ thuộc vào C, C0: + C, C0 nhỏ bước nhảy ngắn ngược lại + Kb nhỏ bước nhảy ngắn ngược lại + C, C0 < 10-4M Kb < 10-9 khơng nhận ĐTĐ + pHĐTĐ < nên chọn CCT có pT < c Chất thị - Metyl da cam (pT = 4), Metyl đỏ (pT = 5), … lại 110 12 03/13/20 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ II.2 Chuẩn độ axit-bazơ - 3.2 Các trường hợp chuẩn độ axit-bazơ 3.2.4 Chuẩn độ đa axit bazơ mạnh ngược lại Giả sử chuẩn độ 100,0 ml dung dịch H3PO4 0,1M (pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,20; pKa3 = 12,38) dung dịch NaOH 0,1 M - Sau ĐTĐ1 trước ĐTĐ2 + Vtđ1 < V < Vtđ2 + Chất định pH dd: H2PO4-/HPO42- Tại ĐTĐ2 + V = Vtđ2 + Chất định pH dd: HPO42+ pH ( pK a pK a ) 111 114 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ - - Sau ĐTĐ2 trước ĐTĐ3 + Vtđ2 < V < Vtđ3 + Chất định pH dd: HPO42-/PO43- Tại ĐTĐ3 + V = Vtđ3 + Chất định pH dd: PO43+ pH ( pK lg C ) ( pK lg C0V0 ) a3 B a3 2 V V0 Phản ứng chuẩn độ H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O (1) NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O (2) Na2HPO4 + NaOH = Na3PO4 + H2O (3) N 0V0 N C0V0 2C V 3C V Vtđ ;Vtđ 0 ;Vtđ 0 C C C Vtđ 112 - Sau ĐTĐ3 + V > Vtđ3 + Chất định pH dd: PO43-, NaOHdư 115 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ b Chất thị - Chưa định phân +V=0 + Chất định pH dd: H3PO4 + pH ( pK a1 lg C A ) Thời điểm pH CCT ĐTĐ1 4,68 Metyl đỏ (pT = 5); Metyl da cam (pT = 4) ĐTĐ2 9,79 Phenolphthalein (pT = 9) ĐTĐ3 12,39 - Có bước nhảy chuẩn độ ĐTĐ1 ĐTĐ2; thể tích NaOH tiêu tốn cho bước nhảy - Điều kiện để có bước nhảy pHĐTĐ(i) chuẩn độ đa axit HnA bazơ mạnh: K a (i ) 10 K a (i 1) Ka(i) 10-9 - Bắt đầu định phân đến trước ĐTĐ1 + < V < Vtđ1 + Chất định pH dd: H3PO4/H2PO4- 113 Tại ĐTĐ1 + V = Vtđ1 + Chất định pH dd: H2PO41 + pH ( pK a1 pK a ) 116 13 03/13/20 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ c Bài tập - Chưa định phân +V=0 + Chất định pH dd: Na2CO3 + pH ( pK a1 lg C B ) Lấy 20,0 ml dd hỗn hợp HCl+H3PO4 cho vào bình nón - Thêm vài giọt CCT metyl đỏ chuẩn độ NaOH 0,1 N đến dd chuyển từ hồng nhạt sang vàng tiêu tốn hết 25,2 ml NaOH - Thêm vài giọt CCT phenolphthalein vào dung dịch chuẩn độ tiếp tục đến lúc dung dịch chuyển vàng sang hồng nhạt tiêu tốn hết 10,2 ml NaOH a Viết phản ứng xảy trình chuẩn độ b Tính nồng độ mol HCl H3PO4 hỗn hợp phân tích 117 - Bắt đầu định phân đến trước ĐTĐ1 + < V < Vtđ1 + Chất định pH dd: HCO3-/CO32- 120 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ II.2 Chuẩn độ axit-bazơ - 3.2 Các trường hợp chuẩn độ axit-bazơ 3.2.5 Chuẩn độ đa bazơ axit mạnh ngược lại Giả sử chuẩn độ 100,0 ml dung dịch Na2CO3 0,1M (H2CO3 có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,33) dung dịch HCl 0,1 M - Sau ĐTĐ1 trước ĐTĐ2 + Vtđ1 < V < Vtđ2 + Chất định pH dd: H2CO3/HCO3- Tại ĐTĐ2 + V = Vtđ2 + Chất định pH dd: H2CO3 + pH ( pK a1 lg C A ) ( pK a1 lg C0V0 ) 2 V V0 118 121 a Khảo sát thay đổi pH trình chuẩn độ - - Sau ĐTĐ3 + V > Vtđ2 + Chất định pH dd: H2CO3, HCldư b Chất thị Phản ứng chuẩn độ Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl (1) NaHCO3 + HCl = H2CO3 + NaCl (2) N 0V0 N C0V0 2C V Vtđ ;Vtđ 0 C C Vtđ Thời điểm pH CCT ĐTĐ1 8,34 Phenolphthalein (pT = 9) ĐTĐ2 3,91 Metyl da cam (pT = 4) Có bước nhảy chuẩn độ ĐTĐ1 ĐTĐ2; thể tích HCl tiêu tốn cho bước nhảy pKb1 = 14 – pKa2 = 3,67 pKb2 = 14 – pKa1 = 7,65 119 Tại ĐTĐ1 + V = Vtđ1 + Chất định pH dd: HCO31 + pH ( pK a1 pK a ) 122 14 03/13/20 c Bài tập Lấy 20,0 ml dd hỗn hợp NaOH+Na2CO3 cho vào bình nón - Thêm vài giọt CCT phenolphthalein chuẩn độ HCl 0,1 N đến dd màu hồng tiêu tốn hết 32,5 ml HCl - Thêm vài giọt CCT metyl da cam vào dung dịch chuẩn độ tiếp tục đến lúc dung dịch chuyển vàng sang da cam tiêu tốn hết 10,3 ml HCl a Viết phản ứng xảy trình chuẩn độ b Tính nồng độ mol NaOH Na2CO3 hỗn hợp phân tích 123 15