đề thi và lời giải hóa phân tích

Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2006, 15/06/2008, 12:45 Thời gian: 120 phút (không tính phút đọc đề) Chuẩn độ kết tủa xác định ion Cl- phương pháp Fajans (3 điểm) Hãy: - Xác định điều kiện chuẩn độ? - Vẽ đường cong chuẩn độ nồng độ Ag+ 0.1N Cl- 0.1N? - Chỉ thị sử dụng chất hấp phụ phát quang có tính acid yếu fluorescence (pKa =8) dẫn xuất fluorescence dichlorofluorescence (pKa =4) hay eosin (pKa =2) Hãy cho biết điều kiện môi trường phản ứng chuẩn độ? Phản ứng thị diễn cách nhận điểm cuối? 1.0đ Phương pháp Fajans chuẩn độ Ag+ Cl- sử dụng thị hấp phụ Phương trình phản ứng: Ag+ + Cl-  AgCl↓ Phản ứng phụ: Ag+ + OH-  AgOH↓ đen, phản ứng xảy pH môi trường > 11 Điều kiện chuẩn độ định lượng εNQ < 0.001  Ag   cuoi Co D  0.001 T AgCl Co D  0.001 pC o  pD  1.875 Nếu chấp nhận hệ số pha loãng pD = 0.3  pCo < 1.575  Co > 0.0266M 1.0đ Chuẩn độ dung dịch Ag+ 0.1N Cl- 0.1N chiếu theo điều kiện bên thấy thỏa mãn điều kiện chuẩn độ xác đến 99.9% Các điểm quan trọng:  F = 0.99  pCl = pCo + pD + = 3.3  F = 1.00  pCl = ½ pTAgCl = 4.875  F = 1.01  pAg = pCo + pD + p(F-1) = 3.3  pCl = 9.75 – 3.3 = 6.45 * Sinh viên nhận xét ý đuợc đủ số điểm mà không cần tính toán khoảng bước nhảy: “thực tế việc dựng đuờng cong chuẩn độ để tìm thị thích hợp có điểm đổi màu nằm khoảng bước nhảy, phép chuẩn độ dùng thị hấp phụ tức dùng dư Ag+ nên mắc sai số thừa, nên không cần thiết phải xây dựng đường cong chuẩn độ” 1.0đ Sự đổi màu thị hấp phụ thị dạng ion Fl- lên hạt keo dương (AgCl)nAg+ dư Ag+ (quá điểm tuơng đuơng) Như để có tượng hấp phụ phải có đồng thời hai điều kiện: có hạt keo dương (AgCl)nAg+ thị phải diện dạng phân ly Fl- Đối với thị hùynh quang fluorescence hay dichlorofluorescence hay eosin acid yếu (HFl), dạng Fl- xuất đáng kể pH ≥ pKa phải kèm theo điều kiện để không xảy phản ứng phụ sinh AgOH kết tủa Như thị sau, khoảng pH cần thiết nên là:  Fluorescence (pKa = 8): khoảng pH 8÷11, sử dụng đệm NaHCO3 pH 8.3 phù hợp  Dichlorofluorescence (pKa = 4): khoảng pH 4÷11, chuẩn độ môi trường trung tính  Eosin (pKa = 2): khoảng pH 2÷11, chuẩn độ môi trường tương đối acid Chuẩn độ H3PO4 0.1M NaOH 0.1M (4 điểm) Biết acid phosphoric có pKa1 = 2.12; pKa2 = 7.21; pKa3 = 12.36 - Hãy xây dựng điều kiện chuẩn độ? H3PO4 acid nấc Phương trình phản ứng: 0.25đ Nấc 1: H3PO4 + OH-  H2PO4- + H2O Nấc 2: H2PO4- + OH-  HPO42- + H2O Nấc 3: HPO42- + OH-  PO43- + H2O Điều kiện chuẩn độ riêng nấc: Điều kiện chuẩn độ nấc 1: 0.5đ pKa1 + pCo + pD = 2.12 + + 0.3 = 3.42 < < 10 6> pKa2 - pKa1 = 7.21 -2.12= 5.09 > Như chuẩn độ riêng nấc H3PO4 với độ xác >99.9% mà chấp nhận độ xác mềm 99% Tương tự điều kiện chuẩn độ nấc 2: 0.5đ 8< pKa2 + pCo + pD = 7.21 + + 0.5 = 8.71 < 10 6> pKa3 - pKa2 = 12.36 - 7.21= 5.15 > Như chuẩn độ riêng nấc H3PO4 với độ xác >99.9% mà chấp nhận độ xác mềm 99% Nấc có pKa3 + pCo + pD = 12.36 + + 0.78 > 10  chuẩn độ xác 0.25đ - Hãy tính giá trị εNQ F=1.00 F=2.00? 0.5đ Tại F = 1.00, pH = ½ (pKa1 + pKa2) = 4.665 chuẩn độ hết nấc tức chuyển toàn H3PO4 thành H2PO4-,   NQ  H PO4   HPO42   H  F 1  H PO4  K a1 K a2 10  4.665 10 7.21   10  2.545  10  2.545  0.0057 H  F 1 10  2.12 10  4.665   Tại F = 2.00, pH = ½ (pKa2 + pKa3) = 9.785 chuẩn độ hết nấc tức chuyển toàn H2PO4thành HPO42-,   NQ  H      K a3 PO4  PO43 H  F 2 10 9.785 10 12.36     9.785  10  2.575  10  2.575  0.0053 2   7.21 K a2 HPO4 H F  10 10     - Hãy vẽ đường cong chuẩn độ (có giải thích cách áp dụng công thức)? 1.0đ Các thời điểm quan trọng chuẩn độ:  F = 0.99; chuẩn hết 99% H3PO4  dung dịch chứa 1% H3PO4 , dung dịch đệm pH = pKa + = 4.21  F = 1.00; dung dịch chứa NaH2PO4 pH tính gần theo muối lưỡng tính NaH2PO4: pH = ½ (pKa1 + pKa2) = 4.665  F = 1.01; dung dịch chứa 99% NaH2PO4 1% Na2HPO4  dung dịch đệm  pH = pKa2 -2 = 5.21  F = 1.99; dung dịch chứa % NaH2PO4 99% Na2HPO4  dung dịch đệm  pH = pKa2 +2 = 9.21  F = 2.00; dung dịch chứa Na2HPO4 pH tính gần theo muối lưỡng tính Na2HPO4: pH = ½ (pKa2 + pKa3) = 9.785  F = 2.01; dung dịch chứa 1% Na2HPO4 99% Na3PO4  dung dịch đệm  pH = pKa3 -2 = 10.36 - Tính sai số thị dùng thị có pT 5.1 cho nấc thị pT 10.2 cho nấc 1.0đ Khoảng bước nhảy 1: 4.12÷5.21  hẹp  chọn thị hỗn hợp pT 5.1  sai số thừa %Ind , H  PO4  K a2 10 7.21 100 %  100  0.78% 10 pT 10 5,1 Khoảng bước nhảy 2: 9.21÷10.36  hẹp  chọn thị hỗn hợp pT 10.2  sai số thừa %Ind , H  PO4  K a3 10 12.36 100 %  100  0.35% 10 pT 10 10.2 (2 điểm) Một công ty lĩnh vực xi mạ cần kiểm tra hàm lượng Cr(VI) dung dịch xi mạ nhập Nhà sản xuất dung dịch xi mạ tuyên bố pha 220 g CrO3/L Sinh viên vận dụng hiểu biết thu qua phần thực tập phân tích định lượng để thiết lập quy trình phân tích hàm lượng Cr(VI) mẫu (Thiết lập điều kiện chuẩn độ, đuờng cong chuẩn độ, chọn chất thị, lượng cân mẫu, thể tích định mức, công thức định lượng ) Các dụng cụ hóa chất phòng thí nghiệm có đủ theo yêu cầu Cho biết ECro O 2  ,H / 2Cr 3  1.33V ; E So O  / S O   0.09V ; E Io / I   0.545V 3 Dung dịch CrO3 nước chuyển thành HCrO4 ↔ H2Cr2O7 Xác định hàm lượng Cr(VI) phương pháp chuẩn độ oxyhóa khử thực môi trường acid H2SO4 Có hai phương án thực hiện: (sinh viên làm phương án đuợc) Phương án 1: Chuẩn độ trực tiếp Cr(VI) Fe(II) thị diphenylamine có mặt H3PO4 mội truờng acid có [H+]=1N, lúc có phản ứng phụ tạo phức: Fe3+ + H2PO4-  Fe(H2PO4)4Phản ứng làm giảm tiêu chuẩn o' E Fe (H  PO4 ) / Fe   0.5V o' o  ECr2O72  ,H  / Cr 3  ECr2O72 , H  / Cr 3  1.33V Phản ứng chuẩn độ: Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O n = 6, m = 6, p = 1, q = Điều kiện chuẩn độ:  NQ  X R F 1 X Ox F 1  0.0591 0.0591  o' *3  0.001  E o '  E Ro '  EOx    n R   nx ∆Eo’=1.33-0.5 =0.83V>(0.0591/1+0.0591/6)*3  F=0.99  E  E Xo '  F 0.99 0.0591 0.0591 *  0.5   0.62V lg lg n  0.99 1 F m  F=1   q mp1   p p pE  mE   0.0591 lg NDF Etđ  m  p  nm  p  m 0.5  * 1.37 * 11     0.0591 lg * 0.1 * 1 66  1  1.211  0.0873  1.124V o' X o' R  F>1  0.0591  q  q 0.0591 p p lg F  1 p1   lg N o DF  q p m n n  0.0591 0.0591  1.33  (1  2) lg * 0.1*  lg 1.01  1  6  1.33  0.116  0.02266  1.3V E  E Ro '  Nếu dùng thị diphenylamin có Eo = 0.76V nằm khoảng bước nhảy, màu thị đổi từ không màu sang xanh tím Phương án 2: Thêm lượng dư KI vào dung dịch mẫu chứa Cr(VI) Khi thêm lượng dư dung dịch KI vào dung dịch Cr2O72- môi trường H2SO4  màu cam chuẩn sang màu vàng nâu (dung dịch A) có Iod sinh theo phản ứng: o Cr2O72- + 9KIdư + 14H+  3KI3 + 2Cr3+ + 6K+ + 7H2O - Khi chuẩn độ KI3 sinh với Na2S2O3 có nồng độ biết xác, màu vàng nâu nhạt dần màu vàng rơm Iod dần theo phuơng trình phản ứng: o KI3- + 2Na2S2O3  KI + 2NaI + Na2S4O6 - Thêm thị hồ tinh bột, tiếp tục chuẩn độ hết màu xanh đen, lúc Na2S2O3 vừa dư, dung dịch chuyển sang màu xanh lam ion Cr3+ dừng chuẩn độ - Trường hợp không cần tính toán vẽ đuờng cong chuẩn độ Thực hành: 220  2.2 M  6.6 N đương lượng Cr phản ứng chuẩn độ 100 - C CrO3  - Đuơng lượng Na2S2O3 hay Fe2+ - Nồng độ Na2S2O3 dùng để chuẩn độ 0.1N xác định xác qua dung dịch chất gốc K2Cr2O7 0.1000N - Dung dịch Fe2+ 0.1000N đuợc pha từ chất gốc muối Mohr có thêm mL H2SO4 đậm đặc làm môi truờng bảo quản - Dung dịch mẫu CrO3 cần đuợc pha loãng để có nồng độ xấp xỉ 0.1N Cần 100 mL dung dịch mẫu pha loãng, cần lấy khoảng mL (bằng pipet bầu xác cho vào bình định mức 100 mL, định mức nước cất đến vạch Dung dịch có nồng độ Cr(VI) khoảng 0.13N - Trường hợp dùng Na2S2O3 0.1 N làm chất chuẩn o Hút 10 mL dung dịch mẫu pha loãng vào erlen, thêm mL H2SO4 đậm đặc, mL KI 10%, đậy erlen, để yên tối 15 phút o Chuẩn độ KI3 sinh erlen dung dịch Na2S2O3 0.1 N, dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt, thêm 10 giot thị hồ tinh bột, tiếp tục chuẩn độ màu, thể tích tiêu tốn khoảng 13 mL (VNa2S2O3) Lặp lại phép chuẩn độ lần để tăng độ xác phép phân tích - Trường hợp dùng Fe2+ 0.1000 N làm chất chuẩn o Hút 10 mL dung dịch mẫu pha loãng vào erlen, thêm mL H2SO4 đậm đặc mL H3PO4 đậm đặc vào erlen chứa mẫu Thêm thị diphenylamine Thêm 50 mL nước để pha loãng mẫu, chuẩn độ xuất màu xanh ánh tím dừng, ghi thể tích dung dịch Fe2+ tiêu tốn Lặp lại phép chuẩn độ lần để tăng độ xác phép phân tích Tính toán: C CrO3 ( g / L )  V Na2 S2O3 N Na2 S 2O3 10 *3* 100 M CrO3 Trong đó: 10: thể tích hút mẫu đem chuẩn độ 3: đuơng lượng Cr 100: thể tích bình định mức pha loãng mẫu 2: thể tích mẫu ban đầu đem pha loãng MCrO3: trọng lượng phân tử CrO3 Công thức tính toán nồng độ CrO3 dùng Fe2+ làm chất chụẩn tương tự C CrO3 ( g / L)  VFe  N Fe  10 *3* 100 M CrO3 Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2006A, 15/06/2008, 12:45 Thời gian: 120 phút (không tính phút đọc đề) Hãy xây dựng quy trình phân tích cho hỗn hợp H2SO4 (≈20%) H3PO4 (≈25%) Biết tỷ trọng dung dịch mẫu 1.4 g/mL H2SO4 có pKa2 = 2.0, H3PO4 có pKa1 = 2.12; pKa2 = 7.21; pKa3 = 12.36 Các hóa chất dụng cụ có đủ theo yêu cầu (3 điểm) Nồng độ M acid mẫu: 0.25đ CM  C %.d 1000 20 * 1.4 * 1000 280    2.857 M H SO4 M H SO 100 * 98 98 CM  C %.d 1000 25 * 1.4 * 1000 280    3.57 M H PO4 M H PO 100 * 98 98 Phản ứng chuẩn độ: 0.25đ; 0.25đ  H2SO4là acid mạnh nên chuẩn độ môi trường nước, chuẩn hai nấc theo phương trình phản ứng H2SO4 + 2OH-  SO42- + 2H2O  H3PO4 acid chức tương đối yếu nên mạnh nên chuẩn độ môi trường nước, nấc chuẩn sau Nấc 1: H3PO4 + OH-  H2PO4- + H2O Nấc 2: H2PO4- + OH-  HPO42- + H2O Nếu giả sử nồng độ đầu H3PO4 0.1M chuẩn với NaOH 0.1M Điều kiện chuẩn độ nấc 1: 0.25đ pKa1 + pCo + pD = 2.12 + + 0.6 = 3.72 < < 10 6> pKa2 - pKa1 = 7.21 -2.12= 5.09 > Như chuẩn độ riêng nấc H3PO4 với độ xác >99.9% mà chấp nhận độ xác mềm 99% Tương tự điều kiện chuẩn độ nấc 2: 0.25đ 8< pKa2 + pCo + pD = 7.21 + + 0.7 = 8.91 < 10 6> pKa3 - pKa2 = 12.36 - 7.21= 5.15 > Như chuẩn độ riêng nấc H3PO4 với độ xác >99.9% mà chấp nhận độ xác mềm 99% Nấc có pKa3 + pCo + pD = 12.36 + + 0.78 > 10  chuẩn độ xác 0.25đ Do H2SO4 có nấc mạnh nấc có pKa2 =2 tương đối yếu nên chuẩn độ hỗn hợp H2SO4và H3PO4, hai nấc H2SO4 nấc H3PO4 chuẩn đồng thời Nấc H3PO4 chuẩn riêng rẽ Độ xác phép chuẩn độ nấc bị lệ thuộc vào H3PO4 chấp nhận 99% Xây dựng quy trình phân tích tìm điều kiện chuẩn độ hỗn hợp H2SO4 H3PO4 tương tự chuẩn độ riêng H3PO4 Do nấc H2SO4 có độ mạnh tương đuơng với nấc H3PO4 nên xét điều kiện chuẩn độ gần điểm tương đuơng xem acid lấy theo H3PO4 có nồng độ Co tổng nồng độ mol hai acid Trong mẫu, tỷ lệ nồng độ mol hai acid 2.857M/3.57M; pha loãng cho nồng độ H3PO4 0.1M nồng độ H2SO4 0.08 M Các thời điểm quan trọng chuẩn độ: 0.25đ; 0.25đ  F = 0.99; chuẩn hết 99% H3PO4 99.5% H2SO4 (tức 100% nấc 99% nấc 2)  dung dịch chứa 1% H3PO4 1% NaHSO4, pH = pKa + = 4.21  F = 1.00; dung dịch chứa muối Na2SO4 muối NaH2PO4 pH tính gần theo muối lưỡng tính NaH2PO4: pH = ½ (pKa1 + pKa2) = 4.665  F = 1.01; dung dịch chứa muối Na2SO4, 99% NaH2PO4 1% Na2HPO4  dung dịch đệm  pH = pKa2 -2 = 5.21  F = 1.99; dung dịch chứa muối Na2SO4 1% NaH2PO4 99% Na2HPO4  dung dịch đệm  pH = pKa2 +2 = 9.21  F = 2.00; dung dịch chứa muối Na2SO4 muối Na2HPO4 pH tính gần theo muối lưỡng tính Na2HPO4: pH = ½ (pKa2 + pKa3) = 9.785  F = 2.01; dung dịch chứa muối Na2SO4, 1% Na2HPO4 99% Na3PO4  dung dịch đệm  pH = pKa3 -2 = 10.36 Chọn thị: 0.25đ Khoảng bước nhảy 1: 4.12÷5.21  hẹp  chọn thị hỗn hợp pT 5.1  sai số thừa Khoảng bước nhảy 2: 9.21÷10.36  hẹp  chọn thị hỗn hợp pT 10.2  sai số thừa Thực nghiệm: 0.25đ; 0.25đ  Pha loãng dung dịch mẫu đến nồng độ H3PO4 khoảng 0.1M, nồng độ H2SO4 khoảng 0.08M Hệ số pha loãng: 3.57/0.1 = 35.7 lần Thể tích mẫu cần dùng khoảng 100 mL  hút Vmẫu = mL mẫu pha loãng thành 100 mL (có thể cân 4.2 g mẫu vào bình định mức 100 mL  xác hơn), định mức đến vạch nước cất  Dung dịch NaOH 0.15 M, pha từ NaOH rắn, định phân lại dung dịch chất gốc acid oxalic 0.1000N thị phenolphthalein  Buret nạp NaOH: cần buret 25 mL  Dùng pipet bầu 10 mL  hút 10.00 mL mẫu vào erlen 250 mL, o thêm thị pT 5.1, chuẩn độ đến màu trung gian ngưng tốn khoảng VI =1718 mL NaOH 0.15 M o Thêm thị pT 10.2, chuẩn độ đến màu trung gian ngưng, tốn khoảng VII = 24-25 mL NaOH 0.15 M  Mỗi thị nên chuẩn lặp tối thiểu lần để tăng độ xác phép chuẩn độ Tính tóan: 0.25đ C MH PO4  C MH SO4  VII  VI  * C NaOH 10 2VI  VII  * C NaOH 10 * 100 Vmau * 100 Vmau (3 điểm) Na2S2O3 sử dụng rộng rãi chất khử phương pháp iod Tuy nhiên Na2S2O3 chất gốc nên phải xác định xác nồng độ dung dịch Na2S2O3 qua dung dịch K2Cr2O7 có nồng độ xác (pha từ chất gốc) Cách thực sau: lấy 10 mL dung dịch K2Cr2O7 0.1000N erlen thêm mL H2SO4 đậm đặc, thêm 10 mL KI 10% Để yên 10 phút chuẩn độ I2 sinh dung dịch Na2S2O3 với thị hồ tinh bột Hãy viết tất phương trình phản ứng diễn quy trình chuẩn độ kèm theo tượng quan sát thấy - Cho biết: ECro O - 2  ,H / 2Cr 3  1.33V ; E So O  / S O   0.09V ; E Io / I   0.545V 3 Dung dịch KI không màu có màu vàng nhạt KI bị oxy hóa phần không khí 0.25đ Dung dịch K2Cr2O7 có màu cam 0.25đ Khi thêm lượng dư dung dịch KI vào dung dịch K2Cr2O7 môi trường H2SO4  màu cam chuẩn sang màu vàng nâu 0.25đ (dung dịch A) có Iod sinh theo phản ứng: o K2Cr2O7 + 9KIdư + 3H2SO4  3KI3 + Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O 0.25đ - Khi chuẩn độ dung dịch A với Na2S2O3, màu vàng nâu nhạt dần màu vàng rơm Iod dần theo phuơng trình phản ứng: 0.25đ o KI3- + 2Na2S2O3  KI + 2NaI + Na2S4O6 0.25đ - Thêm thị hồ tinh bột, dung dịch có màu xanh đen ion I3- bị hấp phụ vào cấu trúc xoắn phân tử hồ tinh bột, tổ hợp có màu xanh đen 0.25đ - Chuẩn độ đến hết màu xanh đen, dung dịch chuyển sang màu xanh lam ion Cr3+.0.25đ Hãy giải thích sao: - Không chuẩn độ trực tiếp K2Cr2O7 Na2S2O3 0.25đ; 0.25đ Na2S2O3 chất khử tương đối yếu nguyên tố có tính khử S có số oxyhóa trung bình +2 Ở trạng thái oxyhóa này, S bị khử hay -2 bị oxyhóa lên +2.5 (Na2S4O6) hay +4 hay +6 Các trình diễn tùy thuộc nhiều vào điều kiện phản ứng thường không tỷ lượng K2Cr2O7 chất oxyhóa tương đối mạnh oxyhóa Na2S2O3 nhiều số oxyhóa khác Như phản ứng không thỏa cho điều kiện phản ứng chuẩn độ Vì người ta phải “giảm cấp” K2Cr2O7 cách biến thành chất có tính oxyhóa yếu KI3 để oxyhóa tỷ lượng Na2S2O3 thành Na2S4O6 - Không cho thị hồ tinh bột lúc bắt đầu chuẩn độ mà cho thị gần hết iod dung dịch (màu vàng rơm) 0.25đ; 0.25đ Khi cho thị hồ tinh bột vào dung dịch có chứa KI3, ion I3- chui vào cấu trúc xoắn phân tử hồ tinh bột làm cho cấu trúc có màu Màu tổ hợp có lượng dư định Na2S2O3 dung dịch Sự màu nhanh hay chậm tùy thuộc luợng dư Na2S2O3 mức độ thâm nhập I3- nông hay sâu cấu trúc xoắn phân tử hồ tinh bột Nếu I3- nhiều, xâm nhập sâu vào hồ tinh cần phải dùng luợng dư Na2S2O3 làm màu để hệ phản ứng đạt đến điểm cuối  sai số thừa lớn Chuẩn độ Ca2+ ETDA, dùng thị NET (4 điểm) - Hãy xác định khoảng pH khoảng nồng độ Ca2+ để phản ứng chuẩn độ có độ xác > 99.9% 1.0đ Phản ứng chuẩn độ: Ca2+ + Y4-  CaY2Ca2+ + iOH-  Ca(OH)i phản ứng không đáng kể khoảng pH Phản ứng phụ: 6; ảnh hưởng OH- không đáng kể, [Ca] = [Y]  pDF=1 = 0.3  pKCaY - pCo - pDF=1 – pαY(H) pαCa(OH) = 10.7 – pCo – 0.3 - pαY(H) >  pCo + pαY(H) < 4.4 Sự phụ thuộc giá trị pαY(H) vào pH ghi bảng sau: pH 10 11 12 pαY(H) 4.7 3.3 2.3 1.3 0.46 0.07 0.01 Dễ dàng nhận thấykhi nồng độ Ca2+ 0.1M chuẩn độ định lượng khỏang pH từ 712 Nồng độ ion Ca2+ giảm 10 lần biên trái khoảng pH hữu hiệu tăng lên đơn vị - Hãy vẽ đường cong chuẩn độ dung dịch Ca2+ 0.05M EDTA 0.05M 1.0đ Trong trường hợp này, pCo = 1.3  chuẩn độ định lượng khoảng pH tương ứng với pαY(H) < 3.1 tức pH tính gần từ 7-12 Đuờng cong chuẩn độ Mg2+:0.25 đ • F = 0.99 Æ pMg = pCo + = + = • F = 1.00 Æ pMg = 0.5(pCo + pDF + pKMgY - pαY(H)) = 0.5 (3+8.7-0.46) = 5.62 • F = 1.01 Æ pMg = pKCaY - pαY(H) – p(F-1) = 8.7 – 0.46 – = 6.24 Chuyển màu thị: Màu trung gian: pMgcuối = pK’MgInd = 5.4 (nằm bước nhảy đuờng cong chuẩn độ Mg) pCacuối = 7.4 + p([CaY]/[MgY]) Æ pCacuối phụ thuộc vào tỷ lệ ([CaY]/[MgY]) Æ Æ -2.4< p([CaY]/[MgY]) lg([CaY]/[MgY])>-0.84 Æ 251 >([CaY]/[MgY]) >0.14 khoảng nồng độ rộng thực tế nên chuẩn tới màu trung gian 0.25 đ Thực hành: 0.25 đ - Đệm pH 10: pha từ NH4Cl NH3, nồng độ Ca2+ Mg2+ nước cứng không nhiều thể tích EDTA 0.01M cần chuẩn độ không lớn nên đệm dung dịch đệm không cao Có thể tạm dùng dung dịch đệm có số đệm 1, lần sử dụng 10 mL đuợc (phần tính tóan cụ thể phạm vi không tính điểm, SV tính toán chi tiết có điểm thưởng) - EDTA: nồng độ 0.01 M - Mẫu: thể tích mẫu lần chuẩn độ 100 mL - KCN 10% mL - NH2OH.HCl 5%: 1mL - Chỉ thỉ NET dạng dung dịch pha KCl theo hướng dẫn tài liệu: dùng lượng vừa đủ màu thích hợp theo phân tích viên - Chuẩn độ đến thị đổi màu hồng tím sang màu chàm có ánh tím (màu trung gian) - Chuẩn độ mẫu trắng: lấy 100 mL nước cất, thêm hóa chất khác tương tự mẫu thật Chuẩn độ với EDTA, ghi thể tích Vblank Công thức tính toán: 0.25 đ Độ cứng tổng ∑H số mg CaCO3 chứa L mẫu đuợc tính theo công thức: ∑H = (VEDTA − Vblank ).C EDTA Vmau * M CaCO3 * 1000 (mg / L ) ⎛ ε +ε VEDTA Vblank ε 0.95, H = ∑ H ⎜⎜ ∑ ⎜ V EDTA − Vblank ⎝ 2 ⎞ ⎛ε ⎟ + ⎜ CEDTA ⎞⎟ + ⎛⎜ ε Vmau ⎟ ⎜V ⎟⎟ ⎜ C ⎠ ⎝ EDTA ⎠ ⎝ mau ⎛ ε * t P, f = ∑ H ⎜⎜ ⎝ n * V EDTA − Vblank ( ) ⎞ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎛ σ M CaCO3 ⎜ *1.96 * ⎟ ⎟ ⎜ M CaCO ⎠ ⎝ ⎞ ⎛ ε CEDTA ⎞ ⎛ ε binhdinhmuc100 mL ⎟ +⎜ ⎟⎟ + ⎜⎜ ⎟ ⎜C V100 mL ⎠ ⎝ EDTA ⎠ ⎝ ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 ⎞ ⎛ σ M CaCO3 ⎜ *1.96 * ⎟ ⎟ ⎜ M CaCO ⎠ ⎝ Câu điểm Để xác định hàm lượng acid HCl mẫu HCl kỹ thuật có tỷ trọng 1.10005 g.mL-1 , hai phòng thí nghiệm thực sau: Phòng thí nghiệm 1: - Dùng pipet bầu hút mL mẫu định mức 100 mL nước cất (dung dịch A) - Lấy 10 mL (bằng pipet bầu) dung dịch A chuẩn độ với chất chuẩn NaOH ≈ 0.1N, thị phenolphthalein Lặp lại thí nghiệm lần, thể tích NaOH tiêu tốn là: 10.25; 10.30; 10.25 10.30 mL - Chuẩn hóa dung dịch NaOH ≈ 0.1N: 10 mL (bằng pipet bầu) dung dịch acid oxalic (0.1000 ± 0.0002)N chuẩn với NaOH ≈ 0.1N buret, thị phenolphthalein Lặp lại lần, thể tích NaOH tiêu tốn là: 9.80; 9.80; 9.85; 9.80 mL Phòng thí nghiệm 2: - Cân 5.0000 g mẫu, định mức 250 mL nước cất (dung dịch B) Nạp mẫu lên cột buret 25 mL - Cân 0.3814g Na2B4O7.10H2O (M= 381.372) vào erlen Thêm 10 mL nước để hòa tan chuẩn HCl buret với thị pT 5.4 Lặp lại lần, thể tích HCl tiêu tốn 19.10, 19.10; 19.05 19.10 mL (Sử dụng hệ số Student Gauss, giá trị σ pipet buret cho giáo trình, σcân = 0.0002 Lấy xác suất 95%.) Hãy nhận xét quy trình phân tích hai phòng thí nghiệm (có chứng minh số liệu tính toán giải thích) Một số đặc điểm hai phòng thí nghiệm 0.75 đ Phòng thí nghiệm A Phòng thí nghiệm B Lấy mẫu -pipet bầu mL, 10 mL: sai số pipet (hệ - Cân chất chuẩn R chất định phân X: sai thống, ngẫu nhiên) số cân (mắc lần) - Định mức 100 mL: sai số hệ thống bình - Bình định mức 250 mL: sai số hệ thống định mức, sai số ngẫu nhiên nhiều bình định mức, sai số ngẫu nhiên nhiều nguyên nhân: dãn nở nhiệt, tay nghề phân nguyên nhân: dãn nở nhiệt, tay nghề phân tích viên tích viên Chuẩn độ: - Qua NaOH acid oxalic: lan truyền sai -Chuẩn độ trực tiếp qua chất gốc số hai lần chuẩn Nhận thấy: 0.5 đ - Sai số hệ thống dụng cụ phải hiệu chỉnh trước, công đoạn tốn nhiều thời gian - Sai số cân thường nhỏ so với sai số bình định mức - Sai số dùng dụng cụ tích nhỏ lớn so với dụng cụ lớn - Quy trình qua trung gian nhiều bước độ (sai số hệ thống) độ xác (sai số ngẫu nhiên) lớn Tính toán nồng độ HCl mẫu từ hai phòng thí nghiệm Phòng thí nghiệm 1: 0.75 đ N NaOH = εN NaOH Vacid oxalic * N acid oxalic = N NaOH V NaOH ⎛ ε N acid oxalic ⎜ ⎜N ⎝ acid oxalic = 10 * 0.1000 = = 0.10191 9.8125 9.8125 ⎞ ⎛ ε Vacid oxalic ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ acid oxalic 2 ⎞ ⎛ ε VNaOH ⎟ +⎜ ⎟ ⎜ V NaOH ⎠ ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎛ 0.025 * 3.18 ⎞ ⎛ 0.0002 ⎞ ⎛ 0.012 = * 1.96 ⎟⎟ + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ + ⎜⎜ 9.8125 ⎝ 0.1000 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎝ 9.8125 ⎠ 2 = 0.002 + (0.001358) + (0.004051) 9.8125 = 0.00048 C HCl = εC HCl V NaOH N NaOH VBDM 100 mL 10.275 * 0.10191 100 * = * = 5.2356 N VA V pipet mL 10 = C HCl ⎛ ε N NaOH ⎜ ⎜N ⎝ NaOH ⎞ ⎛ ε Vmau ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ mau 2 ⎞ ⎛ ε VNaOH ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ NaOH 2 ⎞ ⎛ ε BDM 100 mL ⎟ + ⎜⎜ ⎟ ⎠ ⎝ VBDM 100 mL ⎞ ⎛ ε pipet mL ⎟⎟ + ⎜ ⎜ ⎠ ⎝ V pipet mL 2 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ 2 ⎞ ⎛ 0.028868 ⎞ ⎛ 0.046 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.0035 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.00048 ⎞ ⎛ 0.012 = 5.2356 ⎜ *1.96 ⎟⎟ + ⎜ ⎟ + ⎜⎜ ⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟ 100 ⎝ 0.10191 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎝ ⎠ ⎠ ⎝ 10.275 ⎠ ⎝ = 5.2356 0.0047 + 0.001358 + 0.00447 + 0.0009 + 0.00343 = 0.039 ( N ) CHCl = (5.236 ± 0.039)N Phòng thí nghiệm 2: 0.75 đ C HCl = εC HCl = C HCl mborax * * 1000 VBDM 250 mL * d HCl 0.3814 * * 1000 250 * 1.10005 * = * = 5.7636( N ) M boraxVB m HCl 381.372 * 19.0875 ⎛ ε mborax ⎜ ⎜m ⎝ borax ⎞ ⎛ ε Vmau ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ mau ⎞ ⎛ ε BDM 250 mL ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ BDM 250 mL 2 ⎞ ⎛ ε cân ⎟⎟ + ⎜⎜ ⎠ ⎝ m HCl ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 ⎛ 0.0002 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.025 * 3.18 ⎞ ⎛ 0.069 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.0002 * 1.96 ⎞ = 5.7636 ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟ 250 ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ 0.3814 ⎠ ⎝ 19.0875 ⎠ ⎝ = 5.7636 0.000514 + 0.00208 + 0.0005412 + 0.0000784 = 0.013 ( N ) CHCl = (5.764 ± 0.013)N Nhận thấy phòng thí nghiệm đạt độ xác tốt phòng nghiệm phòng thí nghiệm bỏ qua số giai đoạn gây sai số (đã biểu diễn công thức phần nhận xét so sánh) 0.25 đ Câu 3 điểm Dung dịch mẫu chứa hỗn hợp Fe3+ Al3+ phân tích chọn lọc Fe3+ cách chuẩn độ với EDTA pH = Phân tích tổng Fe3+ Al3+ EDTA pH = cách thêm lượng dư biết EDTA vào hỗn hợp Fe3+ Al3+ chuẩn luợng dư EDTA dung dịch chuẩn Zn2+ (a) Hãy chứng minh pH = phân tích định luợng chọn lọc Fe3+ chuẩn độ định lượng Al3+ (b) Chuyển 50.00-mL dung dịch mẫu chứa Fe3+ Al3+ vào erlen 250- mL chỉnh đệm pH = Thêm thị acid salicylic, phức Fe3+–acid salicylic màu đỏ Dung dịch đuợc chuẩn hết 24.82 mL EDTA 0.05002 M, (mất màu đỏ phức Fe3+– acid salicylic Một thí nghiệm khác, lấy 50 mL dung dịch chứa Fe3+ Al3+ vào erlen 250- mL chỉnh đệm pH = 5, thêm 50 mL EDTA 0.05002 M Đun mẫu sôi nhẹ, thêm thị xylenol cam chuẩn lượng dư EDTA Zn2+ 0.04109 M đến thị chuyển từ vàng chanh sang hồng tím tốn hết 17.84 mL Hãy viết phương trình phản ứng , giải thích ý nghĩa bước tiến hành tính toán nồng độ Fe3+ Al3+ mẫu Theo tài liệu tham khảo ta có: - pKFeY = 25.1; pKAlY = 16.1; pKZnY = 16.5 - pK1 = 2.00; pK2 = 2.67; pK3 = 6.16; pK4 = 10.26 Tại pH = 2: αY (H ) [H ] + [H ] =1 + + + K4 K K3 + [H ] + K K3K + [H ] + K K K K1 = 1013.17 0.25 đ Æ pK’FeY = 11.93 > 6; pKAlY = 2.93 < 4: chuẩn độ định lượng Fe tai pH Hằng số bền điều kiện phức AlY nhỏ tức phức bền nên chuẩn độ định luợng Al pH 0.25 đ Mặc khác ∆pK’ = 11.93 – 2.93 = > 6: chuẩn độ chọn lọc Fe3+ 0.25 đ Tại pH 5: αY (H ) [H ] + [H ] =1 + + + K4 K K3 + [H ] + K4 K3K2 + [H ] + K K K K1 = 106.45 Æ pK’FeY = 18.65 > 6; pKAlY = 9.65 >6, pKZnY = 10.05 >6 : chuẩn độ định lượng Fe Al tai pH 0.25 đ Tuy nhiên pH này, Al Al tồn dạng phức hydroxo nên phản ứng với EDTA thường xảy chậm Thực tế chuẩn độ trực tiếp mà phải chuẩn độ ngược, tức thêm lượng dư EDTA vào hỗn hợp Al+Fe, đun nóng cho phản ứng xảy hoàn toàn chuẩn độ lượng dư EDTA Zn2+, nhận biết điểm cuối thị xylenol cam 0.25 đ Do hai phức AlY ZnY có độ bền gần nên Zn2+ phá hủy phức FeY AlY 0.25 đ Các phương trình phản ứng diễn sau: Chuẩn riêng Fe pH 2: 0.25 đ Phản ứng chuẩn độ: Fe3+ + H2Y2- Æ FeY + 2H+ Phản ứng thị: Fe3+ + H2Sal Æ FeSal- (tím đỏ) + 2H+ Dư EDTA: FeSal- + H2Y2- + Æ H2Sal (không màu) + FeY Chuẩn tổng Al3+ Fe3+: Thêm dư EDTA, đun nóng: Fe3+ + H2Y2- Æ FeY + 2H+ Al3+ + H2Y2- Æ AlY + 2H+.0.25 đ Chuẩn EDTA dư: Zn2+ + H2Y2- Æ ZnY + 2H+ (thêm thị XO) Phản ứng thị: Zn2+ + H3Ind3- (vàng chanh) Æ ZnInd (hồng tím) + 3H+.0.25 đ Tính tóan: V EDTA C EDTA 24.82 * 0.05002 = = 0.02483 ( M ) 0.25 đ 50 Vmau - Nồng độ tổng Al3+ Fe3+: ⎛ V C ⎞ ⎜⎜V EDTA − Zn Zn ⎟⎟C EDTA ⎛⎜ 50 − 17.84 * 0.04109 ⎞⎟ * 0.05002 ∑ C EDTA ⎠ 0.05002 ⎠ C Al + Fe = ⎝ =⎝ = 0.03536 ( M ) 0.25 đ Vmau 50 - Nồng độ Al3+: 0.03536 – 0.02483 = 0.01053 (M) 0.25 đ - Nồng độ Fe3+: C Fe = Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2006, 26/06/2008, 6:45 Thời gian: 120 phút (không tính phút đọc đề) Câu (2 điểm) Acid tartaric, H2C4H4O6 (M = 150.087), acid yếu chức có pKa1=3.0 pKa2 = 4.4 Cần định lượng acid mẫu chứa khoảng 80% acid tartatric dung dịch NaOH 0.1M xác định điểm cuối thị màu Hãy thiết lập quy trình phân tích hàm lượng acid tartaric mẫu (Thiết lập điều kiện chuẩn độ, đuờng cong chuẩn độ, chọn chất thị, lượng cân mẫu, thể tích định mức, công thức định lượng ) - Đây acid yếu có ∆pK = 1.4 chuẩn tổng hai nấc 0.25 đ - Phản ứng chuẩn độ: 0.25 đ H2C4H4O6 + OH- Æ HC4H4O6- + H2O HC4H4O6- + OH- Æ C4H4O62- + H2O - Xây dựng đường cong chuẩn độ: xét nấc - Điều kiện chuẩn độ: εNQ < 0.001: pKa2 + pCo + pD = 4.4 + pCo + pD < Æ pCo + pD < 3.6 Chấp nhận hệ số pha loãng =2 tức pD = 0.3 Æ pCo < 3.3 tức Co>5 10-4N - Thực tế để nâng cao độ xác, nên chọn Co ≥ 0.05 M Æ thỏa điều kiện chuẩn độ 0.25 đ - Đường cong chuẩn độ: 0.25 đ o F = 1.99 Æ pH = pKa2 + = 6.4 o F = 2.00 Æ pH = 14 - 0.5 (pKb + pCo + pDF=2) = 14 - 0.5 (9.6 + 1.3 + 0.3) = 8.4 o F = 2.01 Æ pH = 14 – (pCo + + pDF=2.01) = 10.4 - Chọn chất thị: chuẩn độ tổng hai nấc nên xem trường hợp tương tự chuẩn độ acid yếu đơn chức xét đến việc chọn thị có pT thích hợp có độ xác cao có thể, tức F0.999 F1.001, tức 7.4 < pT < 9.4 Các thị phù hợp gồm có: thị hỗn hợp pT = 8.3 phenolphthalein số thị hỗn hợp khác có pT 7.5, 8.9 9.0 (tham khảo cách pha thị hỗn hợp sổ tay hóa phân tích) 0.25 đ - Pha chế: o thể tích dung dịch mẫu: cần 100 mL o Lượng acid: m = C tartaric acid * Vtartaric acid 1000 *M * 100 = 0.9380 g (chọn nồng độ mẫu 80 xấp xỉ 0.05M) 0.25 đ o Chuẩn độ: Nạp NaOH vào buret, chuẩn độ lặp 10 mL dung dịch acid tartatric hút từ bình định 100 mL, ghi thể tích VNaOH tiêu tốn (sau lấy trung bình) 0.25 đ o Công thức định lượng: đuơng lượng acid % acid tartaric mẫu tính sau: % acid tartaric = V NaOH N NaOH 100 * * * M Acid tartaric * 100 0.25 đ V Acid tartaric 1000 Câu (3.5 điểm) Chuẩn độ dung dịch NaOH chất chuẩn “gốc” potassium hydrogen phthalate (KHP), pKa1 = 2.93; pKa2 = 5.41; đuợc thực cách cân trực tiếp lượng xác định KHP rắn thay hút thể tích xác định KHP 0.1000N vào erlen Quy trình mắc sai số từ nhiều nguồn gây sai số khác Hãy phân định (có giải thích) trường hợp sau đây, nguồn gây sai số sai số ngẫu nhiên, sai số hệ thống hay không gây sai số Nếu có gây sai số dự đoán nồng độ NaOH xác định đuợc so với nồng độ NaOH không mắc sai số Phản ứng chuẩn độ sau C8H5O4– + OH– Æ C8H4O42– + H2O (a) Cân dùng để lấy KHP không đuợc hiệu chuẩn phù hợp khối lượng cân lệch âm 0.15g Do cân lệch âm, tức khối lượng hóa chất hiển thị cân thấp khối lượng thực tế 0.15 g (ví dụ: đọc cân 5g thực tế 5.15g) làm cho phân tích viên lấy luợng hóa chất nhiều 0.15 g so với luợng hóa chất muốn lấy Æ nồng độ KHP cao nồng độ muốn lấy Æ thể tích NaOH cần để chuẩn KHP cao thực tế Æ nồng độ NaOH tính (tỷ lệ nghịch với thể tích NaOH) thấp thực tế Æ sai số hệ thống, sai số âm (thiếu) 0.5 đ (b) Chỉ thị sử dụng phản ứng chuẩn độ đổi màu pH KHP acid yếu, chuẩn độ NaOH, điểm tương đương nằm môi truờng kiềm nhẹ, (pH ≈ 14 - 0.5*(pKb1 + pCo) = 9.05) thị đổi màu khoảng pH 3-4 chắn điểm cuối nằm trước điểm tương đuơng Sai số hệ thống, sai số âm 0.5 đ (c) Có bọt khí kẹt đầu buret lúc bắt đầu chuẩn độ lúc kết thúc chuẩn độ Bản thân bọt khí chiếm thể tích nhật định đó, bọt khí kẹt đầu buret bị thay dung dịch chất chuẩn Æ thể tích dung dịch NaOH đọc buret lớn thể tích NaOH thực tế dùng để chuẩn lượng KHP erlenÆ nồng độ NaOH tính toán đuợc thấp nồng độ dung dịch thực tế Æ sai số hệ thống, âm (thiếu) 0.5 đ (d) KHP sử dụng lần chuẩn lặp đuợc cân riêng erlen khác chỉnh zero lúc cân erlen thứ Khối lượng erlen lần lặp khác nhau, khối lượng erlen lần lặp sau lớn hay nhỏ khối lương erlen Æ zero lần cân sai số mắc phải lần cân sau sai số hệ thống, âm hay dương, không phân định đuợc sai số erlen âm hay dương 0.5 đ (e) Không sấy khô KHP trước dùng Do không sấy khô, có lượng nước tồn KHP nên hàm luợng KHP mẫu thấp thực tế, thể tích dung dịch KHP sử dụng phản ứng chuẩn độ cao thực tế Æ tính hàm lượng NaOH lớn thực tế Æ sai số dương 0.5 đ (f) Không sấy khô NaOH trước dùng Do không sấy khô, có lượng nước tồn NaOH nên hàm luợng NaOH mẫu thấp so với hàm luợng NaOH mẫu khan kết phép chuẩn độ không ảnh hưởng (không gây sai số) nồng độ NaOH tính đuợc từ phép chuẩn độ phụ thuộc vào nồng độ chất gốc KHP 0.5 đ (g) Quy trình chuẩn độ yêu cầu pha loãng KHP nước đến 25 mL phân tích viên lỡ pha loãng đến 35 mL số mẫu chuẩn lặp Độ pha loãng không làm thay đổi số mol hay số đuơng lượng KHP erlen, không ảnh hưởng đáng kể tới khoảng bước nhảy đuờng cong chuẩn độ Æ không ảnh hưởng đến điểm cuối phản ứng chuẩn độ trường hợp Æ sai số 0.5 đ Câu (3.5 điểm) Hàm lượng Fe mẫu thiên thạch đuợc xác định chuẩn độ oxyhóa khử với KMnO4 Hòa tan 0.4185-g mẫu acid dùng cột Walden khử định lượng Fe3+ Fe2+ Chuẩn độ KMnO4 0.02500 M, với hỗn hợp bảo vệ Zymmerman, tốn 41.27 mL Cho + o o E Fe = 0.77V , E MnO = 1.51V , [H ] = 2N 3+ − / Fe + ,8 H + / Mn + Hãy nêu cấu tạo cách sử dụng cột Walden: Chứa Ag kim loại môi trường HCl nồng độ phù hợp có tính tóan trướcÆ oxyhóa khử cột phụ thuộc vào nồng độ HCl Khi sử dụng, nồng độ HCl dung dịch mẫu phải với nồng độ HCl cột theo tính toán 0.5 đ Viết phương trình phản ứng 0.5 đ Trong ống khử Walden: Fe3+ + Ag + HCl Æ Fe2+ + AgCl + H+ Khi chuẩn độ: KMnO4 + 5Fe2+ + 8H+ Æ Mn2+ + K+ + 5Fe3+ + 4H2O Vẽ đuờng cong chuẩn độ Điều kiện chuẩn độ: o' o E MnO = E MnO + − − ,8 H + / Mn + ,8 H + / Mn + ε NQ = [X R ]F =1 [X Ox ]F =1 [ ] 0.0591 0.0591 * lg H + = 1.51 + lg =1.538V 0.25 đ 5 ⎛ 0.0591 0.0591 ⎞ o' ⎟⎟ * 0.25 đ < 0.001 ⇒ ∆E o ' = E Ro ' − EOx > ⎜⎜ + n n x R ⎠ ⎝ ∆Eo’=1.538-0.771 =0.767V>(0.0591/1+0.0591/5)*3 0.25 đ • F=0.99 Æ E0.99 = E X + o' 0.0591 F lg = 0.771 + 0.0591* = 0.89V 0.25 đ 1− F n X E Xo ' + nR E Ro ' * 0.771 + *1.538 = = 1.41V 0.25 đ • F=1 Æ E F =1 = n X + nR o' • F>1 Æ EF =1.01 = ER − 0.0591 (F − 1) = 1.538 − 0.0591 * = 1.514V 0.25 đ nR Tính % theo khối lượng Fe2O3 mẫu thiên thạch - Số đuơng lượng KMnO4 tiêu tốn phản ứng chuẩn độ: 41.27*0.0250*5 = 5.15875 mili đương lượng Đây số mol Fe có 0.4185 g thiên thạch 0.5 đ - % Fe2O3 thiên thạch: % Fe2 O3 = 5.15875 * 55.847 159.6882 * * 100 = 98.4219 ≈ 98.42 % 0.5 đ 1000 * 0.4185 * 55.847 Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2007B, 07/01/2010 Thời gian: 90 phút (không tính phút đọc đề) điểm Cr dung dịch xi mạ crom thường đuợc pha từ CrO3 Cần xác định hàm luợng CrO3 dung dịch xi mạ crom người ta làm sau - Dùng pipet bầu hút 10 mL dung dịch xi mạ crom cho vào bình định mức 250 mL, thêm nước cất đến vạch (dung dịch A) Hút 10 mL dung dịch A (cũng dùng pipet bầu 10 mL) vào erlen 250 mL, thêm mL acid sulfuric đặc, 10 mL dung dịch KI 10%, lắc nhẹ, đậy kín tối 30 phút Chuẩn độ luợng I2 sinh erlen Na2S2O3 ~0.1N, dùng thị hồ tinh bột Điểm cuối chuẩn độ màu dung dịch erlen chuyển từ xanh sang không màu dung dịch không xanh trở lại sau 30s Lặp lại thí nghiệm lần thu thể tích sau: 24.20; 24.25; 24.35; 24.30; 24.5 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N - Nồng độ Na2S2O3 xác định xác dung dịch K2Cr2O7 (0.100000± 0.000035)N (pha từ chất gốc), quy trình chuẩn độ tương tự Lặp lại thí nghiệm lần thu thể tích sau: 8.90; 8.95; 8.95; 8.90; 8.95 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N Hãy viết phương trình phản ứng quy trình phân tích  Pha vào nước CrO3: H2O + CrO3  HCrO4 (1) 0.25điểm  Thêm KI dư: 2CrO4- + 16H+ + 9I-  2Cr3+ + 3I3- + 8H2O (2) 0.25điểm  Chuẩn độ với Na2S2O3: 2S2O32- + I3-  S4O62- + 3I- (3) 0.25điểm  Với dung dịch K2Cr2O7 0.100000 N: Cr2O72- + 14H+ + 9I-  2Cr3+ + 3I3- + 7H2O (4) 0.25điểm  Nhận thấy chuỗi phản ứng xác định lại nồng độ Na2S2O3 dùng K2Cr2O7 có chất với chuỗi phản ứng xác định nồng độ CrO3 dung dịch xi mạ Ta dễ dàng thấy I- thực không tham gia vào phản ứng mà chất trung gian (vì đuợc hoàn trả lại phản ứng 3) Đuơng lượng CrO3 3, đuơng lượng Na2S2O3 0.25điểm Hãy tính nồng độ đương lượng dung dịch Na2S2O3 nồng độ (g/L) CrO3 dung dịch xi mạ Lưu ý: Kết phân tích biểu diễn có kèm theo sai số, với P = 0.95 Xác định nồng độ xác dung dịch Na2S2O3 ~0.1N  Trung bình thể tích dung dịch Na2S2O3 ~0.1N tiêu tốn cho 10 mL K2Cr2O7 (0.100000± 0.000035)N: V Na2 S2O3  8.93 mL , 0.25điểm  Độ lệch chuẩn SVNa2 S 2O3  0.02739 mL 0.25điểm  Nồng độ đương lượng Na2S2O3 : N Na2 S 2O3  N K 2Cr2O7 V K 2Cr2O7 V Na2 S2O3  0.100000 * 10  0.111982 ( N ) 0.5điểm 8.93 N Na S O N Na S O3  N   K Cr2 O7  N K Cr O  2   VK Cr2 O7     VK Cr O   2   V Na S O3     V Na S O3   2  0.000035   0.02 * 1.96   0.02739 * 2.776          0.100000   10 *   8.93 *   0.0042   N Na S O3  0.0042 * 0.11982  0.00047 ( N )  Sai số:      N Na2 S 2O3  0.11198  0.00047 ( N )  Độ xác: 99.58% 0.25điểm Xác định nồng độ xác CrO3 dung dịch xi mạ  Trung bình thể tích dung dịch Na2S2O3 ~0.1N tiêu tốn cho 10 mL dung dịch xi mạ pha loãng V Na2 S2O3  24.32 mL , 0.25điểm  Độ lệch chuẩn SVNa S O  0.115 mL 0.25điểm 2  Nồng độ CrO3 dung dịch xi mạ: 0.5điểm C CrO3 ( g / L)  C M (CrO3 ) * M CrO3    N Na2 S 2O3 V Na2 S 2O3 CrO3 CCrO3   VCrO3    VCrO  * M CrO3  N Na2 S 2O3 V Na2 S 2O3 * M Cr  * M O  * VCrO3 * M CrO3 * V250 V10 V250 V10 0.11198 24.32 250 * * 99.9943 *  226.93 ( g / L) 10 10  Sai số:  M Cr2O3  C VCrO3 N CrO3    N Na2 S 2O3     N Na S O 2      3 *   M Cr MO    VNa2 S 2O3     V Na S O 2    0.00062  3 * 0.00032  0.0011 0.25điểm    M CrO3     M CrO   2    V250     V250   2    V10      V    10  2   0.02 *1.96   0.00047   0.115 * 2.776   0.0011   0.25 * 1.96   0.01         * 1.96         250   10   10 *   0.11198   24.32 *   99.9943    0.0017532  0.004197 2  0.00587 2  0.0000112  0.001962  0.001962  0.0079   CCrO3  0.0079 * 226.93  1.79 ( g / L) 0.25điểm  C CrO3  226.9  1.8 ( g / L)  Độ xác: 99.21% Cho biết: σpipet = 0.01 mL, σbinhdinhmuc = 0.25 mL, Cr = 51.9961 ± 0.0006, O = 15.9994 ± 0.0003 Các số liệu khác tra bảng tóm tắt công thức 2 điểm Pha đệm borate, pH từ muối sodium tetraborate ngậm 10 H2O acid HCl NaOH Hãy tính khối lượng loại hóa chất cần thiết để pha 1L dung dịch đệm borate pH có đệm π = 0.1 Cho biết acid boric có pKa = 9.24 (giả thiết hóa chất có độ tinh khiết 100% theo công thức ghi nhãn), cho trọng lượng phân tử Na: 22.98977; B: 10.811, O: 15.9994, Cl: 35.4527, H: 1.00794 - Dung dịch đệm Borate có thành phần sau: acid boric H3BO3 baz liên hợp H2BO3- - Hòa sodium tetraborate Na2B4O7.10 H2O nuớc: Na2B4O7 + 5H2O  2H3BO3 + NaH2BO3 Như dung dịch sodium tetraborate có thành phần H3BO3/NaH2BO3 tỷ lệ 1:1, dung dịch đệm có 0.5điểm pH  pK a  lg NaH BO3   9.24 0.25điểm H BO3  - Dung dịch đệm borate có đệm π=0.1 có: 0.5điểm   2.303 * Cbuffer *   K  H  Ka H    2.303 * Cbuffer a  Cbuffer  10 9.24 *10 9 10 9.24  10 9   0.53393 * Cbuffer   0.187 ( M ) 0.53393 Như để pha 1L đệm có đệm π=0.1 cần phải dùng luợng sodium tetrabotare tương đuơng với 0.187 mol B, tức phải dùng 0.187/4 = 0.0468 mol Na2B4O7.10 H2O 0.25điểm M Na2 B4O7 10 H 2O  * 22.98977  * 10.811  17 * 15.9994  20 * 1.00794  381.372 M Khối lượng muối cần lấy: m = 0.0468 * 381.372 = 17.848 g 0.25điểm Do dung dịch có pH = 9.24 tức [NaH2BO3] = [H3BO3] = 0.187/2 = 0.0935 M 0.25điểm nên cần phải dùng HCl để chỉnh pH 9, tức thay đổi tỷ lệ [NaH2BO3]/[H3BO3] cho pH = theo phản ứng NaH2BO3 + HCl  H3BO3 + NaCl 0.25điểm pH  pK a  lg NaH BO3    9.24  lg NaH BO3   NaH BO3  10 0.24  0.575 0.5điểm H BO3  H BO3  H BO3  Lại có [NaH2BO3]+[H3BO3] = 0.187 M  [NaH2BO3] = 0.068 M; [H3BO3] = 0.119 M Vậy cần dùng 0.0935 – 0.0683 = 0.0352 mol HCl 0.5điểm Nếu giả thiết nồng độ HCl đậm đặc 12M thể tich HCl cần lấy V = 0.0252*1000/12 = 2.1 mL 3 điểm Chuẩn độ Ba2+ 0.05M EDTA 0.05 M pH = 10.9 thị NET Hãy thiết lập điều kiện chuẩn độ Hãy tính sai số phép chuẩn độ lấy điểm cuối màu trung gian màu rõ rệt Hãy cho nhận xét phép chuẩn độ Cho biết pKBaY = 7.8, pKBaNET = 3.0, thị NET có pKa2 = 6.3, pKa3 = 11.6, EDTA có pK1 = 2, pK2 = 2.67, pK3 = 6.7 pK4 = 10.26 Phương trình chuẩn độ: 0.25điểm Ba’ + Y’  BaY Phản ứng thị điểm tương đuơng: 0.25điểm BaInd + Y’  BaY + Ind’ Phản ứng phụ: Y H+: Y4- + nH+  HnY(4-n)- Tại pH = 10.9:  Y (H ) 1  H   H    K4 K4 K3  H   K4 K3K2  H   K K K K1 1  10 10.9  10 0.09  1.23 0.25điểm 10 10.26 Giữa Ind H+: Ind3- + mH+  HmY(4-m)- Tại pH = 10.9:  NET ( H ) 1  H   H    K3 K3K2  H   K K K1 1  10 10.9  10 0.78  6.01 0.25điểm 10 11.6 pK’BaY = 7.8 – 0.09 = 7.7 pK’BaNET = 3.0 – 0.78 = 2.22 0.25điểm Điều kiện chuẩn độ εNQ < 0.001  pK’BaY – pCo – pDF=1 = 7.7 + lg 0.05 - lg = 6.1 >  chuẩn độ xác đến 99.9% (mặc dù khoảng bước nhày hẹp) 0.25điểm F = 0.99  99% Ba2+ chuẩn độ  C Ba  C o D F  pBa  pC o  pD F   3.6 0.25điểm 100 F = 1.00  100% Ba2+ thành BaY pBa = 0.5(pCo + pDF + pKBaY - pαY(H)) = 4.65 0.25điểm F = 1.01  dư 1% Y’ so với Ba  pBa = pKBaY - pαY(H) – p(F-1) = 7.7 – = 5.7 0.25điểm Khoảng bước nhảy: pBa: 3.6 – 5.7 Sai số thị:  Màu trung gian: pBa = pK’BaNET = 2.22  nằm bước nhảy, sai số thiếu lớn  % Ind 10  pBacuoi 10 2.22  * 100   * 100   24% Co D  Ba ( L ,OH ) 0.05 0.25điểm  Màu rõ rệt: pBa = pK’BaNET +1 = 3.22  nằm bước nhảy, sai số thiếu %Ind   10  pBacuoi 10 3.22 * 100   * 100   2.4% 0.25điểm Co D  Ba ( L ,OH ) 0.05 Nhận xét: phép chuẩn độ mắc sai số thiếu thị bền dẫn đến điểm cuối luôn sớm điểm tương đương  thị không phù hợp 0.25điểm [...]... công thức và trên phần nhận xét so sánh) 0.25 đ Câu 3 3 điểm Dung dịch mẫu chứa hỗn hợp Fe3+ và Al3+ có thể phân tích chọn lọc Fe3+ bằng cách chuẩn độ với EDTA tại pH = 2 Phân tích tổng Fe3+ và Al3+ bằng EDTA tại pH = 5 bằng cách thêm lượng dư đã biết EDTA vào hỗn hợp Fe3+ và Al3+ và chuẩn luợng dư EDTA bằng dung dịch chuẩn Zn2+ (a) Hãy chứng minh rằng tại pH = 2 có thể phân tích định luợng và chọn... EDTA, dung dịch đệm có pH và đệm năng thích hợp, chỉ thị, các bước thí nghiệm có hướng dẫn cụ thể về các dụng cụ đo, thể tích mẫu, đệm … cần dùng trong mỗi thí nghiệm - Thi t lập công thức tính toán độ cứng và sai số phép chuẩn độ Biết rằng các hóa chất và dụng cụ đều có sẵn trong phòng thí nghiệm, các hằng số vật lý của các hóa chất tra theo sổ tay hóa phân tích - Theo giả thi t thì trong nước cứng... 381.372) vào erlen Thêm 10 mL nước để hòa tan rồi chuẩn bằng HCl trên buret với chỉ thị pT 5.4 Lặp lại 4 lần, thể tích HCl tiêu tốn lần lượt là 19.10, 19.10; 19.05 và 19.10 mL (Sử dụng các hệ số Student và Gauss, các giá trị σ của pipet và buret cho trong giáo trình, σcân = 0.0002 Lấy xác suất là 95%.) Hãy nhận xét về quy trình phân tích của hai phòng thí nghiệm (có chứng minh bằng số liệu tính toán và giải. .. hai trường hợp này đều C MgY đối với điểm cuối ở màu trung gian và có pCacuối nằm trong khỏang bước nhảy 5.3÷8.63 ở pH 11 Cho biết: EDTA có pKa1 = 2.0; pKa2 = 2.67; pKa3 = 6.7 và pK4 = 10.33; pKCaY = 10.7; pKMgY = 8.7; pKCaNET = 5.4; pKMgNET = 7.0; NET có pKa2 = 6.3; pKa3 = 11.6 Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2006A, 26/06/2008, 6:45 Thời gian: 120 phút (không tính 5 phút đọc đề) Câu 1 3 điểm... tin sơ bộ sau: hàm lượng tổng ion Ca2+ và Mg2+ của nước lò hơi trong khoảng 10-3 đến 3.10-3M, các ion kim loại khác có nồng độ rất nhỏ so với nồng độ tổng Ca2+ và Mg2+, độ cứng tính bằng số mg CaCO3/L nước Hãy giúp các xí nghiệp này thi t lập quy trình phân tích độ cứng của nước lò hơi bằng phương pháp chuẩn độ complexon, cụ thể như sau: - Thi t lập quy trình phân tích bao gồm các phần chính sau đây:... chỉ thị có pT thích hợp có độ chính xác cao nhất có thể, tức là giữa F0.999 và F1.001, tức là 7.4 < pT < 9.4 Các chỉ thị phù hợp gồm có: chỉ thị hỗn hợp pT = 8.3 và phenolphthalein và một số chỉ thị hỗn hợp khác có pT 7.5, 8.9 và 9.0 (tham khảo cách pha chỉ thị hỗn hợp này trong sổ tay hóa phân tích) 0.25 đ - Pha chế: o thể tích dung dịch mẫu: cần 100 mL o Lượng acid: m = C tartaric acid * Vtartaric... theo khối lượng Fe2O3 trong mẫu thi n thạch - Số đuơng lượng của KMnO4 tiêu tốn trong phản ứng chuẩn độ: 41.27*0.0250*5 = 5.15875 mili đương lượng Đây cũng chính là số mol của Fe có trong 0.4185 g thi n thạch 0.5 đ - % Fe2O3 trong thi n thạch: % Fe2 O3 = 5.15875 * 55.847 159.6882 * * 100 = 98.4219 ≈ 98.42 % 0.5 đ 1000 * 0.4185 2 * 55.847 Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2007B, 07/01/2010 Thời gian:... pipet (hệ - Cân chất chuẩn R và chất định phân X: sai thống, ngẫu nhiên) số do cân (mắc 2 lần) - Định mức 100 mL: sai số hệ thống bình - Bình định mức 250 mL: sai số hệ thống định mức, sai số ngẫu nhiên do nhiều bình định mức, sai số ngẫu nhiên do nhiều nguyên nhân: dãn nở nhiệt, tay nghề phân nguyên nhân: dãn nở nhiệt, tay nghề phân tích viên tích viên Chuẩn độ: - Qua NaOH và acid oxalic: lan truyền... không đuợc hiệu chuẩn phù hợp và khối lượng cân luôn lệch âm 0.15g Do cân luôn lệch âm, tức là khối lượng hóa chất hiển thị trên cân luôn thấp hơn khối lượng thực tế là 0.15 g (ví dụ: đọc trên cân là 5g nhưng thực tế là 5.15g) làm cho phân tích viên luôn lấy luợng hóa chất nhiều hơn 0.15 g so với luợng hóa chất muốn lấy Æ nồng độ KHP luôn cao hơn nồng độ muốn lấy Æ thể tích NaOH cần để chuẩn KHP luôn... Lượng Lớp Hóa 2006, 26/06/2008, 6:45 Thời gian: 120 phút (không tính 5 phút đọc đề) Câu 1 (2 điểm) Acid tartaric, H2C4H4O6 (M = 150.087), là một acid yếu 2 chức có pKa1=3.0 và pKa2 = 4.4 Cần định lượng acid này trong một mẫu chứa khoảng 80% acid tartatric bằng dung dịch NaOH 0.1M xác định điểm cuối bằng một chỉ thị màu Hãy thi t lập quy trình phân tích hàm lượng acid tartaric trong mẫu này (Thi t lập ... qua phần thực tập phân tích định lượng để thi t lập quy trình phân tích hàm lượng Cr(VI) mẫu (Thi t lập điều kiện chuẩn độ, đuờng cong chuẩn độ, chọn chất thị, lượng cân mẫu, thể tích định mức,... thể tích mẫu, đệm … cần dùng thí nghiệm - Thi t lập công thức tính toán độ cứng sai số phép chuẩn độ Biết hóa chất dụng cụ có sẵn phòng thí nghiệm, số vật lý hóa chất tra theo sổ tay hóa phân tích. .. số mg CaCO3/L nước Hãy giúp xí nghiệp thi t lập quy trình phân tích độ cứng nước lò phương pháp chuẩn độ complexon, cụ thể sau: - Thi t lập quy trình phân tích bao gồm phần sau đây: + Điều kiện