Một số dạng bài tập về chuẩn độ kết tủa

Một số dạng bài tập về chuẩn độ kết tủa

Niên khoá: 2014- 2016

TIỂU LUẬN

Giảng viên hướng dẫn PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

MỞ ĐẦU

Chuẩn độ là một trong các phương pháp phân tích định lượng nói chung và phương pháp phân tích thể tích nói riêng, nó nhằm xác định hàm lượng của một chất trong hệ mà nó tồn tại (hệ dung dịch, hệ hỗn hợp rắn, lỏng) hoặc xác định tính chất vật lý của một phân tử Cùng với sự phát triển của ngành lý thuyết nghiên cứu và đáp ứng nhu cầu thực tiễn, ngày nay có nhiều phương pháp chuẩn độ phù hợp như chuẩn độ axit – bazơ, chuẩn độ oxi hóa – khử, chuẩn độ tạo phức hay chuẩn độ kết tủa…Với mỗi phương pháp tồn tại mỗi

ưu, nhược điểm nhất định Tuy nhiên việc gắn kết giữa lý thuyết và thực tiễn đôi lúc chưa được chú ý nhiều, với những lý do đó, chúng tôi đã kết hợp các quá trình thực nghiệm và hệ thống hóa thành các dạng

bài tập để mạnh dạn chọn đề tài: “Một số dạng bài tập về chuẩn độ kết tủa”.

MỤC LỤC

I Lý thuyết về chuẩn độ kết tủa………4

1.1 Đặc điểm của phương pháp……… 4

1.2 Một số phương pháp kết tủa……….5

1.3 Tính sai số……….7

1.4 Xây dựng đường cong chuẩn độ……….13

1.5 Chuẩn độ hỗn hợp……… 14

1.6 Một số phương pháp xác định điểm tương đương… 17

II Phân loại các dạng bài tập về chuẩn độ kết tủa…….24

Dạng 1: Tính sai số chuẩn độ………25

Dạng 2: Tính pAg, pCl khi thêm 1 thuốc thử - bước nhảy chuẩn độ……… 37

Dạng 3: Tính nồng độ chính xác, nồng độ gần đúng……45

Dạng 4: Tính % các chất trong mẫu……….54

I Lý thuyết về chuẩn độ kết tủa

1.1 Đặc điểm của phương pháp:[1]

KN: là một phương pháp phân tích thể tích dựa vào phản ứng tạo thành các hợp chất ít tan ĐK:

- Các kết tủa tạo thành có độ tan tối thiểu ≤ 10-5 M

- Sự tạo thành kết tủa phải khá nhanh

- Phản ứng phải chọn lọc

- Phải có chất chỉ thị thích hợp để xác định điểm tương đương

Hiện tượng: bị mất màu đỏ khi Hg2 2+ dư hoặc ↓xanh

Hg2+ + 2CN⁻ ↔Hg(CN)2 ↓ Chất chỉ thị: natri nitropruxit Na2[Fe(CN)5NO].2H2O

Hiện tượng: ↓ trắng

1.2.3 Phương pháp chuẩn độ ion Ba2+ bằng sunfat:

Ba2+ + SO42- ↔ BaSO4 ↓ Chất chỉ thị: natri rodizonat

Hiện tượng: khi dư Ba2+ dd màu đỏ→gần điểm tương đương sẽ mất màu đỏ

1.2.4 Phương pháp chuẩn độ Pb2+ bằng Crommat:

Pb2+ + CrO42- ↔ PbCrO4 ↓ Chất chỉ thị: dd Ag+

Hiện tượng: ↓ màu đỏ gạch (Ag2CrO4 )

1.2.5 Phương pháp chuẩn độ Zn2+ bằng feroxyanua:

3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]4- + 2K+ ↔ K2Zn3[Fe(CN)6]2 Chất chỉ thị: điphenylamin

Hiện tượng: dd có màu xanh → không màu

1.3 Tính sai số: [3]

Chuẩn độ V0 ml dung dịch NaCl C0 (mol/l) bằng AgNO3 C(mol/l).

Phương trình chuẩn độ: Ag+ + Clˉ ↔ AgCl ↓ Ks = 10 -10

Vi AgNO3 C(mol/l)

V0 ml dung dịch NaCl C0

Áp dụng phương trình trung hòa điện:

[H+]- [OH-] + [Na+] - [Cl-]+ [Ag+] - [NO3-] = 0 Trong dung dịch có thể chấp nhận [H+]= [OH-] nên :

[Na+] - [Cl-] + [Ag+] - [NO3-] = 0 (1) Biểu diễn theo Ag+:

Tại điểm tương đương:

Khai triển biểu thức ta có:

(II) Là phương trình tính sai số tại mọi điểm của phép chuẩn độ.

Gần sát điểm tương đương ta có:

+Ag

Trước điểm tương đương

Sau điểm tương đương

1.4 Xây dưng đường cong chuẩn độ:[1]

Để xây dựng đường cong chuẩn độ từ phương trình đường cong chuẩn độ, ta tính m = [Ag+] rồi tính

pAg, sau đó biểu diễn lên trục tọa độ, chấp nhận q = ± 0,1%

p

Bước nhảy

1.5 Chuẩn độ hỗn hợp:[2][3]

Nguyên tắc : Dựa vào tích số tan

Ví dụ : Xét cụ thể chuẩn độ hỗn hợp các halogenua: Cl⁻ Br⁻ I⁻ bằng dung dịch Ag+

Dựa vào giá trị tích số tan, ta có:

TAgCl=10 -10 >T AgBr=10 -12,28 >T AgI=10 -16,08

→Thứ tự các kết tủa xuât hiện là AgI → AgBr → AgCl

ĐK: có thể chuẩn độ riêng từng cấu tử nếu tích số tan của từng số tan hơn kém ít nhất 104 lần với nồng

độ các cấu tử bằng nhau khoảng 0,1M

 Phương trình đường cong chuẩn độ:

Giả sử chuẩn độ V0 ml dd 2 anion X ˉ (C 0) và Y ˉ(C 0’) bằng dd chuẩn M + (C) theo pt:

Y V + V

1.6.1 Phương pháp Mohr:[1][3]

Bản chất: Dựa vào phản ứng giữa Ag+ và X- khi có chất chỉ thị K2CrO4

Phản ứng chuẩn độ:Ag+ + X- ↔ AgX ↓

Phản ứng chỉ thị: 2Ag+ + CrO4 2- ↔ Ag2CrO4 ↓

Nguyên tắc: Phải chọn được nồng độ K2CrO4 là bao nhiêu để kết tủa xuất hiện tại điểm tương đương, tức là khi:

pAg = pCl = 5 (TAgCl = 10-10)

Để có kết tủa Ag2CrO4 thì [Ag+]2 [CrO42-] ≥ 2.10-12

Tuy nhiên, với nồng độ này màu vàng đậm của ion cromat sẽ cản trở việc nhận ra màu nâu đỏ của kết tủa Ag2CrO4

nên thực tế thường dùng dd K2CrO4 5.10 -3 M (tương ứng khoảng 5%).

Điều kiện thực nghiệm :

+ pH ở khu vực 8-10

+ Nồng độ CrO42- loãng vài giọt

+ Nhiêt độ thấp

+ Dung dịch chuẩn AgNO3 bao giờ cũng chứa ở buret

+ Cần phải loại các ion cản trở như :Ba2+, Pb2+, Bi3+ (vì chúng tạo kết tủa với CrO42-); S2-, SO42-, PO43-, C2O42- (vì chúng tạo kết tủa với Ag+)

Lưu ý: Không dùng pp Mohr để xác định I ˉ , SCN ˉ vì tạo dd rắn, sai số lớn

1.6.2 Phương pháp Volhard :[1][3]

Bản chất: Dựa trên phản ứng giữa Ag+ và SCN ˉ chỉ thị Fe3+

Phản ứng chuẩn độ: Ag+ + SCN ˉ ↔ AgSCN ↓ (màu trắng)Phản ứng chỉ thị: Fe3+ + SCN ˉ ↔ FeSCN2+ (đỏ nhạt)

Điều kiện thực nghiệm:

+ pH<2+ nồng độ Fe3+ nhỏ+ Cần lắc mạnh khi chuẩn độ+ Chuẩn độ I- thì cho Ag+ dư trước khi thêm Fe3+

Ưu điểm : Có thể chuẩn độ trong môi trường axit

1.6.3 Phương pháp Fajans:[1]

a Hiện tượng hấp phụ trong quá trình định phân

Trong quá trình định phân, các kết tủa có xu hướng hoá keo, nhất là các halogenua bạc

Trước điểm tương đương: Trong dung dịch thừa Xˉ, kết tủa AgX sẽ hấp phụ tạo thành hạt keo tích

điện âm :

nAgX + mX ˉ →nAgX.mX ˉ

Sau điểm tương đương : Dung dịch thừa Ag+, ta lại có hạt keo tích điện dương:

pAgX + qAg+ ↔ pAgX.qAg+

b Chất chỉ thị hấp phụ

Chất chỉ thị hấp phụ là những axit yếu Theo Fajians, các anion của chỉ thị hấp phụ khi bị hấp phụ

lên bề mặt kết tủa tích điện dương sẽ bị biến dạng và thay đổi màu Lợi dụng tính chất này để xác định

điểm tương đương.

Các chất chỉ thị thường dùng là fluoretxein và các dẫn xuất của nó như eozin

Ví dụ : Chất chỉ thị eozin là một axit hữu cơ yếu kí hiệu là HE Trong dd tồn tại theo cân bằng : HE

↔ H+ + Eˉ

Eˉ ở trạng thái tự do có màu hồng, khi bị kết tủa hấp phụ có màu tím hoa cà.

Nếu dùng eozin để xác định điểm tương đương khi định phân dung dịch KI bằng dd AgNO3 thì :

Trước điểm tương đương: nAgI.mI ˉ không hấp phụ Eˉ vì cùng (-), Eˉ vẫn ở trạng thái tự do, dung dịch có màu hồng.

Sau điểm tương đương : pAgI.qAg+ sẽ hấp phụ Eˉ , kết tủa sẽ nhuộm màu tím hoa cà.

c Độ chính xác của phép chuẩn độ dùng chất chỉ thị hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố sau

• Tính hấp phụ chọn lọc của chất chỉ thị

• Ảnh hưởng của pH

• Tính chất bề mặt của kết tủa

II Phân loại các dạng bài tập về chuẩn độ kết tủa:

 Dạng 1: Tính sai số q

 Dạng 2: Tính pM, pX khi thêm 1 thuốc thử - bước nhảy chuẩn độ

 Dạng 3: Tính nồng độ gần đúng, nồng độ chính xác

 Dạng 4: Tính % các chất trong mẫu

Bài 2: [5]

Người ta kết thúc việc chuẩn độ dung dịch KBr 0,1M bằng dung dịch AgNO3 0,05M ở pBr = 3,7 và 7,4 thì sai số của phép chuẩn độ sẽ là bao nhiêu, cho biết TAgBr = 4.10-13

Giải:

Phương trình chuẩn độ : Ag+ + Br- ↔ AgBr↓

pBr = 3,7 , chuẩn độ kết thúc trước điểm tương đương

Phương trình chuẩn độ : Ag+ + Br- ↔ AgBr↓

pBr =7,4 , chuẩn độ kết thúc sau điểm tương đương

T

10

Gần điểm tương đương nên

Phương trình chuẩn độ : Ag+ + Clˉ ↔ AgCl↓

Giải ra ta được [Ag+]c = 10-4, tức pAg = 4

Vậy kết thúc chuẩn độ trong khoảng pAg từ 4 đến 6, sai số <0,2%

-10 +

Bài 5: [3]

Chuẩn độ 100ml hỗn hợp dd KBr 0,1M và KCl 0,1M bằng dd chuẩn AgNO3 0,1M Biết TAgCl =10 -10, T AgBr =10 12,4

-a)Nếu kết thúc chuẩn độ khi pAg = 8,4 thì bao nhiêu % lượng AgBr được chuẩn độ?

b)Nếu kết thúc chuẩn độ khi pAg = 8,7 thì sai số chuẩn độ là bao nhiêu?

Giải :

Vì TAgCl >>TAgBr nên khi thêm AgNO3 vào thì AgBr sẽ kết tủa trước Br- ứng với X- và Cl- ứng với Y- trong các pt trên:

-12,4 -10 -8,4

tức là 145% lượng KBr đã chuẩn độ, nghĩa là lượng KBr đã được chuẩn độ hoàn toàn và 45% lượng Cl- đã được

chuẩn độ

b) Áp dụng công thức ta có:

tức 0,04%

-12,4 -10 -8,4

Bài 6: [4] Sai số ±0,1% tương ứng với ± 0,025 ml đối với thể tích 25 ml chất chuẩn Nồng độ ion bạc 4,78.10–6 mol/l sau khi thêm 24,975 ml dung dịch Ag+ 0,100 M và bằng 3,81.10–5 mol/l sau khi thêm 25,025 ml cũng dung dịch đó vào dung dịch Cl– 0,05 M Có thể thay đổi nồng độ ion cromat cần thiết

để tạo thành Ag2CrO4 trong khoảng nào để chuẩn độ không vượt quá 0,025 ml.

Giải:

Khi thêm 24,975 ml chất chuẩn, kết tủa Ag2CrO4 có thể xảy ra nếu:

[CrO42−][Ag+]2 ≥ T

-12 2-

[Ag ] (4,78.10 )

7 [4] Chuẩn độ dung dịch NaCl 0,02M bằng dung dịch AgNO3 0,05M dùng K2CrO4 5.10-3 làm chỉ thị Tính sai số chuẩn độ nếu chuẩn độ đến xuất hiện màu nâu gạch của kết tủa Ag2CrO4 và tại pH tại điểm cuối chuẩn độ là 9 ( lượng kết tủa Ag2CrO4 tách ra là không đáng kể )

8 [5] Chuẩn độ 50ml dung dịch NaBr dùng K2CrO4 3.10-3M làm chỉ thị hết 25ml dung dịch AgNO3 0,06M Hãy tính nồng độ NaBr và sai số chuẩn độ ( bắt đầu xuất hiện kết tủa Ag2CrO4)

9 [5] Chuẩn độ 100ml NH4SCN dùng K2CrO4 3.10-3 M làm chỉ thị hết 50ml AgNO3 0,075M Tính nồng độ NH4SCN và sai số chuẩn độ ( bắt đầu xuất hiện kết tủa Ag2CrO4 )

10 [4] Hòa tan 3,5g một mẫu Na2CO3 có lẫn NaCl và tạp chất trơ vào nước rồi pha loãng thành 250ml Chuẩn

độ 25ml dung dịch thu được dùng metyl da cam đỏ làm chỉ thị ( pT = 4) hết 20,5ml dung dịch HCl 0,2N Sau đó đun sôi đuổi hết CO2 rồi chuẩn độ tiếp tục dung dịch thu được dùng K2CrO4 làm 5.10-3 M làm chỉ thị hết 30,5 ml

AgNO3 0,2N

a)Tính thành phần phẩn % của các chất trong hỗn hợp

b)Tính sai số chuẩn độ trong phép chuẩn độ thứ 2 nếu coi tại điểm cuối chuẩn độ có 5.10-7 mol Ag2CrO4 tách ra.

11 [4] Tính nồng độ ion CrO2- phải có trong dung dịch để chuẩn độ ion Br- bằng AgNO3 thì kết tủa Ag2CrO4 xuất hiện tại điểm tương đương Nếu dùng K2CrO4 2.10-3M làm chỉ thị trong phép chuẩn độ KBr 0,01M bằng

AgNO3 0,02M thì sai số chuẩn độ là bao nhiêu

Dạng 2: Tính pM, pX khi thêm 1 thuốc thử - bước nhảy chuẩn độ

0,04.(50 - 40)

C = = 2,857.10

140

Ag+ + H2O → AgOH + H + ɳ = 10-11,7

ɳ bé, coi như sự tạo phức hidroxo là không đáng kể

0,04.(50 - 49,9)

149,9

0,04.(50,1- 50)

C = = 2,66.10

150,1

-3 SCN-

0,04.(55 - 50)

155

q= -0,1%, dư KI, [I-] >> [Ag+], C=0,01; C0= 0,005

Bài 3: [5] Tìm bước nhảy của pBa và pCrO4 trong phép chuẩn độ dd BaCl2 0,02M bằng dd K2CrO4 0,04M ở pH = 10, nếu coi sai số q = ±0,1%

Giải:

Ba2+ + CrO4 2- → BaCrO 4 ↓ Tt = 10 -9,9

CrO4 2- + H 2O → HCrO4 -+ OH- WK 2 -1= 10-14.106,5 =10-7,5

Ba2+ + H2O → BaOH + + H+ ɳ = 10-13,36

4.[4] Chuẩn độ 100ml dung dịch AgNO3 0,0200 M bằng dung dịch NH4SCN 0,040 M Tính pAg khi đã thêm 40,00 ml; 50,1 ml; 55 ml NH4SCN.

5.[5] Chuẩn độ 100ml dug dịch KI 0,005M bằng dung dịch AgNO3 0,01M Tính pAg khi đã thêm 45ml; 49,5ml; VÀ 55ml AgNO3

6 [5] Tính bước nhảy pAg và pI trong phép chuẩn độ dung dịch KI 0,005M bằng dung dịch AgNO3 0,01M nếu sai số chuẩn độ là ± 0,1%

7 [4] Tính bước nhảy pBa và pCrO4 trong phép chuẩn độ dung dịch BaCl2 0,02M bằng dung dịch

K2CrO4 0,04M ở pH = 10, nếu coi sai số chuẩn độ là ± 0,1%

100

-3 NaBr

0,01.49,85

100

Bài 2: [3] Chuẩn độ 50 ml dd NaBr dùng K2Cr2O4 3.10 -3M làm chỉ thị hết 25ml AgNO 3 0,060M Hãy tính nồng độ NaBr và sai số chuẩn độ (bắt đầu xuất hiện kết tủa Ag2CrO4) cho

TAgBr =10 -12 T Ag2CrO 4 = 2.10-12

Giải:

Ag+ + Br- → AgBr↓ Tt = 10-12

2Ag+ + CrO42- ↔ Ag2CrO4 ↓ T=2.10-12

Nồng độ chính xác NaBr dùng khi sai số chuẩn độ 0,13%:

VAgNO3 = Vgđ – Vgđ q =25- 25.0,13% = 24,97ml

-20NaBr

Tại cuối điểm chuẩn độ:

Bài 4: [4] Thêm 50ml dd AgNO3 0,0240M vào 100ml dung dịch FeCl3 Chuẩn độ dung dịch này bằng NH4SCN đến khi xuất hiện màu đỏ của phức FeSCN 2+, ứng với C FeSCN2+=6.10 -7, hết 20,50ml dung dịch NH4SCN 0,0180N Tính chính xác nồng độ FeCl3 cho TAgCl = 10 -10

Giải:

3AgNO3 + FeCl3 → 3AgCl↓ + Fe(NO3)3 Tt = 10 -10

AgNO3 dư + NH4SCN → AgSCN↓+ NH4NO3

-3

-3Cl

-3

-3FeCl

S = S - S 100.Co = 0,024.50 - 0,018.20,5

0,024.50 -0,018.20,5

100 8,31.10

3

−

⇔

-12 AgSCN

V + V+ V

C V -

C = [Cl ] + m = (2)

V + V+ V

C'V' -

V + V V' CV- C

(1) - (2) - (3) = C - C - C =

+

' ' o

' o

V - C V V+ V + V = ([Ag ]-[Cl ]-[SCN ]-[FeSCN ])

= 50 50.( 1,1%) = 50,55 50,55.0,024 20,5.0,018

8, 44.10 100

5.[4] Chuẩn độ 100ml dung dịch NH4SCN bằng dung dịch AgNO3 0,02M dùng Fe 3+ làm chỉ thị Để làm mất màu sắt (III)thioxianat phải dùng 40ml AgNO3 và sai số mắc phải là +0,15% Hãy tính nồng độ của NH4SCN.

6.[5] Chuẩn độ 100ml dung dịch AgNO3 bằng dung dịch chuẩn KSCN Phép chuẩn độ kết thúc khi xuất hiện màu hồng của phức FeSCN2+ ứng với CFeSCN2+ 6.10-6 ion-g/l; tính nồng độ ion Fe3+ tại điểm cuối chuẩn độ là 5,1.10-3

M Hãy tính chính xác nồng độ AgNO3

7 [4]Thêm 50ml AgNO3 0,024M vào 100ml dung dịch FeCl3 và HNO3 1M Chuẩn độ dung dịch này bằng

NH4SCN đến xuất hiện màu đỏ của phức FeSCN 2+ ( CFeSCN2+ = 6.10_6 ion-g/l) hết 20,50 ml dung dịch NH4SCN 0,018N tính chính xác nồng độ FeCl3

8 [4]Tính nồng độ ion Fe3+ phải có trong 50ml Ag+ 0,1M và H+ 0,1M để khi chuẩn độ dung dịch này bằng NH4SCN 0,03M thì màu đỏ FeSCN 2+ xuất hiện ( 6,4.10-6 ion-g/l) khi sai số chuẩn độ nằm trong phạm vi ± 0,1%

Dạng 4: Tính % các chất trong mẫu Bài 1: [3]

Lấy 1,9788g hợp kim bạc, hòa tan bằng axit nitrit rồi định mức thành 250ml dung dịch Chuẩn độ 25ml dung dịch trên thì tốn mất 27,2ml dung dịch NH4SCN 0,0529M Tính hàm lượng % bạc có trong hợp kim.

Bài 2:[5] Hòa tan 4,000g một mẫu muối chứa KI và K2CO3 Axit hóa bằng HNO3 Thêm 50ml AgNO3 0,2500N Chuẩn độ lượng Ag + dư hết 32,00ml dung dịch SCN- 0,012N Tính % KI trong mẫu muối.

-0,012116×166.100

% KI = = 50, 28%

4,000

3 [3]Tính nồng độ của các ion Zn2+ và ion S2- trong dung dịch thu được khi lắc 0,2g ZnS với 50ml AgNO3 0,1N cho đến khi cân bằng.

biết rằng sau khi lọc kết tủa, rửa sạch và chuẩn độ nước lọc và nước rửa hết 15,5ml KSCN 0,1M, tính thành phần

% của ZnS trong mẫu

4.[3] chuẩn độ 0,3074g hỗn hợp gồm KCl và KBr hết 30,98ml AgNO3 0,1007N Tính thành phần % của KCl và KBr có trong hỗn hợp

5.[3] Chế hóa 0,6g một hỗn hợp gồm có BaI2 và LiCl với 45ml AgNO3 0,1N Tính thành phần % của các chất có trong hỗn hợp

0,1N Tính thành phần % của Zn trong hợp kim

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Nguyễn Tinh Dung (2003) Hóa học phân tích phần III, NXB Giáo dục.

2.A.P.Kreskov (1990) Cơ sở hóa học phân tích, NXB Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội.

3.Nguyễn Hữu Hiền (2011) Bài giảng hóa học phân tích định lượng.

4.Trần Tứ Hiếu – Từ Vọng Nghi – Hoàng Thọ Tín (1984) Bài tập hóa phân tích, NXB Khoa học kỹ thuật chuyên

nghiệp

5.Nguyễn Tinh Dung (1982) Bài tập hóa phân tích, NXB Giáo dục.

CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ

LẮNG NGHE