II. Chuẩn độ Fe2+ bằng dung dịch K2Cr2O7 1.Cơ sở phương pháp
Phương pháp Iot Xác định nồng độ Na2S2O3 bằng K2Cr2O7 Xác định nồng độ
CuSO4 bằng Na2S2O3 theo phương pháp iot
Phương pháp iot thông thường là phương pháp chuẩn độ gián tiếp. Để xác định chất oxi hóa, người ta cho một lượng xác định chính xác chất đó phản ứng với lượng dư KI để tạo ra I2. Lượng
I2 sinh ra sẽ đại diện cho lượng chất oxi hóa cần xác định. Sau đó chuẩn độ lượng I2 sinh ra bằng
dung dịch chuẩn thiosunfat natri (Na2S2O3), từ đó biết được nồng độ của chất oxi hoá ban đầu.
Vì thường dùng thiosunfat để xác định lại lượng I2 sinh ra nên thường hay gọi là phương pháp
iot-thiosunfat. Cũng lưu ý rằng, đây thường là phương pháp gián tiếp nên càng sử dụng nhiều công đoạn thì khả năng gây sai số càng lớn.
Phương pháp iot cũng có thể dùng chuẩn độ trực tiếp để xác định nồng độ các chất khử khi đó người ta sử dụng dung dịch I2 chuẩn pha trong KI dư (do I2 là chất ít tan, dễ thăng hoa nhưng có khả năng tạo phức với KI tan rất tốt trong dung dịch).
I. Cơ sở phương pháp
Phương pháp iot dựa trên phản ứng oxi hóa khử : I2 + 2e- = 2I-
* Như vậy, I2 là một chất oxy hóa tương đối yếu, yếu hơn nhiều so với KMnO4 và K2Cr2O7 .
Nhưng ngược lại I-
lại là chất khử mạnh hơn các ion Cr3+
, Mn2+. Do đó, có thể xác định các chất
khử bằng dung dịch I2 và có thể xác định các chất oxy hóa bằng cách khử chúng bởi ion I-
thành I2, sau đó xác định lại lượng I2 bằng dung dịch chuẩn Na2S3O3. Do thế Ox-Kh tiêu chuẩn của cặp
I2/2I- tương đối nhỏ, bằng 0,54 V cho nên có thể xem I-
là một chất khử rất tốt để xác định nhiều
chất oxy hoá như K2Cr2O7, KMnO4, KClO3, Cl2 , Br2, NO2, Fe3+, Cu2+....
*Lưu ý rằng phân tử I2 chỉ hòa tan nhẹ trong nước (1,3.10-3M ở 20°C), nhưng độ hòa tan của nó cao hơn rất nhiều trong dung dịch I-
nhờ phản ứng tạo phức với I-
I2(dung dịch) + I- I3- (tri iotđua) β = 7.102
phức này ko quá bền, tức là dễ dàng nhả I2 đi vào dung dịch và thuận lợi cho quá trình chuẩn độ. Phức cũng có màu vàng sẫm giúp dễ dàng quan sát phán đoán ước lượng hàm lượng I2 tan trong dung dịch. Trong trường hợp cần pha
dung dịch I2 chuẩn thì ta hiểu rằng I2 được pha trong dung dịch I- dư để tăng độ tan của I2.
* Chất chỉ thị hồ tinh bột: mặc dù bản thân dung dịch I2 có màu vàng, tuy nhiên mắt người
không thể quan sát được màu vàng khi hàm lượng I2 ở mức rất thấp (do đó nếu không có biện
việc này, người ta sử dụng hồ tinh bột làm chất chỉ thị. Hồ tinh bột có khả năng tạo phức màu
xanh tím đặc trưng với I2, độ nhạy màu cao khi hàm lượng I2 nhỏ (nhiệt độ càng thấp thì độ nhạy
màu càng cao). Yếu tố hoạt động của hồ tinh bột là amyloza, polyme của đường α-D glucose, polyme này tồn tại ở dạng cuộn xoắn ốc, chỉ có một số ít phân tử có thể chui qua được. Khi có
mặt I2 nó tạo dạng nhánh I6, xảy ra ở trung tâm amyloza dạng xoắn ốc. Sản phẩm phức có màu
xanh đen. Sự tạo phức phụ thuộc vào nhiệt độ, ở 50°C màu của phức nhạt bằng 1/10 cường độ
màu ở 25°C. Vì thế nếu yêu cầu cường độ màu cực đại thì có thể làm lạnh bằng nước đá. Ta cần lưu ý rằng, chỉ thị hồ tinh bột không phải là chỉ thị oxy hóa khử, tức là màu của chỉ thị không thay đổi do sự thay đổi thế oxi hóa khử mà thay đổi do sự có mặt của I2. Như vậy, với chỉ thị hồ
tinh bột có một điều thuận lợi là ta không cần quan tâm đến bước nhảy điện thế của dung dịch
lân cận điểm tương đương, vì trong một số trường hợp nếu bước nhảy điện thế quá nhỏ thì khi sử
dụng chỉ thị oxi hóa khử có thể không thể xác định được điểm tương đương hoặc gặp phải sai số
lớn.
Bài 1. Xác định nồng độ dung dịch Na2S2O3 bằng dung dịch K2Cr2O7 0,05N bằng phương pháp iot
Dạng phổ biến của thiosunphat là Na2S2O3.5H2O là tinh thể không màu, mặc dù có thể điều chế được ở mức tinh khiết hóa học trong những điều kiện thích hợp vẫn không thể pha chế dung dịch
Na2S2O3 có nồng độ chính xác theo lượng cân vì: đó là hợp chất không bền, có thể tác dụng với
CO2, O2 trong không khí, bị tác dụng của vi khuẩn trong nước…
Na2S2O3 tác dụng với H2CO3 trong nước theo phản ứng :
Na2S2O3 + H2CO3 = NaHCO3 + NaHSO3 + S↓ Vì vậy khi cho Na2S2O3 tác dụng với I2 thì thực chất có 2 phản ứng :
HSO3−
+ I2 + H2O = HSO4−
+ 2HI (1) 2S2O32− + I2 = S4O62− + 2I− (2)
Đương lượng gam của NaHSO3 = M/2 (2e trao đổi) trong khi đương lượng gam của Na2S2O3 =
M/1 (1e trao đổi).
Như vậy người ta không chuẩn độ ngay Na2S2O3 sau khi pha mà sau khoảng 10 ngày mới xác định nồng độ lúc đó nồng độ Na2S2O3 gần như ít thay đổi. Để ngăn ngừa ảnh hưởng của CO2 người ta dùng nước cất mới đun sôi để nguội để pha (ít hàm lượng CO2 hòa tan) và nếu pha 0,1g
Na2CO3 vào 1lít dung dịch thì có thể tăng độ ổn định của nồng độ dung dịch Na2S2O3 vì: Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3
Sau một thời gian độ chuẩn của dung dịch Na2S2O3 giảm chậm do: tác dụng của O2 không khí. 2 Na2S2O3 + O2 = 2Na2SO4 + 2S↓
Trong môi trường axit dung dịch thiosunphat không ổn định.
+ H+ + S↓
Để ngăn ngừa dung dịch bị vi khuẩn phân hủy, người ta thêm khoảng 10mg HgI2 (hoặc 1 giọt
CCl4) cho 1lít dung dịch (để diệt khuẩn) Sau khi pha chế, thỉnh thoảng lại phải xác định lại nồng độ dung dịch Na2S2O3. Có thể dùng dung dịch chuẩn I2 pha chế từ hóa chất tinh khiết theo lượng
cân nhưng phương pháp này cũng có nhiều bất tiện nên người ta thường dùng các chất khởi đầu
là các chất oxi hóa như K2Cr2O7, As2O3.
Trong bài thí nghiệm này, trước tiên người ta phải xác định lại nồng độ của Na2S2O3.
1. Cơ sở phương pháp: Dùng một lượng xác định dung dịch chuẩn K2Cr2O7 để oxi hoá lượng dư KI thành I2 và chuẩn độ I2 sinh ra bằng dung dịch Na2S2O3 với chất chỉ thị hồ tinh bột. Từ