- Do sản phẩm của phản ứng có Fe3+
có màu vàng có thể ảnh hưởng đến việc quan sát màu, nên phải sử dụng H3PO4 để tạo phức không màu [Fe(PO4)2]3− nhằm loại bỏ màu vàng của ion Fe3+
.
Lưu ý:
- Chỉ nên chuẩn độ trong môi trường axit H2SO4 mà không nên tiến hành trong môi
trường axit HNO3 vì HNO3 sẽ oxy Fe2+ thành Fe3+ làm sai kết quả chuẩn độ.
trong môi trường có Cl-
có phản ứng phụ xảy ra
2MnO4- + 10 Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2+ 8H2O (*) phản ứng này bình thường thì xảy ra rất chậm nhưng phản ứng giữa Fe2+
và MnO4-đã gây cảm ứng đến phản ứng (*) và làm cho phản ứng (*) xảy ra nhanh hơn.
Mặc dù tạo ra Cl2 là một chất oxy hóa:
5Cl2 + 10Fe2+ = 10Fe3+ + 10Cl- (**)
Như vậy, Fe2+ đã bị oxy hóa thành Fe3+ với một lượng tương đương lượng Fe2+
bị KMnO4 oxy hóa thành Fe3+. Tức là coi như (*) không ảnh hưởng đến phép phân tích. Tuy nhiên, thực tế Cl2
sinh ra bị bay đi một phần dẫn tới phép chuẩn độ mắc sai số dương.
Phản ứng (*) là phản ứng cảm ứng. Để hạn chế phản ứng (*) này người ta sử dụng hỗn
hợp bảo vệ Zimmecman (H2SO4, H3PO4, MnSO4) trong đó:
H2SO4: ngăn ngừa các sản phẩm thuỷ phân của muối sắt, ngăn cản sự oxi hoá Fe2+
bởi O2 không
khí đồng thời tạo môi trường phản ứng.
H3PO4 : Fe3+ được hình thành có màu vàng gây cản trở cho việc xác định điểm cuối
chuẩn độ ( màu phớt hồng do dư 1 giọt KMnO4), H3PO4 tạo được với Fe3+
phức không màu. Mn2+ ( MnSO4): hạn chế phản ứng cảm ứng.
- Nếu đang tiến hành chuẩn độ mà thấy xuất hiện kết tủa màu đen thì ngay lập tức phải thêm môi trường axit thì có thể tiếp tục chuẩn độ.
- Phản ứng xẩy ra nhanh ở điều kiện nhiệt độ thường không nên đun nóng, nếu cứ đun
nóng có thể gây ra sai số do ở điều kiện nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy phản ứng oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ bởi O2 không khí trong môi trường axit: 4Fe2+
+ 4H+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O gây sai số âm.
II. Cách tiến hành
Nạp dung dịch KMnO4 vào buret, đuổi bọt khí, chỉnh vạch 0 trước khi tiến hành chuẩn độ. Dùng pipet lấy chính xác 10,00 ml dung dịch FeSO4 từ mẫu kiểm tra cho vào bình nón, dùng ống đong
thêm 5-7 ml dung dịch hỗn hợp H2SO4 + H3PO4 6N. Chuẩn độ cho tới khi dung dịch xuất hiện
màu phớt hồng và bền trong khoảng 30s thì kết thúc chuẩn độ, ghi thể tích KMnO4 tiêu tốn. Lập
III. Tính toán:
VFeSO4lấy để chuẩn độ: . . . . 10,00. . . ml
VKMnO4đo được trong các lần chuẩn độ: Lần 1: . . . ml Lần 2: . . . ml Lần 3: . . . ml Trung bình:. . . ml Nồng độ của dung dịch FeSO4
= , (N)
= . (g/l)
Trong đó: = 10,00 ml
: là thể tích KMnO4 tiêu tốn được tính trung bình từ ba lần thí nghiệm. là nồng độ đương lượng của dung dịch chuẩn KMnO4 đã xác định ở bài 1. Tính số gam Fe có trong lượng mẫu lấy phân tích:
1000 3 4 4 NFeSO VFeSO ĐFe m , (g)
IV. Câu hỏi
1. Để tạo môi trường cho phản ứng chuẩn độ có thể dùng các axit sau được không? Viết các phương trình phản ứng để giải thích? axit HNO3? axit HCl ?.
2.Khi trong dung dịch có ion , để chuẩn độ được dung dịch người ta phải dùng hỗn hợp
Zimecman. Hãy viết thành phần của hỗn hợp này và giải thích vai trò của từng phần trong
Bài thí nghiệm 5
Xác định nồng độ dung dịch FeSO4 bằng K2Cr2O7 (khử Fe3+→Fe2+
)
Trong bài thí nghiệm này chúng ta sẽ đề cập đến phương pháp oxi hóa khử sử dụng chất oxi hóa
K2Cr2O7 làm chất chuẩn để xác định nồng độ của các chất khử, phương pháp này thường được
gọi là phương pháp bicromat.
Trong thực tế phân tích, phương pháp bicromat thường được sử dụng nhiều hơn phương pháp
permanganat do nó nhiều ưu điểm:
- Do Eo V Cr O Cr 2 3 1,36 7 2 / < Eo V Cl Cl 1,39 2 / 2
nên K2Cr2O7 không thể oxi hóa được Cl-
trong dung
dịch thành Cl2. Do đó phương pháp này khắc phục được nhược điểm của phương pháp
permanganat. Ta có thể tiến hành phương pháp này mà ko sợ ảnh hưởng của Cl-
có mặt trong
dung dịch. Trong thực tế phân tích, quá trình phá mẫu thường sử dụng nước cường toan (hỗn hợp
3 phần HCl và 1 phần HNO3) cùng với sự nhiễm Cl-
sẵn trong các mẫu đất đá là nguyên nhân khiến cho Cl- thường có mặt trong mẫu phân tích. Chính vì vậy, trong thực tế phân tích người ta
thường ưu tiên sử dung phương pháp bicromat hơn phương pháp permanganat.
- So với KMnO4 thì K2Cr2O7 bền hơn, có thể dễ dàng tinh chế để có K2Cr2O7 tinh khiết bằng cách
kết tinh lại và sấy ở 200oC. Do đó có thể pha chế dung dịch chuẩn từ một lượng cân chính xác định trước.
- Dung dịch K2Cr2O7 đựng trong bình kín rất bền, không bị phân hủy ngay cả khi đun sôi trong
dung dịch axit, vì vậy nồng độ dung dịch K2Cr2O7 gần như không thay đổi trong thời gian bảo
quản.
Tuy nhiên, K2Cr2O7 cũng có nhược điểm so với KMnO4.
- Do Eo V Cr O Cr 2 3 1,36 7 2 / < Eo V Mn MnO 2 1,51
4/ nên K2Cr2O7 là chất oxi hóa yếu hơn so với KMnO4 do đó khả năng áp dụng hạn chế hơn.
- Trong quá trình chuẩn độ ion Cr3+
tạo ra có mầu xanh gây khó khăn cho việc nhận biết điểm tương đương.
- So với KMnO4 có thể tự chỉ thị thì trong phương pháp bicromat cần phải sử dụng chỉ thị
diphenylamin hoặc axit phenylantranilic để nhận biết điểm tương đương.
Trong thực tế phân tích, mẫu chứa Fe thường được chế hóa về dạng Fe3+
, vì vậy trong bài thí nghiệm này, mẫu kiểm tra được cho ở dạng Fe3+. Để xác định được nồng độ của mẫu kiếm tra
chúng ta sẽ tiến hành 2 giai đoạn: khử Fe3+
về Fe2+ sau đó xác định nồng độ dung dịch Fe2+
sau quá trình khử bằng dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,05N.