Bài tập lớn môn hoá phân tích

Họ tên SV – MSSV Tên mơn thi: HĨA PHÂN TÍCH Đinh Quỳnh Anh – 2005201314 HÌNH THỨC THI: BÀI TẬP LỚN Lê Thị Yến - 2005200503 Thời gian làm bài: Từ ngày 07/09 đến hết ngày 17/09 BÀI LÀM MSSV1: 2005201314 MSSV2: 2005200503 Tổng mssv: 4010401817 Trung bình mssv: 2005200908,5 Vậy a= 9; b=0; c=8 Câu 1: Phương pháp chuẩn độ tạo phức: a.Biết phản ứng tạo phức ion kim loại M Y 4- phản ứng chính, M cịn tham gia tạo phức ML3 với L, Y4- kết hợp với H+ tạo H4Y.Viết biểu thức hệ số ảnh hưởng L đến M (α −1 M(L)) biểu thức hệ số ảnh hưởng H+ đến Y4(α −1 Y(H+) Bài Làm Gỉa sử điện tích ion kim loại Mn+ Phản ứng tạo phức: Mn+ +Y4- -⇌ MY(4-n)Phản ứng phụ ion M với L: M + L -⇌ ML β1 = ML + L -⇌ ML2 β2 = ML2 + L -⇌ ML3 β3 = [ ML] (1) [ M ] [ L] [ M L2 ] [ ML ] [L] (2) [ML¿¿ 3] ¿ (3)7 [ ML¿¿ 2][ L]¿ Phản ứng phụ ion Y4- với H+: Y4- + H+ -⇌ HY3- K4= ¿ ¿ ¿ HY3- + H+ -⇌ H2Y2- K3= ¿ ¿ ¿ H2Y2- +H+ -⇌ H3Y- K2= ¿ ¿ ¿ H3Y- + H+ -⇌ H4Y- K1=¿ ¿ ¿ Từ đó, số bền điều kiện phức MY(4-n)- tính biểu thức sau: n− β’ = [ M Y ] ¿¿ Biểu thức hệ số ảnh hưởng L đến M (α -1M(L)) là: [M]’= [M] + [ML] + [ML2] + [ML3] [M]’= [M] (1+ β 1[L]+ β 1,2 [L]2 + β 1,3[L]3 Đặt α -1M(L) = 1+ β 1[L]+ β 1,2 [L]2 + β 1,3[L]3 Biểu thức hệ số ảnh hưởng H+ đến Y4-(α -1Y(H+) α -1Y(H)= 1+¿ ¿ ¿+¿ ¿ ¿ ¿+¿ ¿ ¿ ¿+¿ ¿ ¿ ¿ b Vẽ mơ hình tóm tắt điều kiện tiến hành phương pháp chuẩn độ tạo phức (Chất chuẩn, chất xác định, chất thị, môi trường(pH)) Trình bày ứng dụng cụ thể phương pháp tương ứng với mơ hình trên, viết phương trình phản ứng, xác định phản ứng thị phản ứng chuẩn độ dấu hiệu nhận biết điểm tương dương Bài Làm Chuẩn H2Y2- Chất xác định Mn+ trừ ion KL nhóm 1A) Chất tạo mơi trường (dd đệm, dd acid mạnh base mạnh) Chỉ thị màu KL Phản ứng thị với ion KL: HmInd + Mn+ MInd(n-m) + H+ Phản ứng chuẩn độ: Mn+ + H2Y2- MY(4-n)- + 2H+ Phản ứng thị: MIndn-1 + H2Y2- MY(4-n)- + HInd + H+ c Có thể định lượng ion kim loại M 2+ N2+ pH = 10 không? Biết lg β MY=7,ab ; lg β NY= 13,ab Anhr hưởng chủa OH không đáng kể H4Y có pKa1=2; pKa2=2,67; pKa3=6,27; pKa4=10,95 Bài Làm lgMY = 7,90  MY = 107,90 Tính : 1Y(H)=1+¿ ¿ ¿+¿ ¿ ¿ ¿+¿ ¿ ¿ ¿+¿ ¿ ¿ ¿=1+ + [10¿¿−10]2 [10¿¿−10]3 10−10 ¿ ¿ + + −10,95 × 10−6,27 10−10,95 × 10−6.27 ×10−2,67 10−10,95 10 [10¿¿−10 ]4 ¿ =9.91 với pH =10 10−10,95 10−6,27 10−2,67 10−2 (4-n)- [MY ] [ MY ] -1 Tính ’ = [ M ]'[ Y ]' = [M] [Y]  Y(H) =  (4-n )− ¿ Y(H) 10 7,90 ¿ 108 9,91 ' = β MY ×α Y (H )= lgNY = 13,90 → NY=10-13,90 Tính ’ = [ MY(4-n )− ] [ M ]'[ Y ]' β ' = β NY × α Y ( H )= [MY (4-n)- ] -1 = [M] [Y]  Y(H) = ¿  Y(H) 10−13,90 ¿ 108 9,91 Vậy pH = 10 M2+ định lượng được, N2+ định lượng d.Xử lý 1,abc(g) mẫu đất, định mức thành 200ml (dd1), rút 10 m L dd1 xác định hàm lượng kim loại Q phương pháp chuẩn độ tạo phức Thể tích dung dịch chuẩn EDTA 0.025N tiêu tốn trung bình 12, ab mL Biết MQ = 56g/mol - Tính số mg Q/L dung dịch 1; -Tính % khối lượng Q mẫu đất  200mL (dd1)  10mL +12,90mL dd H2Y2-0,025N 1,908g đất  DM Rut Số mgQ/L dung dịch là : mgQ/L=( NV Q / L )× f hl × M Q/L 56 =( 12,90 ×0,025 ) ×20 × =0,36 g 1000 1000× z Phần trăm khối lượng Q mẫu đất là: %KlQ=¿ ¿= 12,90× 0.025 × 1,908 56 1000 × 100× 200 = 18,9% 10 Câu 2: Phương pháp chuẩn độ tạo tủa: a Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến độ tan tủa Giải thích Biết q trình hịa tan q trình tỏa nhiệt, giảm nhiệt độ hệ, độ tan tăng hay giảm? Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan tủa giải thích: *Ảnh hưởng ion chung Ion chung có thành phần phân tử kết tủa Khi có mặt ion chung độ tan kết tủa giảm Giải thích : thêm ion vào dung dịch bão hòa kết tủa lớn tích số tan nên cân chuyển dịch phía tạo thêm kết tủa, làm giảm độ tan *Ảnh hưởng phản ứng phụ - Tích số tan điều kiện K’ Xét cân tạo thành chất điện ly tan: nAm+ + mBn-⇌ AnBm  (T =const) KAnBm = [Am+]n[Bn-]m A tạo phức phụ với L: A + L ⇌ AL β1 AL + L ⇌ AL2 β2 AL2+L ⇌ AL3 β3 ALn-1 + L⇌ ALn βn  [ALn] = β1 β2 β3… βn[A][L]n B tham gia phản ứng với H+ B + H ⇌ HB Kn HB + H+ ⇌ H2B Kn-1 Hn-1B + H+ ⇌ HnB K1 Tích số tan điều kiện K’: K’AnBm = [A’]n[B’]m Với A’ = [A]  -1A(L) B’= [B] -1B(H) K’AnBm = ([A]  -1A(L))n  ([B]  -1B(H))m =[A]n[B]m  (-1A(L))n  (-1B(H))m K’AnBm = KAnBm  [(-1A(L))n  (-1B(H))m]  KAnBm -1A(L) = 1+β1[L] + β1,2  (L)2 + β1,3  [L]3 + … + β1,n [L]n -1B(H) = 1+¿ ¿ ¿ K’AnBm = KAnBm [-1A(L)n  (-1B(H)m] nAm+ +mBn- ⇌ AnBm   [A’] = = nS; [B'] = mS  √ m +n K ' AnBm nn m m = √ m +n n −1 K AnBm ( ❑−1 A (L) ) ( ❑B (H ) ) m nn m m Do K’K nên độ tan S tăng lên Độ tan kết tủa tăng lên ion kết tủa có tham gia pứ phụ với ion lạ có dung dịch *Ảnh hưởng nhiệt độ Độ tan (S) tích số tan (Ksp) chất phụ thuộc vào nhiệt độ (T) Đối với chất thu nhiệt :khi hịa tan độ tan (S) tăng nhiệt độ (T) tăng Đối với chất tỏa nhiệt : hịa tan độ tan (S) giảm nhiệt độ (T) tăng *Kết tủa phân đoạn Nếu dung dịch chứa hay nhiều ion có khả tạo kết tủa với ion khác, kết tủa hình thành có độ tan khác nhiều thêm chất tạo kết tủa với dung dịch, kết tủa tạo thành Hiện tượng hình thành kết tủa dung dịch cho tác nhân gây kết tủa vào gọi kết tủa phân đoạn *Sự làm bẩn kết tủa cộng kết Cộng kết tượng tạp chất kết tủa đồng thời với kết tủa Nguyên nhân tượng cộng kết thường gặp tượng hấp thụ ion lên bề mặt hạt kết tủa Các kết tủa có cấu tạo ion thường hấp thụ đặc biệt mạnh ion thân chúng Q trình hịa tan trình tỏa nhiệt (AH0) Khi giảm nhiệt độ hệ phản ứng theo chiều chuẩn tức làm tăng độ tan b Vẽ mơ hình tóm tắt điều kiện tiến hành phương pháp Volhard (chất chuẩn, chất xác định, chất thị, môi trường (pH), phương trình phản ứng, dấu hiệu nhận biết điểm tương đương) Có thể tạo mơi trường pH H2SO4, hay HCl khơng? Tại sao? Cần lưu ý xác định CT phương pháp này? Tại sao? Phương pháp Volhard Chất chuẩn AgNO3 ;SCN - Chất xác định I-, Br - ;SCN - ;Cl- Chất thị Fe3+ Môi trường(pH) Tránh ánh sáng, nhiệt độ cao Môi trường HNO3(pH10-9,90  [Ag+] > 10−9,90 = 1,3.10-8 M 0,01 I - ban đầu xuất kết tủa khi: K Ag Y =¿→¿ = √ K Ag Y 0,1 −12,90 = 10 = 1,12.10-6 √ 0,1 d Cân 5,abc (g) mẫu thực phẩm, tiến hành vơ hóa định mức thành 100 mL(dd1) Rút 10 mL xác định độ mặn phương pháp Volhard Thể tích dung dịch AgNO3 0,05N sử dụng 25 mL, thể tích dung dịch KSCN 0,05N chuẩn lại lượng dư AgNO3 1a,bc mL Tính độ mặn qui %NaCl mẫu ban đầu nồng độ qui (mg/L) NaCl dung dịch Bài Làm %m NaCl m NaCl = ( 25.0,05−19,08.0,05 ) 5,908 58,5 1000 100.10 = 2,93% 58,5 =(25.0,05 – 19,08.0,05) 1000 10 = 0,173g Câu 3: Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử a Viết phản ứng khử cặp oxi hóa khử liên hợp sau: MnO2,H /Mn² H₂O MnO2 + 2e + 4H+ → Mn2+ + 2H2O HCIO, H/Cl₂,H₂O HCLO + e + H+ → Cl + H2O 2 Hg2Cl2/Hg, Cl Hg2Cl2 + 2e → 2Hg + 2ClNO3- H₂O/NO₂-, OHNO3- + 2e + H2O → NO2- + 2OHb Tra khử chuẩn E0 cặp oxi hóa khử liên hợp câu (a) phương trình phản ứng xảy cặp oxi hóa khử liên hợp câu (a) dựa vào khử chuẩn E0:  Tra khử chuẩn E0 cặp oxi hóa khử liên hợp: MnO2 + 2e + 4H+ → Mn2+ + 2H2O E0 MnO2/Mn² =1,208V HCLO + e + H+ → Cl + H2O E0 HCIO/Cl₂ = 1,63V 2 Hg2Cl2 + 2e → 2Hg + 2Cl- E0 Hg2Cl2/Cl=0,2682V NO3- + 2e + H2O → NO2- + 2OH- E0 NO3-/NO₂-=0,01V  phương trình phản ứng xảy cặp oxi hóa khử liên hợp MnO2 + 2e + 4H+ → Mn2+ + 2H2O E0 MnO2/Mn² =1,208V NO3- + 2e + H2O → NO2- + 2OH- E0 NO3-/NO₂-=0,01V => MnO2 + 4H+ + NO2 + OH- → Mn2+ + 2H2O + NO3- +2e + H2O => MnO2 +2H+ + NO2- → Mn2+ + NO3- + H2O MnO2 + 2e + H+ → Mn2+ + 2H2O E0 MnO2/Mn² =1,208V Hg2Cl2 + 2e → 2Hg + 2Cl- E0 Hg2Cl2/Cl=0,2682V => MnO2 + 4H+ + 2Hg + 2Cl- → Mn2+ + 2H2O + Hg2Cl2 + 2e c Vẽ mô hình tóm tắt điều kiện tiến hành phương pháp permanganate (chất chuẩn, chất xác định, chất thị, môi trường (pH), phương trình phản ứng, dấu hiệu nhận biết điểm tương đương) Trình bày ứng dụng cụ thể phương pháp tương ứng với mơ hình Mơ hình tóm tắt phương pháp KMnO4 0,05 N ( chất chuẩn) (chất thị ) 10 ml mẫu chứa F e 2+¿ ¿ ( chất xác định ) 10 ml nước cất 1ml H PO đậm đặc ml H SO 4 N (môi trường ) { Phương trình phản ứng: MnO42- + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Ứng dụng: Xác định nồng độ Fe2+ có nước giếng khoan d Cân xác 0,lab (g) mẫu đồng sunfat, hòa tan, định mức đến 100,00 mL(dd1) Hút 10 mL dd1 đem chuẩn độ phương pháp iod gián tiếp thi thể tích dung dịchNa2SO3 0,01N tiêu tốn trung bình 5,ab mL - Viết phương trình phản ứng xảy ra; - Tính % khối lượng CuSO, mẫu ban đầu Bài Làm -Phương trình xảy phản ứng: Cu2+ + I dư  CuI + I −¿¿ Na2 S2 O3 + I  Na2 S O6 + 2NaI %CuSO = (NV ) Na S O × m ĐCuSO × f ×100 (5,90 ×0,01)× 10−3 ×160 ×10 ×100 = =49,68% m mẫ u 0,190 2 e Hòa tan 0,1ab (g) dây sắt H2SO4 thành dung dịch FeSO4 định mức thành 50,0mL; chuẩn độ 10,0mL dung dịch FeSO4 thu cần 2,ab mL dung dịch KMnO4 0,100N Viết phương trình phản ứng xảy Tính hàm lượng phần trăm sắt (Fe) dây sắt Bài Làm Phương trình phản ứng xảy 2KMnO + 10FeSO4 + H S O4  Fe2 ( S O4 )3 + 2MnSO4 + K S O 4+ H O %Fe = (NV ) KMnO × m ĐFe × f ×100 (0,100 ×2,90) ×10−3 ×56 × 5× 100 = = 42,74% mmẫu 0,190 Câu 4: Phương pháp phân tích khối lượng a Trình bày giải thích điều kiện tạo tủa tinh thể (nồng độ thuốc thử, môi trường tạo tủa, tốc độ tạo tủa) cách lọc rửa tủa  Đối với kết tủa tinh thể - Nồng độ thuốc thử: để có kết tủa tinh thể, sử dụng nồng độ loãng thừ 15% - Cần pha loãng dung dịch xác định X dung dịch R trước phản ứng kết tủa ( mục đích tạo mầm tinh thể ) - Cho từu từ R vào X điều kiện đun nóng khuấy trộn mạnh Cho đủ dư R để hạn chế độ tan tủa - Không lọc kết tủa mà làm muồi kết tủa cách kéo dài thời gian lõa hóa nhiệt dung dịch nước ( từ 30p đến 6h ), làm cho tinh thể lớn hơn, dễ lọc tinh khiết Sau lọc phải rửa kết tủa giấy lọc ( tránh để lâu tạp chất bám vào tinh thể )  Cách lọc rửa tủa  Lọc - Lọc: trình tách chất rắn khỏi dung dịch - Vật liệu lọc: thường dùng giấy lọc không tro - Thời điểm lọc:  Kết tủa vơ định hình: lọc lúc dung dịch cịn nóng, lọc sau cho thuốc khử vào không 5p  Kết tủa tinh thể: tùy theo loại kết tủa, phải để yên sau 30p-24h phép lọc - Cách thức lọc: để lọc mẫu, gấp giấy lọc đặt vào phễu Kết tủa chuyển qua phễu theo bước:  Gạn phần dung dịch qua giấy lọc, phần kết tủa giữ lại cốc Đều giảm tắc nghẽn  Cho dung dịch rửa vào cốc để rửa tủa Kết tủa rửa dung dịch tủa tiếp tục chuyển qua giấy lọc  Chuyển dung dịch toàn kết tủa lên giấy lọc Tách hạt cịn dính vào thành cốc đũa mảnh nhỏ giấy lọc không tro chuyển hết qua phễu Cần lau chúi tất mặt cốc Cốc đũa thủy tinh tráng nước rửa rót nước rửa tráng vào phễu có kết tủa Sau rửa nhah chống kết tủa giấy lọc - Các kết tủa dễ bị khử ( carbon giấy ) đốt cháy giấy lộc nung sau tủa sấy 250 độ C nên lọc phễu lọc sứ thủy tinh xốp Grooch ( phễu Grooch có độ xốp giảm dần từ G1 đến G2, G3, G4) Có thể lọc với phễu lọc Grooch hệ thống lọc áp suất  Rửa - Rửa giai đoạn làm tủa sau lọc tủa kết tủa không tan trình rửa - Dung dịch rửa:  Dung dịch có chứa R Nếu R chất dễ bị phân hủy bay sấy nung kết tủa cho R vào nước rửa, rửa cách giảm tan kết tủa  Dung dịch chất điện giải (N H N O3 ¿, nhằm tránh tượng Pepti hóa (kết tủa vơ định hình sau đơng tụ trở lại dạng keo)  Dung dịch chứa chất ngăn cản thủy phân làm giảm độ tan kết tủa  Nước cất: kết tủa tan khơng bị thủy phân, khơng bị pepti hóa lọc - Thời điểm rửa: sau lọc kết tủa xong phải rửa không để kết tủa bị khô - Cách thức rửa: loại kết tủa, lượng nước rửa nên chia thành nhiều lần nước rửa lần trước chảy hết cho nước rửa lần sau vào, rửa kết tủa b Giải thích chén sấy (hoặc chén nung) dùng chứa tủa phải xử lý vớiđiều kiện xử lý tủa? Thời gian sấy (hoặc nung) bắt đầu tính từ thời điểm nào? Giai đoạn sấy(hoặc nung) sau trình tạo tủa gọi giai đoạn gì? Sản phẩm giai đoạn đượcxử lý bước trước thực phép cân? Mục đích bước xử lý gì? Bài làm - Giải thích chén sấy (hoặc chén nung) dùng chứa tủa phải xử lý với điều kiện xử lý tủa? làm đảm bảo độ chén chén không bị ẩm, không chứa nhiều tạp chất khác làm ảnh hưởng đến khối lượng chất mẫu sau nung - Thời gian sấy (hoặc nung) bắt đầu tính từ thời điểm nào? bắt đầu tính từ lúc nhiệt độ hiển thị trùng với nhiệt độ cài đặt - Giai đoạn sấy (hoặc nung) sau trình tạo tủa gọi giai đoạn gì? giai đoạn chuyển sang dạng cân Để chuyển sang dạng cân có cách: sấy nung - Sản phẩm giai đoạn đượcxử lý bước trước thực phép cân? sau sấy nung để nguội vật chứa dạng cân bình hết ẩm cân - Mục đích bước xử lý gì? nhằm mục đích để nhiệt độ mẫu cân với nhiệt độ môi trường tránh làm sai lệch phép cân c Tính hệ số chuyển F trường hợp sau: Dạng cân Fe 2O3, dạng tính Fe3O4; Dạng cân CaC2O4, dạng tỉnh CaSO4, Dạng cân BaSO4, dạng tính Na2SO4; Dạng cân Mg2P2O7, dạng tỉnh P2O5 Bài làm - Dạng cân Fe2 S O3, dạng tính Fe3 O4 : × M Fe O M Fe S O ×(56 × 3+16 × 4) F= =3 = 0,96 56 × 2+ 16× - Dạng cân CaC O4 , dạng tính CaSO4 : 1× M CaS O M Ca C O 1×(40+ 32+ 16 ×4 ) = 40+12× 2+ 16 ×4 Dạng cân BaSO4 , dạng tính Na2 S O4 : F= - F= = 1,0625 1× M Na S O M BaS O = 1×(23 ×2+32+16 × 4) 137+32+16 × = 0,609 - Dạng cân Mg2P2O7, dạng tính P2O5 F= 1× M P O M Mg P O 2 = 1× (31 ×2+16 × ) 24 ×2+31 ×2+16 ×7 = 0,63 d Khi thực phép cận cân phân tích (có số lẻ sau dấu phẩy), khối lượngcân thối thiểu để không mắc sai số phép cân bao nhiêu? Bài làm Khi thực phép cân cân phân tích (có số lẻ sau dấu phẩy), khối lượng cân tối thiểu để không mắc sai số phép cân 0,0001g M = 39% = 0,39 mmẫu cần cân = 0,0001 = 0,0003g 0,39