MỘT SỐ BÀI TẬP KHÓ VỀ CHUẨN ĐỘ ĐƠN AXIT VÀ ĐƠN BAZƠ

MỘT SỐ BÀI TẬP KHÓ VỀ CHUẨN ĐỘ ĐƠN AXIT VÀ ĐƠN BAZƠ

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

KHOA : HÓA HỌC

MỘT SỐ BÀI TẬP KHÓ VỀ CHUẨN ĐỘ

ĐƠN AXIT VÀ ĐƠN BAZƠ

TIỂU LUẬN HÓA HỌC PHÂN TÍCH NÂNG CAO

Giảng viên hướng dẫn

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Học viên thực hiện PHÙNG HỮU HIỀN TRẦN THỊ DIỄM THÙY NGUYỄN ĐÌNH CƯỜNG

Niên khóa: 2014 - 2016 

2 Phương pháp nghiên cứu

1 Các vấn đề lí thuyết liên quan

2 Phân loại bài tập liên quan

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trong tiểu luận này chúng tôi tiến hành chọn đề tài: “ Một số bài tập khó về chuẩn độ đơn axit

và đơn bazơ ” để tìm hiểu hơn về phương pháp này.

1

I CHUẨN ĐỘ AXIT VÀ BAZƠ ĐƠN: [2, 3, 4, 5, 6]

1 Chuẩn độ hỗn hợp axit mạnh + axit yếu:

- Trong dd hỗn hợp axit xảy ra

ƒ ƒ

XOH, C, V ml

HY, HA, V0 ml

C01, C02

- Điều kiện để chuẩn độ riêng từng axit: Ka.C02 ≤ C2.q2

 Khi đó đường chuẩn sẽ có 2 điểm tương đương

Nếu không thỏa mãn thì đường chuẩn chỉ có 1 điểm tương đương tại thời điểm cả hai axit điều được chuẩn

Ta có: K a C 02 ≤ C 2 q 2

=> 1,8.10-5.0,2=3,6.10-6>0,012.10-8

Vậy không thể chuẩn độ riêng từng axit trong A được

a W

Tương tự ta cũng có :

- Điều kiện để chuẩn độ riêng từng bazơ:

Kb.C02 ≤ C2.q2

 Khi đó đường chuẩn sẽ có 2 điểm tương đương

Nếu không thỏa mãn thì đường chuẩn chỉ có 1 điểm tương đương tại thời điểm cả hai axit điều được chuẩn

Nấc 1: Chuẩn độ vừa hết XOH

Tại điểm tương đương:

Nấc 2: Chuẩn độ cả XOH và BOH

Tại điểm tương đương:

Chuẩn độ:

XOH, C, V ml

HA, HB, V0 ml

(C01, Kb1) (C02, Kb2)

3 Chuẩn độ hỗn hợp hai axit yếu:

Tùy thuộc vào hằng số phân ly

Ka1, Ka2 của hai axit để phép chuẩn độ có thể tiến hành riêng từng axit hoặc phải chuẩn độ chung.

ƒ ƒ ƒ

- Điều kiện để chuẩn độ từng axit

01

2 02

1

HA HB

K K

2 1

1 1

.

1

1 .

o

o a

a I

C

C K

K

h =

o o

I

o

o HA

C C

C

C V

V

V

C C

1

1 )

(

.

2 1

2 1

2

( )

(

o o

o o

o tđ

o o

o tđ

XOH

C C

C

C C

C V

V

V C

C C

+ +

+

≈ +

tđ o

o o HB

tđ o

C V C

Tiến hành tương tự phép chuẩn độ hỗn hợp hai axit yếu, ta có:

Một số chất chỉ thị axit-bazơ quan trọng

Chất chỉ thị phải có pT≈ pHtđ và pT thuộc bước nhảy

B- Bài tập liên quan

Dạng 1

Dạng 2

Dạng 3

Bài 1:[4] Đánh giá sai số khi chuẩn độ riêng HCl trong hỗn hợp HCl 0,0100M và H3BO3 1,0000M bằng dung dịch NaOH 0,10000M, dùng metyl da cam để làm chỉ thị (pT = 4,4) Coi H3BO3 là một đơn axit Ka= 5,75.10-10

5,75.10-104.10-5

= - 2,97.10-3 = - 0.3%

.

B- Bài tập liên quan – Dạng 1

Bài 2:[5] Chuẩn độ 100ml NH3 0,01M và CH3NH2 0,02M bằng HCl 0,05M đến pT = 5 Tính sai số chuẩn độ

Biết: pKa NH4+ = 9,24 , pKa CH3NH3+ = 10,6

Giải :

Áp dụng công thức tính sai số trong phép chuẩn độ hỗn hợp 2 bazơ yếu với axit mạnh ta có

Với h = 10-5 , Ka1 = 10-9,24 , Co1 = 0,01M, C02 = 0,02M ,

C = 0,05 M, Ka2 = 10-10,6

→ Ta tính được: qII = 0,05%

h K

K C

C

C h

K

K C

C

C C

C C

C C

C h

w h

q

a

a o

o

o a

a o

o

o o

o

o

o II

+ +

− +

+

− +

1

2 1

1 2

1

1 2

1

2

) (

).

(

Bài 3:[5] Đánh giá khả năng chuẩn độ riêng axit

CH3COOH trong hỗn hợp gồm CH3COOH 0,1M và

H3BO3 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M

Biết KHAc=1,74.10-5, KH3BO3=5,75.10-10

Giải

→ Thỏa mãn điều kiện tiến hành chuẩn độ riêng

Tại thời điểm ban đầu có các cân bằng sau:

5

10 10

02 ,

3 10

75 ,

5

10

74 ,

1

3 3

BO H

COOH CH

K K

2

(1)

(2) (3)

ƒ ƒ ƒ

Vì

Nên có thể bỏ qua quá trình (2) và (3) Từ phương trình (1)

ta tính được pHo tại thời điểm ban đầu

Tại điểm tương đương thứ nhất

Dung dịch có mặt Ac- và H3BO3 với

Có thể dùng chỉ thị phenol đỏ (pT=7) để chuẩn độ riêng HAc đến khi dung dịch xuất hiện màu vàng da cam

88 , 2

57 , 5 10 74 1

3 3

H HAc

I

pH

C

C K

K h

M C

Bài 4:[4] Chuẩn độ 50 ml hỗn hợp gồm HCl 0,1M và HA 0,1M (pKa=6) bằng NaOH 0,2M

1 Tính pH trước khi chuẩn độ.

2 Tính pH khi đã chuẩn độ được 99,9% HCl Biết q=0,1%

2 Tính pH trước khi chuẩn độ được 99,9% HCl tức là tương đương với điểm tương đương chuẩn độ thứ nhất với q= 10-3

Áp dụng công thức tính sai số tại điểm tương đương thứ nhất , ta có

Bài 5:[4] Chuẩn độ 100 ml CH3COOH 0,0100 M và HCOOH 0,0200 M bằng NaOH 0,05 M Tính sai số chuẩn độ nếu dùng chất chỉ thị có pT = 8 Tính pH tại điểm tương đương.

Tại điểm tương đương:

Từ phương trình ĐKP:

(mức không: CH3COO-, HCOO-, NaOH, C’, H2O) ta rút ra:

C’NaOH = [OH-] – [H+] - [CH3COOH] – [HCOOH]

Sai số chuẩn độ:

h K

h C

C

C h

K

h C

C

C C

C C

C C

C h

w h

q

a o

o

o a

o o

o o

o

o

o II

+ +

− +

+

− +

1

2 1

2 1

1 2

1

2

) (

).

(

Thay h = 10-8; C = 0,05; Co1 = 0,01; C02 = 0,02;

Ka1= 10-4,76, Ka2 = 10-3,75

vào ta tính được q = - 0,26%.

Tại điểm tương đương, hệ có: H2O, CH3COO-, HCOO

-Từ phương trình điều kiện proton:

[H+] = [OH-] – [CH3COOH] – [HCOOH]

Bài 6:[4] Chuẩn độ 50 ml hỗn hợp hai axit HA 0,05M (pKa1=3,75), HB 0,1M (pKa2=7,5).

a.Tính pH tại điểm tương đương I

b.Tính pH tại điểm tương đương II

c.Tính sai số chuẩn độ nếu chuẩn độ đến pT = 4,4.

d.Tính sai số chuẩn độ nếu chuẩn độ đến pT = 10,00 với dung dịch chuẩn NaOH 0,1M

a, Tại điểm tương đương thứ nhất thành phần dung dịch gồm có A- , HB, H2 O.

Áp dụng công thức tính pH tại điểm tương đương thứ nhất:

b.Tại điểm tương đương thứ 2 thành phần dung dịch gồm có: A-, B- , H2O.

Áp dụng công thức pH tại điểm tương đương thứ 2:

25 , 10

10 6 ,

5 1, 0 10 05

, 0 10 1

10 ]

.[

] [

1

11 5

, 7 75

, 3

14

1 2

1 1

=

= +

+

= +

A K

W h

a a

47,5

10.35,

305

,0

1,

0.10

.10

1

2 2

K

h

o

o a

a I

Chuẩn độ đến pT=4,4 chuẩn độ đến điểm tương đương thứ nhất.

Chuẩn độ đến pT=10 là chuẩn độ đến điểm tương đương thứ 2

Với C01= 0,05M, Ka1 = 10-3,75, C02= 0,1M, Ka2 = 10-7,5, C=0,1M

Ta tính được q1= -18,25%

K C

C h

K

h C

C

C

C h

w h

q

a

a o

o a

o

o I

+

+ +

h C

C

C h

K

h C

C

C C

C C

C C

C h

w h

q

a o

o

o a

o o

o o

o

o

o II

+ +

− +

+

− +

1

2 1

2 1

1 2

1

2

) (

).

(

Bài 7:[4] Tính pH của dung dịch NaOH 0,0100 M và

CH3COONa 0,0200 M

Có khả năng chuẩn độ riêng NaOH trong hỗn hợp trên dùng phenolphtalein làm chỉ thị (pT = 8,00) được không? (Dùng chất chuẩn là HCl 0,100N) Cho KCH3COOH = 10-4,76

Bài 8:[5] Chuẩn độ 100 ml CH3COOH 0,01M và HCOOH 0,02M bằng NaOH 0,05M Tính sai số chuẩn độ nếu dùng chất chỉ thị có pT=8 Tính pH tại điểm tương đương

Biết pKa CH3COOH = 4,76, pKa HCOOH = 3,75

Bài 9:[5] Hòa tan 0,535 gam NH4Cl vào 400 ml dung dịch NaOH 2,51.10-2 M Dung dịch thuốc thử dùng để chuẩn độ (pT=4,4) với dung dịch chuẩn là HCl 0,1M Tính sai số chuẩn độ và pH tại điểm tương đương

Bài 10:[5] Một dung dịch A gồm HCl 0,01M và NH4Cl 0,2M

Chuẩn độ 25ml dung dịch A bằng dung dịch NaOH 0,02M đến màu vàng của metyl đỏ (pT = 6,2)

a.Tính pH của dung dịch A

b.Tính sai số chuẩn độ

Dạng 2: Xác định khối lượng, hàm lượng

-Xác định chất cần phân tích thông qua khối lượng phân tử và quy tắc đương lượng

Bài 11: [5] Đun sôi 1,000 g một mẫu muối amoni thô với lượng dư NaOH Toàn bộ khí NH3 bay ra được hấp thụ hết trong 50,00 ml HCl 0,500 M Lượng HCl thừa được chuẩn

độ với 15,60 ml NaOH 0,0500 M

a.Tính hàm lượng % của NH3 có trong muối amoni

b.Có thể dùng chất gì làm chỉ thị trong phép chuẩn độ trên?Giải:

Bài 12:[1] Lượng protein trong một mẫu bơ được xác định bằng phương pháp Kjeldahl để phân tích nitơ Sau khi phá mẫu 0,9814-g mẫu bơ, nitơ được oxi hóa đến NH4+, rồi chuyển hết về NH3 bằng NaOH, NH3 thoát ra được dẫn qua bình chứa 50,00 ml; dung dịch HCl 0,1047 M Lượng dư HCl sau đó được chuẩn ngược bằng dung dịch 0.1183 M NaOH thì tiêu tốn 22.84 ml để đạt được điểm cuối với chỉ thị bromothymol blue Tính phần trăm khối lương %w/w protein trong mẫu bơ biết rằng cứ 6.38 g protein tương đương với 1 gam nitơ trong các sản phẩm bơ sữa.

Bài 13: [1] Hòa tan 15,00 g giấm trong 43,00 ml dung dịch NaOH Chuẩn độ NaOH dư hết 5,00 ml H2SO4 0,1500 M Biết rằng 1 ml NaOH phản ứng hết với 0,03150 g

H2C2O4.2H2O Tính hàm lượng % của CH3COOH có trong giấm (nếu coi axit axetic là axit duy nhất trong giấm)

Bài 14:[tự ra] Chuẩn độ 100 ml hỗn hợp dung dịch NaOH

và CH3COONa đến mất màu phenolphtalein (pT=8) thì phải dùng 30 ml HCl 0,15 M Nếu chuẩn độ tiếp đến màu đỏ của metyl da cam (pT = 4) thì phải dùng thêm 10 ml HCl nữa.Tính

CM của NaOH và CH3COONa (tính gần đúng và chính xác)

CĐ: 100 ml NaOH Co1 M, CH3COONa Co2 M↔ HCl 0,15 M

pT = 8 → V1 = 30 ml ; pT = 4 → V2 = 30+10 = 40 ml

pKa = 4,76→ CM NaOH , NaAc

Nồng độ gần đúng của NaOH và NaAc là:

Bài 15: [4] Thêm 20 ml dung dịch NaOH vào 30ml dung dịch

CH3COOH, pH của hỗn hợp thu được bằng 10,5 Nếu thêm vào hỗn hợp trên 5 ml HCl 0,01N thì pH giảm xuống bằng 6 Hãy tính nồng độ của dung dịch NaOH và CH3COOH

3 COO 0,

CH H NaOH

Tại pH = 10,5, chứng tỏ NaOH dư

Thành phần dung dịch: CH3COONa, H2O, NaOH dư

20 C 30 C 50.10− (1)

Tại pH = 6, chứng tỏ axit dư

Thành phần dung dịch: Na+, Cl-, H+,OH-, CH3COO

-Ta có:

3 3

Bài 16:[5] Một dung dịch A gồm axit axetic và axit monocloaxetic Thêm 10,00 ml NaOH 0,05M vào 50,00 ml dung dịch A thì pH được đo bằng 4,00 Nếu thêm tiếp 15,00 ml NaOH nữa thì pH của hỗn hợp bằng 9,00.

Tính nồng độ mol/lit của các axit có trong dung dịch A.

Bài 17: [5] Chuẩn độ 50,00 ml dung dịch H2SO4 0,500M thì phải dùng 40,00 ml dung dịch NaOH để làm đổi màu metyl

đỏ (pT=6,00) Hãy tính nồng độ dung dịch NaOH

Bài 18: [5] Thêm 20,00 ml dung dịch NaOH vào 30,00 ml dung dịch CH3COOH, pH của hỗn hợp thu được là 10,50 Nếu thêm vào hỗn hợp trên 5,00 ml HCl 0,0100N thì pH giảm xuống bằng 6,00 Hãy tính nồng độ của dung dịch NaOH và CH3COOH

Bài 19:[tự ra] Chuẩn độ 100 ml hỗn hợp dung dịch HBr và

NH4Br đến màu hồng của phenolphtalein thì phải dùng 45 ml NaOH 0,15 M (pT=9) Nếu chuẩn độ tiếp đến màu vàng của metyl đỏ (pT = 6) thì phải dùng thêm 15 ml NaOH nữa.Tính

CM của HBr và NH4Br (tính gần đúng và tính chính xác)

Câu 20:[5] Trộn 10ml dung dịch NH3 0,2M với 40ml dung dịch HCl Sau đó người ta thêm vào hỗn hợp 2 giọt metyl đỏ Khi ấy dung dịch có màu đỏ Người ta phải thêm 5ml dung dịch NaOH 0,05M vào hỗn hợp trên mới làm cho dung dịch đổi màu từ đỏ sang hồng Tinhd nồng độ của dung dịch HCl

đã dùng trong thí nghiệm trên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bùi Xuân Vững, Giáo trình cơ sở hóa phân tích định lượng

2 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Hoàng Thọ Tín (1984), Bài

tập hóa học phân tích, NXB Đại học và trung học chuyên

nghiệp.

3 Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích 1 – Cân bằng

ion trong dung dịch, NXB Đại học Sư phạm.

4 Nguyễn Tinh Dung (1981), Hóa học phân tích phần III các

phương pháp định lượng hóa học, NXB Giáo dục.

5 Nguyễn Tinh Dung (1982), Bài tập hóa học phân tích, NXB

Giáo dục Hà Nội.

6 Hồ Viết Quý (2005), Cơ sở hóa học phân tích hiện đại tập I

Các phương pháp phân tích hóa học, NXB Đại học Sư phạm.