5. Quán Thành Nghĩa_Tìm hiểu về chuẩn độ đa axit yếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ  Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Sinh viên thực hiện: Quán Thành Nghĩa Lớp: Cao học Hóa vơ Ninh Thuận - 07/2021 CẤU TRÚC TIỂU LUẬN A MỞ ĐẦU B NỘI DUNG I TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH ĐA AXIT YẾU II CHUẨN ĐỘ DUNG DỊCH ĐA AXIT YẾU BẰNG BAZO MẠNH Lý thuyết Các dạng tập III CHUẨN ĐỘ HỖN HỢP GỒM AXIT MẠNH VÀ ĐA AXIT YẾU BẰNG BAZO MẠNH Lý thuyết Các dạng tập IV MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ GIẢI C KẾT LUẬN D TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Hóa học phân tích môn khoa học phương pháp xác định thành phần định tính định lượng chất hỗn hợp chúng Hóa học phân tích đóng vai trò quan trọng sống phát triển môn khoa học khác, lĩnh vực khác công nghệ, sản xuất đời sống Trong phương pháp phân tích phương pháp chuẩn độ axit – bazo phương pháp quan trọng sử dụng phổ biến Trong tiểu luận chúng tơi tiến hành chọn đề tài: “Tìm hiểu chuẩn độ đa axit” để tìm hiểu phương pháp NỘI DUNG I TÍNH TỐN TRONG DUNG DỊCH ĐA AXIT YẾU Tính nồng độ mol dạng HnA, Hn-1A-1,…HA(n-1)-, An- dung dịch HnA Xét dung dịch axit HnA có nồng độ CM - n=1 (HA với K1)  → H + +A - , HA ¬   K1 = Ta có: K1 [H + ].[A - ] h.[A - ] → [HA]= [HA] K1 (đặt [H+]=h) Theo ĐLBT NĐBĐ: CA=[HA] +[A-] Nên: h+K1 h.[A - ] CA = +[A - ]= [A ] K1 K1 Vậy: Ta có: K1   [A ]=C α = A   h+K1   ⇒   [HA]=C α h =  A   h+K1 [A- ]=CA α A- A - HA K1 h+K1 h h+K1 [HA]=C A α HA - n=2 (H2A với K1, K2)  → H + +HA - , H2 A ¬    → H + +A 2- , HA - ¬   Ta có: K1 K2 h.[A 2- ] h.[A 2- ] K2 = → [HA ]= K2 [HA- ] α A- = (Đặt K1 h+K1 α HA = h h+K1 ) K1 = h.[HA - ] h.[HA - ] h h.[A 2- ] h [A 2- ] → [H A]= = = [H A] K1 K1 K K1 K Ta có: CA=[H2A]+[HA-]+[A2-] CA =  h +h.K1 +K1 K  h [A 2- ] h.[A 2- ] + +[A 2- ]=[A 2- ]  ÷ K1 K K2 K1 K   Vậy:  2 K1 K [A ]=C A α =  h +hK +K K 1     hK1 [HA ]=C α = ⇒   A h +hK +K K 1     h [H A]=C A α =  h +hK1 +K1 K   A K1 K h +hK1 +K1 K 2- HA - H2A hK1 h +hK1 +K1 K h2 h +hK1 +K1 K - n=3 (H3A với K1, K2, K3)  → H + +H A - , H3 A ¬    → H + +HA 2- , H2 A- ¬    → H + +A 3- , HA 2- ¬   K1 K2 K3 Ta có: K3 = h.[A 3- ] h.[A 3- ] 2→ [HA ]= K3 [HA 2- ] K2 = h.[HA 2- ] h.[HA 2- ] h h.[A 3- ] h [A 3- ] → [H A ]= = = K2 K K3 K K [H A - ] K1 = h.[H A - ] h.[H A - ] h h [A 3- ] h [A 3- ] → [H3 A]= = = [H3 A] K1 K1 K K K1 K K Ta có: CA=[H3A] + [H2A-]+[HA2-]+[A3-] h [A 3- ] h [A3- ] h.[A3- ] 33-  h +h K1 +h.K1 K +K1 K K  CA = + + +[A ]=[A ]  ÷ K1 K K K K3 K3 K1K K   Vậy: K1 K K K1 K K  3 [A ]=C α = 3A   A h +h K +hK K +K K K h +h K1 +hK1 K +K1K K 1 2     hK1 K hK1 K 2[HA ]=C α = 2  A HA h +h K1 +hK1 K +K1K K h +h K1 +hK1 K +K1 K K   ⇒  h K h K1 [H A - ]=C α - = A   H2 A h +h K1 +hK1 K +K1K K h +h K1 +hK1 K +K1K K   h h3   [H A]=C A h +h K +hK K +K K K α H3A = h +h K +hK K +K K K 1 2 1 2   - n=n (HnA với K1, K2, K3,…Kn)  → H + +H n-1A - , Hn A ¬   K1  → H + +H n-2 A 2- , H n-1 A - ¬   K2  → H + +H n-3 A 3- , H n-2 A 2- ¬   K3 …  → H + +A n - , HA (n-1)- ¬   Kn Ta có biểu thức (*) sau: K1 K K n  n[A ]=C A  h n +h (n-1) K1 +h (n-2) K1K +h K1K K (n-2) +hK1K K (n-1) +K1K K n   hK1 K K (n-1) [HA (n-1)- ]=C A n (n-1) h +h K1 +h (n-2) K1K +h K1K K (n-2) +hK1K K (n-1) +K1K K n     h (n-2) K1 K [H A 2- ]=C A  n-2 h n +h (n-1) K1 +h (n-2) K1K +h K1K K (n-2) +hK1K K (n-1) +K1K K n   h (n-1) K1 [H n-1 A ]=C A n (n-1) h +h K1 +h (n-2) K1K +h K1K K (n-2) +hK1K K (n-1) +K1K K n   hn [H n A]=C A  h n +h (n-1) K1 +h (n-2) K1K +h K1K K (n-2) +hK1 K K (n-1) +K1 K K n Tính nồng độ mol H+ dung dịch HnA Trong dung dịch HnA có cân bằng:  → H + +H n-1A - , Hn A ¬   K1  → H + +H n-2 A 2- , H n-1 A - ¬   K2  → H + +H n-3 A 3- , H n-2 A 2- ¬   K3 …  → H + +A n - , HA (n-1)- ¬    → H + +OH - , H2 O ¬   Kn W Theo phương trình trung hịa điện: [H + ]=[OH - ]+[H n-1A - ]+2[H n-2 A - ]+3[H n-3 A3- ]+ n[A n- ] Từ ta có biểu thức (**) h= nK1 K K n [ H n A ] W K1 [ H n A ] 2K1 K [ H n A ] 3K1 K K [ H n A ] + + + + h h h2 h3 hn Bài tập: Bài 1: Tính nồng độ mol ion dung dịch H2SO3 0,01M Biết pK1=1,76; pK2=7,21  →   H + + HSO3-      K a1 = 10-1,76  ( 1) H 2SO3     ¬    → H + + SO 32-       K a2 = 10-7,21  ( ) HSO3-      ¬    → H +  + OH -        W= 10-14      ( ) H O        ¬   Giải: Ta thấy: K >> K K C >> W, coi cân (1) chiếm ưu thế:  →   H + + HSO 3-      K a1 = 10-1,76  ( 1) H SO3     ¬   0,01 (0,01-x) x x Từ (**), ta có: h= K1 [H SO ] 10−1,76.(0, 01 − x) ⇔x= h x  x=7,1.10-3 Vậy: [H+]=7,1.10-3  pH=2,15 [OH − ] = 10−14 = 1, 4.10−12 −3 7,1.10 Từ (*), ta có: [SO32- ]=CA K1 K 10−1,76.10−7,21 = 0, 01 = 6,17.10−8 = 10 −7,21 −3 −3 −1,76 −1,76 −7,21 h +hK1 +K1K (7,1.10 ) + 7,1.10 10 + 10 10 (Cách 2: dựa vào cân (2), ta có: [H + ]=[HSO3- ]=7,1.10-3 [SO32- ].[H + ] K2 = = [ SO32− ] = 10−7,21 [HSO3 ] ) Bài 2: Tính nồng độ mol ion dung dịch H4P4O7 (H4A) 4.10-2M Biết pK1=1,52; pK2=2,36; pK3=6,6; pK4=9,25 Giải:  → H + +H A - , H4 A ¬   K1 (1)  → H + +H A 2- , H3 A - ¬   K (2)  → H + +HA 3- , H A 2- ¬   K (3)  → H + +A 4- , HA 3- ¬   K (4)  → H + +OH - , H2 O ¬   W(5) Ta thấy: K1 ≈ K ? K ? K ? W  → H + +H A - , H4 A ¬   K1 (1)  → H + +H A 2- , H3 A - ¬   K (2) h= Từ (**), ta có: K1 [ H A ] h [H A]=CA Từ (*), ta có: + , nên cân (1) (2) chủ yếu 2K1 K [ H A ] h2 (a) h2 (b) h +hK1 +K1K Giải hệ phương trình (a,b) phương pháp gần liên tục Bước 1: Chấp nhận: [H4A]0=CA=0,04, thay vào (a), ta h0=0,0385 Thay h0 vào (b), ta [H4A]1=0,0214 Bước 2: thay [H4A]1=0,0214 vào (a), ta h1=0,0289 Thay h1 vào (b), ta [H4A]2=0,0182 Bước 3: thay [H4A]1=0,0182 vào (a), ta h2=0,0269 Thay h2 vào (b), ta [H4A]3=0,0174 Bước 4: thay [H4A]3=0,0174 vào (a), ta h3=0,0264 q= Ta thấy: h3 − h2 h2 100 = 0, 0264 − 0, 0269 100 = 1,86% 0, 0269 ... nghiệm  pH=1,58 II CHUẨN ĐỘ ĐA AXIT YẾU LÝ THUYẾT VỀ CHUẨN ĐỘ ĐA AXIT YẾU XOH, C 1.1 Chuẩn H3A, độ dung dịch axit H A Co, Ka1, Ka2,Ka3 Chuẩn độ dung dịch axit H3A, Co dd chuẩn XOH, C K a1 K... chuẩn XOH (C) LÝ THUYẾT VỀ CHUẨN ĐỘ HỖN HỢP GỒM AXIT MẠNH VÀ ĐA AXIT YẾU VII VI 1.2 Sơ đồ chuẩn độ dung dịch hỗn hợp gồm axit mạnh HY axit yếu H3A XOH Thường phải chuẩn độ axit mạnh nấc thứ đa. .. 2.10 10 III CHUẨN ĐỘ HỖN HỢP GỒM AXIT MẠNH VÀ ĐA AXIT YẾU XOH, C HY (C01) 1.1 Chuẩn độ dung dịch hỗn hợp gồm axit mạnh HY axit yếu H A H3A (Co2, Ka1, Chuẩn Ka2,Ka3) độ dung dịch gồm axit HY (C01)