CHUẨN ĐỘ OXY HÓA – KHỬ
10.1.2.1. Trường hợp khi số electron trao đổi trong các bán phản ứng oxy hóa và khử là bằng nhau
oxy hóa và khử là bằng nhau
Xây dựng đường cong định phân 50,00 ml dung dịch Fe2+
0,0500 N bằng dung dịch Ce4+
0,1000 N trong môi trường acid H2SO4 1,0 M. Thế oxy hóa khử của hai bán phản ứng (Phụ lục 1) là:
Ce4+ + 1e ⇌ Ce3+ E0 = 1,44V (trong H2SO4 1,0 M)
Khảo sát sự biến thiên của thế oxy hóa khử trong q trình
chuẩn độ
Phản ứng chuẩn độ: Fe2+ + Ce4+ ⇌ Fe3+ + Ce3+
Các chất chỉ trao đổi một electron nên đương lượng gam của các chất bằng phân tử gam: E = M và CN = CM.
Đầu tiên, chúng ta tính thể tích Ce4+
cần để phản ứng với Fe2+ để đạt đến điểm tương đương.
Số mol Fe2+
= Số mol Ce4+ Veq = (0,0500M)(50,00ml)
0,100M = 25,0 ml Hằng số cân bằng khoảng 1016
nên phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Trước điểm tương đương:
Trong dung dịch có dư chất phân tích, vì vậy điện thế tại thời điểm này tính theo E của cặp Fe3+
/ Fe2+. E = EFe3+/Fe2+ 0 − 0,0592 log [Fe2+] [Fe3+] hay E = 0,68 - 0,0592 log [Fe2+] [Fe3+] (10.1)
Trong đó: [Fe2+] = Số mol của Fe2+ chưa phản ứng
tổng thể tích ; [Fe3+] = Số mol Ce4+ thêm vào
tổng thể tích
- Giả sử sau khi cho 5,00ml (hay 20%) dung dịch Ce4+ 0,100M thì: [Fe2+] =(50,00ml)(0,0500M)− (5,00ml)(0,1000M)
50,00ml+5,00ml = 3,64.10−2M [Fe3+] =(5,00𝑚𝐿)(0,1000𝑀)
50,00𝑚𝐿+5,00𝑚𝐿 = 9,09.10−3M Thay các giá trị nồng độ của Fe2+ Thay các giá trị nồng độ của Fe2+
và Fe3+ vào phương trình (10.1) ta có:
E = 0,68 - 0,0592log 3,64.10−2
9,09.10−3 = 0,64V
Tính tốn tương tự cho các thể tích cho vào Ce4+ khác.
Tại điểm tương đương:
Tức là khi đã cho đủ 100% lượng Ce4+
vào dung dịch Fe2+ 0,0500 M thì tồn bộ Fe2+
thành Fe3+ và toàn bộ Ce4+ thành Ce3+. Thế của dung dịch được tính bằng cách kết hợp thế của hai bán phản ứng:
Eeq = EFe0 3+/Fe2+ − 0,0592 log [Fe2+]
[Fe3+] Eeq = ECe0 4+/Ce3+ − 0,0592 log [Ce3+]
[Ce4+] Cộng hai phương trình trên ta được: 2Eeq= EFe3+/Fe2+ 0 + ECe4+/Ce3+ 0 − 0,0592 log [Fe2+] [Fe3+] [Ce3+] [Ce4+] Tại điểm tương đương thì:
[Fe3+] = [Ce3+] và [Fe2+] = [Ce4+] nên
Eeq = EFe3+/Fe2+
0 + ECe4+/Ce3+0
2 = 0,68 + 1,44
2 = 1,06V
Sau điểm tương đương:
Khi dung dịch đã có dư thuốc thử và vì vậy điện thế tại thời điểm này tính theo E của cặp Ce4+
/ Ce3+. E = ECe4+/Ce3+ 0 − 0,0592 log [Ce3+] [Ce4+] = 1,44 −0,0592 log [Ce3+] [Ce4+] (10.2)
Giả sử sau khi thêm 26 ml thuốc thử, nồng độ của Ce4+
và Ce3+ là:
[Ce3+] = số mol của Fe2+
tổng thể tích = 50,00 ml ×0,0500M
50 ml+26 ml = 3,29.10−2 M [Ce4+] = số mol Cetổng thể tích4+dư = (26,00ml ×0,1000M)−(50,00ml ×0,0500M)
50ml+26ml =
1,32.10−3M
Thay các giá trị nồng độ của Ce3+
và Ce4+ vào phương trình (10.2) ta có:
E = 1,44 −0,0592log 1,32.10−3M
3,29.10−2M= 1,36V Tính tốn tương tự cho các thể tích cho vào Ce4+