Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học CHƢƠNG 6: CHUẨN ĐỘ OXY HĨA KHỬ 6.1 Cân phản ứng sau phƣơng pháp thăng ion- electron Fe2+ + MnO4- + H+ Fe3+ + Mn2+ + H2O C2O42- + MnO4- + H+ Mn2+ + H2O + CO2 H2O2 +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O + 5O2 NO2- +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O +NO3- Cr2O72- + I- + H+ Fe3+ + I- I3 - + I3- + S2O32- Fe2+ I - + S O6 a Fe2+ + MnO4- + H+ Fe2+ - 1e Cr3+ + I3- + H2O Fe3+ + Mn2+ + H2O → Fe3+ x5 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O x 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ b C2O42- + MnO4- + H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Mn2+ + H2O + CO2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O x C2O42- -2e → CO2 5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ c H2O2 +MnO4- + H+ x5 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Mn2+ + H2O + 5O2 MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O H2 O2 - 2e (thiếu 8H+) (thừa 2H+) x → O2 Ở bán phản ứng khử nhân cần 16 H+ Ở bán phản ứng oxy hóa x thừa 10 H+ Sau quy đồng số e, số ion H+ thực thiếu H+ 5H2O2 +2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 x2 Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học d NO2- +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O +NO3- MnO4- + 5e → Mn2+ NO2- (thừa O) → NO3- (thiếu O) -2e x Thừa oxy x thiếu oxy Kết hợp hai bán phản ứng thừa oxy 2MnO4- + 5NO2- → 2Mn2+ + 5NO3 (thừa oxy) Giải oxy cách cho kết hợp với H+ 2MnO4- + 5NO2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5NO3+ 3H2O e Cr2O72- + I- + H+ Cr3+ + I3- + H2O Cr2O72- + 6e + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O 2I- -2e → I2 - I2 + I → I3 3I- - 2e →I3- x3 - Cr2O72- + 9I- + 14H+ f Fe3+ + I- 2Cr3+ + 3I3- + 7H2O I3 - + 3I- - 2e Fe2+ → I3 - Fe3+ + 1e → Fe2+ 2Fe3+ + 3Ig I3- + S2O323I- - 2e x1 → I3 - x1 x2 I3- + Fe2+ I- + S4O62x1 2S2O32- + 2e → S4O62 x I3- + S2O32- I - + S O6 6.2 Viết phƣơng trình trao đổi electron hệ oxy hoá khử sau: a.CrO2- , H2O/Cr, OHb.SO42-,H+/H2SO3, H2O c.AsO43-,H+/AsO33-,H2O a CrO2- + 3e + 2H2O → Cr + 4OH2 Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học b, SO42- + 2e + H2SO3 (thiếu 2H+ thừa 1oxy) SO42- + 2e + 4H+ H2SO3 + H2O c AsO43-,H+/AsO33-,H2O AsO43- + 2e + 2H+ AsO33- + H2O 6.4 Cho biết oxy hóa khử chuẩn cặp sau: E0 (H3AsO4/ H3AsO3)= 0,559 V: E0( I2/I-)=0,54V a Phản ứng xảy theo chiều điều kiện tiêu chuẩn AsO 34 + 2I- + 2H+ AsO 33 + I2 + H2O b Phản ứng xảy theo chiều pH = Các bán phản ứng AsO 34 + 2e + 2H+ AsO 33 + H2O 2I- - 2e I2 Thế oxy hóa khử cặp AsO 34 / AsO 33 xác định phƣơng trình: E = Eo + 30,059 0,059 [AsO ] lg [H+]2 + lg 2 [AsO 33- ] Thế điều kiện chuẩn khi: [AsO 34 ] = [AsO 33 ] = 1(M) [H+]= 100 (M) Ở dktc E0 (H3AsO4/ H3AsO3)= 0,559 V > E0( I2/I-)=0,54V Nên phản ứng xảy theo chiều thuận Khi pH=8 30,059 0,059 [AsO ] + E=E + lg [H ] + lg 2 [AsO 33- ] o Thế chuẩn điều kiện Eo' pH = khi: [AsO 34 ] = [AsO 33 ] = 1(M) [H+]= 10-8 (M) Eo'= Eo – 0,059 pH = 0,57 – 0,059 × = 0,098V NHƣ pH =8 , [AsO 34 ] = [AsO 33 ] = 1(M) có E’o=0.098v < E0( I2/I-)=0,54V Nên I2 phản ứng với AsO 33 Phản ứng xảy theo chiều ngƣợc 6.5 Thế oxy hoá khử chuẩn cặp Ag+/Ag 0,8V Tính oxy hố khử chuẩn điều Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học kiện cặp Ag+/Ag có mặt ClỞ điều kiện chuẩn : Ag+ + 1e Ag (1) Khi có mặt Cl- Ag+ + Cl- AgCl Ag + Cl- Bán phản ứng trở thành AgCl + 1e (2) Trong dung dịch E cặp oxy hóa khử liên hợp dung dịch E dung dịch Do so (1) (2) chuẩn cặp {AgCl / Ag, Cl- } chuẩn điều kiện cặp Ag+/Ag có mặt Cl=> 6.7 Viết phƣơng trình phản ứng khử MnO4- mơi trƣờng axit mạnh, trung tính baz mạnh Và tính đƣơng lƣợng gam MnO4- trƣờng hợp Trong môi trƣờng axit mạnh: ion MnO4- bị khử thành Mn2+ không màu MnO4- + 5e- + 8H+ Mn2+ + 4H2O ĐMnO4=MMnO4/5 Trong mơi trƣờng axit yếu, trung tính kiềm yếu, ion MnO4- bị khử thành MnO2 MnO4- + 3e- + 4H+ MnO2 + 2H2O MnO4- + 3e- + 2H2O ĐMnO4=MMnO4/3 MnO2 ↓ + 4OH- Trong môi trƣờng kiềm mạnh, ion MnO4- bị khử thành manganat MnO4- + 1e- → MnO42- ĐMnO4=MMnO4/1 6.8 Giải thích KMnO4 khơng phải chất gốc? Tại xác định độ chuẩn Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học KMnO4 vài ngày sau pha chế? KMnO4 chất rắn có tính oxy hóa mạnh, tinh thể màu tím đen thƣờng có tạp chất, chủ yếu MnO2 Khi hòa tan nƣớc KMnO4 bị phân hủy vết chất khử có nƣớc nhƣ chất hữu theo bụi rơi vào nƣớc tạo thành MnO2 Vì sau pha chế xong, nồng độ dung dịch giảm dần, phải sau – 10 ngày nồng độ dung dịch ổn định Nếu đun nóng dung dịch KMnO4, q trình oxy hóa xảy nhanh, sau vài lọc bỏ kết tủa đƣợc dung dịch KMnO4 có nồng độ ổn định Để dung dịch KMnO4 đƣợc bền nồng độ khơng thay đổi, cần phải lọc bỏ kết tủa MnO2 có lẫn dung dịch chúng có tác dụng xúc tác làm tăng phân hủy tiếp tục KMnO4 : KMnO4 + H2O = MnO2 + 4KOH + 3O2 (1) Cũng nên ý pemanganat oxy hóa đƣợc cao su, nút bấc giấy, Do khơng lọc KMnO4 qua giấy lọc mà phải lọc chén lọc thủy tinh, tách dung dịch khỏi kết tủa MnO2 ống xiphông Bảo quản dung dịch KMnO4 tối, chai màu tối ánh sáng làm tăng nhanh phân hủy KMnO4 theo phƣơng trình (1) 6.9 Tính khối lƣợng KMnO4 ( M= 158 ; P=95% ) cần để pha 100ml KMnO4 1N Tính thể tích KMnO4 1N cần lấy để pha đƣợc 100ml KMnO4 0,05N Biết KMnO4 đƣợc sử dụng chất chuẩn môi trƣờng axit mạnh - Công thức m = VNM/10ZP (Z=5) - (VN)đ = (VN)s ĐS: 3,33g; 5ml 6.10 Tính khối lƣợng H2C2O4.2H2O ( M=126,07 ; 99,5% ) để pha 100 ml H2C2O4 chuẩn 0,05N dùng phƣơng pháp Permanganat ĐS: 0,3168g 6.11 Trình bày cách pha chế lít H2SO4 6N từ H2SO4 đậm đặc 98% d=1,84 - Tính số ml H2SO4 cần dùng V (ml) = VNM/10ZPd (Z=2)=326ml - Dung dịch H2SO4 6N thƣờng đƣợc dùng làm môi trƣờng nên pha chế không cần Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học phải q xác Có thể dùng ống đong để đong 320 – 325ml H2SO4 6N, Chuẩn bị bình lớn khoảng 4-5 lít , cho sẵn vào khoảng lít nƣớc cất Đặt toàn vào thau nƣớc (để làm nguội rót acid vào) Rót từ từ acid vào nƣớc cất một, khuấy Nếu nƣớc làm nguội nóng q thay nƣớc khác Rót đến hết acid Sau cho thêm nƣớc cho đủ lít 6.12 Lấy 10ml dung dịch H2C2O4 0,05N thêm vào 5ml H2SO4 6N 10ml nƣớc cất Đun nóng dung dịch chuẩn độ dung dịch KMnO4 tốn hết 9,7 ml Tính nồng độ đƣơng lƣợng dung dịch KMnO4 độ chuẩn KMnO4 theo Fe NKmnO4 = (NV)H2C2O4 /VKmnO4 =0.0515N Phản ứng với Fe2+ 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O TKNMnO4/Fe = NKmnO4 x ĐFe/1000 = 2.8896 /1000 = 2.9 mg/l ĐS: 0,0516N; 2,8896mg/ml 6.13 Nồng độ đƣơng lƣợng pemanganat 0,022N Độ chuẩn theo H 2C2O4 , theo sắt, theo H2O2 bao nhiêu? Tính tƣơng tự nhƣ 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 ĐS: 0,99mg/ml; 1,232mg/ml; 0,374mg/ml 6.14 Tính lƣợng phần trăm sắt dây sắt, cho biết hòa tan 0,1400g dây sắt H2SO4 mà không cho tiếp xúc với không khí chuẩn độ dung dịch FeSO4 thu đƣợc cần 24,85 ml dung dịch KMnO4 0,1000N? Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 (không tạo thành Fe3+) Chuẩn độ dd FeSO4 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Số g sắt dây sắt = số gam ion Fe tham gia phản ứng với MnO4 (%) Fe = [mĐFe x (NV)KmnO4 x 100]: mmau = [56 x 10-3 x (24.85 x 0.1) x 100 ]/0.14 =99.4% ĐS: 99,4% 6.15 Để phân tích, cần lấy quặng có chứa khỏang 70% Fe2O3 để sau chế hóa xong chuẩn độ muối sắt II thu đƣợc cần dùng 20 30 ml KMnO4 0,1N Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Fe2O3 Fe2+ Chuẩn độ hết (NV)KMnO4 Số g Fe quặng = (NV)KmnO4 x 10-3 x Mfe Số g Fe2O3 tƣơng ứng = (NV)KmnO4 x 10-3 x Mfe x (MFe2O3/2MFe) Số g quặng tƣơng ứng = (NV)KmnO4 x 10-3 x (MFe2O3/2) x(100/a) (a : %Fe2O3 có quặng) VKmnO4=20ml mquang = 0.2286g VKmnO4=30ml mquang = 0.3429g 6.16 Ngƣời ta chế hóa 0,2000 g quặng có chứa MnO2 với lƣợng dƣ hỗn hợp H2C2O4 H2SO4 Lƣợng axit oxalic lấy 25,00 ml để chuẩn độ lƣợng axit oxalic cịn dƣ khơng tham gia phản ứng cần 20,00ml dung dịch KMnO4 0,02N Tính thành phần phần trăm mangan quặng, biết muốn chuẩn độ 25,00ml dung dịch H2C2O4 cần 45,00ml dung dịch KMnO4 C2O42- + MnO2+ 4H+ Mn2+ + 2H2O + 2CO2 5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 - Tính nồng độ dung dịch H2C2O4 từ ” chuẩn độ 25,00ml dung dịch H2C2O4 cần 45,00ml dung dịch KMnO4 nồng độ 0.02N ” NH2C2O4 = 0.036N - Số g MnO2 quặng = mĐMnO2 x [(NV)H2C2O4 – (NV)MnO4] - Số g Mn quặng = (MMn x10-3/2) x [(NV)H2C2O4 – (NV)MnO4] % Mn = (MMn x10-3/2) x [(NV)H2C2O4 – (NV)MnO4]x 100/mmau = 6,875% 6.17 Hỏi có gam canxi 250,0ml dung dịch CaCl2 , sau cho 40,00ml dung dịch H2C2O4 0,10 N vào 25,00ml dung dịch CaCl2 sau tách kết tủa CaC2O4 đƣợc tạo thành, cần dùng 15,00ml dung dịch KMnO4 0,02N để chuẩn độ H2C2O4 dƣ không tham gia phản ứng Phản ứng : C2O42- + Ca2+ = CaC2O4 ↓ Tách kết tủa chuẩn H2C2O4 dƣ 5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Kỹ thuật chuẩn độ ngƣợc : mCa+ = (MCa x10-3/2) x [(NV)H2C2O4 – (NV)MnO4] x (250/25) = 0.74g 6.18 Tại xác định chất oxy hóa phƣơng pháp iot lại phải dùng dƣ nhiều KI? Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Vì độ hịa tan I2 nƣớc bé, nên dùng dung dịch KI làm dung mơi để hịa tan I2, I2 tạo phức với KI theo phƣơng trình : KI + I2 KI3 Vì phải cho dƣ KI 6.19 Cần lấy lƣợng K2Cr2O7 để xác định độ chuẩn dung dịch Na2S2O3 có nồng độ khoảng 0,1 N, ta có bình định mức 200ml pipet 10ml ta cố gắng để cho tích dung dịch thiosunfat dùng để chuẩn độ iot thoát khoảng 25ml? Cách 1: Theo giả thuyết : cân m g K2Cr2O7 , Vđm=200ml Vxd =10ml chuẩn độ dung dịch thiosunfat VNa 2s2o3 =25 SỐ đƣơng lƣợng gam K2Cr2O7 có m g K2Cr2O7 : mK2Cr2O7 /Đ K2Cr2O7 Nồng đô đƣơng lƣợng dung dịch K2Cr2O7 đem chuẩn : (mK2Cr2O7 /Đ K2Cr2O7)* (1000/200) Theo định luật đƣơng lƣợng (mK2Cr2O7 /Đ K2Cr2O7)* (1000/200) * (10) = 25 * 0.1 mK2Cr2O7 Cách 2: Có thể từ cơng thức mK2Cr2O7 = mDK2Cr2O7 * (NV)Na2S2O3 * (Vdm/Vxd) Với Vdm = 200ml Vxd= 10ml ĐS: 2,45g 6.20 Có gam clo lít nƣớc clo, muốn chuẩn độ lƣợng iot thoát cho 25ml nƣớc clo tác dụng với dung dịch KI cần phải dùng 20,10ml dung dịch thiosunfat 0,1100N? Phản ứng : Cl2 + KI = I2 + KCl I2 + Na2S2O3 = 2NaI + Na2S2O3 mCl2 = mDCl2 * ((NV)Na2S2O3 * (1000/25) = 3,139g ... 33 Phản ứng xảy theo chiều ngƣợc 6.5 Thế oxy hoá khử chuẩn cặp Ag+/Ag 0,8V Tính oxy hố khử chuẩn điều Hướng dẫn giải tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học kiện cặp Ag+/Ag có mặt ClỞ điều... tập Hóa phân tích - Khoa Cơng Nghệ Hóa Học d NO2- +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O +NO3- MnO4- + 5e → Mn2+ NO2- (thừa O) → NO3- (thiếu O) -2e x Thừa oxy x thiếu oxy Kết hợp hai bán phản ứng thừa oxy. .. xong, nồng độ dung dịch giảm dần, phải sau – 10 ngày nồng độ dung dịch ổn định Nếu đun nóng dung dịch KMnO4, q trình oxy hóa xảy nhanh, sau vài lọc bỏ kết tủa đƣợc dung dịch KMnO4 có nồng độ ổn định