Chương 3: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXIT-BAZƠ (PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA)
3.6.3.5. Hợp chất chứa nhóm chức OH
Các nhóm chức OH trong các hợp chất hữu cơ có thể được xác định bằng cách este hóa nhóm OH bằng anhidric axetic (hoặc anhidic phtalic):
(CH3CO)2O + ROH → CH3COOR + CH3COOH
Quá trình axetyl hóa thường được thực hiện bằng các trộn mẫu với một thể tích chính xác anhidric axetic trong pyridine. Sau khi đun nóng hỗn hợp, nước được thêm vào để thủy phân các anhidic axetic dư chưa phản ứng hết:
(CH3CO)2O + H2O → 2CH3COOH
Axit axetic tạo thành được đem chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn etylat natri hoặc bằng dung dịch chuẩn KOH. Một mẫu trống được thực hiện song song để xác định lượng anhidric axetic ban đầu.
Các amin nếu có trong mẫu sẽ bị chuyển sang amit bới anhidic axetic dẫn đến sai số nên cần có phương pháp hiệu chỉnh thích hợp.
Bài tập
3.1. Chuẩn độ 32.44-mL mẫu dung dịch 0.182 M CH3COOH bằng dung dịch 0.185 M
NaOH. Tính pH của dung dịch thu được
(a) Trước khi thêm NaOH vào và sau khi thêm (b) 15.55 mL, (c) 20.0 mL, (d) 24.02 mL, (e) 27.2 mL, (f ) 31.91 mL, (g) 33.12 mL dung dịch NaOH.
3.2. Có một dung dịch đơn axit yếu HA. Nếu lấy 46.24 mL dung dịch NaOH để chuẩn độ 50.00 mL dung dịch HA này thì đạt được điểm tương đương. Nếu lấy 50.00- mL dung dịch HA này rồi thêm 23.12 mL dung dịch NaOH như đã dùng trên thì pH của dung dịch thu được sau thí nghiệm thứ hai là 5.14.
Tính Ka và pKa của HA?
3.3. Lấy 50.0 mL dung dịch 0.120 M HBr đem chuẩn độ bằng dung dịch 0.240 M NaOH. Tính pH của dung dịch thu được sau khi thêm các thể tích NaOH như sau (a) 0.0 mL (b) 20.0 mL (c) 24.9 mL
(d) 25.0 mL (e) 25.1 mL (f) 40.0 mL
3.4. Lấy 100.0 mL dung dịch 0.100 M methylamine đem chuẩn độ bằng dung dịch 0.250M HNO3. Tính pH của dung dịch thu được sau khi thêm các thể tích HNO3 như sau 0.0 mL (b) 20.0 mL (c) 40.0 mL (d) 60.0 mL
3.5. Xét chuẩn độ 40.0 mL dung dịch 0.250 M HF bằng dung dịch 0.200 M NaOH. Hỏi cần bao nhiêu mililit dung dịch NaOH trên đểđạt được điểm tương đương ?
Tính pH ở tại mỗi thời điểm sau:
(a) Sau khi thêm 10.0 mL dung dịch NaOH (b) Nửa chặng đường đểđạt điểm tương đương (c) Tại điểm tương đương
(d) Sau khi thêm 80.0 mL dung dịch NaOH
3.6. Acetylsalicylic acid, có trong aspirin, có giá trị Ka là 3.0 x 10-4. Hòa tan 0.0100 mole acetylsalicylic acid trong lượng nước vừa đủ để thành 1.00 L dung dịch và sau đó chuẩn độ nó bằng dung dịch 0.500 M NaOH. Hỏi pH bằng bao nhiêu ở mỗi thời điểm sau trong quá trình chuẩn độ
(a) Trước khi thêm NaOH vào (b) Tại điểm tương đương
(c) Khi thể tích dung dịch NaOH thêm vào một lượng bằng một nửa của thể tích cần để đạt điểm tương đương.
3.7. Một lượng nước chưa biết được thêm vào 350.0 mL of a 6.0 M NaOH solution. Lấy 75.0-mL dung dịch thu được này đem chuẩn độ đến điểm trung tính thì cần 52.5 mL dung dịch 6.00 M HCl.
(a) Tính nồng độ của dung dịch NaOH (b) Tính thể tích nước được thêm vào
3.8. Có một bình đựng dung dịch HCl không ghi nồng độ. Lấy 20.00-mL dung dịch HCl đem chuẩn độ đến pH =7.0 thì thấy tiêu tốn 34.0 mL dung dịch 3.00 M NaOH. Xác định thể tích của dung dịch HCl này cần để pha 1.5 L dung dịch 0.75 M HCl. 3.9. Tính pH ở thời điểm tương đương khi chuẩn độ một dung dịch chứa 150.0 mg
ethylamine, C2H5NH2, bằng dung dịch 0.1000 M HCl. Thể tích dung dịch ở thời điểm tương đương là 250.0 mL. Chọn chất chỉ thị thích hợp. Biết Kb = 4.7 x 10-4 for ethylamine.
3.12. Một hợp chất X chỉ chứa các nguyên tố C, H, O, và S. Cân 5.00 g mẫu đem đốt cháy hoàn toàn thu được 4.83 g CO2,1.48 g H2O và một lượng SO2 sau đó được oxi hóa hết thành SO3 và hòa tan trong nước để tạo H2SO4. Chuẩn độ lượng H2SO4 này thì tiêu tốn hết 109.8 mL dung dịch 1.00 M NaOH.
(a) Xác định công thức nguyên của X?
(b) Khi lấy 5.00 g X đem chuẩn độ với NaOH, thì thấy tiêu tốn 54.9 ml dung dịch NaOH 1M biết X có 2 nhóm chức có tính axit. Hỏi công thức phân tử của X
3.13. Độ tinh khiết của sulfanilamide, C6H4N2O2S, có thể được xác định bằng cách oxi hóa S thành SO2 và sục khí chậm qua dung dịch dư H2O2 để tạo thành H2SO4. Axit sau đó được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn NaOH với chỉ thị xác định điểm cuối là bromothymol blue, ở đây cả hai proton của axit sunfuric đều được trung hòa. Tính độ tinh khiết của mẫu biết rằng cứ 0.5136-g mẫu thì tiêu tốn 48.13 mL dung dịch NaOH 0.1251 M. (đs:98.58w/w %)
3.14. Lượng protein trong một mẫu bơ được xác định bằng phương pháp Kjeldahl để phân tích nitơ. Sau khi phá mẫu 0.9814-g mẫu bơ, nitơ được oxi hóa đến NH4+, rồi chuyển hết về NH3 bằng NaOH, NH3 thoát ra được dẫn qua bình chứa 50.00 mL dung dịch 0.1047 M HCl. Lượng dư HCl sau đó được chuẩn ngược bằng dung dịch 0.1183 M NaOH thì tiêu tốn 22.84 mL để đạt được điểm cuối với chỉ thị bromothymol blue. Tính phần trăm khối lương %w/w protein trong mẫu bơ biết rằng cứ 6.38 g protein tương đương với 1 gam nitơ trong các sản phẩm bơ sữa. (ĐS:23.1 w/w%)
3.15. Độ kiềm của nước tự nhiên là do các ion sau gây nên OH–, CO32– , và HCO3–, có thể một hoặc hai hoặc cả ba loại. Chuẩn độ 100.0-mL mẫu nước đến pH = 8.3 thì cần 18.67 mL dung dịch 0.02812 M HCl. Còn chuẩn 100.0-mL mẫu nước đó đến pH = 4.5 thì cần 48.12 mL dung dịch HCl trên. Hỏi trong mẫu nước này độ kiềm gây ra bởi loại ion nào? Tính nồng độ ppm (parts per million) của chúng. (184.9 ppm)
3.16. Để xác định nồng độ của SO2 trong một mẫu không khí, người ta sục không khí chậm qua ống chứa H2O2 với tốc độ 1.25 ml/phút trong 60 phút. H2SO4 tạo thành trong ống được đem chuẩn độ đến khi phenolphthalein đổi màu hồng thì thấy tiêu tốn 10.08 mL dung dịch NaOH 0.0244 M. Tính nồng độ SO2 trong không khí (microlit/lit) biêt khối lượng riêng của SO2 ở nhiệt độ của mẫu không khí là 2.86 mg/ml.
3.17. Nồng độ của CO2 trong không khí có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ axit bazơ gián tiếp. Một mẫu không khí được sục từ từ qua một dung dịch chứa lượng dư Ba(OH)2 để kết tủa hết thành BaCO3. Kết tủa được lọc còn
lượng dư Ba(OH)2 được chuản độ ngược bằng. Trong một phép phân tích, một mẫu không khí 3.5-L được dẫn qua 50.00 mL dung dịch 0.0200 M Ba(OH)2. Chuẩn độ ngược tiêu tốn 38.58 ml dung dịch 0.0316 M HCl để đạt được điểm cuối. Xác định nồng độ ppm (parts per million) CO2 trong mẫu không khí biết rằng khối lượng riêng của CO2 ở nhiệt độ của mẫu là 1.98 g/L.
3.18. Chỉ số xà phòng hóa là số miligam KOH cần để xà phòng hóa 1.000 gam chất béo động vật hay dầu thực vật. Cân 2.085 g mẫu chất béo thực vật rồi thêm vào 25.00 mL dung dịch KOH 0.513 M, tiến hành phản ứng xà phòng hóa hoàn toàn. Chuẩn độ ngược lượng KOH dư trong mẫu thì thấy tiêu tốn 10.26 mL dung dịch HCl 0.500 M. Xác định chỉ số xà phòng hóa của mẫu đó.