Các dạng bài tập của phương pháp chuẩn độ tạo phức

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 

  

CHUYÊN NGÀNH HÓA PHÂN TÍCH

TIỂU LUẬN MÔN CƠ SỞ HÓA HỌC PHÂN TÍCH

ĐỀ TÀI:

GVHD : ThS Hồ Văn Tài SVTH : Trần Kim Thoa

Bùi Tiến Toại Nguyễn Thị Thu Thảo (09254881)



Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 10-2010

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.HCM, ngày … tháng ……năm 2008 GVHD: PGS.TS LÊ VĂN TÁN

Trang 3

Khoa Công Nghệ Hóa

Lời mở đầu

Hóa phân tích là bộ môn của ngành hóa học nghiên cứu về thành phần cấu tạo và hàmlượng các thành phần của những mẫu khảo sát Hóa phân tích bao gồm phân tích định tính vàphân tích định lượng

Trong phân tích định tính người ta thường dùng hai phương pháp: phân tích hóa họcnhư phương pháp H2S, phương pháp Axit - bazơ hoặc các phương pháp phân tích hóa lý nhưphân tích phổ phát xạ nguyên tử, phân tích huỳnh quang, phương pháp quang kế ngọn lửa Trong phân tích định lượng người ta cũng dùng các phương pháp phân tích hóa học: phântích khối lượng, phân tích thể tích hoặc các phương pháp phân tích hóa lý: đo màu, phân tíchphổ hấp thụ nguyên tử, các phương pháp phân tíchđiện hóa, các phương pháp phân tích sắcký

Trong phạm vi môn học cơ sở lý thuyết hóa phân tích, một môn học nền tảng chochuyên ngành phân tích của chúng ta, nhóm chúng tôi xin đi vào tìm hiểu kỹ hơn về phươngpháp chuẩn độ phức chất

Trong phân tích thể tích thì phương pháp chuẩn độ phức chất được sử dụng để địnhlượng các kim loại hoặc các chất tạo phức Đặc biệt, hiện nay phương pháp chuẩn độ tạophức phổ biến nhất là phương pháp chuẩn độ complexon dựa trên việc sử dụng các acidaminopolycacboxylic làm thuốc thử để chuẩn độ các ion kim loại

Và trong phạm vi bài tiểu luận này nhóm chúng tôi chỉ đưa ra các dạng bài tập của phầnchuẩn độ phức chất để có thể giúp quý vị và các bạn hiểu rõ hơn về cách giải cũng nhưphương pháp để học tốt hơn cho môn học này Vì thời gian cũng như lượng kiến thức cònhạn hẹp mong được sự góp ý chân thành của quý thầy cô và các bạn Chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2010

Nhóm tiểu luận

Trang 4

Lời cảm ơn

Chúng em – nhóm tiểu luận – xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của quí thầy

cô tổ bộ môn phân tích mà đặc biệt là thầy Thạc sỹ Hồ Văn Tài đã giúp chúng em hoàn thành

đề tài này, bên cạnh đó nhóm xin chân thành cảm ơn thư viện trường Đại học công nghiệpTPHCM đã cung cấp nguồn tài liệu vô cùng quý giá để chúng em có thể hoàn thành tốt đề tàinày

Mặc dù các thành viên trong nhóm đã đoàn kết, cố gắng hết mình để có thể hoàn thànhxong bài tiểu luận, nhưng đây là một đề tài khó và đây là lần đầu tiên thực hiện loại tiểu luậnnày nên trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu cũng như tính toán chắc chắn không tránh khỏinhững thiếu sót nhất định Chúng em rất mong nhận được những lời nhận xét từ phía thầygiáo, cũng như những ý kiến đóng góp từ các bạn cùng lớp để những bài tiểu luận sau đạt kếtquả cao hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2010

Nhóm tiểu luận

Trang 5

A Tóm tắt về phương pháp chuẩn độ tạo phức:

1 Phương pháp chuẩn độ complexon là một trường hợp điển hình của phép chuẩn độ tạo

phức Phương pháp này dựa vào phản ứng tạo phức của ion kim loại với EDTA, chất

có khả năng tạo phức bền và thường là theo tỷ lệ 1:1

Mn+ + H2Y2-  MYn-4 βMY

Các phép chuẩn độ complexon thường tiến hành khi có mặt các tạo phức phụ để duy trì pH xác định nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện kết tủa hidroxit kim loại

2 Để đơn giản và dễ dàng khi tính đường chuẩn độ, người ta thường dung phương pháp

gần đúng dựa trên việc sử dụng hằng số bền điều kiện:

Khi β’MY > 108 thì có thể tính gần đúng như sau:

C C0

3 Các chất chỉ thị thường dung trong chuẩn độ complexon là các chất chỉ thị kim loại

mà điển hình là eriocromdenT và murexit Điểm dừng của phép chuẩn độ dựa vào sự

Trang 6

đổi màu của phức chất chỉ thị kim loại sang màu của chất chị thị hoặc ngược lại, tùy thuộc vào phép chuẩn độ sử dụng Dựa vào tỉ số giữa nồng độ của phức chỉ thị

([MIn]’) và nồng độ của chỉ thị ở trạng thái tự do theo công thức:

[M]'= 1

β MIn '

[MIn]'

[¿]'

và từ đó tính sai số của phép chuẩn độ

4 Tùy thuộc vào đối tượng phân tích ta có thể sử dụng các phương pháp chuẩn độ khác

nhau:

- Chuẩn độ trực tiếp ion kim loại bằng EDTA được thực hiện khi phản ứng tạo phức giữa ion kim loại với EDTA xảy ra nhanh và có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm dừng chuẩn độ

- Trong trường hợp không thể thực hiện được phép chuẩn độ trực tiếp thì phải dùng các phương pháp khác như chuẩn độ ngược, chuẩn độ thế, chuẩn độ gián tiếp

Trang 7

B Bài tập

thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4Cl trong đó CNH3 = 0,100M Tính pZn khi đã thêm 24mL EDTA Ở đây, không kể sự tạo phức hidroxo, mà chỉ tính đến sự tạo phức phụ của Zn2+ với

NH3 (biết lgβ1 = 2,21; lgβ2 = 4,4; lgβ3 = 6,76; lgβ4 = 8,79 và coi; βZnY = 1016.5)

thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4Cl trong đó CNH3 = 0,100M Tính pZn khi đã thêm 25mL

Trang 8

EDTA Ở đây, không kể sự tạo phức hidroxo, mà chỉ tính đến sự tạo phức phụ của Zn2+ với

NH3 (biết lgβ1 = 2,21; lgβ2 = 4.4; lgβ3 = 6,76; lgβ4 = 8,79 và coi [NH3] = 0,100; βZnY = 1016.5)

thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4Cl trong đó CNH3 = 0,100M Tính pZn khi đã thêm 26mLEDTA Ở đây, không kể sự tạo phức hidroxo, mà chỉ tính đến sự tạo phức phụ của Zn2+ với

NH3 (biết lgβ1 = 2,21; lgβ2 = 4,4; lgβ3 = 6.76; lgβ4 = 8,79 và coi [NH3] = 0,100; βZnY = 1016.5)

Trang 9

thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4Cl trong đó CNH3 = 0,100M Tính pZn khi đã thêm 18 mLEDTA Ở đây, không kể sự tạo phức hidroxo, mà chỉ tính đến sự tạo phức phụ của Zn2+ với

Bài giải:

Trang 10

thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4Cl trong đó CNH3 = 0,100M Tính pZn khi đã thêm 20 mLEDTA Ở đây, không kể sự tạo phức hidroxo, mà chỉ tính đến sự tạo phức phụ của Zn2+ với

Trang 11

Trang 12

Vì h = 10-9 << K << K K nên :

Trang 13

thêm 24,5mL EDTA ở pH = 6 biết βCaY = 1010.7

10−6 +10 −6.16

Trang 14

Vì β’ nhỏ, để tính [Ca2+] ta phải sử dụng công thức :

sau khi tổ hợp ta được :

49,5.10-3[Ca2+]’2 – 45,6.10-2[Ca2+]’ – 25.10-6.05 = 0 => [Ca2+]’ = 10-4.58

Vì α Ca2+ ¿ ¿ = 1 nên pCa = 4,58

thêm 24,5mL EDTA ở pH = 10 biết βCaY = 1010.7

Trang 15

Bài 10:

23,5mL EDTA ở pH = 8 biết βCaY = 1010.7

19,5mL EDTA ở pH = 10 biết βCaY = 1010.7

Trang 16

=102,21 ; β2 =104,4; β3 = 106,76 ; β4 = 108,79; βZnY = 1016,5

Bài giải:

Ở pH = 11,00 không kể sự tạo phức hidroxo, mà chỉ tính đến sự tạo phức phụ của Zn2+

với NH3 biết lgβ1 = 2,21; lgβ2 = 4,4; lgβ3 = 6,76; lgβ4 = 8,79 và coi [NH3] = 0,100; βZnY = 1016.5

β ZnY=β ZnY α Zn2+ ¿ α Y4− ¿ =10 16.5.1,4775 10−5.5,21.10−2

¿ ¿

β ZnY=2,43 1010=1010.39

Do đó ta có :

Trang 17

9,0 được thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4 trong đó CNH3 = 0,100M Nếu phép chuẩn độ đượckết thúc ở pZn = 9,00

Biết sự tạo phức hidroxo không đáng kể Sự tạo phức Zn2+ với NH3 là β1 =102,21 ;

β2 =104,4; β3 = 106,76 ; β4 = 108,79; βZnY = 1016,5

Bài giải:

Trang 18

9,0 được thiết lập bằng hệ đệm NH3 + NH4 trong đó CNH3 = 0,100M Nếu phép chuẩn độ đượckết thúc ở pZn = 13,00.

Biết sự tạo phức hidroxo không đáng kể Sự tạo phức Zn2+ với NH3 là β1 =102,21 ;

β2 =104,4; β3 = 106,76 ; β4 = 108,79; βZnY = 1016,5

Bài giải:

Trang 19

Trang 20

C C0

Trang 21

¿

vì h = 10-10 << Ka3’ << Ka2 << Ka1 nên

Trang 22

Áp dụng công thức : β ' MIn=β MIn α M α¿

−3

+10−31.10−3.1 10−3≈−0,03 ≈−3 %

Trang 23

tích EDTA phải dùng đến điểm tương đương Cho biết sự đổi màu tại điểm dừng chuẩn độnếu dùng Erio T làm chỉ thị và pH của dung dịch bằng 9,00 (hệ đệm NH3 + NH4)

Màu của chỉ thị sẽ đổi từ đỏ vang của MgIn- sang màu xanh của HIn

tích EDTA phải dùng đến điểm tương đương Cho biết sự đổi màu tại điểm dừng chuẩn độnếu dùng Erio T làm chỉ thị và pH của dung dịch bằng 9,00 (hệ đệm NH3 + NH4)

Màu của chỉ thị sẽ đổi từ đỏ vang của MgIn- sang màu xanh của HIn

2-Bài 19: Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung dịch phức [Ag(CN)2-] 0,1Mbiết β1,2 = 1021.

Bài giải:

Trang 24

EDTA dư hết 22,80mL ZnSO4 0,00980N Tính nồng độ mol của CoSO4

Bài giải:

Phương trình phản ứng

Trang 25

Bài 23: Thêm lượng dư ZnY2- vào 25.00mL dung dịch CoSO4 Chuẩn độ Zn2+ giải

Trang 26

Việc áp dụng ĐLHT hoặc qui tắc đương lượng cho hai phản ứng trên đều nhận được kếtquả

Trang 27

chuẩn độ phù hợp thu được hết 16,50mL EDTA 0,09875M

Tính nồng độ mol của Bi(NO3)3 và Pb(NO3)2 trong hỗn hợp X

Trang 28

Bài 27: Chuẩn độ 20,00 ml Ca2+ 0,00200M bằng EDTA 0,00900M ở pH = 12 Tínhnồng độ Ca2+ tại điểm tương đương.

β ' CaY=β CaY α Ca2+ ¿.α Y4− ¿ =10 10,7 0,9821 =4,9221.101O

¿ ¿β’CaY tương đối lớn nên ta có thể tính [Ca2+] bằng công thức sau:

[M]'=√ 1

β '

C C0

C +C0¿

nồng độ Ca2+ tại điểm tương đương

β ' CaY=β CaY α Ca2+ ¿.α Y4− ¿ =10 10,7 0,9821 =4,9221.101O¿ ¿

β’CaY tương đối lớn nên ta có thể tính [Ca2+] bằng công thức sau:

Trang 29

[M]'=√ 1

β '

C C0

C +C0¿

Bài 29: Chuẩn độ 20,00 ml ZnSO4 0,0200M ở pH = 10 được thiết lập bằng hệ đệm NH3

+ NH4Cl, trong đó [NH3] = 1,00M, bằng EDTA 0,0500M Tính nồng độ [Zn2+] tại điểm tươngđương

[Mg] tại điểm tương đương

Trang 30

β ' ZnY=β ZnY α Zn2+ ¿ α Y4− ¿ =10 16,5.1,4775 10−5 0,3546=1,6568.10 11 ¿ ¿

Vì β tương đối lớn nên để tính [Zn2+] ta dùng công thức:

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trong dung dịch này ion Mg2+ thực tế chỉ tạo phức với Y4-, do đó hằng số bền điền kiệncủa phức MgY2- là:

2

2 '

0,250,500,750,900,990,9991,0

Trang 34

1,0011,011,101,251,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8

độ Khi F tăng từ 0,99 đến 1,00 và từ 1,00 đến 1,01 tức là 1% thì pMg tăng 0,7 đơn vị

Bước nhảy của đường chuẩn độ phụ thuộc vào nồng độ dung dịch chuẩn EDTA và hằng

số bền điều kiện của phức giữa EDTA và hằng số bền điều kiện của phức giữa EDTA và ionkim loại Khi nồng độ càng lớn, hằng số bền điều kiện càng lớn thì bước nhảy của đườngchuẩn độ càng dài Ví dụ, nếu quy ước bước nhảy là hiệu số pMg khi F tăng từ 0,99 đến 1,01thì bước nhảy khi chuẩn độ dung dịch Mg2+ 10-2 M ở pH = 10 bằng dung dịch EDTA 10-2M là

Trang 35

EDTA 0,1M là 2,4 đơn vị pMg (khi F = 0,99 thì pMg = 3,3 còn F = 1,01 thì pMg = 5,7)

Bài 35: Tính nồng độ cân bằng các cấu tử trong dung dịch AgNO30,01M, NH3 1,00 và

[AgOH] = K[Ag+] / [H+] ≈ 10-11,7.10-2.10-9,24 = 10-4,46 << CAg+_

Như vậy sự tạo phức hiđroxo cũng xảy ra khôngđáng kể

Từ (1), (2) ta có:

Trang 37

Bài 36: Tính pZn trong các dung dịch khi trộn lẫn 40,0ml dung dịch EDTA 0,0010 M

với 50,0 ml dung dịch Zn2+ 0,0010 M Giả thiết rằng dung dịch Zn2+ và dung dịch EDTA đềuchứa 0,100M NH3 và 0,176 M NH4Cl tạo nên giá trị pH không đổi bằng 9,0 Những hằng sốbền của các phức amiacat Zn(II) là như sau: K1 = 1,9.102 ; K2 = 2,2.102 ; K3 = 2,5.102 ; K4 =1,1.102 ; KZnY = 3,2.106

[Me ] C



 

nồng độ chung của ion kim loại CMe là tổng nồng độ cânbằng của tất cả các phức của Zn2+ không chứa EDTA và tính nồng độ cân bằng của ion kẽm:

Trang 38

[Zn2+] = CMe(1,11.10-4)(8.10-6) = 8,9.10-10 mol/l

Từ đó ta tính được: pZn = 9,05

với 50,0 ml dung dịch Zn2+ 0,0010 M Giả thiết rằng dung dịch Zn2+ và dung dịch EDTA đềuchứa 0,100 M NH3 và 0,176 M NH4Cl tạo nên giá trị pH không đổi bằng 9,0 Những hằng sốbền của các phức amiacat Zn(II) là như sau: K1 = 1,9.102 ; K2 = 2,2.102 ; K3 = 2,5.102 ; K4 =1,1.102 ; KZnY = 3,2.106

CMe = CEDTA

Trang 39

Và: [ZnY2-] = 5,00.10-4 – CMe  5,00.10-4 mol/l

Đưa kết quả này vào phương trình

2 ''

[Me ] C

với 50,0 ml dung dịch Zn2+ 0,0010 M Giả thiết rằng dung dịch Zn2+ và dung dịch EDTA đềuchứa 0,100 M NH3 và 0,176 M NH4Cl tạo nên giá trị pH không đổi bằng 9,0 Những hằng sốbền của các phức amiacat Zn(II) là như sau: K1 = 1,9.102 ; K2 = 2,2.102 ; K3 = 2,5.102 ; K4 =1,1.102 ; KZnY = 3,2.106

Trang 40

2 ''

Từ

n Me

[Me ] C

Trang 41

1M' =

tương đối S ta tính được: S%-10-1,65%-0,022%

Bài 41: Tính sai số chuẩn độ dung dịch CN- nồng độ 0, 2M bằng dung dịch Ag nồng

c

10I

-

Trang 42

S% - 0,18%, sai số này có thể chấp nhận được.

Bài 42 : Thêm 1 giọt (0,03 ml) dung dịch NH4CNS 0,10M vào 1,00ml dung dịch FeCl30,100M khi có mặt HCl 1 M (coi thể tích thayđổi khôngđáng kể khi thêm thuốc thử) Tínhnồng độ cân bằng các cấu tử trong dung dịch

Trang 43

Vì nồng độ lớn [H+] lớn nên có thể bỏ qua sự phân li của ion NH+

4 và sự tạo phứchiđroxo của Fe3+

Fe3+ + 2SCN-  Fe(SCN)2+ lgβ1.2 = 4,97

Trang 44

Đều rất bé so với [Fe(SCN)2 ] vậy cách tính gần đúng ở trên là hoàn toàn phù hợp.

Bài 43: Tính nồng độ cân bằng trong dòng dịch Cd(NO3)2 0,01M và HCl 1,00M

Do đó có thể coi [Cl-] ≈ C Cl− ¿

¿ nhưng không thể coi 1 dạng phức nào là chiếm ưu thế (

β1≈ β2≈ β3≈ β4¿

Trang 45

Khi tính gần đúng, phải kể sữ có mắt của tất cả các dạng phức Cloro của Cd2+

Áp dụng định luật bảo toàn nồng độ ban đầu đối với ion Cd2+ ta có :

− ¿CdCl

4 2− ¿ (5) ¿

¿=0,010) thì sai số là không đáng kể (-0,25%)Nếu thay các kết quả đi tính được vào phương trình định luật bảo toàn nồng độ đối vớiion Cl- thì :

Trang 46

Các kết quả tính toán cũng cho thấy trong hệ Cd2+ ¿¿(1,0) + Cl− ¿¿

(1,0) các dạng phức tồntại ở mức độ ngang nhau, trong đó nồng độ của Cd Cl2 hơi lớn hơn, còn nồng độ Cd Cl42−¿¿ lại

bé nhất

Bài 44: Tính hằng số bền điều kiện của phức MgY2- trong dung dịch có pH = 11,0 Biếthằng số của phức đó là βMgY = 108,7 Hằng số bền của phức MgOH+ có β = 102,58, H4Y có pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,27; pK4 = 10,95

Tức là β’ có nhỏ hơn β chút ít và giá trị này khá lớn chứng tỏ trong dung dịch có pH=11

và không còn chất nào khác tạo phức với ion Mg2+ thì ion Mg2+ tạo với EDTA thành phức kháhoàn toàn

Bài 45: Tính nồng độ cân bằng ở pH = 11 của các cấu tử trong dung dịch Mg2+ có nồng

độ ban đầu 0,01M và EDTA có nồng độ ban đầu là 0,02M Trong thí dụ trên, ta đã tính được

Định dạng
Số trang	123
Dung lượng	694,71 KB