VẬN DỤNG LÝ THUYẾT CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ ĐƠN CHỨC ĐỂ GIẢI BÀI TẬP LIÊN QUAN.

” Để hoàn thành tiểu luận này, Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô ở khoa Hóa Học trường Đại Học Sư Phạm Huế đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình đã truyền đạt vốn kiến thức quý b

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

Được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Hữu Hiền em đã thực hiện

GIẢI BÀI TẬP LIÊN QUAN ”

Để hoàn thành tiểu luận này, Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô ở khoa Hóa Học trường Đại Học Sư Phạm Huế đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập.

Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Th.S Nguyễn Hữu Hiền đã tận tâm, chu đáo hướng dẫn trong suốt quá trình em thực hiện tiểu luận này Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn cô.

Mặc dù đã cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất Song do mới bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học cũng như kiến thức còn hạn chế

và gặp nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót mà bản thân chưa thấy được, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Minh Tâm

I. Lý do chọn đề tài:

Hóa h c phân tích là môn khoa h c v các phọ ọ ề ương pháp xác đ nh thànhị

ph n đ nh tính và đ nh lầ ị ị ượng c a các ch t và h n h p c a chúng Nh v y,ủ ấ ỗ ợ ủ ư ậ

hóa phân tích bao g m các phồ ương pháp phát hi n, nh n bi t cũng nh cácệ ậ ế ư

phương pháp xác đ nh hàm lị ượng c a các ch t trong các m u c n phân tích.ủ ấ ẫ ầ

Phân tích đ nh lị ượng cho phép xác đ nh thành ph n v lị ầ ề ượng các h pợ

t ho c ion, hàm lố ặ ượng c a c a t t c hay m t vài c u t ch y u c a h nủ ủ ấ ả ộ ấ ử ủ ế ủ ỗ

h p,… Trong đó, phợ ương pháp chu n đ axit – baz , là m t ph n r t quanẩ ộ ơ ộ ầ ấ

tr ng trong phân tích đ nh lọ ị ượng

Đây là một mảng nghiên cứu khá rộng và rất có ý nghĩa thực tế đối với quátrình học tập và nghiên cứu Việc sử dụng “Phương pháp chuẩn độ axit - bazơ”cũng góp phần thúc đẩy học sinh phát triển tư duy, nâng cao hứng thú trong họctập bộ môn Hóa học Ngoài ra nó còn xuất hiện xuyên suốt quá trình học tập vànghiên cứu hóa học

Mặc dù vậy, hiện nay nguồn tài liệu sẵn có để học sinh – sinh viên tìm hiểuvẫn chưa nhiều, người học vẫn còn khó khăn trong việc tìm nguồn tài liệu chínhxác Do đó tôi chọn đề tài “VẬN DỤNG LÝ THUYẾT CHUẨN ĐỘ AXIT –BAZƠ ĐƠN CHỨC ĐỂ GIẢI BÀI TẬP LIÊN QUAN” để nghiên cứu

Hy vọng đề tài sẽ đem lại tài liệu bổ ích và có lợi cho bạn đọc Tôi xin chânthành cảm ơn!

II. Mục đích nghiên cứu:

Hệ thống hóa lại kiến thức đối với phương pháp chuẩn độ axit-bazo nóichung và đối với chuẩn độ axit và bazơ đơn chức nói riêng

Biết một số dạng bài tập làm tiền đề ứng dụng vào thực hành

Hoàn thiện kiến thức về chuẩn độ axit và bazơ

III. Nhiệm vụ của đề tài:

Nghiên cứu lý thuyết tổng quan chuẩn độ, phân tích định lượng đi sâu vàophân tích axit – bazo.

Nghiên cứu một số bài tập về vấn đề axit – bazo đơn chức

IV. Đối tượng nghiên cứu:

Lý thuyết về chuẩn độ chuẩn độ axit và bazơ đơn chức và các dạng bài tậpliên quan

V. Phương pháp nghiên cứu đề tài:

Trên cơ sở những kiến thức đã học, tiến hành nghiên cứu, phân tích, so sánh

và tổng hợp các nguồn tài liệu những bài tập trắc nghiệm khách quan phù hợpyêu cầu đề ra

B. PH N N I DUNG Ầ Ộ

Ch ươ ng I: C s lý thuy tơ ở ế

I. Các khái ni m:ệ

1.1. Chu n đ axit và bazẩ ộ ơ

Là phương pháp d a trên ph n ng trung hòa gi a axit và baz ự ả ứ ữ ơ

+ =

Phương pháp axit – baz cho phép xác đ nh đơ ị ượ ược l ng các axit(b ng phép đo ki m) ho c lằ ề ặ ượng các baz (theo phép đo axit), ngoài ra nóơcòn cho phép gi i quy t đả ế ược hàng lo t các v n đ có liên quan đ n ph nạ ấ ề ế ả

ng axit – baz

1.2. Dung d ch chu n.ị ẩ

Đ có để ược k t qu phân tích chính xác, m t trong nh ng yêu c uế ả ộ ữ ầquan tr ng hàng đ u là ph i có đọ ầ ả ược dung d ch chu n có n ng đ chínhị ẩ ồ ộxác Dung d ch chu n đ u tiên đị ẩ ầ ược chu n b b ng m t trong hai cách sau:ẩ ị ằ ộ

- Cân chính xác hóa ch t đấ ược ch n đ pha ch dung d ch chu n, sau đóọ ể ế ị ẩhòa tan nó và pha thành dung d ch có th chính xác.ị ể

- cân chính xác hóa ch t đấ ược ch n sau đó pha ch thành dung d ch.ọ ế ịDung d ch này dị ược dùng đ chu n b dung d ch đ u tiên ph i làể ẩ ị ị ầ ả

nh ng hóa ch t có đ tinh khi t cao, có công th c hóa h c xác đ nh vàữ ấ ộ ế ứ ọ ị

b n v ng trong đi u ki n b o u n bình thề ữ ề ệ ả ả ường hóa ch t này có phânấ

t lử ượng càng l n càng t t vì sẽ gi m sai s tớ ố ả ố ương đ i c a phép cân.ố ủ1.3. Ch t ch th ấ ỉ ị

Các ch t ch th dùng trong phấ ỉ ị ương pháp chu n đ axit – bazo ph iẩ ộ ả

th a mãn yêu c u c b n là s đ i màu c a ch t ch th ph i thu n ngh chỏ ầ ơ ả ự ổ ủ ấ ỉ ị ả ậ ị

v i s bi n đ i pH trong dung d ch trong quá trình chu n đ Mu n v yớ ự ế ổ ị ẩ ộ ố ậ

b n thân ch t ch th là nh ng axit ho c bao h u c y u nói chung cáu trúcả ấ ỉ ị ữ ặ ữ ơ ế

c a các ch t ch th đ u r t ph c t p và chuy n t d ng axit sang d ngủ ấ ỉ ị ề ấ ứ ạ ể ừ ạ ạbazo đ u có kèm theo s chuy n v n i phân làm thây đ i màu s c c a ch tề ự ể ị ộ ổ ắ ủ ấ

ch th Tùy theo c u trúc c a ch t ch th có th có đi n tích khác nhau Cóỉ ị ấ ủ ấ ỉ ị ể ệ

B t Phenol độ ỏ

- Các h p ch t bazo: metyl da cam, tropeolin OO, metyl đ , đ trung tính,ợ ấ ỏ ỏcongo đ , metyl vàng…ỏ

B t metyl da camộ1.4. Đi m tể ương đương

Là th i đi m t i đó thu c th R tác d ng v a đ v i dung d ch c nờ ể ạ ố ử ụ ừ ủ ớ ị ầchu n A Có nghĩa là th i đi m mà A tác d ng v i R tẩ ờ ể ụ ớ ương đương v m tề ặhóa h c Nh v y đ phép chu n đ chính xác đi u quan tr ng là ph i bi tọ ư ậ ể ẩ ộ ề ọ ả ế

được lúc nào ph n ng gi a A v i R x y ra hoàn toàn t c là bi t đả ứ ữ ớ ả ứ ế ược đi mể

tương đương Tuy nhiên đi m tể ương đương hoàn toàn mang ý nghĩa lýthuy t b i vì trong th c t r t khó xác đ nh th i đi m này.ế ở ự ế ấ ị ờ ể

Vi c s d ng ch th ch có th xác đ nh đệ ử ụ ỉ ị ỉ ể ị ược th i đi m sát đi mờ ể ể

tương đương

1.5. Đi m cu i chu n đ ể ố ẩ ộ

Là th i đi m t i đó ta d ng chu n đ t c là ng ng cho thu c th R ờ ể ạ ừ ẩ ộ ứ ư ố ử

Vi c d ng chu n đ là d a vào s phát tín hi u c a ch th Nh đã nói ệ ừ ẩ ộ ự ự ệ ủ ỉ ị ư ởtrên ch th phát tín hi u có th trỉ ị ệ ể ước ho c sau đi m tặ ể ương đương nên khi

s d ng th tích c a thu c th t i th i đi m này đ tính toán thì k t quử ụ ể ủ ố ử ạ ờ ể ể ế ảkhông chính xác t c là phép chu n đ đã g p ph i sai s ứ ẩ ộ ặ ả ố

1.6. Sai s chu n đ ố ẩ ộ

Vì đi m tể ương đương mang tính ch t lý thuy t Trong khi đó do chấ ế ỉ

th phát tín hi u không trùng v i đi m tị ệ ớ ể ương đương nên đi m cu i chu nể ố ẩ

đ sẽ l ch so v i đi m tộ ệ ớ ể ương đương T c là s đứ ố ương lượng gam c a ch tủ ấ

c n xác đ nh ch x p x b ng s đầ ị ỉ ấ ỉ ằ ố ương lượng gam c a thu c th nh v yủ ố ử ư ậphép chu n đ đã g p sai s ẩ ộ ặ ố

T i th i đi m tạ ờ ể ương đương ta có th tích dung d ch chu n để ị ẩ ược ký

hi u là ệ Th tích dung d ch chu n đo để ị ẩ ược tai th i đi m khi ch th phát tínờ ể ỉ ị

hi u (t c là đi m cu i chu n đ ) đệ ứ ể ố ẩ ộ ược ký hi u ệ

Bi u th c tính sai s để ứ ố ược bi u di n:ể ễ

q% = 0 0

.

C V

C V

1.7. Đường cong chu n đ ẩ ộ

Là đ th bi u di n s ph thu c c a th tích thu c th hay n ng đồ ị ể ễ ự ụ ộ ủ ể ố ử ồ ộthu c th , thông thố ử ường là bi u di n s ph thu c c a ể ễ ự ụ ộ ủ = theo m t trongộcác đ i lạ ượng có liên quan đ n n ng đ hay hàm lế ồ ộ ượng c a ch t nghiênủ ấ

c u A nh pH (trong chu n đ axit base); th tích đi n c c E (trong chu nứ ư ẩ ộ ể ệ ự ẩ

đ oxi hóa kh )… D a vào độ ử ự ường cong chu n đ cho phép ta ch n ch thẩ ộ ọ ỉ ịthích h p đ nh m m c đích g p sai s là nh nh t.ợ ể ằ ụ ặ ố ỏ ấ

1.8. Bước nh y chu n đ ả ẩ ộ

Khi bi u di n s ph thu c c a R theo A qua các đ i lể ễ ự ụ ộ ủ ạ ượng liên quan

nh đã nói ph n đư ở ầ ường cong chu n đ ta sẽ th y trên đ th xu t hi nẩ ộ ấ ồ ị ấ ệ

m t đo n th ng g n nh song song v i tr c tung T i các đi m trên đo nộ ạ ẳ ầ ư ớ ụ ạ ể ạ

th ng đó ta th y r ng có s thay đ i r t bé th tích c a thu c th (ẳ ấ ằ ự ổ ấ ể ủ ố ử ) hay

n ng đ thu c th ồ ộ ố ử () hay = nh ng có s thay đ i l n (đ t ng t) các giá trư ự ổ ớ ộ ộ ịliên quan đ n ch t phân tích A Đi m tế ấ ể ương đương bao gi cũng n m trongờ ằ

bước nh y này, vì th d a vào bả ế ự ước nh y cho phép chúng ta ch n ch thả ọ ỉ ị

m t cách r ng rãi h n nh ng v n đ m b o tính chính xác b i vì bộ ộ ơ ư ẫ ả ả ở ước nh yả

ph thu c vào sai s cho phép.ụ ộ ố

Ta có th khái quát để ường cong chu n đ theo hình vẽ:ẩ ộ

II. M t s phộ ố ương pháp chu n đ axit và baz ẩ ộ ơ

II.1. Chu n đ baz m nh b ng axit m nh.ẩ ộ ơ ạ ằ ạ

 Trước đi m tể ương đương ( C.V<C0.V0)

V V

V C V C OH

V V

V C V C pH

pOH

+

− +

C C w

0 0

.

A C V

C V B

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

II.2. Chu n đ axit m nh b ng baz m nh.ẩ ộ ạ ằ ơ ạ

A C V

C V B

= ∫ =

∫

V i p trên cho th y:ớ ở ấ

- T i đi m tạ ể ương đương thì p=1

- Trước đi m tể ương đương thì p<1

- Sau đi m tể ương đương thì p>1

 Trước đi m tể ương đương ( C.V<C0.V0)

V V

V C V C H

 T i đi m tạ ể ương đương ( C.V=C0.V0): khi này toàn b lộ ượng axit

đã b trung hòa b i ki m do đó dung d ch trung tính, pH=7ị ở ề ị

 Sau đi m tể ương đương ( C.V>C0.V0)

0

0

0

log 14 14

V V

V C V C pOH

pH

+

− +

w h

Ví dụ: Chuẩn độ 20mL dung dịch HCl 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M Hãy tính

pH của dung dịch tại các thời điểm:

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:

c. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 20mL (tại điểm tương đương): dung dịch chỉ chứa NaCl

pH = 7

d. Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ là 20,2mL (sau điểm tương đương): dung dịch gồm có NaCl và NaOH dư

pH = 14 – pOH = 14 + lg = 9,7

B ng 1: ả SO SÁNH 2 PP CHU N Đ AXIT M NH VÀ BAZ M NH Ẩ Ộ Ạ Ơ Ạ

II.3. Chu n đ axit y u b ng baz m nh.ẩ ộ ế ằ ơ ạ

Khi dung d ch là dung d ch axit nguyên ch t thì:ị ị ấ

log 2

1 2

1

0 pK a C

V i Kớ a là h ng s cân b ng c a dung d ch axit t i lúc cân b ngằ ố ằ ủ ị ạ ằ

 Trước đi m tể ương đương ( C.V<C0.V0) nên pH được tính theo công

th c:ứ

b

a a

đ

C

C pK

V iớ Ca: là n ng đ c a axit y uồ ộ ủ ế

Cb: là n ng đ c a bazo liên h p c a axit y uồ ộ ủ ợ ủ ế

Ta có lúc tương đương thì trong dung d ch ch có ion c a bazo y uị ỉ ủ ếnên pH t i đi m tạ ể ương đương được tính theo công th c:ứ

log 14

V V

V C V C pH

+

− +

=

Công th c tính sai s tứ ố ương đ i:ố

a K h

h C

C

C C h

w h q

Ví d :ụ Vẽ đường chu n đ trong trẩ ộ ường h p chu n đ 20 mL dung d ch CHợ ẩ ộ ị

-3COOH 0,1M; h ng s axit Kằ ố a = 10-4,75 b ng dung d ch NaOH 0,1M.ằ ị

B ng 2: ả Đi m t ể ươ ng đ ươ ng

Đ ườ ng chu n đ CH ẩ ộ 3 COOH 0.1M b ng NaOH 0,1M ằ

II.4. Chu n đ baz y u b ng axit m nh.ẩ ộ ơ ế ằ ạ

Khi dung d ch là dung d ch axit nguyên ch t thì pH c a dung d ch đị ị ấ ủ ị ượctính theo công th c:ứ

b C b K

Suy ra: pH = − log[ ]OH−

Còn khi cho axit vào nh ng ch a đ đ trung hòa lư ư ủ ể ượng bazo ởtrong dung d ch đị ược chu n đ thì pH đẩ ộ ược tính theo công th c:ứ

V C

V C V C pK

.

log 0 0 −

−

=

Suy ra: pH = 14 - pOH

Khi lượng axit cho vào đ đ trung hòa lủ ể ượng bazo y u đó thì khi đóế

pH c a dung d ch sẽ < 7 và đủ ị ược tính theo công th c:ứ

a C a K H

V i: ớ Ka là h ng s cân b ng c a axit liên h p c a bazo y uằ ố ằ ủ ợ ủ ế

Ca là n ng đ c a axit liên h p c a bazo y u đóồ ộ ủ ợ ủ ế

Khi lượng axit cho vào đã b d ra thì pH c a dung d ch đị ư ủ ị ược tính theo công th c:ứ

0

0

0

log 14

V V

V C V C pOH

+

− +

=

0

0

log

V V

V C V C pH

K C

C

C C h

w h

tr c đi m t ng đ ng thì ta có q<0 và h = [OH

Còn sau đi m tể ương đương thì ta có q > 0 và h = [H+]

Ví dụ: Vẽ đường chuẩn độ trong trường hợp chuẩn độ 20 mL dung dịch

NH3 0,1M; hằng số bazơ Kb = 10-4,75bằng dung dịch HCl 0,1M

Đường chuẩn độ NH 3 0,1M bằng HCl 0,1M

Nhận xét:

- Đường chuẩn độ là đường cong không đều ở gần điểm tương đương độ dốc củađường cong chuẩn độ lớn, tạo nên bước nhảy pH của đường chuẩn độ.

- Bước nhảy pH của đường chuẩn độ càng bé nếu axit (hoặc bazơ) càng yếu và ngược lại Nồng độ dung dịch chuẩn càng bé bước nhảy càng bé và ngược lại

- pH tại điểm tương đương không trùng với điểm trung tính mà nó lệch về phía axit (với bazơ yếu) hoặc kiềm (với axit yếu) nếu Ka hoặc Kb của axit hoặc bazơcàng yếu càng lớn thì pH tại điểm tương đương lệch về phía môi trường bazơ hoặc axit càng nhiều

- Dựa vào đường cong chuẩn độ ta có thể chọn chất chỉ thị thích hợp cho quá trình chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh và ngược lại

Bảng 3: SO SÁNH 2 PP CHU N Đ AXIT Y U VÀ BAZ Y U Ẩ Ộ Ế Ơ Ế

Ch ươ ng 2:

M t s bài t p v chu n đ axit và baz đ n ch c.ộ ố ậ ề ẩ ộ ơ ơ ứ

Bài 1: Chuẩn độ 20 ml dung dịch HCl chưa biết nồng độ đã dùng hết 17 ml dung

dịch NaOH 0,12M Xác định nồng độ mol của dung dịch HCl.

Bài 2: C n ph i thêm bao nhiêu ml dung d ch NaOH 0,25M vào 50ml dung d chầ ả ị ị

h n h p HCl 0,1M và 0,05M đ thu đỗ ợ ể ược dung d ch có đ pH = 2,0?ị ộ

Vì pH = 2, nên:

(sau ph n ng) = = ả ứ

= 1 – 0,25.V

V = 0,03654 lit = 36,54 ml

V y đáp án đúng là Bậ

Bài 3: Chu n đ dung d ch NaOH 0,05M b ng dung d ch HCl 0,06M dùng Metylẩ ộ ị ằ ị

đ làm ch th , chu n đ đ n khi xu t hi n màu đ thì d ng.ỏ ỉ ị ẩ ộ ế ấ ệ ỏ ừ

a. Tìm bước nh y chu n đ (cho sai s q = ả ẩ ộ ố 0.1%)

b. Tính sai s chu n đ khi dùng ch th Metyl đ ố ẩ ộ ỉ ị ỏ

Vì đây là phép chu n đ NaOH b ng HCl nên trẩ ộ ằ ước đi m tể ương

đương trong dung d ch còn d t c là h:ị ư ứ

= 9,43

Cu i bố ước nh y: ả

Khi q = 0.1% = Lúc này h nên:

= 4,57

b. Khi dùng Metyl đ làm ch th , k t thúc chu n đ màu đ , t c là ta có:ỏ ỉ ị ế ẩ ộ ở ỏ ứ

Vì HCl, NaOH là axit, bazo đ n ch c nên Cơ ứ M = CN

Theo quy t c đắ ương lượng ta có:

5 17

* 05 0 V

.V C

HCl NaOH

035 0 05 0

10 3

14

104285,210

2

57,48

−

pOH

⇒ pH =14− pOH =14−9.6=4.4

Ta có pH t i đi m tạ ể ương đương là: pH td =7

Sau đi m tể ương đương thì CNaOH >>CHCl nên q = +0.2%

2×10-3 = -

035 0 05 0

035 0 05 0

10 3

14

10 4285 , 2 10

2

57 , 48

6 9 ) log( =

86.4035.005.0

035.005.010

10

4

14 4

C C h

w h q

Bài 5: Chu n đ 100ml axit axetic 0,01M và axit formic HCOOH 0,02M b ng ẩ ộ ằNaOH 0,05M Tính sai s c a phép chu n đ n u dùng ch th có pT = 8 Tính pH ố ủ ẩ ộ ế ỉ ị

t i đi m tạ ể ương đương

T i đi m tạ ể ương đương: C.V = nên =

T phừ ương trình đi u ki n proton ta rút ra đề ệ ược:

V i ớ

Thay các giá tr vào bi u th c (*) ta tính đị ể ứ ược:

h =

V y sai s c a phép chu n đ n u dúng ch th có pT = 8 là q = 0,26%ậ ố ủ ẩ ộ ế ỉ ị

Và t i đi m tạ ể ương đương pH = 9,42

Bài 6: Hòa tan 0,25g nguyên ch t trong 45,56ml dung d ch HCl Đun đu i h t ấ ị ổ ếChu n đ h n h p b ng NaOH h t 22,50ml NaOH N u bi t chu n đ riêngẩ ộ ỗ ợ ằ ế ế ế ẩ ộ22,50ml thì h t 21,40ml HCl Tính n ng đ c a HCl và NaOH.ế ồ ộ ủ

Bài gi i:ả = = 0,0025 (mol)

V y n ng đ c a HCl và NaOH l n lậ ồ ộ ủ ầ ượt là 0,2265 M và 0,2365 M.

Bài 7: Tr n 10ml dung d ch 0.2M v i 40ml dung d ch HCl Sau đó ngộ ị ớ ị ười ta thêm vào h n h p 2 gi t metyl đ Khi y dung d ch có màu đ Ngỗ ợ ọ ỏ ấ ị ỏ ười ta ph i thêm ả5ml dung d ch NaOH 0.05M vào h n h p trên m i làm cho dung d ch đ i màu t ị ỗ ợ ớ ị ổ ừ

đ sang h ng Hãy tính n ng đ c a dung d ch HCl đã dùng trong thí nghi m ỏ ồ ồ ộ ủ ị ệtrên