phương pháp chuẩn độ acid bazo

BÀI 7.3.1 PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ Burette (C) Erlen (X) HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID–BAZ HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID HA (1) ⇄ (2) A– + H+ HA : acid; A– : baz liên hợp Theo chiều (1) : số phân li acid k HA  kacid  ka  k A / B [ H  ][ A ]  [ HA] Theo chiều (2) : số bền βHA HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID–BAZ HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BAZ (1) A- + H2O ⇄ HA + OH– (2) Theo chiều (1): số phân li baz k A   kbaz Theo chiều (2) : số bềnβA- [ HA][OH  ]  kb  [ A ][ H 2O] Liên hệ kHA kA[ H  ][ A ] [ HA][OH  ] k HA k A     k H 2O  10 14 (250 C ] [ HA] [ A ][ H 2O] Acid mạnh baz liên hợp yếu HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ACID–BAZ VÍ DỤ HCl Cl– + H+ CH3COOH ⇄ CH3COO– + H+ NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH– H3PO4 ⇄ H2PO4– + H+ H2PO4– ⇄ HPO42– + H+ HPO42– ⇄ PO43– + H+ HCl, CH3COOH, NH4+ : đơn acid; H3PO4 : đa acid CH3COO– , NH3 : đơn baz; PO43– : đa baz TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH pH =– lg[H+] [H+] có cách giải PT tổng quát (nhận từ tổ hợp PT liên quan PT trung hòa điện, PT tích số ion nước, PT bảo toàn vật chất, PT số phân li acid (baz)… thành PT nhất) TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ACID pH dung dòch đơn acid HA Xét đơn acid HA có nồng độ ban đầu CHA, số phân li kHA Trong dung dòch nước: HA⇄ H++A – H2O⇄ H++OH – Trong DD có ẩn số : [H+, [OH –], [A- ] [HA] Để tính pH, giải PT chứa [H+] nhận từ tổ hợp phương trình liên quan (PT số phân li acid, PT bảo toàn điện tích, PT bảo toàn khối lượng, PT tích số ion nước) TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ACID pH dung dòch đơn acid HA PT HS phân li acid : PT bảo toàn khối lượng PT trung hoà điện PT tích số ion nước k HA [ H  ][ A  ]  [ HA] HA ]+[ A - ] = CHA (b) [H+ ] = [OH- ] + [A -] (c) [H+ ][OH- ] = kH2O Từ (a), (b) (c) suy ra: C HA  [ A  ] C HA  [ H  ]  [OH  ] [ HA] [ H ]  k HA   k HA  k HA  [A ] [A ] [ H  ]  [OH  ]  (a) (d) (e) TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ACID pH dung dòch đơn acid HA Thay [OH  ]  k H 2O [H  ] rút từ PT (d) vào (e) biến đổi, ta PT tính pH đơn acid HA : [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH ACID pH dung dòch đa acid HnA Tương tự, thành lập đươc PT dùng để tính pH dung dòch đa acid HnA (nồng độ ban đầu C0, số phân li k1, k2, k3 …) sau: [H+]n+2 + k1 [H+]n+1 + (k1 k2–k1C0 –10–14) [H+]n + (k1 k2 k3 – k1 k2 C0 – k1 kH2O)[H+]n-1 + (k1 k2 k3 k4 –3k1 k2 k3 C0 – k1k2 kH2O) [H+ ]n-2 + – k1k2 kn kH2O = TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH BAZ Tất PT tính pH DD acid áp dụng để tính pOH cho DD baz, cần thay [H+] [OH–], thay kacid kbaz …vào PT tương ứng PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ACID MẠNH BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ HCl NaOH 1)Phản ứng chuẩn độ H+ + OH  H2O 2) Tại điểm tương đương [OH]=[H+] pHtđ = 3) Bước nhảy đường chuẩn độ dài (từ pH = đến 10 với CHCl, CNaOH ~ 0,1N)  chọn chất thò có pH chuyển màu khoảng PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ACID MẠNH BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ HCl NaOH Một số chất thò thông dụng Khoảng chuyển màu 3,1 – 4,4 Màu dạng HInd Hồng cam Màu dạng Ind Vàng Bromocresol lục 3,8 – 5,4 Vàng Xanh Metyl đỏ 4,2 – 6,2 Đỏ Vàng 6,0 – 7,6 Vàng Xanh 8,2 – 10 không màu Tím Tên thò Metyl da cam Bromothymol xanh Phenolphtalein Chuẩn độ DD NaOH DD HCl 10 20 30 Dd NaOH 40 50 5,00 ml dd HCl 0,050N + nước cất + Vài giọt Phenolphtalein Màu hồng nhạt PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ACID YẾU BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ CH3COOH NaOH 1)Phản ứng chuẩn độ HA + NaOH  NaA + H2O (CH3COOH + NaOH  NaCH3COO + H2O) 2) Tại điểm tương đương, pH dd đònh NaA baz yếu có nồng độ CNaA nên: pHtđ = + ½ pkHA + ½ lgCNaA = + ½ pkCH3COOH+ ½ lgCNaCH3COO =7 + ½ 4,76+ ½ lgCNaCH3COO (CNaCH3COO = 0,01M  pHtđ= 8,38 CNaCH3COO = 0,1M  pHtđ = 8,88) CNaA nồng độ NaA sinh ra, mặt lý thuyết nồng độ acid ban đầu/ nồng độ baz sử dụng, thực tế bò giảm xuống thể tích DD tăng lên PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ACID YẾU BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ CH3COOH NaOH 3) Bước nhảy đường chuẩn độ nằm vùng baz nên chọn thò có pHch/m > 7, thường dùng phenol phtalein Đường chuẩn độ acid yếu baz mạnh PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ BAZ YẾU BẰNG ACID MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ NH4OH HCl 1)Phản ứng chuẩn độ A + HCl  HA + Cl (NH3 + HCl  NH4+ + Cl) 2) Tại điểm tương đương, pH dd đònh HA acid yếu nên: pHtđ = ½ pkHA  ½ lgCHA = ½ pkNH4+ ½ lgCNH4+ = ½ 9,24 ½ lgCNH4+ (CNH4+ = 0,01M  pHtđ= 5,62 CNH4+ = 0,1M  pHtđ = 5,12) PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ BAZ YẾU BẰNG ACID MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ NH4OH HCl Bước nhảy đường chuẩn độ nằm vùng acid nên chọn thò có pHch/m < 7, thường dùng metyl da cam, bromocresol lục, metyl đỏ % chuẩn độ PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ĐA ACID BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ H3PO4 NaOH Điều kiện để đa acid HnA chuẩn độ theo nấc ki  10 ki 1 ki  10 10 1)Phản ứng chuẩn độ H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 + H2O ka1 = 102,12 NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O ka2 = 107,21 Na2HPO4 + NaOH → Na3PO4 + H2O ka3 = 1012,38 pH tương đương chức đầu (tính gần đúng): pHtđ1 = ½ (pka1 + pka2) = 4,7 pHtđ2 = ½ (pka2 + pka3) = 9,8 (không chuẩn độ chức thứ Na2HPO4 yếu) PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ĐA ACID BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ H3PO4 NaOH Có thể XĐ điểm cuối thò : V tđ1 → Bromocresol lục V tđ2 → Phenol phtalein Vtđ thể tích OH- dùng để chuẩn độ chức Vtđ2 = Vtđ1 pH pHtd pHtd  Bromocresol lục Vtd Vtd VNaOH, ml Đường chuẩn độ H3PO4 NaOH Đọc V1 Chuẩn độ DD H3PO4 DD NaOH 10 20 10 NaOH 30 5,00 ml dd H3PO4 + nước cất Đọc V2 20 40 40 50 50 2-3 giọt Bromocresol lục Màu Lục xanh NaOH 30 3-4 giọt Phenolphtalein Màu Xanh tím PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ĐA BAZ BẰNG ACID MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ Na2CO3 HCl Điều kiện để đa baz An chuẩn độ theo nấc ki  10 ki 1 ki  10 10 1)Phản ứng chuẩn độ Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + NaCl kb1=103,68 NaHCO3 + HCl  H2CO3 + NaCl kb2=107,65 (CO32 baz liên hợp diacid H2CO3 ka1=106,35;ka2=1010,32) PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ĐA BAZ BẰNG ACID MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ Na2CO3 HCl Na2CO3 chuẩn độ HCl theo nấc: pHtđ1 = ½ (pKa1 + pKa2) = 8,33 pHtđ2 ~ (tùy thuộc nồng độ H2CO3 dung dòch): pHtđ2 = ½ pka1 ½ lgCH2CO3 = ½ 6,35  ½ lgCH2CO3 (CH2CO3 = 0,1M  pHtđ2 = 3,68; CH2CO3 = 0,01M  pHtđ2 = 4,18) Có thể xác đònh điểm cuối thò : V tđ1 → Phenol phtalein V tđ2 → Methyl da cam PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ĐA BAZ BẰNG ACID MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ Na2CO3 HCl pH Vtđ thể tích HCl dùng để chuẩn độ chức Vtđ2 = Vtđ1 pHtd Phenolphtalein pHtd Metyl da cam Vtd1 Vtd VHCl, ml Đường chuẩn độ Na2CO3 HCl PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ XÁC ĐỊNH ĐỘ KIỀM CỦA MẪU NƯỚC NƯỚC KIỀM OH– CO32– HCO3– OH + CO32 – CO32 – + HCO3– Dùng acid mạnh (HCl H2SO4) chuẩn độ mẫu nước kiềm với thò phenolphthalein (VP) methyl da cam (VM) Tương quan thể tích VP VM giúp kết luận diện ion kiềm hàm lượng chúng PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ XÁC ĐỊNH ĐỘ KIỀM CỦA MẪU NƯỚC Kết chuẩn độ OH- HCO3– CO32– VP = 0, VM  0 VM 2VP < VM VM – 2VP VP 2VP > VM 2VP – VM 2(VM –VP ) 0 VM VP 0 2VP = VM VP = VM ... đường chuẩn độ nằm vùng baz nên chọn thò có pHch/m > 7, thường dùng phenol phtalein Đường chuẩn độ acid yếu baz mạnh PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ BAZ YẾU BẰNG ACID MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ NH4OH... nồng độ NaA sinh ra, mặt lý thuyết nồng độ acid ban đầu/ nồng độ baz sử dụng, thực tế bò giảm xuống thể tích DD tăng lên PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ACID YẾU BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ CH3COOH... khác PP CHUẨN ĐỘ ACID – BAZ CHUẨN ĐỘ ACID MẠNH BẰNG BAZ MẠNH Ví dụ: Chuẩn độ HCl NaOH 1)Phản ứng chuẩn độ H+ + OH  H2O 2) Tại điểm tương đương [OH]=[H+] pHtđ = 3) Bước nhảy đường chuẩn độ dài