Phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng oxi hóa khử

Phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng oxi hóa khử

A MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài:

Hóa học phân tích là môn khoa học về các phương pháp xác định thành phần định tính và định lượng các chất và hỗn hợp của chúng Phân tích định lượng cho phép xác định thành phần về lượng các hợp phần của chất cần phân tích Như vậy hóa học phân tích đóng vai trò qua trọng đối với sự phát triển của các môn hóa học khác cũng như các ngành khoa học khác Do có tầm quan trọng nên một loạt các chuyên ngành của khoa họcphân tích ra đời và ngày càng phát triển mạnh Tùy thuộc vào bản chất của các chất phân tích mà người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Trong đó nhóm phương pháp hóa học dựa trên các loại phản ứng được ứng dụng nhiều nhất Do đó trong bài này tôi đặc biệt nghiên cứu các phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng hóa học

cụ thể là phản ứng oxi hóa khử

II Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử này nhằm tập hợp hệ thống là những kiến thức cơ bản trong chuẩn độ oxi hóa khử Đưa ra một số bài tập ứng dụng phương pháp này để làm cơ sở trong quá trình học hóa phân tích định lượng và thực hành

III Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử trong hóa học phân tích định lượng

IV Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu

a) Đối với phản ứng chuẩn độ đối xứng:

Phương trình phản ứng chuẩn độ dạng oxi hóa và dạng khử liên hợp có hệ số bằng nhau:

Giả sử chuẩn độ V0 ml Kh2 có nồng độ C0 bằng V ml chất Ox1 có nồng độ C Phản ứng chuẩn độ:

n2Ox1 + n1Kh2 ⇌ n2Kh1 + n1Ox2.Nếu dừng chuẩn độ trước điểm tương đương thì:

b) Đối với phản ứng chuẩn độ bất đối xứng:

Phương trình phản ứng chuẩn độ dạng oxi hóa và dạng khử liên hợp có hệ số khác nhau:

Phản ứng chuẩn độ:

n2Ox1 + n1Kh2 ⇌ n2Kh1 + n1Ox2.Trước điểm tương đương:

Kh

n CV E

E 





V

Trong môi trường trung tính: MnO4  2H O2 3e MnO2 4OH

MnO MnO

 Định lượng gián tiếp chất khử dùng pemanganat dư dùng để chuẩn độ các chất khử không thể chuẩn độ trực tiếp được

 Định lượng gián tiếp chất oxi hóa dùng chất khử dư

 Phản ứng này có thể dùng chuẩn độ ngược chiều chất oxi hóa

 Có thể định lượng chất thử bằng phương pháp chuẩn độ thế hoặc chuẩn độ ngược:

 Cho chất khử phản ứng với muối Fe3+ dư và chuẩn độ lượng Fe2+ tạo thành bằng

2 7

Cr O

 Nếu chất khử phản ứng chậm với Fe3+ thì thêm K2Cr2O7 dư, lấy chính xác, sau đó chuẩn ngược bằng dung dịch chuẩn Fe(II).

 Định lượng các chất khử hoặc các chất oxi hóa

Một trong các chất khử được dùng để định lượng trong phương pháp này là Na2S2O3

Để chính xác người ta dung chỉ thị là hồ tinh bột

 Cho các chất oxi hóa tác dụng với KI dư sau đó chuẩn độ lượng iot giải phóng ra bằng Na2S2O3

 Có thể thêm dư dung dịch chuẩn iot vào chất khử sau đó chuẩn độ iot dư bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3

Bài 2: Tính pe và E trong phép chuẩn độ 25,00 ml Fe2+ 0,100 M bằng KmnO4

0,0200M trong H2SO4 ( pH = 0) sau khi đã thêm

a) 24,50ml b) 25,00ml c)26,00ml KMnO4

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

MnO4 - + 5 Fe2+ + 8H+⇌ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2OTại điểm tương đương: số đương lượng MnO4 

= số đương lượng Fe2+

VTĐ = 0,100.25,005.0,020 = 25,00ml

a) Khi thêm 24,50ml KMnO4, dừng trước điểm tương đương, do đó:

Bài 3: Việc xác định nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 được thực hiện bằng cách:

cân a gam H2C2O4.2H2O ( M = 126,066 ), hòa tan trong bình định mức 250ml Chuẩn độ 25,00ml dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M hết V ml KMnO4 Nếu nồng độ của KMnO4 bằng 0,01M thì cần cân a trong khoảng bao nhiêu gam để V dao động từ 15 – 20

V = 20,00ml = =⟶ 0,6303 g.

Vậy lượng cân axit oxalic phải lấy từ 0,5 – 0,6 g

Bài 4: Xác định nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 được thực hiện bằng cách cân 0,5124 g H2C2O4.H2O (M = 126,066), hòa tan trong bình định mức 250ml Chuẩn độ 25,00ml dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M thì hết 18,75ml KMnO4

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

Lời giải: Phản ứng khử Fe3+ bởi H2NOH:

H NOH

a M

a = 0,0854 24,18.5 33,031000 = 0,341g

%H2NOH = 0,3410,45 100% = 85,25%

Bài 7: Trộn 5 ml KClO3 với 50 ml FeSO4 0,12M Thêm 10 ml H2SO4 1 M vào hỗn hợp thu được Chuẩn độ FeSO4 dư hết 15,3 ml KMnO4 0,0305 M Tính nồng độ % của KClO3, biết tỉ khối của dung dịch bằng 1,02.

Lời giải: Phản ứng giữa KClO3 và FeSO4:

3

ClO + 6Fe2+ + 6H+ → Cl- + Fe3+ + 3H2O (1)Phản ứng chuẩn độ Fe2+ bằng KMnO4 :

Gọi số gam của KClO3 là a

Số mol Fe2+ đã phản ứng với ClO3 

Bài 8: Một mẫu 0,501 gam đá vôi được hòa tan trong axit và sau đó làm kết tủa hết

io Ca2+ dưới dạng CaC2O4 Lọc kết tủa, rửa sạch và chế hóa kết tủa trong 25 ml hỗn hợp KMnO4 0,0508 và H2SO4 1M Sau đó chuẩn độ KMnO4 dư hết 18,2 ml FeSO4 0,05015

M Tính hàm lượng % của Ca trong đá vôi?

Lời giải: Các phản ứng xảy ra:

số mol CaC2O4 (5)Theo phản ứng (3) ta có:

Số mol KMnO4 3

2.5

CaCO

a M



(6)Theo phản ứng (4) ta có:

Số mol KMnO4

0, 05015.18, 2 5.1000



(7)

 số mol KMnO4 0,0508.251000 (8)

Tổ hợp (6), (7), (8) ta được:

2 0,05015.18, 2 0,0508.25.

Số mol Fe2+ dư theo phản ứng (2)

6.0,01052.23,5 1000

Bài 11: Để chuẩn hóa dung dịch Na2S2O3 người ta hòa tan 0,1004 g KIO3 trong 100

ml nước, thêm 6 ml KI 6% và 1ml HCl 2M Chuẩn độ I3 

Số mol IO3 

= số mol3 = số mol6

2

2 3 28, 750,1004

độ trực tieepscho đến mất màu xanh lục thì phải dùng hết 12,56 ml Na2S2O3 Tính độ tinhkhiết muối K2Cr2O7?

a

Và từ phản ứng (1) ta có:

3 25a

ml dung dịch iot 0,01428 M trong KI 1 M Sau đó axit hóa dung dịch bằng H2SO4, thêm

KI dư chuẩn độ iot giải phóng ra hết 30,51 ml Na2S2O3 0,085 M Tính thành phần % của mỗi chất trong hỗn hợp

Số mol H3AsO4 = số mol I3 

Bài 15: Để chuẩn hóa dung dịch chuẩn KMnO4 người ta hòa tan 1,2605 g

H2C2O4.2H2O trong nước và pha loãng thành 250 ml Chuẩn độ 25 ml dung dịch thu được hết 18,72 ml KMnO4 Tính nồng độ mol của KMnO4

M C

suy ra

.18,72

1, 2605.25.1000126,066.250.18, 72.5 1000.2

M

C



5

MnO Mn

o o

n CV n C V n

là 15,05 ml Tính hàm lượng % của SnO2 trong mẫu phân tích

Lời giải: Gọi a là số gam của SnO2

VTĐ =

20.0,015

106.0,005  (ml)

VHCl < VTĐ, dừng trước điểm tương đương nên ta có:

 3 2 

1 /

b) Tính % K2Cr2O7 trong mẫu ban đầu?

a

theo định luật hợp thức ta có:

Bài 21: Tính nồng độ thuốc thử và các sản phẩm của phản ứng trong điểm tương

đương khi chuẩn độ dung dịch Fe2+ 0,1N bằng dung dịch Ce4+ 0,1 N Nếu cả hai dung dịch đều có nồng độ của H2SO4 là 1 M

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

0,0592lg

Fe

Fe

Fe E

Bài 22: Chuẩn độ 100 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,1 M bằng dung dịch TiCl3 0,2 M (pH

0

3

.0,0952.lg

Theo định luật hợp thức ta có:

0, 05.10

M C



⇒ CM = 0.267 M

Bài 24: Lấy 5 ml rượu mạnh pha loãng thành 1 l bằng bình định mức, sau đó lấy ra

25 ml thêm vào 50 ml K2Cr2O7 0,02 M để oxi hóa rượu etylic thành CH3COOH theo phương trình phản ứng sau:

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

Bài 29: Chuẩn độ 100 ml dung dịch FeSO4 0,1 M bằng dung dịch KMnO4 0,02 M ở

pH = 0 Tính sai số chuẩn độ khi dung dịch xuất hiện màu hồng của KMnO4 với nồng độ

là 1.10-5 M

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ: 5Fe2 MnO4  8H 5Fe3 Mn2 4H O2

Chuẩn độ đến khi xuất hiện màu hồng là kết thúc chuẩn độ sau điêm tương đương.

2 1

10

1010

⇔

10,76 0,68 0, 0592lgq

D Tài liệu nghiên cứu

1 Bộ y tế Hoá phân tích Tập 1 Nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội, 2007

2 Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, dự án đào tạo giáo viên THCS Đào Thị Phương Diệp –

Đỗ Văn Huê Giáo trình hóa học phân tích, các phương pháp định lượng hóa học Nhà xuất bản Đại học Sư phạm

3 Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi Cơ sở hóa phân tích Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật, 2002

4 Hồ Viết Quý Cơ sở hóa phân tích hiện đại, Tập 1 Các phương pháp phân tích hóahọc Nhà xuất bản Đại học Sư Phạm

5 Nguyễn Tinh Dung phần I,II,III Hóa phân tích Nhà xuất bản Giáo dục, 2002

6 Nguyễn Xuân Tùng Hóa phân tích ddaHQG Hà Nội, Trường Đại Học Khoa Học

Tự Nhiên

7 Trần Tứ Hiếu Hóa học phân tích Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội, 2002

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU 1

I Lý do chọn đề tài: 1

II Mục đích nghiên cứu 1

III Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: 1

IV Phương pháp nghiên cứu: 1

B NỘI DUNG 2

1 Phương trình chuẩn độ: 2

a) Đối với phản ứng chuẩn độ đối xứng: 2

b) Đối với phản ứng chuẩn độ bất đối xứng: 3

2 Các phương pháp chuẩn độ: 3

a) Phương pháp pemanganat: 3

b) Phương pháp đicromat: 4

c) Phương pháp iot: 4

II Bài tập ứng dụng: 5

C Kết luận 30

D Tài liệu nghiên cứu 31

Mục lục 32