MỞ ĐẦU Hóa học là môn khoa học thực nghiệm. Thực nghiệm giúp người học củng cố lý thuyết, hình thành và phát triển các kĩ năng thực hành, khả năng tư duy sáng tạo. Thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết, tạo niềm tin khoa học, từ đó giúp người học thêm hứng thú học tập và nghiên cứu. Trong dạy và học Hóa học ở phổ thông, thí nghiệm đóng vai trò đặc biệt quan trọng, nhưng vẫn chưa được chú ý đúng mức. Học sinh chủ yếu được cung cấp kiến thức lý thuyết, phần thực hành rất ít. Tâm lý học sinh ngại học và khó áp dụng hóa học vào cuộc sống là phổ biến. Do đó, thực nghiệm hóa học ở phổ thông cần phải được đẩy mạnh và đầu tư nhiều hơn. Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi những năm qua, việc dạy và học thực hành hóa học chưa được chú trọng đúng mức. Yêu cầu của nội dung thi chọn học sinh giỏi Hóa học các tỉnh và Quốc gia trước năm 2011 chưa đề cập tới phần thực hành. Trong khi ở các kì thi Olympic Hóa học quốc tế (IChO), phần thực hành đều có các bài thực hành hóa phân tích, tổng hợp vô cơ, hữu cơ, nên rất khó khăn cho các em học sinh đội tuyển Việt Nam. Bắt đầu từ năm học 20112012, theo Quy chế thi chọn Học sinh giỏi cấp Quốc gia được ban hành theo Thông tư số 562011TTBGDĐT ngày 25112011, kỳ thi chọn học sinh giỏi Quốc gia có thêm phần thực hành đối với các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học. Năm học 20112012, phần thi thực hành đối với các môn này được thực hiện thông qua phương thức thi viết ( viết phương án thực hành). Bắt đầu từ năm học 20122013, phần thi thực hành chính thức được áp dụng trong kì thi chọn học sinh giỏi Quốc gia. Trong khi đó bài thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) lại bao gồm cả hai phần lý thuyết và thực hành. Cụ thể chúng tôi khảo sát các đề thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) từ năm 19962015 . Kết quả thống kê số lượng các bài thực hành có các phương pháp chuẩn độ thể tích được trình bày ở bảng sau: Phương pháp chuẩn độ Số lần Lần thi IchO Chuẩn độ tạo phức 10 29; 32; 33; 36;40; 42;44; 45; 46; 47 Chuẩn độ Axit Bazơ 2 38 Chuẩn độ oxi hóa khử 13 28; 30; 31; 32; 33; 36; 37; 41; 42; 43; 44; 46; 47 Chuẩn độ kết tủa 1 40 Theo kết quả khảo sát phần thi thực hành của 20 lần thi IChO có đến 26 bài tập có phần chuẩn độ thể tích, trong đó có đến 10 bài tập chuẩn độ tạo phức Giới thiệu một số đề thi Olympic hóa học quốc tế (IchO) có phần chuẩn độ tạo phức :
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - VÕ THỊ THANH TRÚC Nghiên cứu thí nghiệm xác định hàm lượng ion kẽm niken theo phương pháp chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Bích Ngân Hà Nội – 10/2015 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên TS Nguyễn Bích Ngân, PGS.TS Đào Thị Phương Diệp thầy cô tổ môn Hóa Phân Tích tận tình giúp đỡ, khích lệ kịp thời thời gian làm việc trường Đại Học sư phạm Hà Nội Ngoài ra, em xin cho em gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường ĐH Tây Nguyên, Ban Giám Hiệu trường ĐH Sư Phạm Hà Nội, khoa hóa học trường ĐH Sư Phạm Hà Nội, phòng thực hành hóa phân tích tạo điều kiện cho em học hỏi, trau dồi kiến thức nhằm nâng cao hiểu biết chuyên môn Trong trình làm luận văn này, em nhận giảng dạy bảo tận tình tạo điều kiện tốt nhất, với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Bích Ngân PGS.TS Đào Thị Phương Diệp! Vốn kiến thức thân có hạn, chắn không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy cô giáo đồng nghiệp thông cảm giúp đỡ, mong thân ngày hoàn thiện Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ để em hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Học viên K23 Võ Thị Thanh Trúc Pha chế dung dịch chuẩn Mg(SO4)2 dung dịch cho phép chuẩn độ tạo phức (dung dịch EDTA, Ni(NO3)2 , Zn(NO3)2, NH3, đệm NH3/NH4Cl,đệm CH3COONa/CH3COOH, dung dịch axit CH3COOH Các dung dịch thị Murexit, Eriocrom đen-T, thuốc thử PAR, thuốc thử PAN ) Chuẩn hóa dung dịch Zn(NO3)2, Ni(NO3)2 , Al(NO3)3 , Cu(NO3)2, Fe(NO3)3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến trình chuẩn độ Ni2+ dùng thị murexit Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến trình chuẩn độ EDTA Ni 2+ dùng thị murexit Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm amoni đến trình chuẩn độ ngược Ni 2+ dùng thị ET Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình chuẩn độ Zn 2+ dùng thị PAR Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình định lượng Zn 2+ dùng thị PAN Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình chuẩn độ EDTA Zn2+ dùng thị PAR Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình chuẩn độ EDTA Zn2+ dùng thị PAN Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp Fe – Zn với thị PAR, PAN Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp Cu – Zn với thị PAR, Murexit Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp Al – Zn với thị PAR, Murexit MỞ ĐẦU Hóa học môn khoa học thực nghiệm Thực nghiệm giúp người học củng cố lý thuyết, hình thành phát triển kĩ thực hành, khả tư sáng tạo Thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết, tạo niềm tin khoa học, từ giúp người học thêm hứng thú học tập nghiên cứu Trong dạy học Hóa học phổ thông, thí nghiệm đóng vai trò đặc biệt quan trọng, chưa ý mức Học sinh chủ yếu cung cấp kiến thức lý thuyết, phần thực hành Tâm lý học sinh ngại học khó áp dụng hóa học vào sống phổ biến Do đó, thực nghiệm hóa học phổ thông cần phải đẩy mạnh đầu tư nhiều Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi năm qua, việc dạy học thực hành hóa học chưa trọng mức Yêu cầu nội dung thi chọn học sinh giỏi Hóa học tỉnh Quốc gia trước năm 2011 chưa đề cập tới phần thực hành Trong kì thi Olympic Hóa học quốc tế (IChO), phần thực hành có thực hành hóa phân tích, tổng hợp vô cơ, hữu cơ, nên khó khăn cho em học sinh đội tuyển Việt Nam Bắt đầu từ năm học 2011-2012, theo Quy chế thi chọn Học sinh giỏi cấp Quốc gia ban hành theo Thông tư số 56/2011/TT-BGDĐT ngày 25/11/2011, kỳ thi chọn học sinh giỏi Quốc gia có thêm phần thực hành môn Vật lý, Hóa học, Sinh học Năm học 2011-2012, phần thi thực hành môn thực thông qua phương thức thi viết ( viết phương án thực hành) Bắt đầu từ năm học 20122013, phần thi thực hành thức áp dụng kì thi chọn học sinh giỏi Quốc gia Trong thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) lại bao gồm hai phần lý thuyết thực hành Cụ thể khảo sát đề thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) từ năm 19962015 Kết thống kê số lượng thực hành có phương pháp chuẩn độ thể tích trình bày bảng sau: Phương pháp chuẩn độ Số lần Lần thi IchO Chuẩn độ tạo phức 10 29; 32; 33; 36;40; 42;44; 45; 46; 47 Chuẩn độ Axit- Bazơ 38 Chuẩn độ oxi hóa khử 13 28; 30; 31; 32; 33; 36; 37; 41; 42; 43; 44; 46; 47 Chuẩn độ kết tủa 40 Theo kết khảo sát phần thi thực hành 20 lần thi IChO có đến 26 tập có phần chuẩn độ thể tích, có đến 10 tập chuẩn độ tạo phức Giới thiệu số đề thi Olympic hóa học quốc tế (IchO) có phần chuẩn độ tạo phức : * Bài tập IChO lần thứ 45 (2013) Xác định hàm lượng đồng kẽm phương pháp chuẩn độ tạo phức A B C D Hòa tan hợp kim a) Cân xác khoảng 250 mg mẫu hợp kim brass cho vào cốc thủy tinh Chú ý mẫu hợp kim sử dụng dung dịch gồm ion Cu2+ Zn2+ với nồng độ giới thiệu phần b) Cho từ từ mL dung dịch HNO3 đặc vào cốc đựng mẫu hợp kim (thí nghiệm nên tiến hành tủ hút để hạn chế ảnh hưởng khí NO2) c) Đun nóng từ từ bếp điện để hòa tan hợp kim d) Khi mẫu hợp kim tan hoàn toàn, làm bay dung dịch đến gần khô để loại bỏ dư lượng axit (không nên làm bay hoàn toàn đến thu muối khan, trình thủy phân xảy Nếu có trình thủy phân xảy ra, thêm lượng nhỏ dung dịch axit HCl để hòa tan kết tủa) Làm nguội cốc từ từ đến nhiệt độ phòng e) Hòa tan muối thu cốc nước cất chuyển vào bình định mức 100 mL định mức đến vạch Xác định tổng hàm lượng Cu2+ Zn2+ f) Lấy xác 10 mL dung dịch mẫu vào bình tam giác 100 mL, thêm vào bình 20 mL nước cất, 5mL dung dịch đệm axetat thêm giọt dung dịch thị PAR, lắc để trộn g) Chuẩn độ dung dịch bình dung dịch EDTA chuẩn, nồng độ 0,05 M dung dịch đổi từ màu xanh tím sang màu xanh nước biển màu xanh vàng (Nếu dùng thị Xylenol da cam màu chuyển từ đỏ sang màu xanh cây) Làm lại thí nghiệm thêm lần Xác định hàm lượng Zn2+ h) Lấy xác 10 mL dung dịch mẫu vào bình tam giác 100 mL, thêm vào bình 10 mL nước cất, mL dung dịch đệm axetat, mL dung dịch Na2S2O3 thêm giọt dung dịch thị PAR, lắc để trộn i) Chuẩn độ dung dịch bình dung dịch EDTA chuẩn, nồng độ 0,05 M dung dịch đổi từ màu đỏ sang màu vàng (Nếu dùng thị Xylenol da cam màu tương tự) Xác định Cu2+ j) Thể tích cần thiết dùng để chuẩn độ lượng Cu2+ tính cách lấy thể tích dùng thí nghiệm B (chuẩn độ Cu2+ Zn2+) trừ thể tích dùng thí nghiệm C (dùng chuẩn độ riêng lượng Zn2+) Câu hỏi phân tích số liệu Viết cân phương trình phản ứng xảy khi: • Hòa tan hợp kim axit nitric • Chuẩn đồng kẽm Na2H2EDTA Giải thích dùng dung dịch Na2S2O3 để che ion Cu2+, viết phương trình phản ứng minh họa Tại phải giữ pH dung dịch khoảng 5-6 Tính phân số nồng độ ion H2EDTA2- pH = Cho biết EDTA axit yếu có số phân li axit sau : K1 = 1,0x10-2; K2 = 2,1x10-3 ; K3 = 6,9x10-7 ; K4 = 5,5x10-11 Thiết lập công thức tính nồng độ Cu2+ Zn2+ dung dịch cần chuẩn độ Tính tỉ lệ khối lượng Cu Zn hợp kim * Bài tập IChO lần thứ 47 (2015) Lấy 10 mL dung dịch Ni2+ vừa chuẩn bị vào eclen Điều chỉnh pH = 10 đệm NH3-NH4+ (hết 4-6 mL) thêm 10 mL dung dịch chuẩn Na 2H2EDTA (lấy từ buret) Thêm 20 – 30 mg Eriocrom đen T, lúc dung dịch màu xanh Chuẩn bị buret chứa MgSO4, đọc vạch ban đầu Chuẩn độ dung dịch hỗn hợp dung dịch chuyển sang màu đỏ mận bền Đọc vạch sau dùng chuẩn độ Lặp lại phép chuẩn độ thu kết lặp Tính lượng Na2H2EDTA dùng để chuẩn độ Ni2+ dựa vào tổng lượng Na2H2EDTA cho vào lượng MgSO4 dùng để chuẩn độ Do với mục đích xây dựng thí nghiệm hoàn chỉnh, giúp tập huấn kĩ thực hành bồi dưỡng Học sinh giỏi mà giúp minh họa phương pháp tính chất, chất hóa học phương pháp Bước đầu chọn phương pháp chuẩn độ tạo phức phép chuẩn độ phổ biến sử dụng 10/20 lần kì thi HSGQT từ năm 1996-2015 để xây dựng thí nghiệm Do chọn tên đề tài là: “ Nghiên cứu thí nghiệm xác định hàm lượng ion kẽm niken theo phương pháp chuẩn độ tạo phức xây dựng số thí nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi” Nội dung đề tài thực dựa thực hành sử dụng cho giảng dạy, đào tạo HSGQG, sinh viên khoa hóa học Nội dung gồm công việc sau: Pha chế dung dịch chuẩn Mg(SO4)2 dung dịch cho phép chuẩn độ tạo phức (dung dịch EDTA, Ni(NO3)2 , Zn(NO3)2, NH3, đệm NH3/NH4Cl,đệm CH3COONa/CH3COOH, dung dịch axit CH3COOH Các dung dịch thị Murexit, Eriocrom đen-T, thuốc thử PAR, thuốc thử PAN ) Chuẩn hóa dung dịch Zn(NO3)2, Ni(NO3)2 , Al(NO3)3 , Cu(NO3)2, Fe(NO3)3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến trình chuẩn độ Ni2+ dùng thị murexit Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến trình chuẩn độ EDTA Ni 2+ dùng thị murexit Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm amoni đến trình chuẩn độ ngược Ni 2+ dùng thị ET Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình chuẩn độ Zn 2+ dùng thị PAR Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình định lượng Zn 2+ dùng thị PAN Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình chuẩn độ EDTA Zn2+ dùng thị PAR Khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm axetat đến trình chuẩn độ EDTA Zn2+ dùng thị PAN Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp Fe – Zn với thị PAR, PAN Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp Cu – Zn với thị PAR, Murexit Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp Al – Zn với thị PAR, Murexit CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Nguyên tắc chung Để phân tích chất A người ta tìm cách chuyển vào dung dịch dung môi thích hợp (nước, axit, kiềm…) Sau lấy xác V A ml dung dịch thu thêm dần dung dịch biết nồng độ B vào B phản ứng vừa hết với CNB A Biết nồng độ chất B thể tích VB dùng chuẩn độ để đạt tới điểm tương đương, ta tính dễ dàng nồng độ đương lượng chất A: CNA = C BN VB VA Dung dịch A cần xác định nồng độ gọi dung dịch cần chuẩn Dung dịch B biết nồng độ xác dùng để xác định nồng dung dịch khác gọi dung dịch chuẩn Quá trình thêm dần thuốc thử B vào dung dịch cần chuẩn gọi trình chuẩn độ Khi lượng chất B cho vào đủ để phản ứng vừa hết với toàn chất A có dung dịch ta nói phép chuẩn độ đạt đến điểm tương đương Trong chuẩn độ thể tích người ta thường dựa vào số tín hiệu (ví dụ thay đổi màu, xuất kết tủa…) chất tham gia phản ứng chất phụ có dung dịch Chất thay đổi tín hiệu chuẩn độ gọi chất thị Thực tế thường ngừng chuẩn độ chất thị thay đổi tín hiệu, thời điểm chất thị đổi tín hiệu gọi điểm kết thúc chuẩn độ điểm dừng chuẩn độ Trong thực tế, điểm dừng chuẩn độ không trùng với điểm tương đương điều gây sai số chuẩn độ Sai số chuẩn độ thường hai yếu tố: - Do sử dụng chất thị không thích hợp ( sai số thị) Do kĩ thuật chuẩn độ : sử dụng pipet, buret không đúng, giọt dung dịch buret lớn… Trong phương pháp phân tích thể tích, phải nghiên cứu yếu tố làm giảm sai số đến mức thấp 1.2 Ưu điểm phương pháp chuẩn độ thể tích + + + + + + Hóa chất dễ kiếm, rẻ tiền Màu sắc phong phú Chỉ thị nhiều Độ nhạy cao Độ xác cao Độ chọn lọc cao 1.3 Phạm vi áp dụng phương pháp nghiên cứu : Đề tài áp dụng với phép chuẩn độ tạo phức đào tạo HSGQG , sinh viên Hóa học, phòng thí nghiệm nhà máy sản xuất công nghiệp công ty dược Các kết nghiên cứu áp dụng cho trình thực hành học sinh, sinh viên Các kết nghiên cứu thực theo phương pháp chuẩn độ trực tiếp ion kim loại dung dịch nghiên cứu dung dịch chuẩn EDTA (Etilen Điamin Tetraaxetic) 1.4 Phân loại: 1.4.1 Chuẩn độ axit – bazơ 1.4.1.1 Đặc điểm : - Dùng phương pháp để xác định nồng độ axit, bazơ - Là phương pháp phân tích thể tích dựa phản ứng chuẩn độ: H+ + OH- → H2O - Trong trình chuẩn độ nồng độ ion H + ion OH- thay đổi nghĩa pH dung dịch thay đổi - Đường biểu diễn biến thiên pH với lượng dung dịch chuẩn cho vào gọi đường chuẩn độ axit – bazơ - Để xác định điểm tương đương trình chuẩn độ, người ta dùng chất thị axit – bazơ, loại thị có khả đổi màu theo pH, chất thị có khoảng đổi màu định - pT số chuẩn độ chất thị, giá trị pH khoảng chuyển màu thị, mà thị đổi màu rõ Giá trị pT thị phụ thuộc chất chất thị thứ tự phép chuẩn độ - Đối với phép chuẩn độ xác định, cần chọn thị có khoảng chuyển màu nằm bước nhảy chuẩn độ, cần chọn pT màu thị đổi rõ gần sát với pH tương đương - Điểm cuối chuẩn độ điểm ngừng chuẩn độ chất thị đổi màu đột ngột Điểm cuối chuẩn độ thường lân cận điểm tương đương Nên sai lệch điểm tương đương điểm cuối chuẩn độ gây sai số phép chuẩn độ 1.4.1.2 Chất thị axit-bazơ (chất thị pH) - Là chất có màu thay đổi theo thay đổi pH - Thường axit yếu hữu (HInd) bazơ yếu hữu (IndOH), đó, dạng axit (HInd; Ind+) bazơ liên hợp (Ind-; IndOH) có màu khác - Trong dung dịch chất thị tồn đồng thời dạng axit bazơ liên hợp có màu khác nhau: HInd IndOH → ¬ → ¬ H+ + Ind- (a) Ind+ + OH- (b) - Nếu nồng độ chúng không 10 lần ⇒ mắt ta thấy tồn dạng màu - Nếu nồng độ chúng từ 10 lần trở lên, mắt ta nhìn thấy màu dạng có nồng độ lớn 1.4.2 Chuẩn độ oxi hóa – khử 1.4.2.1 Nguyên tắc phương pháp: Dựa phản ứng trao đổi electron để xác định chất dạng oxi hóa dạng khử Để xác định chất oxi hóa người ta dùng dung dịch chuẩn dung dịch chất khử có nồng độ xác ngược lại để xác định chất khử người ta dùng dung dịch chuẩn dung dịch chất oxi hóa - Dung dịch chuẩn oxi hóa : KMnO4,K2Cr2O7, I2-Na2S2O3, KBrO3, KIO3… - Dung dịch chuẩn khử : TiCl3, Muối Mohr… Để xác định chất đó, người ta thường đưa chúng dạng oxi hóa hay khử thích hợp 1.4.2.2 Chất thị oxi hóa – khử: Trong phương pháp oxy hóa khử có trường hợp không cần sử dụng chất thị mà nhận điểm cuối Ví dụ chuẩn chất khử dung dịch KMnO , giọt dung dịch KMnO4 dư làm cho dung dịch có màu hồng dấu hiệu để kết thúc chuẩn độ Còn đa số trường hợp phải dùng chất thị V đệm axetat (ml) q(%) 10,70 10,70 10,75 10,72 0,0093 +6,9 0,0092 10,80 10,80 10,75 10,78 +7,2 0,0092 10,80 10,85 10,80 10,82 +7,5 0,0092 10,80 10,85 10,80 10,82 +7,5 0,0092 10,80 10,85 10,80 10,82 +7,5 0,0092 10 10,80 10,85 10,85 10,83 +7,6 Bảng 3.7 Kết chuẩn độ EDTA 0,0100 M dung dịch Zn2+ với thị PAN 3.4.2.4 Thảo luận Kết cho thấy tăng thể tích đệm axetat vào sai số tương đối tăng lên Vì cho thêm đệm axetat vào, CH3COO- tạo phức với Zn2+ làm thể tích EDTA cần dùng tăng lên Do với thí nghiệm chuẩn độ Zn2+ EDTA, không làm ngược lại với thị PAN Phần 2: Nghiên cứu số hệ dung dịch ion sử dụng chuẩn độ tạo phức để xác định nồng độ ion 4.5 Hệ dung dịch Fe – Zn 4.5.1 Chuẩn độ hệ hỗn hợp Fe-Zn với thị PAR môi trường đệm axetat 4.5.1.1 Nguyên tắc Trong hệ hỗn hợp ion : thực phép chuẩn độ (1) Che Fe để xác định Zn2+ EDTA (2) Chuẩn độ ngược lượng EDTA dư Cu2+ từ tính nồng độ Zn2+ Trong nồng độ Fe, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp 4.5.1.2 Các phản ứng Phản ứng che Fe3+ = pyrophotphhat P2O74Fe3+ + 2P2O74- → [Fe(P2O7)2]54.5.1.3 Cách tiến hành: Lấy bình chuẩn độ lượng x ml Fe3+ y ml Zn2+ Thí nghiệm : Thêm mL pyrophotphat có công thức Na4P2O7 để che ion Fe3+, lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ Zn2+ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng Hình 3.8: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Thí nghiệm : Thêm z mL EDTA 0,0100M vào bình, sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAR, lắc Chuẩn độ dung dịch Cu2+ 0,01033 M đến dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ Hình 3.9: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 4.5.2 Chuẩn độ hệ hỗn hợp Fe-Zn với thị PAN môi trường đệm axetat 4.5.2.1 Nguyên tắc Che Fe để xác định Zn2+ EDTA Chuẩn độ ngược lượng EDTA dư Cu2+ từ tính nồng độ Zn2+ Trong nồng độ Fe, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp (1) (2) 4.5.2.2 Các phản ứng Phản ứng che Fe3+ = pyrophotphhat P2O74Fe3+ + 2P2O74- → [Fe(P2O7)2]54.5.2.3 Cách tiến hành: Lấy bình chuẩn độ lượng x ml Fe3+ y ml Zn2+ Thí nghiệm : Thêm mL pyrophotphat có công thức Na4P2O7 để che ion Fe3+, lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAN Chuẩn độ Zn2+ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu vàng Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.9: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Thí nghiệm : Thêm z mL EDTA 0,0100M vào bình, sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAN, lắc Chuẩn độ dung dịch Cu2+ 0,01033 M đến dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu hồng tím Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.11: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 4.5.3 Kết Kết trình bày bảng 3.7 Hệ Thí nghiệm V1(ml)ED TA x(ml) TN1 y(ml) V1i V EDTA (z ml) 7,65 10 10 8 10 10 7,70 V2 (ml) Cu2+ V2i Thuốc thử PAR 7,67 4,26.10-3 25 7,05 7,05 9,80 5,15 9,82 4,91.10-3 25 5,15 9,80 5,20 9,90 7,10 9.90 9,88 5,49.10-3 25 9.85 7,15 LT Sai số tương đối (q%) TN2 7,00 7,65 9,85 LT Sai số tương đối (q%) Thí nghiệm 7,07 5,17 7,13 4,44.10-3 5,53.10-3 -4,1 -4,0 5,00.10-3 4,98.10-3 -1,8 -0,6 5,55.10-3 4,42.10-3 5,75.10-3 5,01.10-3 4,37.10-3 +1,1 7,15 -1,1 Thuốc thử PAN 10 7,85 7,85 7,85 4,36.10-3 25 7,05 7,07 5,56.10-3 4,44.10-3 5,53.10-3 7,05 +1,8 -0,54 10 10 10 7,85 7,10 9,85 5,25 9,85 9,83 4,92.10-3 25 5,20 9,80 5,25 10,10 7,05 10,1 10,12 5,62.10-3 10,15 25 7,00 5,00.10-3 5,23 4,98.10-3 4,98.10-3 +1,6 5,55.10-3 7,02 4,42.10-3 4,17.10-3 7,00 -1,2 +5,6 Bảng 3.7 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Fe-Zn với thuốc thử PAR, PAN (= 0,00999 M; = 0,01033 M; CEDTA= 0,0100 M; = 0,00995 M) 4.5.4 Thảo luận Kết chuẩn độ cho thấy + Với thị PAR tỉ lệ Fe3+: Zn2+ = 8:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,1%) + Với thị PAN tỉ lệ Fe3+: Zn2+ = 10:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,6%) 4.6 Hệ dung dịch Cu– Zn 4.6.1 Chuẩn độ hệ hỗn hợp Cu – Zn với thị PAR môi trường đệm axetat 4.6.1.1 Nguyên tắc Trong hệ hỗn hợp ion : thực phép chuẩn độ Chuẩn độ tổng Cu Zn từ tính nồng độ Cu Che Cu để xác định Zn2+ EDTA Trong nồng độ Cu, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp (1) (2) 4.6.1.2 Các phản ứng Phản ứng che Cu2+ = Na2S2O3 Cu2+ + 3S2O32- → [Cu(S2O3)3]4- (lgβ = 13,84) 4.6.1.3 Cách tiến hành Lấy bình chuẩn độ lượng x ml Cu2+ y ml Zn2+ Thí nghiệm : Thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thị PAR Chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu xanh úa Hình 3.10: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Thí nghiệm : Thêm mL natrithiosunfat có công thức Na2S2O3 để che ion Cu2+ , lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thị PAR Chuẩn độ Zn2+ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.11: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 4.6.2 Chuẩn độ hệ hỗn hợp Cu - Zn với thị Murexit môi trường NH3 4.6.2.1 Nguyên tắc Trong hệ hỗn hợp ion : thực phép chuẩn độ Chuẩn độ tổng Cu Zn từ tính nồng độ Cu Trong nồng độ Cu, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp 4.6.2.2 Cách tiến hành: Lấy bình chuẩn độ lượng x ml Cu2+ y ml Zn2+ Thí nghiệm : Thêm 1,5 mL dung dịch NH3 6M giọt thị Murexit Chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu tím Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.12: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước cho thị, trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 4.6.3 Kết Kết trình bày bảng 3.8 Hệ Thí nghiệm V1(ml)EDT A TN1 x(ml) y(ml) V1i 10 8,10 V2i Chỉ thị PAR 8,08 Thí nghiệm V2(ml)ED TA TN2 4,49.10-3 18,35 18,38 5,68.10-3 LT Sai số tương đối (q%) 4,44.10-3 LT Sai số tương đối (q%) 5,74.10-3 8,10 18,40 8,05 10,05 10 10 10 10,10 20,5 10,08 5,04.10-3 20,5 10,10 20,55 10,10 18,40 10,15 -1,3 18,40 10,03 10,10 5,57.10-3 18,40 20,52 18,42 +1,04 5,00.10-3 5,17.10-3 -0,8 -0,2 5,55.10-3 4,59.10-3 5,18.10-3 4,64.10-3 -0,4 18,45 -1,1 Chỉ thị Murexit 18,05 10 18,05 18,07 20,25 10 20,25 20,23 17,95 10 17,95 17,98 -1,3 +4,0 5,00.10-3 5,17.10-3 -0,8 +2,7 5,55.10-3 4,59.10-3 5,03.10-3 20,20 5,74.10-3 5,51.10-3 18,10 10 4,44.10-3 4,40.10-3 18,00 -0,4 +4,1 Bảng 3.8 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn với thuốc thử PAR, Murexit (= 0,00999 M; = 0,01033 M; CEDTA= 0,0100 M) 4.6.4 Thảo luận Kết chuẩn độ cho thấy + Với thị PAR tỉ lệ Cu2+: Zn2+ = 10:8; 10:10 ; 8:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,3%) + Với thị Murexit tỉ lệ Cu2+: Zn2+ = 10:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 2,7%) 4.7 Hệ dung dịch Al– Zn 4.7.1 Chuẩn độ hệ hỗn hợp Al – Zn với thị PAR môi trường đệm axetat 4.7.1.1 Nguyên tắc Trong hệ hỗn hợp ion : thực phép chuẩn độ (1) Che Al3+ để xác định Zn2+ EDTA (2) Chuẩn độ ngược lượng EDTA dư Fe3+ từ tính nồng độ Zn2+ Trong nồng độ Al, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp 4.7.1.2 Các phản ứng Phản ứng che Al3+ = NaF Al3+ + F- → AlF624.7.1.3 Cách tiến hành: Lấy bình chuẩn độ lượng x ml Al3+ y ml Zn2+ Thí nghiệm : Thêm mL natriflorua có công thức NaF để che ion Al3+, lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ Zn2+ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu đỏ vang sang màu vàng Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.13: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước sau điểm kết thúc chuẩn độ Thí nghiệm : Thêm z mL EDTA 0,0100M vào bình, sau thêm 1,5 mL dung dịch đệm axetat giọt thuốc thử PAR Chuẩn độ dung dịch Fe3+ 0,00995 M đến dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ vang Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.14: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 4.7.2 Chuẩn độ hệ hỗn hợp Al – Zn với thị Murexit môi trường NH3 4.7.2.1 Nguyên tắc Trong hệ hỗn hợp ion : thực phép chuẩn độ Che Al3+ để xác định Zn2+ EDTA Trong nồng độ Al, Zn thay đổi để tìm tỉ lệ thích hợp 4.7.2.2 Các phản ứng Phản ứng che Al3+ = NaF Al3+ + F- → AlF624.7.2.3 Cách tiến hành: Lấy bình chuẩn độ lượng x ml Al3+ y ml Zn2+ Thí nghiệm : Thêm mL natriflorua có công thức NaF để che ion Al3+, lắc Sau thêm 1,5 mL dung dịch NH3 6M giọt thuốc thử Murexit Chuẩn độ Zn2+ dung dịch EDTA đến dung dịch chuyển từ màu vàng da cam sang màu tím Ghi thể tích, lặp lại lần Hình 3.15: Màu dung dịch (từ trái sang phải) trước sau điểm kết thúc chuẩn độ 4.7.3 Kết Kết trình bày bảng 3.9 Hệ Thí nghiệm V1(ml)EDTA TN1 x(ml) y(ml) V1i 10 8 10 10 8,15 Thí nghiệm V EDTA (z ml) V2 (ml) Fe3+ V2i 8,12 4,51.10-3 25 7,00 8,10 7,00 10,15 4,95 10,10 10,12 5,06.10-3 25 4,95 10,10 5,00 10,10 7,10 10,10 10,05 10,08 5,60.10-3 25 7,10 7,05 Thuốc thử Murexit LT Sai số tương đối (q %) TN2 Thuốc thử PAR 7,05 8,10 10 LT Sai số tương đối (q %) 7,02 4,97 7,08 4,44.10-3 5,50.10-3 -1,6 +1,3 5,00.10-3 4,95.10-3 -1,2 +0,8 5,55.10-3 4,40.10-3 5,43.10-3 4,91.10-3 4,33.10-3 -0,9 +1,6 8,15 10 8,15 8,13 4,52.10-3 25 10,15 10 10,15 10,13 5,07.10-3 25 10,10 +1,5 5,00.10-3 4,95.10-3 -1,4 10,15 10 -1,8 4,90.10-3 10,10 5,50.10-3 5,42.10-3 8,10 10 4,44.10-3 5,55.10-3 10,12 5,62.10-3 25 10,10 +1,01 4,40.10-3 4,29.10-3 -1,2 Bảng 3.9 Bảng kết chuẩn độ hỗn hợp Al-Zn với thuốc thử PAR,Murexit (= 0,00999 M; = 0,00995 M; CEDTA= 0,0100 M; = 0,00990 M) 4.7.4 Thảo luận Kết chuẩn độ cho thấy + Với thị PAR tỉ lệ Al3+: Zn2+ = 10:8; 10:10 ; 8:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,6%) + Với thị Murexit tỉ lệ Al3+: Zn2+ = 10:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,4%) KẾT LUẬN Sau thời gian tiến hành thực nghiệm nghiên cứu phản ứng chuẩn độ tạo phức, thu số kết quan trọng sau: Đã nắm rõ chi tiết quy trình chuẩn bị thực hành phân tích định lượng phép chuẩn độ thể tích: Cân pha chất chuẩn Chuẩn hóa dung dịch NiSO4…… Chuẩn bị mẫu phân tích tiến hành chuẩn độ Đã khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến trình chuẩn độ Ni2+ với thị Murexit phương pháp complexon: nồng độ NH3 tối ưu nằm +2,5 khoảng 3,00 M đến 0,0594 M (Tương đương từ 0,1 mL đến 10,0 mL NH3 6M với 10,0 mL dung dịch mẫu) cho kết tốt Đã khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến trình chuẩn độ EDTA Ni2+ với thị Murexit : nồng độ NH3 tối ưu nằm khoảng 1,385 M đến 0,545 M (Tương đương từ 1,0 mL đến 3,0 mL NH3 6M với 10,0 mL dung dịch mẫu) cho kết tốt Đã khảo sát ảnh hưởng thể tích đệm amoni đến trình chuẩn độ ngược Ni2+ EDTA Mg2+ với thị Eriocrom đen T : thể tích đệm amoni nằm khoảng từ 4,0 mL đến 10,0 mL Đã khảo sát ảnh hưởng đệm axetat đến trình chuẩn độ Ni2+ với thị PAR : thể tích đệm axetat tối ưu nằm khoảng 2,0 mL đến 10,0 mL cho kết tốt Đã khảo sát ảnh hưởng đệm axetat đến trình chuẩn độ Ni2+ với thị PAN: thể tích đệm axetat tối ưu nằm khoảng 3,0 mL đến 10,0 mL cho kết tốt Đã khảo sát ảnh hưởng đệm axetat đến trình chuẩn độ EDTA Ni2+ với thị PAR : thể tích đệm axetat tối ưu nằm khoảng 3,0 mL đến 10,0 mL cho kết tốt Đã khảo sát ảnh hưởng đệm axetat đến trình chuẩn độ EDTA Ni2+ với thị PAN : thể tích đệm axetat làm sai số tương đối cao Do với thí nghiệm chuẩn độ Zn2+ EDTA, không làm ngược lại với thị PAN Đã khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp hai kim loại Fe – Zn : + Với thị PAR tỉ lệ Fe3+: Zn2+ = 8:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,1%) + Với thị PAN tỉ lệ Fe3+: Zn2+ = 10:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,6%) 10 Đã khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp hai kim loại Cu – Zn : + Với thị PAR tỉ lệ Cu2+: Zn2+ = 10:8; 10:10 ; 8:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,3%) + Với thị Murexit tỉ lệ Cu2+: Zn2+ = 10:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 2,7%) 11 Đã khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hệ hỗn hợp hai kim loại Al – Zn : + Với thị PAR tỉ lệ Al3+: Zn2+ = 10:8; 10:10 ; 8:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,6%) + Với thị Murexit tỉ lệ Al3+: Zn2+ = 10:10 thu kết tốt sai số nhỏ ( 1,4%) Sau trình làm việc tích cực tập trung, em hoàn thành nội dung đề tài, song thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiêu, luận văn khống tránh sơ sót khiếm khuyết Em mong nhận nhận xét , góp ý, dẫn thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để bổ sung, hoàn thiện cho luận văn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tinh Dung (2013), Hóa học phân tích phần I : Cân ion dung dịch, NXBĐHSP [2] ] Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích phần II : Các phản ứng ion dung dịch, NXBGD [3] Nguyễn Tinh Dung (2009), Hóa học phân tích phần III : Các phương pháp định lượng hóa học, NXBGD [4] Đào Thị Phương Diệp, Đỗ Văn Huê (2014), Giáo trình hóa học phân tích: Cơ sở phân tích định lượng hóa học, NXBĐHSP [5] Nguyễn Thị Thu Nga (2012), Giáo trình hóa học phân tích - Hướng dẫn thực hành, NXBĐHSP [6] Tài liệu chuẩn bị IchO từ 1996 - 2015