Thế Nào Là Chất Chỉ Thị Acid-Base. Cho Biết Khoảng Ph Chuyển Màu Của 3 Chỉ

5.4. Thế nào là chất chỉ thị acid-base. Cho biết khoảng pH chuyển màu của 3 chỉ thị thông dụng: phenolphthalein, đỏ methyl, da cam methyl.

5.5. Hãy chọn chỉ thị cho các trường hợp định lưỵng sau:

- Định lượng acid mạnh bằng base mạnh

- Định lượng base mạnh bằng acid mạnh

- Định lượng acid yếu bằng base mạnh

- Định lượng base yếu bằng acid mạnh

- Định lưỵng Na2CO3 bằng HCl

5.6. Hòa tan 0,1265 g H2C2O4.2H2O tinh khiết và đem định lượng toàn bộ hết 25,18 mL NaOH với chỉ thị phenolphthalein. Tính nồng độ N của dung dịch NaOH.

-5

5.7. Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1N (cho KA = 1,75.10 )

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 316 trang tài liệu này.

5.8. Tính pH của dung dịch CH3COONa 0,1N.

5.9. Định lượng 25,00 mL dung dịch H2SO4 hết 21,72 mL NaOH 0,1012 N. Tính nồng độ g/L của dung dịch H2SO4 trên.

5.10. Chuẩn độ 25,00 mL dung dịch H3PO4với chỉ thị da cam methyl hết 13,64 mL NaOH 0,01 N. Tính nồng độ mol/L của dung dịch H3PO4trên.

5.11. Chuẩn độ 25,00 mL hỗn hợp (NaOH + Na2CO3) bằng dung dịch HCl 0,1 N hết 7,50 mL khi dùng phenolphthalein làm chỉ thị và hết 12,50 mL khi dùng da cam methyl làm chỉ thị. Tính nồng độ mol/l của từng chất trong hỗn hợp trên.

5.12. Lấy 20,00 mL dung dịch amoniac đem định lượng bằng dung dịch HCl hết 25,20 mL. Tính nồng độ Pg/L của dung dịch amoniac trên. Biết rằng khi định lượng 10,00 mL dung dịch Na2CO30,1 N với chỉ thị da cam methyl hết 12,50 mL HCl trên.

5.13. Biết rằng 10,00 mL dung dịch CH3COOH đem định lượng bằng dung dịch NaOH hết 12,60 mL với chỉ thị phenolphthalein. Mặt khác để định lượng 10,00 mL acid oxalic 0,1 N với chỉ thị phenolphthalein thấy hết 11,50 mL dung dịch NaOH trên. Tính nồng độ g/L của dung dịch CH3COOH.

187

Bài 6

định lượng bằng phương pháp kết tủa -

định lượng bằng phương pháp tạo phức

Mục tiêu

1. Trình bày được khái niệm về tích số tan, độ tan và ứng dụng trong phân tích.

2. Mô tả được kỹ thuật định lượng bằng bạc trong phương pháp Mohr, Fonha, Faian. Tính được kết quả của phép chuẩn độ.

3. Trình bày được định nghĩa phức chất, hằng số bền vững của phức và ý nghĩa.

4. Hiểu và chọn được chất chỉ thị để định lượng bằng phương pháp tạo phức với complexon. Tính được kết quả định lưỵng.

1. chuẩn độ kết tủa

1.1. Một số khái niệm cơ bản

1.1.1. TÝch sè tan (T):

Xét hệ gồm tủa AmBn tan trong nước đến bão hòa, có các cân bằng sau: Hòa tan: AmBn  AmBn với K1=[AmBn]

A m.Bn

Phân ly: AmBn mA + nB với K2=

A B 

m n

Tỉng: AmBn mA + nB với K = K1.K2=[A] .[B] = T là một hằng số ở một nhiệt độ nhất định và được gọi là tích số tan.

Biết tích số tan, ta có thể biết được trạng thái cân bằng của một hệ ở một điều kiện nào đó dựa trên cơ sở sau:

Khi [A]m.[B]n = T ta nói hệ đạt trạng thái cân bằng giữa kết tủa và hòa tan.

Khi [A]m.[B]n > T hƯ chưa cân bằng (sẽ có kết tủa hoặc kết tủa thêm gọi là dung dịch quá bão hòa.

188

Khi [A]m.[B]n < T hƯ chưa cân bằng (sẽ không có kết tủa hoặc nếu đã có kết tủa sẵn thì kết tủa sẽ tiếp tục tan ra), gọi là dung dịch chưa bão hòa.

Nh− vậy khi biết tích số tan có thể suy ra điều kiện để hòa tan kết tủa hoặc làm tủa hoàn toàn (để kết tủa hoàn toàn thưêng cho d− thuốc thử).

1.1.2. Độ tan (S)

Độ tan của một chất là nồng độ của chất đó trong dung dịch bão hoà.

Nh− vậy độ tan và tích số tan là những đại lượng đặc trưng cho dung dịch bão hoà, cho nên chúng có mối quan hệ tương hỗ nhau, có thể tính được độ tan từ tích số tan và ngược lại.

Độ tan của các chất trong dung dịch nước nguyên chất:

Gọi độ tan của tủa AmBn trong nước nguyên chất là S (mol/l). Theo phương trình phân ly:

AmBn  mA + nB

Ta có: [A] = mS, [B] = nS. Khi đó:

A B

T =[A]m.[B]n = (mS)m.(nS)n = mm.nn.Sm+n

m n

A m B n

m m . n n

Do vậy: S = m 

Từ công thức tính độ tan S, ta thấy nếu các kết tủa có cùng dạng phân ly, tủa nào có tích số tan lớn sẽ có độ tan lớn và ngược lại. Đồng thời, nếu trong dung dịch có mặt nhiều chất cùng có khả năng tạo ra các dạng kết tủa khác nhau với chất cần phân tích thì dạng tủa nào có tích số tan nhỏ hơn sẽ dễ kết tủa hơn.

1.1.3. øng dụng trong phân tích

Dựa trên cơ sở tích số tan hoặc độ tan ta có thể suy ra điều kiện để có thể kết tủa hay hòa tan tủa. Từ đó có thể áp dụng trong phân tích để:

Kết tủa hoàn toàn một chất từ dung dịch ta cần phải tạo các điều kiện

để càng làm giảm độ tan của tủa càng tốt: thường dùng d− thuốc thử (trừ với tủa lưỡng tính sẽ làm tan tủa xét riêng), lựa chọn pH thích hợp, tránh các chất lạ…

Muốn hòa tan hoàn toàn một tủa khó tan trong nước, ta phải tìm mọi cách để làm tăng độ tan của nó: Thường có thể tăng nhiệt độ, thêm chất điện ly, dùng acid, dùng base, dùng chất tạo phức, dùng chất oxy hóa thích hợp hoặc chuyển tủa khó hòa tan thành tủa dễ hòa tan.

189

øng dụng các phản ứng kết tủa để định l−ợng các chất.

1.2. Phương pháp chuẩn độ kết tủa

1.2.1. Nguyên tắc chung

Là phương pháp định lượng dựa trên các phản ứng tạo thành các chất kết tủa (chất ít tan).

Yêu cầu của phản ứng muốn dùng để định lượng phải:

Có khả năng kết tủa hoàn toàn chất cần xác định (tủa có tích số tan càng nhỏ càng tốt).

Phản ứng phải xảy ra đủ nhanh

Có tính chọn lọc cao (chỉ cho kết tủa với chất cần xác định, không kết tủa với các chất lạ khác).

Chọn được chỉ thị xác định điểm tương đương.

Nhiều phản ứng tạo chất kết tủa rất nhiều, song chỉ có rất ít phản ứng được ứng dụng trong phép chuẩn độ bởi vì:

Nhiều phản ứng kết tủa xảy ra rất chậm, không thích hợp cho phép phân tích, nhất là với các dung dịch loãng.

Các kết tủa không có thành phần xác định do hiện tượng hấp phụ, cộng kết.

Không chọn được chỉ thị thích hợp.

Vì vậy trong thực tế, định lượng bằng phương pháp kết tủa được sử dụng nhiều nhất là phương pháp bạc, trong đó sử dụng Ag+ (dung dịch AgNO3) để xác định các halogenid và CNS (hoặc ngược lại) dựa trên phản ứng:

Ag+ + X- = AgX

Trong đó X- là halogenid hoặc CNS-.

Ngoài phương pháp định lượng bằng Ag, còn có phương pháp định lượng bằng thuỷ ngân (I).

1.2.2. Các phương pháp (kỹ thuật) định lượng bằng bạc

§ược gọi tên tuỳ theo cách chọn chất chỉ thị để nhận ra điểm tương

®ương. Thưêng cã 3 phương pháp:

a. Phương pháp Mohr

Là phương pháp định lượng trực tiếp Cl- bằng Ag+ với chỉ thị là kali cromat cho tủa nâu đỏ Ag2CrO4 ở lân cận điểm tương đương.

190

Phản ứng chuẩn độ:

AgCl

Ag+ + Cl- AgCl  trắng với T = 10-10 Nhận ra điểm tương đương:

2 Ag+ + CrO 2- Ag CrO nâu đỏ với T

 2.1012

4 2 4

Điều kiện áp dụng:

Ag2CrO4

Nồng độ chỉ thị K CrO cần 2.10-4  2M. Tốt nhất nên dùng với nồng

2 4

®é 10-2 M  10-3 M khi đó tránh được màu vàng đậm của K CrO

làm

2 4

khó khăn cho việc nhận ra  Ag2CrO4.

2- + 2- 2

pH môi trường tốt nhất 7 - 10,5 vì nếu acid quá sẽ không có Ag2CrO4 (do 2CrO4 + 2H Cr2O7 + H2O chuyển dịch về phía Cr2O7 ). Nếu kiềm quá sẽ có tủa của Ag+ với OH-

Ag+ + OH- AgOH

2 AgOH Ag2O + H2O

b. Phương pháp Fonha (Volhard)

Là phương pháp chuẩn độ Ag+bằng SCNvới chỉ thị là Fe3+ cho sự tạo phức Fe(CNS)2+ màu đỏ ở lân cận điểm tương đương.

Phản ứng chuẩn độ:

AgCNS

Ag+ + CNSAgCNS trắng với T = 1012 Nhận ra tương đương:

Fe3+ + CNSFeCNS2+ đỏ với  = 102

Điều kiện áp dụng:

Nồng độ chỉ thị thường dùng sao cho [Fe3+]  10-2M

Môi trường nên dùng môi trường acid mạnh (thường dùng HNO3) để tránh Fe(OH)3, Ag2O và làm giảm hiện tưỵng hÊp phơ.

øng dông:

Định lượng trực tiếp Ag+ với CNS-

Định lượng gián tiếp (theo phương pháp thừa trừ) Cl-, Br-, I- bằng cách cho d− chính xác Ag+ phản ứng với X- (Cl-, Br-, I-) cần xác định

Ag+ + X- AgX (d− chính xác)

Sau đó định lưỵng Ag+ bằng CNS- đã biết nồng độ theo kỹ thuật trực tiếp nêu trên.

191

Chó ý:

-10 -12

Khi định lưỵng Cl- có hiện tượng màu chuyển không rõ ràng, màu không bền, khi màu bền vững thì quá điểm tương đương nhiều gây sai số lớn. Lý do vì TAgCl = 10 > TAgCNS = 10 nghĩa là  AgCNS bền vững hơn nên có phản ứng:

AgCl + CNS- AgCNS + Cl-

xảy ra do đó làm chuyển dịch cân bằng phân ly của phức về phía phải: FeCNS2+ Fe3+ + CNS-

làm mất màu đỏ.

Để khắc phục sai số này ta phải loại bỏ kết tủa AgCl, rồi sau đó mới

định lưỵng Ag+ d− ở phần nước lọc. Hoặc cho thêm vào hệ một dung môi hữu cơ không trộn lẫn với nưíc (nh− benzen, ether, cloroform,…) để làm vón kết tủa AgCl trên bề mặt phân cách giữa 2 lớp nước - dung môi hữu cơ và do đó ngăn không cho kết tủa AgCl tác dụng với CNS-.

Khi định lưỵng I-không được cho chỉ thị Fe3+ vào dung dịch định lưỵng trưíc khi cho Ag+d− (để tránh phản ứng Fe3+ + I- Fe2+ + I xảy ra).

c. Phương pháp Faian (Fajans):

Là phương pháp dùng chỉ thị hấp phụ.

Dựa trên cơ sở một số kết tủa có khả năng hấp thụ trên bề mặt tủa một số chất hữu cơ, làm cho chất hữu cơ thay đổi cấu tạo và có sự đổi màu rõ rệt (thường có màu thẫm hơn).

ThÝ dô: Dùng eozin là một acid hữu cơ (HE H++ E) làm chất chỉ thị khi định lưỵng Ibằng Ag+. Đặc tính của eozin là khi E-ở trong dung dịch có màu hồng, nhưng khi bị hấp thụ có màu tím.

Phản ứng chuẩn độ:

Ag+ + I- = AgI

Nhận ra điểm tương đương khi trên bề mặt tủa xuất hiện màu tím.

Sở dĩ nh− vậy vì trước điểm tương đương, dung dịch d− I- do đó AgI hÊp phô I- (không hấp thụ E- nên vẫn có màu hồng). Sau tương đương d− Ag+ thì AgI hÊp phô Ag+ (là ion + nên có khả năng hấp thụ thêm E- làm cho bề mặt tủa có màu tím)

Điều kiện dùng:

Cố gắng giữ tủa ở trạng thái keo (cho nên có trường hợp cho thêm chất bảo vệ keo nh− tinh bét, dextrin…)

192

Chọn chất làm chỉ thị phải không bị hấp phụ quá sớm.

Phải chọn pH thích hợp vì chỉ thị thường là acid hoặc base hữu cơ.

1.2.3. Phương pháp định lượng bằng thủy ngân (I)

a. Phương pháp định lượng một số chất dựa vào dung dịch chuẩn của muối Hg2(thường dùng Hg2(NO3)2)

2+ - - -

Khi cho dung dịch Hg2tác dụng với Cl , Br , I ... sẽ tạo thành những tủa ít tan Hg2Cl2, Hg2Br2, Hg2I2... tương tự nh− kết tủa AgX:

2+ -

Hg2 + 2 Cl Hg2Cl2

So với phương pháp định lượng bằng bạc, phương pháp định lượng bằng thuỷ ngân (I) có một số ưu điểm sau:

Không cần phải dùng đến những hóa chất có bạc là một kim loại quí

đắt hơn so với thuỷ ngân.

Muối thủy ngân (I) ít tan hơn so với muối bạc tương ứng do đó khi

định lưỵng Cl- bằng Hg 2+ ta cã bước nhảy của đường biểu diễn định lượng dài hơn.

Có thể định lượng trực tiếp bằng thuỷ ngân (I) ở môi trường acid, trong khi định lượng bằng bạc phải ở môi trưêng trung tÝnh.

Tuy vậy, phương pháp định lượng bằng thuỷ ngân (I) có nhược điểm là muối thuỷ ngân độc. Do đó khi làm việc phải hết sức thận trọng.

b. Chỉ thị dùng trong phương pháp định lượng bằng Hg2

Sắt sulfocyanid Fe(CNS)3:

Trong quá trình định lượng, khi đến điểm tương đương dung dịch sẽ mất màu do Hg2 d− sẽ phản ứng:

2+ 3+

3Hg2 + 2Fe(CNS)3 = 3Hg2(CNS)2 + Fe

Diphenylcacbazon:

Nhận ra điểm tương đương do tạo với Hg2 tủa có màu xanh.

1.2.4. Một số ứng dụng thực tế

a. Các dung dịch chuẩn

Các dung dịch chuẩn hay dùng là NaCl 0,05 N, AgNO30,05 N và KCNS 0,05 N. Những dung dịch này được tính toán pha từ NaCl, AgNO3, KCNS. Cả 3 chất này có thể được tinh chế để đạt tiêu chuẩn chất gốc nh− sau (ENaCl = M = 58,5; EAgNO3 = M = 169,87; EKCNS = M = 97,18):

Tinh chÕ NaCl: Pha dung dịch NaCl bão hòa khoảng (36g/100 mL). Lọc, lấy nước lọc, sau đó thêm HCl đặc vào để kết tủa hết NaCl. Lọc

193

lấy NaCl. Đem rửa bằng nước cất, sau đó sấy khô ở 270 oC, tán thành bột và nung tiếp ở 500 - 600 oC trong lò nung đến khối lượng không

đổi, thu được NaCl tinh khiết.

o o

Tinh chÕ AgNO3: Hòa tan AgNO3 trong nước (tỉ lệ 100g AgNO3 cho 45 mL nước). Lọc qua phễu lọc thuỷ tinh (không dùng giấy lọc). Lấy tinh thể AgNO3 sấy khô ở 100 C, sau đó sấy thêm ở 220 - 250 C khoảng 15 phút (không được sấy quá 250 oC để tránh AgNO bị phân huỷ một phần thành AgNO2). AgNO3 thu được không hút ẩm, nhưng phải để trong lọ màu, tránh ánh sáng.

Tinh chÕ KCNS: Hòa tan KCNS trong nước (tỉ lệ 68,5 g/100 mL nước). Thực hiện kết tinh lại 2 lần, làm khô trong bình hút ẩm ở nhiệt độ thường, sau đó sấy ở 100-150 oC. Cuối cùng sấy thêm ở 190 – 200 oC trong 2 phút. Khi đó KSCN thu được sẽ tinh khiết và khô, bảo quản cần tránh ánh sáng và các khói acid (KCNS coi nh− không hút ẩm trong khí quyển có độ ẩm dưới 45%).

b. Định lưỵng NaCl theo phương pháp Mohr Phản ứng chuẩn độ:

NaCl+ AgNO3 = AgCl trắng + NaNO3

+ 2-

Chỉ thị là K2CrO4: 2 Ag + CrO4 = Ag2CrO4nâu đỏ

Kỹ thuật tiến hành:

Buret: Dung dịch Ag+ đã biết nồng độ

Bình nón: V mL NaCl cần định lưỵng 50 mL nưíc cÊt

1 mL chỉ thị K2CrO45%

Chuẩn độ đến khi xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ. Ghi thể tích dung dịch AgNO3đã dùng. Tính kết quả.

Ghi chó:

Vì môi trường phải trung tính nên nếu dung dịch acid phải trung hòa bằng NaHCO3 hay CaCO3 (đun đuổi CO2, để nguội).

Khi pha AgNO3 không được cho thêm HNO3

Nếu dung dịch kiềm phải trung hòa bằng HNO3.

c. Định lượng KCNS bằng AgNO3 Phản ứng chuẩn độ:

AgNO3 + KSCN = AgSCN trắng + KNO3

194