II. Chuẩn độ hỗn hợp Axit HCI và H2PO4 bằng dung dịch NAOH, xác định hàm lượng từng chất trong dung dịch
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (504.24 KB, 75 trang )
H3PO4 + NaOH
=
NaH2PO4 + H2O
– Đến điểm tương đương thứ hai:
HCl
+
NaOH
= NaCl +
H3PO4 + 2 NaOH
H2O
= Na2HPO4 + 2 H2O
2. Dựng đường cong chuẩn độ và xác đònh chất chỉ thò
2.1 . Thành phần và pH của dung dòch chuẩn độ tai các điểm tương
đương
H2O
H2O
− Tại điểm tương đương 1 thành phần dung dòch gồm: NaCl, NaH2PO4,
− Tại điểm tương đương 2 thành phần dung dòch gồm: NaCl, Na2HPO4,
Vì NaCl không ảnh hưởng đến pH của môi trương, nên giống như trong
trường hợp chuẩn độ đa axit bằng bazơ mạnh, các giá trò pH tại các điểm tương
đương được tính theo các công thức sau:
Tại điểm tương đương I nồng độ H+ được tính theo công thức sau:
Kw + Ka2 CI
[ H+]I =
1 + Ka1-1 CI
C.Co2
; Nếu CI lớn hơn Ka1 nhiều thì có thể bỏ
Với CI = (CNa H2 PO4 )I =
C +(Co1 +Co 2 )
giá trò Ka1 so với CI và giá trò KW so với Ka2 CI . Như vậy:
[ H+ ] = Ka1 Ka2
pKa1 + pKa2
2.15 + 7.21
pHI =
=
= 4.68
2
2
pHI ≈ 4,68. Giá trò pH này tương đương với giá trò pT của chỉ thò metyldacam
khi chuyển từ màu đỏ sang vàng (pT = 4,4) do đó ta chọn chỉ thò là
metyldacam.
Tại điểm tương đương thứ II nồng độ H+ được tính theo công thức sau:
Kw + Ka3 CII
[ H+ ]II =
1 + Ka2-1 CII
C. Co2
; Nếu CII lớn hơn Ka2 nhiều thì có
Với CII = (CNa 2 HPO4 )II =
C +(Co1 + 2Co 2 )
thể bỏ giá trò Ka2 so với CII và giá trò KW so với Ka3 .CII. Như vậy:
[ H+ ]II = Ka2Ka3
pKa2 + pKa3
7.21+ 12.32
pHII =
=
= 9.765.
2
2
pHII ≈ 9,77. Giá trò pH này tương đương với giá trò pT của chỉ thò Phenolphtalein
khi chuyển từ không màu sang màu hồng (pT = 9,0)do đó ta chọn chỉ thò là
Phenolphtalein.
2. 2. Sơ đồ chuẩn độ, sai số chuẩn độ và đường cong chuẩn độ
a. Sơ đồ chuẩn độ:
30
HCl + H3PO4
NaOH
V1
V2
V2-V1
H3PO4
H3PO4
NaCl + NaH
NaOH 2PO4
NaCl
Na2HPO
V1 : Thể tích NaOH dùng để chuẩ
n độ+xong
HCl4 và một nấc của axit
V2 : Thể tích NaOH dùng để chuẩn độ xong HCl và hai nấc của axit
V2 - V1: Thể tích NaOH dùng để chuẩn độ một nấc của H3PO4
b. Công thức tính sai số chuẩn độ tại các điểm tương đương như sau:
qI = – (h –
KW C + C01 + C02
C02
h2 - Ka1 Ka2
)
–
( 2
)
h
C (C01 + C02 )
(C01 + C02) h + Ka1 h + Ka1 Ka2
KW C + C01 + 2 C02
C02
h2 - Ka2 Ka3
)
–
(
)
qII = – (h –
h
C (C01 + 2C02 ) (C01 + 2C02) h2 + Ka2 h + Ka2 Ka3
c. Đường cong chuẩn độ hỗn hợp axit mạnh và đa axit bằng bazơ mạnh có
dạng:
H.9. Đường cong chuẩn độ hỗn hợp HCl + H3PO4 bằng NaOH
3. Cách tiến hành và tính toán
− Thêm nước cất vào mẫu phân tích cóchứa HCl và H3PO4 trong bình
đònh mức 100 ml cho đến vạch. Dùng pipet hút 10 ml dung dòch vừa pha cho vào
bình tam giác 250 ml. Thêm 3 đến 4 giọt metyl da cam và chuẩn độ bằng dung
dòch NaOH 0,1N đến khi dung dòch chuyển từ đỏ sang vàng. Ghi lại thể tích V1.
Thêm tiếp 3 đến 4 giọt phenol phtalein và chuẩn độ tiếp bằng NaOH đến khi
31
dung dòch chuyển từ vàng sang hồng cam. Ghi lại thể tích V2. Lặp lại thí
nghiệm ít nhất 3 lần. Ghi lại các giá trò trung bình V1
và V2 .
– Nồng độ HCl và H3PO4 được tính theo công thức:
C02 = C
C01 = C
=
M (H3PO4)
M (HCl)
=
( V2 - V1 ) CNaOH
V
H3PO4 + HCl
( 2 V1 - V2 ) CNaOH
V
H3PO4 + HCl
– Hàm lượng H3PO4 và HCl được tính theo công thức:
a
(H3PO4)
a
(HCl)
=C
= C
M (H3PO4)
M (HCl)
. 10-3.98.100
. 10-3.36,5.100
32
(g/mẫu)
(g/mẫu)
BÀI 5:
CHUẨN ĐỘ ĐA BAZƠ
Nội dung chính:
• Chuẩn độ đa bazơ: Chuẩn độ Na2CO3 bằng HCl.
• Chuẩn độ hỗn hợp bazơ mạnh và đa bazơ bằng axit mạnh:
Chuẩn độ hỗn hợp NaOH và Na2CO3 bằng HCl.
------------------------------------------------------I. CHUẨN ĐỘ NA2CO3 BẰNG HCl
Khả năng chuẩn độ từng nấc của một đa bazơ phụ thuộc vào tỉ số giữa các
KW
KW
hằng số phân li kế tiếp của các axit liên hợp. Khi tỉ số
:
> 104
Ka2
Ka1
Ka1
(nghóa là
> 104) thì có thể chuẩn độ riêng từng nấc của đa bazơ với sai số
Ka2
không quá 1% .
– Trong trường hợp đa bazơ là Na2CO3, ta có:
10-14
– KW
–
⎯⎯
→
CO32- + H2O ←⎯
HCO
+
OH
=
3
⎯
Ka2
10-10.33
KW
10-14
–
–
⎯⎯
→
HCO3 + H2O ←⎯
⎯ H2CO3 + OH K = 10-6.35
a1
1. Nguyên tắc
Phản ứng chuẩn độ:
Đến điểm tương đương thứ nhất:
Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl
Đến điểm tương đương thứ hai:
Na2CO3 + 2HCl = H2CO3 + 2NaCl
2. Đường cong chuẩn độ và chọn chỉ thò
2.1. Thành phần và pH của dung dòch chuẩn độ tại các điểm tương
đương
– Tại điểm tương đương 1, trong dung dòch chuẩn độ chủ yếu là NaHCO3
và H2O, môi trường bazơ yếu, pH > 7 vì vậy chỉ thò cần chọn phải có khoảng
chuyển màu trong vùng bazơ yếu . Nồng độ H+ trong dung dòch tại điểm tương
đương 1 được tính gần đúng theo công thức:
Kw + Ka2 CI
[ H+ ]I =
1 + Ka1-1 CI
CC0
. Khi CI không quá bé (CI >> K a1 , Ka2 . CI >> Kw) thì tính gần
với CI =
C + C0
đúng nồng độ [ H+ ]I = Ka1.Ka2 = 10–8,34 và pH = 8,34 do đó có thể dùng
phenolphtalein làm chỉ thò.
33
– Tại điểm tương đương thứ 2, thành phần dung dòch bao gồm H2 O,
H2CO3 và NaCl. Môi trường axit yếu, pH < 7, vì vậy chỉ thò cần chọn phải có
khoảng chuyển màu nằm trong vùng axit yếu. Nồng độ ion H+ được tính theo
cân bằng phân li nấc thứ nhất của axit cácboníc:
⎯⎯
→ H+ + HCO3– Ka1 = 10–6,35
H2 CO3
←⎯
⎯
C
CII
[]
CII - h
h
h
CCo
Với CII =
. Nếu CII > L CO2 (L CO2 là độ tan của CO2 trong nứớc , ở
C + 2Co
25oC LCO2 = 3.10-2 M)thì CII được thay bằng L CO2 và nồng độ H+ được tính theo
công thức của đònh luật tác dụng khối lượng:
h2
= 10-6,35
3.10-2 -h
– Theo tính toán gần đúng, h = 10- 3,94 và pH = 3,94 , giá trò này gần với
chỉ số chuẩn độ của metyl dacam nên ta chọn chỉ thò là metyl dacam.
2.2. Sơ đồ chuẩn độ, công thức tính sai số và đường cong chuẩn độ
a. Sơ đồ chuẩn độ:
Na2CO3
V1
HCl
NaHCO3
V2
HCl
H2CO3
V1: thể tích HCl dùng để chuẩn độ một nấc của Na2CO3 ứng với sự đổi màu
phenol- phtalein từ hồng sang không màu.
V2: thể tích HCl dùng để chuẩn độ hai nấc của Na2CO3 ứng với sự đổi màu của
metyl da cam từ màu vàng sang màu hồng cam.
b. Sai số chuẩn độ được tính theo các công thức sau:
– Sai số tại điểm tương đương thứ nhất:
KW (C + Co)
h2 – Ka1Ka2
qI = (h –
)
+ 2
h
h + Ka1h + Ka1Ka2
CCo
– Sai số tại điểm tương đương thứ hai:
qII = (h –
KW (C + 2Co)
1 Ka1h + 2 Ka1Ka2
)
–
h
2 h2 + Ka1h + Ka1Ka2
2CCo
Vì h >> Ka1 >> Ka2 nên qII = (h –
34
KW (C + 2Co) 1 Ka1
)
–
h
2 h
2CCo
