tai lieu hoa phan tich hay

+ 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 d

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

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 VX (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 (VR mL)

Từ VX , VR , CM(R) đã biết và phương trình phản ứng tính CM(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

H2C2O4.2H2O 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 + H2C2O4 → Na2C2O4 + 2H2OTheo phương trình phản ứng: nNaOH = 2nH C O 2 2 4

⇒ CM(NaOH) x 12,58.10-3 = 2 x 33

1,2600 25.10.126,00 500.10

−

−

⇒ CM(NaOH) = 3

2 12,58.10 − 33

1,2600 25.10.126,00 500.10

Từ VX , VR , CM(R) , VR’ , CM(R’) đã biết và phương trình phản ứng tính CM(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 AgNO3 0,1248M vào 20,00 mL dung dịch

NaCl Chuẩn độ dung dịch AgNO3 dư thì hết 11,54 mL dung dịch NH4SCN 0,0875M Tính nồng độ mol/ lít của dung dịch NaCl

.V _ =

Từ VR , CM(R) suy ra lượng Y sinh ra

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 Na2S2O3 0,0950

M Tính %Cu có trong quặng

Phương trình phản ứng:

2Cu2+ + 5I - → 2CuI ↓ + I-3 (1)Phương trình chuẩn độ:

- 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.

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

- 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.

Tên thường dùng Dung môi Màu dạng

axít

Màu dạng bazơ

Khoảng pH đổi màu

Metyldacam

(Heliantin)

Bromphenol xanh Nước Vàng Nâu tím 3,0 – 4,6

Phenolphtalein Rượu 70% Không

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 V0 (mL) dung dịch axit mạnh HA có nồng độ C0(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- → H2O

* Phương trình đường chuẩn độ:

- Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch axit mạnh HA có nồng độ C0(M)

pH = - lg[H+] = - lgC0

- Trước điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm axit mạnh HA dư và muối của nó với bazơ mạnh BA

pH = - lg[H+] = - lgC0V0 – CV V0 + V

axit mạnh HA và bazơ mạnh BOH).

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- → H2O

a Trước chuẩn độ: dung dịch là dung dịch HCl 0,1M

- 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)

Điểm tương đương

.

V NaOH

* 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 V0 (mL) dung dịch bazơ mạnh BOH có nồng độ C0(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- → H2O

* Phương trình đường chuẩn độ:

- Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch bazơ mạnh BOH có nồng độ

0,1M 1M 0.01M

7

Điểm tương đương

- Trước điểm tương đương: dung dịch hỗn hợp gồm bazơ mạnh BOH dư và muối của nó với axit mạnh BA.

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

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 V0 (mL) dung dịch axit HA có nồng độ C0(M) và hằng số axit Ka 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- + H2O

* Phương trình đường chuẩn độ:

- Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch axit yếu HA nồng độ C0(M) và hằng số axit Ka

pH = 14 - pOH = 14 + lg CB

3COOH 0,1M; hằng số axit Ka = 10 -4,75 bằng dung dịch NaOH 0,1M.

Bảng 2: Đường chuẩn độ CH 3 COOH 0,1M bằng NaOH 0,1M

b Chuẩn độ đơn bazơ yếu bằng đơn axit mạnh

Khảo sát sự chuẩn độ V0 (mL) dung dịch bazơ yếu BOH có nồng độ C0(M) và hằng số bazơ Kb 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+ + H2O

* Phương trình đường chuẩn độ:

- Trước khi chuẩn độ: dung dịch là dung dịch bazơ yếu BOH có C0(M) và hằng số bazơ Kb

Điểm tương đương

- 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

Dựa vào đường cong chuẩn độ ta có thể chọn chất chỉ thị thích hợp cho quá

Điểm tương đương

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

Một số chất gốc thường gặp như borax Na2B4O7.10H2O, axit oxalic

H2C2O4.2H2O, axit benzoic C6H5COOH, AgNO3, K2Cr2O7,

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

- 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

- Dùng cân phân tích cân chính xác 6,3 gam chất rắn H2C2O4.2H2O

- Hoà tan lượng H2C2O4.2H2O 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:

mNaOH = 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 H2C2O4 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

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

- Dung dịch NaOH chưa biết nồng độ

- Dung dịch HCl chưa biết nồng độ

- Chất chỉ thị: metyl dacam (Heliantin); P.P

Dd HCl 20mL Chất chỉ thị

Dd NaOH 0,1M

Dựa vào phản ứng chuẩn độ: H + + OH - → H 2 O

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)

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 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 axit mạnh:

Dùng pipette lấy chính xác 20mL dung dịch NaOH

(chưa biết nồng độ) cho vào bình erlen, thêm 3 giọt

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 NaOH

Nhận xét

Dd HCl 0,1M

Dd NaOH 20mL Chất chỉ thị

Dd NaOH 0,1M

CHUẨN ĐỘ BAZƠ YẾU BẰNG AXIT MẠNH

- 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:

1 Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh:

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 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

Tính nồng độ dung dịch CH3COOH

Nhận xét

Dd HCl 0,1M

Dd NH3 20mL Chất chỉ thị

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, 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 NH3 Nhận xét

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 CH 3 COOH 0,1000 M ; K a = 10 -4,75 với dung dịch NaOH 0,1000 M Có thể tham khảo bảng sau.

Một số chất chỉ thị axit – bazơTên chất chỉ thị Khoảng

đổi màu pH

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 nên pH của dung dịch được tính theo công thức sau:

pH = ½ (4,75 – lg 0,1000) = 2,88

- pH sau khi thêm 10 mL dung dịch NaOH: dung dịch gồm CH3COOH dư và CH3COONa nên dung dịch là hệ đệm pH

[CH3COOH] = 50,00 0,1000 - 10,00 0,100060 = 0,0667 (M)

[CH3COO-] = 10,00 0,100060 = 0,0167(M)

pH = 4,75 - lg0,06670,0167 = 4,15

- pH sau khi thêm 49,95 mL dung dịch NaOH: dung dịch gồm CH3COOH dư và CH3COONa nên dung dịch là hệ đệm pH.

pH = 14 - ½ (9,25 – lg(0,0500)) = 8,72

- pH sau khi thêm 50,05 mL dung dịch NaOH: dung dịch gồm NaOH dư và CH3COONa nên pH của dung dịch có thể tính gần đúng theo công thức tính pH của dung dịch bazơ mạnh

[OH-] = 50,05 0,1 - 50,00 0,1 100,05 = 4,9975.10-5 (M)

pH = 14 + lg (4,9975.10-5) = 9,7

Từ các điểm pH trên ta vẽ 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:

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

= 3,62 10-6

6

(1,82.10 )(0,0311) (0,0155)

−

− = 2,78 10-9[X-] = 0,0466 25,0025,00 + 18,22 = 0,027(M) ; pKb = - lgKb = 8,56

pH = 14 - ½ (8,56– lg(0,027)) = 8,94

HOÁ PHÂN TÍCH 3

Thời lượng: 3 đvht (45 tiết) Ngành đào tạo: Hoá Trình độ đào tạo: Đại Học

1.1 CÁCH BIỂU DIỄN KẾT QUẢ PHÂN TÍCH.

Có 2 cách biểu diễn kết quả phân tích:

- Biểu diễn hoá học

- Biểu diễn số học

1.1.1 Biểu diễn hoá học.

- Các cấu tử thường được biểu diễn dưới dạng tồn tại thực của nó

VD: Biểu diễn cấu tử N dưới dạng NO3-, NO2-, NH4+, NH3…

- Khi chưa biết chính xác thành phần thì các cấu tử được biểu diễn dưới dạng các nguyên tố hoặc oxit của các nguyên tố đó

VD: Fe trong quặng : Fe; Ca trong đã vôi: CaO

* Đối với chất rắn: Ta thường dùng hàm lượng phần trăm hoặc hàm lượng phần

triệu về khối lượng

* Đối với chất lỏng: Có 4 cách biểu diễn:

+ Cách 4: % về khối lượng theo thể tích ( w

VD1: Cho 2 lít không khí khô đi từ từ qua dung dịch KOH đặc thì lượng khí CO2

bị KOH giữ lại là 1,5 mg Hãy tính hàm lượng % theo thể tích ( V

V

P ) của khí CO2 trong không khí khô?

−

=> VCO2 = 1,5.10 3

.22,444

−

(l)

- Hàm lượng % theo thể tích của CO2 trong không khí là:

V V

44.2

−

= 0,037 % ≈ 0,04 %

VD2: Hãy tính hàm lượng % khối lượng của rượu etylic 95% theo thể tích Biết

tỷ khối của rượu là: dc = 0,7939; tỷ khối của của rượu etylic 95% là dl = 0,8160.GIẢI:

1.2 BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG

Để biểu diễn nồng độ trong phân tích định lượng người ta dùng 1 trong các loại nồng độ sau: Nồng độ %; nồng độ mol; nồng độ đương lượng; độ chuẩn.

1.2.1 Nồng độ phàn trăm (C%)

1.2.2 Nồng độ mol (C M ):

- ĐN: Nồng độ mol là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch (là nồng độ cx).

VD: Pha 1 lít dung dịch axit HCl 0,10 M từ HCl đặc 37% (d = 1,19 g/ml) Tính

thể tích dung dịch HCl đặc cần dùng?

Giải:

- Ta có: nHCl = C V = 0,1 1 = 0,1 (mol)

- HCl 37%: Cứ 100 g dung dịch HCl có 37 g hay 37/M (mol) HCl nguyên chất.

Có x g dung dịch ……… 0,1 mol HCl nguyên chất.

=> x =

37

100 1

= 8,3 (ml);

=> Công thức tổng quát: ϑ ml = .100

.

M

w w

1 Đương lượng gam (đ).

- ĐN1: Đương lượng gam là số gam chất đó tương đương hoá học với 1 nguyên

tử gam (1,008 g H) hay 1 mol ion H + hoặc 1 mol ion hoá trị 1 hoặc 1 mol e.

- VD1: Xét phản ứng: H2SO4 + 2 KOH → K2SO4 + 2 H2O

Hay: H2SO4 + 2 OH- → SO4- + 2 H2O (1)

- Theo phản ứng (1), cứ 1 mol (H2SO4) phản ứng vừa hết với 2 mol ion OH-

=> Đlg(H2SO4) = 1

2 ptg (H2SO4) = 49 (g)

2 Khối lượng đương lượng (Đ):

- ĐN: Khối lượng đương lượng là số gam của một đương lượng chất

=> ĐA = M A

n ; => MA = n ĐA

Trong đó: n là điện tích của cấu tử A

* Kết luận: Muốn tìm Đlg của 1 chất ta lấy iong (dạng ion) hoặc nguyên tử gam

(ngtử) hoặc phân tử gam (dạng ptử) chia cho số điện tích (n) của cấu tử đang xét

* Chú ý: - Số n là số mol nguyên tử H hoặc số mol ion hoá trị 1 kết hợp ví cấu tử

đang xét

- Số n là số e trao đổi trong phản ứng oxi hoá - khử

- Số n cũng có thể là số liên kết phối trí hoặc là số liên kết CHT trong phản ứng tạo phức

VD1: Xét phản ứng: Al3+ + 3 OH- € Al(OH)3 Tính Đlg(Al) =?

Giải:

n + = 2 vì tạo được 2 liên kết phối trí với 2 ion CN

-nCN = 1, vì tạo được 1 liêt kết phối trí với ion Ag+

4 Quan hệ giữa nồng độ đương lượng và nồng độ mol.

- Giả sử hoà tan a gam chất A trong 1 lít dung dịch, thì:

5 Quy tắc đương lượng: “Tổng số đgl của các chất tham gia phản ứng trong 1

phản ứng hoá học luôn luôn bằng nhau ”

* Chú ý: Khối lượng nên đưa về đơn vị là gam; thể tích đưa về đơn vị là lít.

VD: Để trung hoà hết 25,00 ml dung dịch axit H2C2O4 (axit oxalic) chứa 6,300 g H2C2O4 2H2O trong 1 lít dung dịch người ta phải dùng 20,18 ml dung dịch NaOH Hãy tính nồng độ mol của NaOH?

GIẢIH2C2O4 (C0, V0) ⇔ NaOH (C, V)

- Pt phản ứng: H2C2O4 + 2 NaOH → Na2C2O4 + H2O

Bản chất: H2C2O4 + 2 OH- → C2O42- + 2 H2O

Vậy nồng độ dung dịch NaOH là: C N = C M = 0,1239 (M)

1.2.4 Độ chuẩn (T) Có 2 loại độ chuẩn:

1 Độ chuẩn của một chất A (TA): Là số gam của chất A có trong 1 ml dung dịch VD1: TNaOH = 0,004.=> 1 ml dung dịch A có chứa 0,004 g chất A nguyên chất.

- Từ độ chuẩn ta có thể tính được nồng độ đương lượng và nồng độ mol

=> CM =

.10 10 ( ) A

Ptg A = M ; CN = .103 .103

( ) A

T T n Dlg A = M

2 Độ chuẩn của 1 chất A theo một chất xác định B (T A/B ).

- … là số gam của chất B tương đương hoá học với 1 ml dung dịch chất A

- Từ độ chuẩn TA/B ta có thể tính được nồng độ đương lượng hoặc số g chất phân tích

VD2: Tính nồng độ đương lượng của NaOH, biết T NaOH H C O/ 2 2 4 2H O2 = 0,0504

- Ta có: T NaOH H C O/ 2 2 4 2H O2 = 0,0504 nghĩa là cứ 0,0504 g H2C2O4.2H2O phản ứng vừa

đủ với 1 ml dung dịch NaOH

- Áp dụng quy tắc đương lượng: Số đlg(NaOH) = Số đlg(H2C2O4.2H2O)

1.3 SAI SỐ TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG HOÁ HỌC.

Để đánh giá giá giá trị của phép phép phân tích định lượng người ta phải dựa vào độ đúng và độ lặp của kết quả Từ đó người ta xác định loại sai số của phép phân tích Có 2 loại sai số: Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.

VD: Khi kiểm tra dung dịch HCl có nồng độ chính xác 0,1000 M, 2 SV A và B

thu được các kết quả thực nghiệm như sau:

A: 0,1002; 0,0999; 0,1004; 0,0996; 0,1003

B: 0,1014; 0,1017; 0,1016; 0,1015; 0,1014

Nhận xét: SV A có kết quả đúng hơn SV B nhưng độ lặp của SVA kém SV B.

1.3.2 Sai số hệ thống

Sai số hệ thống làm cho kết quả phân tích không đúng Mỗi loại sai số hệ thống

có thể làm cho kết quả phân tích dịch chuyển theo một chiều nhất định (tăng hoặc giảm) hoặc không đổi Nguyên nhân của sai số hệ thống có thể biết được

- Có 4 loại sai số hệ thống:

+ Sai số do sử dụng máy, hoá chất và thuốc thử

+ Sai số thao tác do chủ quan của người làm

+ Sai số cá nhân do khả năng của người phân tích

+ Sai số phương pháp có liên quan trực tiếp tới tính chất lí hoá của hệ đo

1.3.3 Sai số ngẫu nhiên.

Sai số ngẫu nhiên làm giảm độ chính xác của phép phân tích Sai số ngẫu nhiên làm cho kết quả phân tích dao động theo các chiều khác nhau (lúc tăng, lúc giảm) VD: SV A Nguyên nhân của sai số ngãu nhiên không thể nhìn thấy được.

1.4 ĐÁNH GIÁ SAI SỐ CỦA CÁC PHÉP ĐO TRỰC TIẾP (GT1 – T25).

Trong thực hành phân tích bắt buộc ta phải thực hiện các phép đo trực tiếp: cân khối lượng hoặc đo thể tích Mỗi phép đo này đều có thể mắc phải sai số ngẫu nhiên Tiếp đến là giai đoạn phân tích ta cũng có thể mắc phải sai số Các sai số này sẽ quyết định độ chính xác của phép phân tích Để làm tăng độ chính xác của phép phân tích người ta thường tiến hành một số thí nghiệm độc lập trong cùng điều kiện, sau đó đem xử lý thống kê để đánh giá độ chính xác của phép đo Có 2 đại lượng thống kê:

X n

n

i i

X X k

X X n

( 1)

n

i i

* Chú ý: Để tiện cho việc tính các giá trị X, s2, sX

, người ta chọn trong dãy n

giá trị vừa đo được một giá trị C sao cho C ≈ X Từ đó tính X , s2, sX

theo công thức:

X = C + 1

n

i i

y n

=

∑ ; (4)

s2 =

2 1

1

n

i i

x n

( )

n

i i

y n

y n

=

∑ = 0,68 + 2.10 2

7

− = 0,683;

( )

n

i i

y n

=

∑ = 8 10-4 - (2.10 )2 2

7

− = 7,43 10-4;

=> s2 =

2 1

1

n

i i

x n

=> Độ lệch chuẩn của phép đo: s = s2 = 1,11 10-2

=> Độ lệch chuẩn TB của các phép đo: sX = s2

n = 4,21 10-3

1.4.3 Độ chính xác của phép đo trực tiếp (ε) ( cận tin cậy)

- ĐN: Độ chính xác ε là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình cộng và

giá trị thực µ của đại lượng cần đo.

ε = (X - µ) (7)

- Thực tế độ chính xác của phép đo được đánh giá với một mức độ tin cậy α đã

cho VD: α = 0,95 = 95 % hay = 0,99 Nên độ chính xác của phép đo được tính

theo biểu thức: εα = s X .tα,k (8)

Trong đó: α là hệ số student.

k là bậc tự do (k = n - 1)

Bảng 2.1 Trang 29 (GT 1 của Ng Tinh Dung) về giá trị tα,k

* Nhận xét: Khi n tăng thì k tăng đồng thời tα,k giảm và ε càng nhỏ.

VD2: Đánh giá độ chính xác của kết quả xác định hàm lượng Ni trong thép theo

số liệu ở VD1 với độ tin cậy α = 0,99 Cho biết: X = 0,083,

X

s = 4,21 10-3GIẢI:

- Đối với phép đo trên ta có: k = 6; α = 0,99, tra bảng 2.1 T 29 ta được:

tα,k = 3,707 Vậy độ chính xác thực của phép đo là là:

ε = sX tα,k = 4,21 10-3 3,707 = 15,61 10-3 = 0,02 Vậy kết quả đo: X ± ε = 0,68 ± 0,02

- Sai số tương đối của phép đo là: ∆ % = ± 100%

X

ε

= ± 0,02.100%

0,68 = ± 3,0 %

* 1.4.4 Loại bỏ các phép do phạm sai số thô (bất thường) (GT1 – T30 )

1.5 SAI SỐ TRONG CÁC PHÉP ĐO GIÁN TIẾP.

Từ kết quả của phép đo trực tiếp, người ta đi đến xác định một đại lượng nào đó theo 1 công thức nhất định Đại lượng này được gọi là phép đo gián tiếp Sai số của phép đo gián tiếp được đánh giá dựa vào phương sai của các phép đo trực tiếp

+ Nếu đại lượng cần xác định dựa vào biểu thức có dạng: y = ax1 ±bx2 thì phương sai của phép đo gián tiếp là: sy2 = 1

.s x

x + 2

2

2 2

.s x

x …]

VD1: Đánh giá độ lệch chuẩn của phép cân NaCl Biết:

Khối lượng bì TB: x1 = 20,1345 với phương sai: sx12 = 5 10-8

Khối lượng bì + mẫu chất TB: x2 = 20,6842 với sx22 = 6 10-8

GIẢI:

- Khối lượng muối NaCl là: mNaCl = x2 - x1 = 0,5488 (g)

- Phương sai của phép cân NaCl là: sm2 = 1

VD2: Chuẩn độ 30,00 ml dung dịch H2SO4 hết 13,00 ml dung dịch NaOH 0,1020

M Hãy tính độ lệch chuẩn của phép xác định nồng độ H2SO4 Biết độ lệch chuẩn của phép đo thể tích là sV = 0,02 ml và phương sai của phép xác định nồng độ dung dịch NaOH là 5 10-8

- Áp dụng quy tắc đương lượng, ta có: Số đlg (NaOH) = Số đlg (H2SO4)

số bất định Các số có nghĩa cùng với số bất định được gọi là số có nghĩa

VD1: 5,3246: Có 5 số có nghĩa trong đó có 4 số tin cậy: 5,3,2,3 và 1 số bất định là

số 6

Vậy làm thế nào để viết đúng được kết quả của phép phân tích Người ta chia ra làm 2 loại:

- Ghi số liệu đo trực tiếp: thì ta phải dựa vào độ nhạy, độ chính xác của dụng cụ

đo để xác định Giả sử ta dùng cân phân tích có độ nhạy = ± 0,1 mg thì số có nghĩa được ghi đến số chỉ phần mười mg (tức là phần vạn g) nên số liệu được ghi sau dấu phẩy 4 số

VD2: 2,4563 g Như vậy số trên có 5 số có nghĩa, trong đó có 4 số tin cậy đọc

được chính xác từ cân (2, 4, 5, 6) và 1 số bất định (3) ước lượng từ kim chỉ

VD3: Đo thể tích bằng buret có vạch chia đến 0,1 ml thì số tin cậy đến phần mười

ml, còn số bất định là hàng phần trăm ml Ghi kết quả sau dấu phẩy 2 số vd: 15,02 ml

- Ghi kết quả của phép phân tích: Ta có thể dựa vào độ cận tin cậy (độ chính xác

ε ) VD: ε = ± 0,01 thì số tin cậy đến phần mười, còn số bất định đến hàng phần trăm sau dấu phẩy Do đó kết quả được làm tròn đến hàng thứ 2 sau dấu phẩy

1 Cộng và trừ: Kết quả cuối cùng chỉ được phép giữ lại một số số thập phân

bằng đúng số thập phân của số hạng có số thập phân ít nhất

VD1: 35,20 + 27,058 - 43,2 = 19,058, thì kết quả làm tròn là: 19,1.

2 Nhân và chia: Kết quả cuối cùng của phép tính nhân và chia chỉ giữ lại một số

số có nghĩa bằng đúng số có nghĩa của thừa số có số có nghĩa ít nhất

* Chú ý: Trong một số trường hợp khi giữ lại các số có nghĩa cần cân nhắc sao

cho độ bất định tương đối (∆ %) ở kết quả cuối cùng phải phù hợp với độ bất định tương đối của các số liệu được dùng để tính toán

VD6: Ta có phép tính: 0,981,01 = 1,0306 Theo quy tắc trên ta lấy: 1,0 (2 số có nghĩa)Nhưng ở đây cả 2 số 1,01 và 0,98 đều có độ bất định tương đối là ± 1, cụ thể:

%

∆ = (0,01 100)/ 1,01 ≈ (0,01.100)/ 0,98 ≈ 1 % Nên để cho phù hợp với độ bất định tương đối của các thừa số thành phần, ta phải lấy kết quả làm tròn

như sau: 1,03, khi đó ∆ % = (0,01 100) / 1,03 ≈ 1 %

BÀI TẬP: Bài 37, 45, 49, 53 trang 11- 14.(SBT)

C V M

P d

= 0,10.5,0.36,5.100%36%.1,18 = 42,96 ≈ 43 ml.

Bài 6 T 39 (GT1): Tính nồng độ mol của dung dịch NH3 (28%) (d = 0,898) Cần

lấy bao nhiêu ml NH3 29% để pha chế thành 1,0 lít dung dịch NH3 1,2 M

C V M

P d

= 1, 2.1,0.17.100% = 81,13 ≈ 81 ml.

Bài 9 T39 (GT1): Tính Đ của các chất in nghiêng trong các TH sau:

a) Pb(NO 3 ) 2 + H2SO4 → PbSO4 + 2 HNO3

Ta có: n = 2, vì 1 mol ) Pb(NO 3 ) 2 tương đương HH với 2 ion mol H+

Tính giá trị TBC, độ lệch chuẩn, độ cận tin cậy (α = 0,95) và sai số tương

đối của phép chuẩn độ?

y n

=

∑ = 0,1249 + 4.10 4

4

− = 0,1250;

( n i)

i

y n

=

∑ = 14 10-8 - (4.10 )4 2

4

− = 10 10-8 = 1 10-7

=> s2 =

2 1

1

n

i i

x n

- Độ cận tin cậy của phép đo: εα = s X .tα,k , với α = 0,95 và k = n – 1 = 3 Tra

Bài 16 T 40 (GT1): Kết quả chuẩn độ dung dịch HCl bằng NaOH được tính như

sau: CHCl = NaOH. NaOH

HCl

C V

V Với các số liệu:

16.10 (0,1058)

−+

4 2

9.10 (18, 42)

−+

4 2

4.10 (25,00)

−] 11,22 10-8

Bài 18 T40 (GT1): Biểu diễn kết quả tính sau viết đúng số có nghĩa.

a) x = 1,972.0,0054122,15.1,3 = 0,00037 = 3,7 10-4 (có 2 số có nghĩa)

b) y = 154,75 + 0,319 - 72,1564 = 82,9126 = 82,91 (lấy sau dấu phẩy 2 chữ số)

Bài 2.14 T31 (GT2): Xác định hàm lượng SO2 trong khí quyển bị ô nhiễm cho

kết quả như sau:

C%: 0,129; 0,131; 0,127; 0,132; 0,133

Tính giá trị TBC, độ lệch chuẩn, độ lệch chuẩn TB, cận tin cậy (α = 0,95) và sai

số tương đối của phép chuẩn độ?

y n

( )

n

i i

y n

1

n

i i

x n

=> Độ lệch chuẩn của phép đo: s = s2 = 2,4 10-3

=> Độ lệch chuẩn TB của các phép đo: sX = s2

n = 1,08 10-3 = 1 10-3

- Độ cận tin cậy của phép đo: εα = s X .tα,k , với α = 0,95 và k = n – 1 = 4 Tra

I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.

1.1 Nguyên tắc của phương pháp phân tích thể tích.

Dựa vào việc đo thể tích của dung dịch chất thử Bao gồm các bước cơ bản sau:

- Bước 1: Chuyển chất A vào dung dịch bằngg dung môi thích hợp.

- Bước 2: Lấy 1 thể tích chính xác dung dịch chất A (V0 A), chất A có nồng độ chưa biết

- Bước 3: Thêm dần thuốc thử B (dung dịch chuẩn) đã biết nồng độ chính xác

(CB) đến khi phản ứng hết

- Bước 4: Đo thể tích chất B đã dùng (VB).

- Bước 5: Áp dụng quy tắc đương lượng: C0 V0 = C V; => C0 = C V.0

C

1.2 Các khái niệm cơ bản (GT –T47).

- Dung dịch A: là dung dịch cần phân tích hay còn gọi là dung dịch cần chuẩn (dung dịch chuẩn độ)

- Dung dịch B: Dung dịch chuẩn đã biết chính xác nồng độ

- Qúa trình thêm dần dung dịch chuẩn B vào dung dịch A gọi là quá trình chuẩn độ.

- Thời điểm dung dịch B tác dụng hết với dung dịch A gọi là điểm tương đương

- Chất phụ: Có khả năng làm thay đổi tín hiệu (làm đổi màu hoặc tạo kết tủa) để nhận biết điểm tương đương, gọi là chất chỉ thị

- Thời điểm mà tại đó chất chỉ thị làm thay đổi tín hiệu gọi là điểm cuối chuẩn độ Đây là điểm lý tưởng nhất của quá trình chuẩn độ Tuy nhiên điểm cuối chuẩn độ thường lệch với điểm tương đương nên gây ra hiện tượng sai số

- Nguyên nhân gây sai số:

+ Dùng chất chuẩn độ không phù hợp

+ Do kỹ thuật

II PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH.

2.1 Điều kiện của phản ứng chuẩn độ: (GT2- T 48)

- Tốc độ của phản ứng phải đủ lớn

- Phản ứng xảy ra hoàn toàn và theo đúng hệ số tỷ lượng

- Phải có chất chỉ thị thích hợp

2.2 Phân loại các phương pháp phân tích thể tích (GT2 – T49).

Dựa trên các loại phản ứng hoá học có thể chia ra thành các loại phương pháp phân tích thể tích sau:

- Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ

- Phương pháp chuẩn độ tạo phức

- Phương pháp chuẩn độ kết tủa

- Phương pháp chuẩn độ oxi hoá - khử

III TÍNH TOÁN KẾT QUẢ TRONG PHÂN TÍCH THỂ TÍCH.

Để giải 1 bài toán định lượng, cần phải trải qua các bước:

- Bước 1: Viết và cân bằng phương trình phản ứng

- Bước 2: Xác định điện tích trao đổi n đối với mỗi chất tham gia phản ứng

- Bước 3: Áp dụng quy tắc đương lượng, giải để tìm ra kết quả của bài toán