GIẢNG DẠY THỰC HÀNH VỀ CHUẨN ĐỘ GIÁN TIẾP (CHUẨN ĐỘ NGƯỢC)

GIẢNG DẠY THỰC HÀNH VỀ CHUẨN ĐỘ GIÁN TIẾP (CHUẨN ĐỘ NGƯỢC) Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong TP Hồ Chí Minh LỜI NGỎ Hoá học phân tích là một ngành học rất quan trọng của bộ môn trong hoá học. Dựa vào hoá phân tích người ta có thể xác định được thành phần và hàm lượng các nguyên tố có trong mẫu vật cần nghiên cứu. Hoá học phân tích được chia làm 2 phần chính: - Phân tích định tính: tìm xem có bao nhiêu cấu tử (nguyên tố, phân tử hoặc ion) trong mẫu nghiên cứu. - Phân tích định lượng: xác định chính xác hàm lượng của các cấu tử có trong mẫu nghiên cứu. Để xác định hàm lượng của các cấu tử trong mẫu nghiên cứu có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có phương pháp phân tích thể tích. Trong chương trình phổ thông có đề cập đến chuẩn độ axit – bazơ nhưng chưa cho học sinh biết cách thiết lập phương trình đường chuẩn độ, cách xây dựng đường chuẩn độ dựa trên đó học sinh có thể chọn chất chỉ thị thích hợp trong quá trình chuẩn độ từ đó xác định hàm lượng của mẫu nghiên cứu chính xác. Phần trình bày này, chỉ đề cập đến một số khái niệm và cách xác định nồng độ của một số axit, bazơ thường gặp bao gồm 3 phần: - Phần 1: Lý thuyết - Phần 2: Thực hành - Phần 3: Một số bài tập tham khảo Phần 1: Lý thuyết PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH I. Nguyên tắc chung và các khái niệm cơ bản. 1. Nguyên tắc chung. Chuyển chất cần phân tích X vào dung dịch bằng dung môi thích hợp (nước, axit, kiềm . . .) được dung dịch mẫu cần phân tích (dung dịch định phân hoặc dung dịch cần chuẩn). Lấy chính xác một thể tích dung dịch cần chuẩn X, rồi thêm từ từ dung dịch thuốc thử thích hợp R có nồng độ đúng đã biết trước (dung dịch chuẩn) vào dung dịch cần chuẩn cho đến khi R phản ứng vừa đủ với X. Từ thể tích dung dịch cần chuẩn X, nồng độ và thể tích của dung dịch chuẩn R tiêu tốn; dựa vào phản ứng giữa thuốc thử R và cấu tử X. Ta suy được nồng độ cấu tử X trong dung dịch. 2. Các khái niệm cơ bản. - Phản ứng chuẩn độ là phản ứng giữa thuốc thử R với cấu tử cần xác định X. Phản ứng chuẩn độ phải thõa mãn các yêu cầu sau: + Phản ứng phải nhanh (nghĩa là sự kết hợp giữa R và X gần như tức thời). + Phản ứng giữa R và X phải theo đúng hệ số hợp thức của phương trình phản ứng. + Phản ứng phải có tính chọn lọc (nghĩa là thuốc thử R chỉ phản ứng với cấu tử cần xác định X mà không phản ứng với các cấu tử khác có trong dung dịch). + Phải có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm cuối của quá trình chuẩn độ - Sự chuẩn độ (quá trình chuẩn độ) là quá trình cho dần dung dịch chuẩn R từ buret vào một thể tích xác định dung dịch cần chuẩn X đựng trong bình erlen (hoặc ngược lại) cho đến khi xuất hiện tín hiệu nào đó cho biết hết cấu tử X (hoặc hết thuốc thử R) thì ngừng chuẩn độ. - Chất thay đổi tín hiệu khi chuẩn độ được gọi là chất chỉ thị. - Điểm tương đương là thời điểm lượng thuốc thử R cho vào vừa đủ phản ứng với toàn bộ cấu tử X trong dung dịch chất cần chuẩn. - Điểm cuối chuẩn độ (điểm kết thúc chuẩn độ) là thời điểm ngừng chuẩn độ. 187 Lưu ý: kết quả chuẩn độ sẽ chính xác khi dừng chuẩn độ ngay tại điểm tương đương nhưng thường kết thúc chuẩn độ ở gần điểm tương đương và đó là nguyên nhân gây sai số hệ thống trong phương pháp chuẩn độ. - Đường chuẩn độ là đường biểu diễn nồng độ của cấu tử X trong quá trình chuẩn độ theo thể tích thuốc thử cho vào. - Bước nhảy của đường chuẩn độ là đoạn có sự biến thiên lớn nhất theo thể tích thuốc thử cho vào tương ứng nhỏ nhất. (Điểm tương đương nằm trong vùng bước nhảy chuẩn độ). II. Phân loại các phương pháp phân tích thể tích. - Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ. - Phương pháp chuẩn độ tạo phức. - Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử. - Phương pháp kết tủa. III. Một số cách chuẩn độ và tính kết quả trong phương pháp phân tích thể tích. 1. Chuẩn độ trực tiếp. Dung dịch chuẩn R từ buret được cho dần vào V X (mL) dung dịch cần chuẩn X có chứa chất chỉ thị thích hợp cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Ghi thể tích dung dịch R tiêu tốn (V R mL). Từ V X , V R , C M(R) đã biết và phương trình phản ứng tính C M(X) . (Hoặc thực hiện ngược lại) Ưu điểm: đơn giản, nhanh chóng và chính xác. Nhược điểm: khó chọn thuốc thử R thích hợp. Ví dụ : Để chuẩn hóa dung dịch NaOH người ta hòa tan 1,2600 gam H 2 C 2 O 4 .2H 2 O vào nước và thêm nước đến 500,00 mL. Chuẩn độ 25,00 mL dung dịch thu được hết 12,58 mL dung dịch NaOH. Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH. Phương trình phản ứng chuẩn độ: 2NaOH + H 2 C 2 O 4 → Na 2 C 2 O 4 + 2H 2 O Theo phương trình phản ứng: n NaOH = 2n 2 2 4 H C O ⇒ C M(NaOH) V NaOH = 2C M( 2 2 4 H C O ) V 2 2 4 H C O ⇒ C M(NaOH) x 12,58.10 -3 = 2 x 3 3 1,2600 25.10 . 126,00 500.10 − − ⇒ C M(NaOH) = 3 2 12,58.10 − . 3 3 1,2600 25.10 . 126,00 500.10 − − = 0,07949 (M) 2. Chuẩn độ ngược. Thêm một thể tích chính xác và dư (V R mL) dung dịch chuẩn R vào V X mL dung dịch cần chuẩn X. Sau đó chuẩn độ lượng thuốc thử R dư bằng dung dịch chuẩn R’ thích hợp thì cần V R’ mL. Từ V X , V R , C M(R) , V R’ , C M(R’) đã biết và phương trình phản ứng tính C M(X) . Cách chuẩn độ nay được dùng khi phản ứng giữa R và X xảy ra chậm hoặc không có chất chỉ thị thích hợp để chuẩn độ trực tiếp X bằng dung dịch chuẩn R. Ví dụ : Thêm 25,00 mL dung dịch AgNO 3 0,1248M vào 20,00 mL dung dịch NaCl. Chuẩn độ dung dịch AgNO 3 dư thì hết 11,54 mL dung dịch NH 4 SCN 0,0875M. Tính nồng độ mol/ lít của dung dịch NaCl. Phương trình phản ứng: AgNO 3 + NaCl → AgCl ↓ + NaNO 3 (1) Phương trình chuẩn độ: AgNO 3 + NH 4 SCN → AgSCN ↓ + NH 4 NO 3 (2) Theo phương trình (1) và (2) ta có: 4 3 AgNO NaCl NH SCN n = n + n ⇒ ) (AgNO ) 4 4 3 3 M(AgNO M(NaCl) (NaCl) M(NH SCN) (NH SCN) . .V V = C + C .VC ⇒ ) (AgNO ) 4 4 3 3 (NaCl) M(AgNO M(NH SCN) (NH SCN) M(NaCl) .V _ = V C .V C C 188 ⇒ M(NaCl) = 25,00.0,1248 11,54.0,0875 C 20,00 − = 0,1055(M) 3. Chuẩn độ thế. Cho V X (mL) dung dịch cần xác định X tác dụng với lượng dư 1 chất khác (MY) để tạo ra MX và Y. Lượng Y sinh ra được chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn R thích hợp thì mất V R (mL). Từ V R , C M(R) suy ra lượng Y sinh ra. Từ lượng Y, V x và phương trình phản ứng suy ra C M(X) . Điều kiện chuẩn độ thế: MX phải bền hơn MY. Ưu điểm: của chuẩn độ ngược và chuẩn độ thế có thể sử dụng trong trường hợp không thể sử dụng cách chuẩn độ trực tiếp. Nhược điểm: quá trình chuẩn độ thường phức tạp, thực hiện lâu, độ chính xác thấp hơn chuẩn độ trực tiếp. Ví dụ : Để định lượng đồng, người ta hòa tan 1,080 gam quặng đồng. Thêm KI dư. Sau đó chuẩn độ iôt giải phóng ra thì hết 15,65 mL dung dịch Na 2 S 2 O 3 0,0950 M. Tính %Cu có trong quặng. Phương trình phản ứng: 2Cu 2+ + 5I - → 2CuI ↓ + - 3 I (1) Phương trình chuẩn độ: 2- 2 3 2S O + - 3 I → 2- 4 6 S O + 3I - (2) Theo phương trình (2) ta có: - 2- 3 2 3 I S O = n 2n Theo phương trình (1) ta có: 2+ - 3 Cu = I 2n n ⇒ 2+ 2- 2 3 Cu S O = n n ⇒ 2+ Cu = m 15,65 . 0,0950 . 64 1000 = 0,0952 (g) ⇒ %Cu = 0,0952 .100% 1,080 = 8,81% PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ I. Đặc điểm. - Dùng phương pháp này để xác định nồng độ axit, bazơ. - Là phương pháp phân tích thể tích dựa trên phản ứng chuẩn độ: H + + OH - → H 2 O - Trong quá trình chuẩn độ nồng độ ion H + và ion OH - luôn thay đổi nghĩa là pH dung dịch thay đổi. - Đường biểu diễn sự biến thiên của pH với lượng dung dịch chuẩn cho vào gọi là đường chuẩn độ axit – bazơ. - Để xác định điểm tương đương trong quá trình chuẩn độ, người ta dùng chất chỉ thị axit – bazơ. II. Chất chỉ thị axit-bazơ (chất chỉ thị pH). - Là những chất có màu thay đổi theo sự thay đổi của pH. - Thường là những axit yếu hữu cơ (HInd) hoặc bazơ yếu hữu cơ (IndOH), trong đó, dạng axit (HInd; Ind + ) và bazơ liên hợp (Ind - ; IndOH) có màu khác nhau. - Trong dung dịch chất chỉ thị tồn tại đồng thời 2 dạng axít và bazơ liên hợp có màu khác nhau: HInd → ¬  H + + Ind - (a) IndOH → ¬  Ind + + OH - (b) - Nếu nồng độ của chúng hơn kém nhau không quá 10 lần ⇒ mắt ta thấy sự tồn tại của cả 2 dạng màu. 189 - Nếu nồng độ của chúng hơn nhau từ 10 lần trở lên, mắt ta nhìn thấy màu của dạng có nồng độ lớn hơn. Ví dụ: chỉ thị metyldacam là axit yếu (HInd) trong dung dịch tồn tại cân bằng phân ly HInd → ¬  H + + Ind - Đỏ Vàng - Khi pH giảm (nghĩa là nồng độ H+ tăng):cân bằng chuyển dịch về phía trái ⇒ nồng độ HInd tăng đến khi - HInd Ind C C ≥ 10, dung dịch có màu đỏ. - Khi pH tăng (nghĩa là nồng độ H+ giảm):cân bằng chuyển dịch về phía phải ⇒ nồng độ Ind- tăng đến khi - Ind HInd C C ≥ 10, dung dịch có màu vàng. Một số chất chỉ thị axit – bazơ thường dùng Tên thường dùng Dung môi Màu dạng axít Màu dạng bazơ Khoảng pH đổi màu Metyldacam (Heliantin) Nước Đỏ hồng vàng 3,1 – 4,4 Bromphenol xanh Nước Vàng Nâu tím 3,0 – 4,6 Brom crezol lục Nước Vàng Xanh 3,8 – 5,4 Metyl đỏ Nước Đỏ hồng Vàng 4,4 – 6,2 Brom thymol xanh Nước Vàng Xanh 6,2 – 7,6 Phenol đỏ Nước Vàng Đỏ 6,4 – 8,0 Thymol xanh Nước Vàng Xanh 8,0 – 9,6 Phenolphtalein Rượu 70% Không màu Đỏ 8,0 – 9,8 Thymolphtalein Rượu 90% Không màu Xanh 9,4 – 10,6 III.Chuẩn độ axit – bazơ 1. Chuẩn độ đơn axit mạnh bằng đơn bazơ mạnh và ngược lại. a. Chuẩn độ đơn axit mạnh bằng đơn bazơ mạnh. Khảo sát sự chuẩn độ V 0 (mL) dung dịch axit mạnh HA có nồng độ C 0 (M) bằng dung dịch bazơ mạnh BOH có nồng độ C (M), giả sử thể tích BOH tiêu thụ trong quá trình chuẩn độ là V (mL). * Phản ứng chuẩn độ: H + + OH - → H 2 O * Phương trình đường chuẩn độ: - Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch axit mạnh HA có nồng độ C 0 (M). pH = - lg[H+] = - lgC 0 - Trước điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm axit mạnh HA dư và muối của nó với bazơ mạnh BA. pH = - lg[H+] = - lg - Tại điểm tương đương: dung dịch là dung dịch muối BA (muối được tạo bởi axit mạnh HA và bazơ mạnh BOH). pH = - lg[H+] = - lg 10 -7 = 7 - Sau điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm BA và BOH dư. pH = 14 - pOH = 14 + lg 0 0 0 CV - C V V + V 190 C 0 V 0 – CV V 0 + V Ví dụ: Chuẩn độ 20mL dung dịch HCl 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M. Hãy tính pH của dung dịch tại các thời điểm: a. Trước khi chuẩn độ. b. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 19,98mL. c. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 20mL. d. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 20,02mL. Giải : Phương trình chuẩn độ: H + + OH - → H 2 O a. Trước chuẩn độ: dung dịch là dung dịch HCl 0,1M pH = - lg 10 -1 = 1 b. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 19,98mL (trước điểm tương đương): dung dịch gồm NaCl và HCl dư. pH = - lg[H+] = - lg 0,1.20 - 0,1.19,98 20 + 19,98 = 4,3 c. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 20mL (tại điểm tương đương): dung dịch chỉ chứa NaCl. pH = 7 d. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 20,2mL (sau điểm tương đương): dung dịch gồm có NaCl và NaOH dư. pH = 14 – pOH = 14 + lg 0,1.20,02 - 0,1.20 20,02 + 20 = 9,7 Để vẽ đường cong chuẩn độ dung dịch HCl 0,1 M bằng dung dịch NaOH 0,1M ta nên tính pH tại các thời điểm theo bảng 1. Bảng 1: Đường chuẩn độ HCl 0,1M bằng NaOH 0,1M V NaOH (mL) %q [H + ] pH 0,00 -100 10 -1 1 18,00 -10 5.10 -3 2,3 19,80 -1 5.10 -4 3,3 19,98 -0,1 5.10 -5 4,3 20,00 0 10 -7 7 20,02 +0,1 2.10 -10 9,7 20,20 +1 2.10 -11 10,7 22,00 +10 2.10 -12 11,7 40,00 +100 3.10 -13 12,5 * Nhận xét: - Đường chuẩn độ là đường cong không đều trước và sau cách xa điểm tương đương độ dốc của đường cong rất nhỏ (nghĩa là pH ít phụ thuộc vào thể tích dung dịch chuẩn cho vào), còn ở lân cận điểm tương đương độ dốc đường cong lớn (nghĩa là pH phụ thuộc nhiều vào thể tích dung dịch chuẩn cho vào ). - Khoảng pH thay đổi đột ngột khi lượng dung dịch chuẩn cho vào từ thiếu đến thừa 0,1% được gọi là bước nhảy pH của đường chuẩn độ (tương đương với khoảng pH từ 4,3 đến 9,7) 191 pH 4,3 9,7 7 Điểm tương đương . V NaOH Đường chuẩn độ HCl bằng NaOH với các nồng độ khác nhau * Nhận xét: - Khi chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh với các nồng độ khác nhau thì điểm tương đương luôn ở pH =7. - pH phụ thuộc vào nồng độ của các chất phản ứng: nồng độ càng lớn bước nhảy pH càng dài. Trường hợp dung dịch quá loãng, bước nhảy pH của đường chuẩn độ ngắn độ chính xác chuẩn độ giảm . * Cách chọn chất chỉ thị: Về nguyên tắc, ta chỉ chọn chất chỉ thị thay đổi màu đúng điểm tương đương (pH = 7) như Bromthymol xanh (6,2 – 7,6), phenol đỏ (6,4 - 8), nhưng nếu chấp nhận sai số chuẩn độ ± 0,1% ta có thể chọn các chất chỉ thị có khoảng đổi màu pH nằm trong bước nhảy pH. b. Chuẩn độ đơn bazơ mạnh bằng đơn axit mạnh: Khảo sát sự chuẩn độ V 0 (mL) dung dịch bazơ mạnh BOH có nồng độ C 0 (M) bằng dung dịch axit mạnh HA có nồng độ C (M), giả sử thể tích HA tiêu thụ trong quá trình chuẩn độ là V (mL). * Phản ứng chuẩn độ: H + + OH - → H 2 O * Phương trình đường chuẩn độ: - Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch bazơ mạnh BOH có nồng độ C 0 (M). pH = 14 + lgC 0 - Trước điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm bazơ mạnh BOH dư và muối của nó với axit mạnh BA. pH = 14 - pOH = 14 + lg - Tại điểm tương đương: dung dịch là dung dịch BA. pH = - lg[H+] = - lg 10 -7 = 7 - Sau điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm BA và HA dư. pH = - lg Ví dụ: Vẽ đường chuẩn độ trong trường hợp chuẩn độ 20 mL dung dịch NaOH 0,1M bằng dung dịch HCl 0,1M 192 0,1M 1M CV – C 0 V 0 V 0 + V C 0 V 0 – CV V 0 + V 0.01M 7 Điểm tương đương Đường chuẩn độ NaOH 0,1M bằng HCl 0,1M Chú ý: - Trong khoảng đổi màu của chất chỉ thị có một giá trị màu tại đó màu của chất chỉ thị thay đổi rõ nhất, giá trị này gọi là chỉ số chuẩn độ (pT) của chất chỉ thị. Vì vậy quá trình chuẩn độ kết thúc tại pH = pT. - Giá trị pT phụ thuộc vào bản chất chất chỉ thị và chất chuẩn độ. pT càng gần pH điểm tương đương thì càng chính xác. Ví dụ: dùng phênolphtalein làm chất chỉ thị khi chuẩn độ axit bằng kiềm pT = 9, ngược lại, kiềm bằng axit pT = 8. Nếu dùng metyldacam chuẩn độ axit bằng kiềm pT =4,4, ngược lại, kiềm bằng axit pT = 4. 2. Chuẩn độ đơn axit yếu bằng đơn bazơ mạnh và ngược lại a. Chuẩn độ đơn axit yếu bằng đơn bazơ mạnh Khảo sát sự chuẩn độ V 0 (mL) dung dịch axit HA có nồng độ C 0 (M) và hằng số axit K a bằng dung dịch bazơ mạnh BOH có nồng độ C (M), giả sử thể tích BOH tiêu thụ trong quá trình chuẩn độ là V (mL). * Phản ứng chuẩn độ: HA + OH - → ¬  A - + H 2 O * Phương trình đường chuẩn độ: - Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch axit yếu HA nồng độ C 0 (M) và hằng số axit K a . pH = - lg[H+] = ½ (pK a – lgC 0 ) - Trước điểm tương đương: dung dịch gồm axit yếu HA dư và muối của nó với bazơ mạnh BA nên dung dịch là hệ đệm pH. pH = - lg[H+] = pK a - lg A B C C C A = 0 0 0 C V - CV V + V C B = 0 CV V + V - Tại điểm tương đương: dung dịch là dung dịch của muối được tạo bởi axit yếu và bazơ mạnh BA nên có tính bazơ. pH của dung dịch được xác định theo công thức tính pH của dung dịch bazơ yếu A - có hằng số bazơ K b = -14 a 10 K . pH = 14 - pOH = 14 - ½ (pK b – lgC B ) 193 4,3 9,7 7 V ddH Cl 20 4,3 9,7 7 V ddH Cl 20 pH Điểm tương tương C B = 0 0 0 C V V + V = 0 CV V + V - Sau điểm tương đương: dung dịch gồm bazơ mạnh BOH dư và bazơ yếu A - nên pH của dung dịch có thể tính gần đúng theo công thức tính pH của dung dịch bazơ mạnh pH = 14 - pOH = 14 + lg C B C B = 0 0 0 CV - C V V + V Ví dụ: Vẽ đường chuẩn độ trong trường hợp chuẩn độ 20 mL dung dịch CH 3 COOH 0,1M; hằng số axit K a = 10 -4,75 bằng dung dịch NaOH 0,1M. Bảng 2: Đường chuẩn độ CH 3 COOH 0,1M bằng NaOH 0,1M V NaOH (mL) %q [H + ] pH 0,00 -100 1,33.10 -3 2,9 18,00 -10 1,98.10 -6 5,7 19,80 -1 1,80.10 -7 6.7 19,98 -0,1 1,78.10 -8 7,7 20,00 0 1,88.10 -9 8,7 20,02 +0,1 2,0.10 -10 9,7 20,20 +1 2,0.10 -11 10,7 22,00 +10 2,0.10 -12 11,7 40,00 +100 3,0.10 -10 12,5 b. Chuẩn độ đơn bazơ yếu bằng đơn axit mạnh Khảo sát sự chuẩn độ V 0 (mL) dung dịch bazơ yếu BOH có nồng độ C 0 (M) và hằng số bazơ K b bằng dung dịch axit mạnh HA có nồng độ C (M), giả sử thể tích HA tiêu thụ trong quá trình chuẩn độ là V (mL). * Phản ứng chuẩn độ: H + + BOH → ¬  B + + H 2 O * Phương trình đường chuẩn độ: - Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch bazơ yếu BOH có C 0 (M) và hằng số bazơ K b . pH = 14 – ½ (pK b – lgC 0 ) - Trước điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm bazơ yếu và muối của nó với axit mạnh nên dung dịch là dung dịch đệm pH. pH = 14 - pOH = 14 – (pK b – lg B A C C ) C B = 0 0 0 C V - CV V + V C A = 0 CV V + V - Tại điểm tương đương: dung dịch là dung dịch của muối được tạo bởi bazơ yếu và axit mạnh BA nên có tính axit. pH của dung dịch được xác định theo công thức tính pH của dung dịch axit yếu B + có hằng số axit K a = -14 b 10 K pH = - lg[H+] = ½ (pK a – lgC A ) C A = 0 0 0 C V V + V = 0 CV V + V - Sau điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm axit mạnh HA và axit yếu B + nên pH của dung dịch có thể tính gần đúng theo công thức tính pH của dung dịch bazơ mạnh . pH = -lg[H + ] = - lg C A 194 8,7 9,7 7,7 pH V ddNaOH 8,7 9,7 7,7 pH V ddNaOH Điểm tương đương C A = 0 0 0 CV - C V V + V Ví dụ: Vẽ đường chuẩn độ trong trường hợp chuẩn độ 20 mL dung dịch NH 3 0,1M; hằng số bazơ K b = 10 -4,75 bằng dung dịch HCl 0,1M Đường chuẩn độ NH 3 0,1M bằng HCl 0,1M Nhận xét: - Đường chuẩn độ là đường cong không đều ở gần điểm tương đương độ dốc của đường cong chuẩn độ lớn, tạo nên bước nhảy pH của đường chuẩn độ. - Bước nhảy pH của đường chuẩn độ càng bé nếu axit (hoặc bazơ) càng yếu và ngược lại. Nồng độ dung dịch chuẩn càng bé bước nhảy càng bé và ngược lại. - pH tại điểm tương đương không trùng với điểm trung tính mà nó lệch về phía axit (với bazơ yếu) hoặc kiềm (với axit yếu) nếu K a hoặc K b của axit hoặc bazơ càng yếu càng lớn thì pH tại điểm tương đương lệch về phía môi trường bazơ hoặc axit càng nhiều. Dựa vào đường cong chuẩn độ ta có thể chọn chất chỉ thị thích hợp cho quá trình chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh và ngược lại. Ví dụ: Khi chuẩn độ dung dịch CH 3 COOH 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M có bước nhảy pH trên đường chuẩn độ từ 7,7 đến 9,7 thì ta chỉ có thể chọn chất chỉ thị PP (có khoảng pH đổi màu từ 8 - 10) làm chất chỉ thị mà không thể dùng metyl da cam (có khoảng pH từ 3,1 – 4,4) làm chất chỉ thị được vì khoảng pH đổi màu của chất chỉ thị không nằm trong bước nhảy của đường chuẩn độ. Kết luận: Qua bài học này chúng ta biết cách: - Xác định nồng độ của axit, bazơ. - Xác định bước nhảy pH của đường chuẩn độ để chọn chất chỉ thị thích hợp trong quá trình chuẩn độ axit - bazơ. Phần 2: Thực hành CÁCH PHA CHẾ DUNG DỊCH CHUẨN I. Chất gốc Để điều chế các dung dịch chuẩn có nồng độ biết chính xác, người ta phải dùng các chất gốc. Chất gốc là chất phải thoả mãn những điều kiện sau: - Thường là những chất rắn nguyên chất, có độ tinh khiết cao (lượng tạp chất không vượt quá 0,01 – 0,02%) - Có thành phần ứng với một công thức hoá học xác định kể cả lượng nước kết tinh. - Bền cả dạng rắn và dạng dung dịch trong suốt quá trình điều chế và bảo quản. Một số chất gốc thường gặp như borax Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O, axit oxalic H 2 C 2 O 4 .2H 2 O, axit benzoic C 6 H 5 COOH, AgNO 3 , K 2 Cr 2 O 7 ,. . . II. Pha chế dung dịch chuẩn. 1. Pha chế dung dịch chuẩn từ chất gốc. Nếu thuốc thử là chất gốc thì việcđiều chế dung dịch chuẩn gồm các bước sau: - Tính toán lượng chất gốc cần thiết cho quá trình điều chế dung dịch chuẩn. 195 4,3 6,3 5,3 pH V ddHCl Điểm tương đương - Dùng cân phân tích có độ chính xác 0,1 mg cân chình xác lượng chất gốc đã tính. - Hoà tan và chuyển vào bình định mức có thể tích bằng thể tích dung dịch chuẩn cần điều chế, rồi thêm dung môi tới vạch. Ví dụ: Điều chế 500mL dung dịch chuẩn H 2 C 2 O 4 0,1M ta phải làm các bước như sau: - Tính lượng H 2 C 2 O 4 .2H 2 O cần thiết trong quá trình điều chế: 4 2 2 H C O m = 0,5 . 0,1 . 126 = 6,3 (gam) - Dùng cân phân tích cân chính xác 6,3 gam chất rắn H 2 C 2 O 4 .2H 2 O - Hoà tan lượng H 2 C 2 O 4 .2H 2 O vừa cân được vào nước, chuyển vào bình định mức 500 mL rồi thêm nước cho tới vạch. 2. Pha chế dung dịch chuẩn từ chất không phải là chất gốc. Quá trình điều chế gồm 2 giai đoạn như sau: - Giai đoạn 1: Điều chế dung dịch có nồng độ gần đúng, cách làm tương tự như điều chế dung dịch chuẩn từ chất gốc. - Giai đoạn 2: Xác định chính xác nồng độ dung dịch được điều chế ở trên, bằng cách chuẩn độ với dung dịch chuẩn gốc thích hợp. Ví dụ: Điều chế 1 lít dung dịch chuẩn NaOH, ta làm như sau: - Giai đoạn 1: điều chế dung dịch NaOH có nồng độ gần đúng 0,1M. + Tính lượng NaOH cần thiết trong quá trình điều chế: m NaOH = 1 . 0,1 . 40 = 4 (gam) + Dùng cân phân tích cân chính xác 4 gam chất rắn NaOH. + Hoà tan lượng NaOH vừa cân được vào nước, chuyển vào bình định mức 1 lít rồi thêm nước cho tới vạch. - Giai đoạn 2: xác định chính xác nồng độ dung dịch NaOH vừa pha chế ở trên bằng cách chuẩn độ với dung dịch chuẩn gốc là dung dịch H 2 C 2 O 4 0,1M. 3. Pha chế dung dịch chuẩn từ ống chuẩn. “ Ống chuẩn” là ống trong đó đã chứa sẵn một lượng chính xác thuốc thử ở dạng rắn hoặc lỏng. Khi dùng ống chuẩn để pha chế dung dịch người ta chuyển toàn bộ thuốc thử trong ống chuẩn vào bình định mức 1 lít rồi thêm nước cho tới vạch ta được 1 lít dung dịch chuẩn có nồng độ ghi trên nhãn của ống chuẩn. Ví dụ: Trên nhãn ống chuẩn ghi HCl 1M, nghĩa là chuyển toàn bộ lượng HCl trong ống chuẩn vào bình định mức 1 lít rồi thêm nước cho tới vạch ta được 1 lít dung dịch chuẩn HCl 1M. 4. Pha chế dung dịch chuẩn từ dung dịch có nồng độ lớn hơn. Cách tiến hành như sau: - Tính toán lượng dung dịch có nồng độ cao cần thiết cho quá trình điều chế. - Dùng dụng cụ đo lường thể tích lấy chính xác lượng dung dịch có nồng độ cao vừa tính được. - Cho lượng thể tích trên vào bình định mức có thể tích bằng thể tích dung dịch chuẩn cần điều chế rồi thêm dung môi cho tới vạch. Ví dụ: Điều chế 1 lít dung dịch HCl 0,1M từ dung dịch HCl 1M, ta tiến hành như sau: - Tính lượng dung dịch HCl 1M cần cho quá trình điều chế: V = 1 . 0,1 1 = 0,1 (lít) - Dùng dụng cụ đo lường thể tích lấy chính xác 100 mL dung dịch HCl 1M. - Cho 100 mL dung dịch HCl 1M vào bình định mức 1 lít rồi thêm nước cho tới vạch ta được 1 lít dung dịch HCl 0,1M. CHUẨN ĐỘ AXIT MẠNH BẰNG BAZƠ MẠNH VÀ NGƯỢC LẠI I. Dụng cụ - hoá chất: 1. Dụng cụ: - Burette - Pipette - 3 bình erlen 250mL - 3 cốc thuỷ tinh 250mL 196 [...]... nồng độ chính xác 0,1M - Dung dịch HCl có nồng độ chính xác 0,1M - Dung dịch NaOH chưa biết nồng độ - Dung dịch HCl chưa biết nồng độ - Chất chỉ thị: metyl dacam (Heliantin); P.P II Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng chuẩn độ: H+ + OH-  H2O → Kết thúc chuẩn độ khi chất chỉ thị đổi màu III Cách tiến hành: 1 Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh: Dùng pipette lấy chính xác 20mL dung dịch HCl (chưa biết nồng độ) ... thị CHUẨN ĐỘ AXIT YẾU BẰNG BAZƠ MẠNH VÀ CHUẨN ĐỘ BAZƠ YẾU BẰNG AXIT MẠNH I Dụng cụ - hoá chất: 1 Dụng cụ: - Burette - Pipette - 3 bình erlen 250mL - 3 cốc thuỷ tinh 250mL 2 Hoá chất: - Dung dịch NaOH có nồng độ chính xác 0,1M - Dung dịch HCl có nồng độ chính xác 0,1M - Dung dịch CH3COOH chưa biết nồng độ - Dung dịch NH3 chưa biết nồng độ - Chất chỉ thị: metyl dacam (Heliantin); P.P II Cách tiến hành: ... được đường chuẩn độ Điểm tương đương có giá trị pH là 8,72 nên dựa trên khoàng đổi màu của các chất chỉ thị trên ta có thể sử dụng phenolphtalein thì kết quả chính xác nhất Chuẩn độ 25,00 mL dung dịch axit yếu đơn chức HX cần 18,22 mL dung dịch NaOH 0,0640 M Sự biến đổi pH của dung dịch theo phần trăm HX chuẩn độ được nêu trong bảng sau: %HX chuẩn độ 0 33,3% 66,7% pH 3,39 5,14 5,74 a Tính nồng độ ban đầu... Phenolphtalein (PP) Quan sát sự thay đổi màu sắc trong mỗi trường hợp chuẩn độ Ghi thể tích dung dịch NaOH tiêu tốn Làm lạI thí nghiệm 3 lần lấy kết quả trung bình Tính nồng độ dung dịch CH3COOH Nhận xét 2 Chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh: Dùng pipette lấy chính xác 20mL dung dịch NH3 (chưa biết nồng độ) cho vào bình erlen, thêm 3 giọt chất chỉ thị, chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,1M từ trên burettte xuống, lắc đều,... cam, Phenolphtalein (PP) Quan sát sự thay đổi màu sắc trong mỗi trường hợp chuẩn độ Ghi thể tích dung dịch HCl tiêu tốn Làm lại thí nghiệm 3 lần lấy kết quả trung bình Tính nồng độ dung dịch NH3 Nhận xét Phần 3: Một số bài tập tham khảo Hãy vẽ đường cong chuẩn độ bằng cách tình vài điểm đặc trưng và chọn chất chỉ thị cho phép chuẩn độ 50,00 mL dung dịch CH3COOH 0,1000 M ; Ka = 10-4,75 với dung dịch NaOH... chất chỉ thị, chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1M từ trên burettte xuống, lắc đều, cho đến khi dung dịch đổi màu Lần lượt dùng các chất chỉ thị khác nhau như: metyl da cam, Phenolphtalein (PP) Quan sát sự thay đổi màu sắc trong mỗi trường hợp chuẩn độ Ghi thể tích dung dịch NaOH tiêu tốn Làm lạI thí nghiệm 3 lần lấy kết quả trung bình: VTB = Tính nồng độ dung dịch HCl Nhận xét 2 Chuẩn độ bazơ mạnh bằng... (chưa biết nồng độ) cho vào bình erlen, thêm 3 giọt chất chỉ thị, chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,1M từ trên burettte xuống, lắc đều, cho đến khi dung dịch đổi màu Lần lượt dùng các chất chỉ thị khác nhau như: metyl da cam, Phenolphtalein (PP) Quan sát sự thay đổi màu sắc trong mỗi trường hợp chuẩn độ Ghi thể tích dung dịch HCl tiêu tốn Làm lạI thí nghiệm 3 lần lấy kết quả trung bình Tính nồng độ dung dịch... 33,3% 66,7% pH 3,39 5,14 5,74 a Tính nồng độ ban đầu của axit yếu HX b Xác định trị số Ka của axit ứng với mỗi giai đoạn chuẩn độ nêu trong bảng số liệu trên c Tính pH tại điểm tương đương trong quá trình chuẩn độ trên Hướng dẫn: a CM(HX) = 18,22 0,0640 = 0,0466 (M) 25 b %HX chuẩn độ pH [H+] Ka = 0%HX 3,39 4,07 10-4 (4,07.10-4 )2 (0,0466 = 3,56 10-6 [H+ ] [X- ] [HX] 33,3%HX 5,14 7,24 10-6 66,7%HX... chưa biết nồng độ - Chất chỉ thị: metyl dacam (Heliantin); P.P II Cách tiến hành: 1 Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh: Dd NaOH 0,1M Dd HCl 0,1M Dd CH3COOH 20mL Chất chỉ thị Dd NH3 20mL Chất chỉ thị 197 Dùng pipette lấy chính xác 20mL dung dịch CH3COOH (chưa biết nồng độ) cho vào bình erlen, thêm 3 giọt chất chỉ thị, chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1M từ trên burettte xuống, lắc đều, cho đến khi dung dịch... axit – bazơ Tên chất chỉ thị Khoảng đổi Độ chuyển màu màu pH Metyl da cam 3,2 – 4,4 Đỏ - Da cam Metyl đỏ 4,2 – 6,2 Đỏ - Vàng Brom thymol 6,0 - 7,6 Vàng – Xanh xanh Phenol đỏ 6,8 – 8,2 Vàng – Đỏ Phenolphtalein 8,0 – 9,8 Không màu – Đỏ Thymolphtalein 9,3 – 10,3 Không màu - Xanh Hướng dẫn:  → Phản ứng chuẩn độ: CH3COOH + OH- ¬  CH3COO- + H2O  - Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch axit yếu CH3COOH . GIẢNG DẠY THỰC HÀNH VỀ CHUẨN ĐỘ GIÁN TIẾP (CHUẨN ĐỘ NGƯỢC) Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong TP Hồ Chí Minh LỜI NGỎ Hoá học. X trong dung dịch chất cần chuẩn. - Điểm cuối chuẩn độ (điểm kết thúc chuẩn độ) là thời điểm ngừng chuẩn độ. 187 Lưu ý: kết quả chuẩn độ sẽ chính xác khi dừng chuẩn độ ngay tại điểm tương đương. kiện chuẩn độ thế: MX phải bền hơn MY. Ưu điểm: của chuẩn độ ngược và chuẩn độ thế có thể sử dụng trong trường hợp không thể sử dụng cách chuẩn độ trực tiếp. Nhược điểm: quá trình chuẩn độ thường