Thi Nghiem Dinh Luong.doc

I. THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ CỦA GIÁO TRÌNH

- Họ và tên: Lê Thị Mùi - Năm sinh: 1955 - Cơ quan công tác: Bộ môn Hóa phân tích - Khoa Hóa - Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng - Email: [email protected] II. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH: - Giáo trình có thể dùng tham khảo cho các ngành: + Chuyên hóa sư phạm + Hóa kỹ thuật + Sinh môi trường + Địa lý - Tài nguyên môi trường - Các trường có thể sử dụng: Bách khoa, Sư phạm - Yêu cầu kiến thức trước khi học môn này: Hóa đại cương, Hóa vô cơ - Giáo trình này chưa xuất bản in.

2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM    LÊ THỊ MÙI

A.

THỰC HÀNH HÓA HỌC

PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG (Giáo trình dùng cho sinh viên chuyên Hóa Đại Học Đà Nẵng )

Đà Nẵng, 2006

LỜI NÓI ĐẦU

3

Phân tích định lượng có nhiệm vụ xác định thành phần định lượng của các cấu tử có trong đối tượng phân tích. Các cấu tử ở đây có thể là các nguyên tố, các hợp chất hoặc có thể là các gốc hoặc các nhóm chức (trong phân tích hữu cơ). Có thể nói phần chủ yếu của hóa phân tích là phân tích định lượng. Phương pháp phân tích định lượng có thể chia thành hai nhóm: các phương pháp hóa học và các phương pháp vật lý. Ở giáo trình thực tập này chỉ đề cập đến các phương pháp hóa học. Các phương pháp hóa học chủ yếu dựa trên việc áp dụng các phản ứng hóa học có liên quan đến cấu tử phân tích. Các phương pháp hóa học khác nhau về phương pháp đo lượng thuốc thử hoặc sản phẩm tạo thành trong phản ứng, bao gồm: - Phương pháp phân tích khối lượng dựa trên việc cân lượng sản phẩm phản ứng. - Phương pháp phân tích thể tích dựa trên việc đo chính xác thể tích dung dịch thuốc thử có nồng độ đã biết và từ đó tính lượng cấu tử cần xác định. Để giúp cho sinh viên khoa Hóa trường Đại học Sư phạm có những kiến thức cơ bản về thực nghiệm phân tích định lượng hóa học, chúng tôi biên soạn giáo trình “thực tập hóa học phân tích định lượng” này. Tuy nhiên, giáo trình đề cập đến nhiều phương pháp nên không tránh khỏi có những sai sót. Chúng tôi rất mong được sự góp ý chân thành của bạn đọc.

Đà Nẵng, tháng 9 năm 2006 Tác giả

4

PHẦN I

KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG I. NHỮNG ĐIỀU CHÚ Ý KHI LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG. Trong phân tích định lượng, vấn đề quan trọng đặt ra cho chúng ta là phải tiến hành phân tích như thế nào để có được kết quả phân tích tốt nhất, đáp ứng được yêu cầu mong muốn. Kết quả phân tích không chính xác, trong rất nhiều trường hợp gây tác hại rất lớn cho các công trình nghiên cứu khoa học, cho các quá trình sản xuất của các nhà máy v.v... Chúng ta cần chú rằng, khi làm những thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác cao thì mỗi sai sót nhỏ trong quá trình thực hiện đều có thể gây sai số cho kết quả phân tích. Vì vậy, yêu cầu trước tiên và cơ bản nhất đối với người làm phân tích là tác phong cẩn thận, chính xác, phải triệt để tuân theo những qui tắc hết sức thông thường như: - Chỗ làm việc phải sạch sẽ khô ráo, dụng cụ và hóa chất phải sắp xếp gọn gàng, ngăn nắp và thuận tiện cho việc sử dụng. - Dụng cụ trước khi dùng phải rửa thật sạch. Khi làm phải tuân theo đúng các qui tắc về kỹ thuật thực hành một cách có suy nghĩ các động tác cũng như các điều kiện trong qui trình thí nghiệm. - Phải bảo đảm thực hiện cẩn thận mọi giai đoạn và động tác trong quá trình phân tích. Nhiều khi chỉ một sai sót nhỏ, ví dụ: vô ý để dung dịch bắn ra ngoài vài giọt thôi, kết quả phân tích đã có thể coi là không có giá trị (và phải làm lại). Cho nên trong quá trình thí nghiệm, mỗi sinh viên cần tự rèn luyện cho mình có được tác phong làm việc cẩn thận, chính xác, biến nó thành thói quen hằng ngày. Tuy nhiên tập được những thói quen đó vẫn chưa phải là đầy đủ. Ngay cả những người hoàn toàn không học về hóa học cũng có thể thực hiện được những động tác kỹ thuật trong phân tích. Nhưng họ không thể giải quyết được những vấn đề vấp váp dù là nhỏ nếu không có người hướng dẫn. Họ không thể tự mình chọn được những phương pháp tốt nhất để nghiên cứu một chất, không thể sáng tạo ra những phương pháp phân tích mới và không thể có nhận xét chính xác về các kết quả thu được. Tất cả những cái đó đòi hỏi phải có những nhận thức cơ bản về lý thuyết phân tích và cũng cần phải chú ý đúng mức đến việc nghiên cứu phần lý thuyết này. Khi bắt tay vào một thí nghiệm phân tích, trước hết tìm hiểu thật thấu đáo các cơ chế phản ứng hóa học xảy ra, ý nghĩa của các điều kiện đã nêu trong tài liệu hướng dẫn, mục đích của từng giai đoạn, từng động tác trong quá trình phân tích v.v... Làm như vậy chúng ta mới tránh được sự máy móc hoặc tùy tiện trong khi phân tích và mới có thể đạt kết quả chính xác. Cuối cùng vấn đề ghi chép trong khi làm thí nghiệm cũng cần chú ý đến. Bất cứ trường hợp nào cũng không được ghi các số liệu, các phép tính vào

5

mẫu giấy rời hay lòng bàn tay, mà phải ghi ngay vào sổ tay thí nghiệm. Sổ tay đó là tài liệu căn bản để kiểm tra lại kết quả phân tích trong trường hợp còn nghi ngờ. II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG. Có ba nhóm phương pháp lớn: Phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý và phương pháp vật lý. Trong tài liệu này chỉ giới thiệu về phương pháp hóa học. Phương pháp hóa học dựa vào phản ứng hóa học xảy ra giữa thuốc thử và chất cần tìm. Phương pháp gồm: 1. Phân tích khối lượng: Là phương pháp cổ điển, nhưng đồng thời là phương pháp tiêu chuẩn dùng để kiểm tra các phương pháp định lượng khác. Căn cứ vào lượng cân được và công thức hóa học của các sản phẩm của quá trình phân tích, ta có thể biết được khối lượng các thành phần của chất định tìm. 2. Phân tích thể tích: Phương pháp này dựa vào phản ứng hóa học xảy ra giữa dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ và dung dịch chất cần phân tích. Căn cứ vào nồng độ và thể tích dung dịch thuốc thử đã dùng ta có thể xác định được hàm lượng chất cần phân tích. Tuy phương pháp này kém chính xác hơn phương pháp phân tích khối lượng nhưng đòi hỏi dụng cụ đơn giản và cho kết quả rất nhanh nên được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Dựa vào các phản ứng trong phân tích thể tích người ta chia ra làm 4 phương pháp chính: - Phương pháp trung hòa. - Phương pháp oxi hóa khử. - Phương pháp kết tủa. - Phương pháp complexon. III. DỤNG CỤ VÀ KỸ THUẬT THỰC HÀNH PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG. 1. Cân phân tích. Tùy theo yêu cầu về khả năng cân tối đa, về độ chính xác phải đạt được và về thời gian cần thiết khi cân mà người ta sử dụng các loại cân khác nhau: - Cân thô: cho phép cân chính xác đến hàng gam. - Cân chính xác: có thể đạt đến độ chính xác từ 1 - 10mg (bao gồm các loại cân kỹ thuật khác nhau). - Cân phân tích.  Cân phân tích thường cho phép cân tối đa đến 200g, độ nhạy  0,1 - 0,2mg.  Cân bán vi, có thể cân đến 50 -100 gam, độ nhạy  0,01mg.  Cân vi phân tích có thể cân đến 10 - 20 gam, độ nhạy  0,001mg.  Cân siêu vi có thể đạt đến độ nhạy 10-6 - 10-9mg. Cân phân tích là loại dụng cụ bắt buộc phải có trong các phòng thí nghiệm phân tích hóa học. Phổ biến hơn cả là cân phân tích thường. Có các loại sau: a. Cân hai đĩa. Đòn cân nằm ngang (gọi tắt là cân hai đĩa) được cấu trúc theo nguyên tắc cánh tay đòn bằng nhau.

6

b. Cân một đĩa, đòn cân không bằng nhau. Nguyên tắc cấu trúc như cân hai đĩa. Điều khác cơ bản là trong cân một đĩa cả vật cân và quả cân đều được đặt ở một phía của đòn cân. Sau khi đặt vật cần cân lên đĩa cân, để đạt trạng thái cân bằng cần phải nhấc bớt quả cân ra khỏi đòn cân. Tổng khối lượng quả cân bị nhấc đi sẽ bằng khối lượng của vật cần cân (phương pháp thế). Điểm thăng bằng thường được xác định bằng phương pháp quang thay cho phương pháp cơ như trong cân hai đĩa. Cân một đĩa có ưu điểm là cân nhanh, tiện lợi và có độ chính xác cao hơn. Các quả cân đều được đặt trong buồng cân tránh được thao tác nhấc ra hay đặt quả cân vào hộp cân như khi cân trên cân hai đĩa. c. Cân điện tử. Trong cân điện tử không có đòn cân, dao như trong cân truyền thống. Thay cho các đối trọng trong cân truyền thống, ở đây người ta dùng lực điện từ để cân bằng với trọng lực của vật cân. Khi đặt vật cân lên đĩa cân thì cánh tay đòn bị lệch, điều này được ghi nhận bởi một đetectơ ghi tín hiệu sai. Tín hiệu này có tác dụng làm tăng cường độ dòng trong cuộn động cơ secvo. Cường độ này được phản ánh qua tín hiệu đo S tỷ lệ thuận với khối lượng mẫu. Dùng phương pháp chuẩn hóa theo khối lượng mẫu chuẩn, có thể đọc trực tiếp khối lượng vật cân. Đối với các phép cân thông thường người ta dùng cân điện tử tải cao, đĩa để trần (độ nhạy  0,01g). Đối với các mục đích chính xác, người ta dùng cân phân tích điện tử, có độ nhạy (0,1mg - 0,01mg). Cân điện tử cho phép cân nhanh, chính xác. Do đó hiện nay, người ta có khuynh hướng thay các cân truyền thống bằng cân điện tử, mặc dù giá có đắt hơn. 2. Các phương pháp cân. Muốn cân một lượng chất nào đó, trước tiên ta phải cân chính xác chén cân (hoặc bình cân). Ghi khối lượng (của cả chén cân lẫn vật cân). Hiệu giữa hai lần cân chính là lượng cân cần phân tích. Để chất cần phân tích vào bình cân (hoặc chén cân). Cân thật chính xác cả bình lẫn vật, ghi khối lượng. Sau đó lấy ra một lượng chất này (khoảng lượng cần thiết dùng để phân tích). Cân lại bình cân và lượng chất còn lại trong bình. Hiệu số khối lượng giữa hai lần cân chính là lượng đã lấy ra để phân tích. Cách cân một lượng chính xác cố định. Hai phương pháp chỉ ra ở trên cho ta cách cân một lượng thật chính xác nào đó. Muốn cân chính xác cố định chất cần phân tích, ví dụ: 1 gam. Đầu tiên ta cân chén không, khi cân đã thăng bằng ta để thêm quả cân 1 gam vào đĩa cân bên kia (đĩa để các quả cân). Sau đó đổ dần chất phân tích vào chén cân cho đến khi cân trở lại thăng bằng. Hoặc ta cũng có thể cân lượng chính xác cố định (1 gam chẳng hạn) chất phân tích bằng cách: đổ chất đó vào chén cân rồi cân cả chén lẫn vật. Sau khi cân đã thăng bằng ta bỏ bớt quả cân 1 gam ở đĩa cân bên kia, rồi lấy dần chất phân tích ra cho đến khi cân trở lại thăng bằng. IV. NGUỒN GỐC SAI SỐ KHI CÂN.

7

1. Sai số do cân và quả cân. Bao gồm sai số do chỉnh cân không đúng, do cơ cấu không hoàn chỉnh của cân. Đáng chú ý là sai số do khối lượng không chính xác của các quả cân do sai sót khi chế tạo cũng như do trong quá trình sử dụng quả cân bị bào mòn, bị bẩn v.v... Vì vậy, trước khi sử dụng cũng như trong quá trình sử dụng phải định kỳ kiểm tra quả cân. Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ của phòng cân dẫn tới sự đốt nóng không đều đòn cân cũng làm dịch chuyển điểm không và gây ra sai số. Tất nhiên, sai số này không đáng kể khi cân các lượng lớn, nhưng đối với các phép cân vi lượng thì phải rất chú ý. Trong những trường hợp này, phải kiểm tra điểm không trước và sau khi cân. Khi sử dụng cân để lâu không dùng hoặc khi cân cách đêm thì tốt hơn là nên mở hai cửa hai bên của cân và nâng lên hạ xuống đòn cân một thời gian để thiết lập cân bằng nhiệt độ. 2. Sai số do sự thay đổi điều kiện của chất cân, lọ cân, khí quyển (độ ẩm) trong thời gian cân. 3. Do người phân tích. Làm việc thiếu kinh nghiệm hoặc không cẩn thận (nhầm lẫn khi ghi và đọc quả cân, đọc các số trên thang chia độ không chính xác, đánh rơi vãi hóa chất khi cân v.v...) 4. Sai số do tác dụng nâng của không khí. Một vật nhúng vào trong một chất lỏng hoặc trong một chất khí sẽ bị nâng lên một lực bằng khối lượng chất lỏng hoặc chất khí bị thay thế. Khi cân một vật trong không khí thì do khối lượng riêng của vật cân khác với khối lượng riêng của quả cân nên độ giảm khối lượng của vật cân khác với độ giảm khối lượng của quả cân do thể tích không khí bị chiếm chỗ của vật cân khác với thể tích bị chiếm chỗ của quả cân, vì vậy gây ra sai số. Chẳng hạn, khi cân trong không khí (quả cân bằng đồng thau) 1g NaCl sẽ nhẹ hơn khi cân trong chân không là 0,00042g. Trong phân tích định lượng thường phải xác định hàm lượng % của các cấu tử trong mẫu phân tích thì sai số do hiệu ứng lực đẩy không khí thường là không lớn (<0,1%). Chỉ trong các trường hợp khi phải dùng các khối lượng tuyệt đối (ví dụ, khi chuẩn hóa các dụng cụ đo thể tích bằng cách cân nước) thì phải hiệu chỉnh lượng cân trong chân không. 5. Sai số do sự thay đổi khối lượng của vật cân trong thời gian cân. Thường do mấy nguyên nhân sau: a) Vật cân hút ẩm. Lượng nước do vật cân hút vào phụ thuộc bản chất của từng chất, độ ẩm tương đối và nhiệt độ không khí. Thông thường để đuổi hết nước hấp thụ và nước kết tinh người ta sấy ở nhiệt độ thích hợp và sau đó làm nguội trong bình làm khô có để chất hút ẩm thích hợp. Tuy vậy, nếu không có thiết bị bảo vệ cẩn thận thì khi đặt chất lên đĩa cân nó sẽ hút ẩm và khối lượng của nó sẽ tăng dần lên trong thời gian cân. Các chén sứ, platin ít hút ẩm, nên độ tăng khối lượng sau khi nung và làm nguội không đáng kể nếu thời gian cân chỉ kéo dài trong vài phút. Các dụng cụ thủy tinh hút ẩm mạnh hơn, sau khi sấy khô có thể làm tăng khối lượng rõ rệt ngay cả khi cân các chất không hút ẩm, nếu thời gian cân kéo dài.

8

Mức độ hút ẩm còn phụ thuộc bản chất và bề mặt tiếp xúc của các chất với khi quyển. Nói chung, các chất kết tủa ở trạng thái bột nhỏ đều hút ẩm rõ rệt, vì vậy phải cân nhanh và bảo vệ chất trong lọ kín. b) Sự chênh lệch nhiệt độ giữa vật cân và cân. Nếu nhiệt độ vật cân cao hơn nhiệt độ cân thì khối lượng của nó sẽ thấp hơn khối lượng thực. Ví dụ, khi cân một chén cân (có nắp) ở 260C, trong khi nhiệt độ phòng cân là 250C thì khối lượng chén sẽ giảm đi 0,1 mg so với khi cân ở cùng nhiệt độ. Vì vậy, cần phải làm nguội cẩn thận vật cân trong bình làm khô trước khi cân. Thời gian làm nguội phụ thuộc nhiệt độ chén, kích thước, chất liệu chén và kích thước bình làm khô. Dĩ nhiên thời gian cần để làm nguội chén sứ phải lâu hơn chén platin. Sau khi nung xong phải làm nguội chén sứ trong không khí một phút rồi đưa vào bình làm khô ít nhất một giờ. Trong cùng điều kiện như vậy để làm nguội chén platin chỉ cần 45 phút. V. ĐO THỂ TÍCH. 1. Các dụng cụ đo thể tích chính xác thông dụng. Trong phân tích định lượng hóa học thường dùng các dụng cụ đo thể tích chính xác như bình định mức (bình đo), pipet và buret. (Hình 1). Nói chung, các dụng cụ đo thể tích phải thỏa mãn các yêu cầu chung sau đây: - Chúng phải được chế tạo từ thủy tinh không bị tác dụng của các thuốc thử hóa học và không bị thay đổi đột ngột theo nhiệt độ. - Tiết diện ngang phải tròn, hạn hữu lắm mới có thể là bầu dục. Sự chuyển từ phần hẹp sang phần mở rộng phải từ từ. - Các vòi, khóa, nút phải được mài thật nhẵn và lắp rất khít. - Các phần thoát ra phải thẳng, lỗ ra phải thật nhẵn. - Vạch chia phải thẳng, rõ, không có hình dáng răng cưa, có thể phủ men và bôi chất màu thích hợp. Vạch phải nằm trong mặt phẳng thẳng góc với trục dụng cụ đo và cách phần thắt hoặc phần nở ra ít nhất 5mm. Đối với các dụng cụ có tiết diện tròn thì vạch phải trùm lấy ít ra là một nữa của phần chia độ. Các số ghi phải thật rõ. - Các khoảng cách giữa các vạch phải đều nhau và không nhỏ hơn 1ml. Bình định mức (bình đo): là bình hình quả lê, cổ hẹp, thường có nút nhám. Trên cổ bình có một hoặc vài vạch cho biết ở nhiệt độ xác định nếu đổ chất lỏng vào bình cho đến vạch thì thể tích chất lỏng có trong bình tương ứng với thể tích đã ghi trên bình. Người ta thường sản xuất các loại bình 2 lit, 1 lit, 500ml, 250ml, 200ml, 100ml, 50ml,25ml,10ml. Bình định mức thường được dùng để pha chế các dung dịch có nồng độ chính xác. Người ta cho chất lỏng hoặc chất rắn có khối lượng xác định vào bình và thêm dần nước (hoặc dung môi thích hợp) vào độ 2/3 thể tích bình và lắc tròn đều bình để hòa tan hoàn toàn chất và sau khi đã cân bằng nhiệt độ thì thêm dần nước hoặc dung môi cho đến cách vạch chừng 1ml. Dùng giấy lọc lau khô cổ bình ở trên vạch rồi dùng ống nhỏ giọt nhỏ từng giọt dung môi (cố tránh không để bắn lên thành cổ bình) cho đến vạch. Để tránh sai số, khi quan sát phải để mắt ở cùng mặt phẳng ngang với vạch và thêm dung môi sao cho mặt khum của chất lỏng tiếp xúc với mặt phẳng ngang của

9

vạch (hình 1). Sau đó đậy nút và lắc mạnh để chất lỏng trong bình được trộn đều. Pipet: là dụng cụ để chuyển một thể tích xác định chất lỏng từ bình này sang bình khác. Trước khi lấy dung dịch nghiên cứu vào pipet, ta phải rửa pipet cẩn thận, sạch hết mỡ và tráng hai lần bằng dung dịch nghiên cứu để đuổi hết các giọt nước còn đọng lại trên thành pipet. Có hai loại pipet: pipet thường và pipet chia độ. - Pipet thường là một ống thủy tinh, ở giữa là một bầu hình cầu hoặc hình trụ. Ở phía trên và phía dưới là ống thủy tinh nhỏ, đầu mút phía dưới được vuốt nhọn để có lỗ hẹp sao cho chất lỏng chảy ra khỏi pipet với tốc độ thích hợp. Ở ống phía trên có một vạch, cũng có trường hợp ở một ống phía dưới có một vạch thứ hai. Nếu hút chất lỏng vào pipet sao cho mặt khum của chất lỏng tiếp xúc với vạch phía dưới (nếu pipet có hai vạch) thì thể tích chất lỏng lấy ra bằng đúng thể tích ghi trên pipet ở nhiệt độ xác định đã cho. - Pipet chia độ là một ống hình trụ, phía dưới vuốt nhọn để có lỗ có kích thước thích hợp. Trên pipet có chia thành nhiều vạch tương ứng với các thể tích chất lỏng lấy ra khác nhau. Thường hay dùng các loại pipet thường: 5, 10, 25, 50, 100ml và các loại pipet chia độ 10, 5, 2, 1ml. Buret: là một ống hình trụ, phía dưới là vòi có khóa hoặc nối với ống thủy tinh đầu mút vuốt nhọn qua một ống cao su có cặp điều chỉnh hoặc có quả cầu bằng thủy tinh trong ống cao su để điều chỉnh tốc độ chảy của chất lỏng. Buret được dùng chủ yếu trong chuẩn độ khi cần lấy từng ít một thể tích chất lỏng. Thường dùng các loại buret: 10ml, 25ml, 50ml, chia độ đến 0,1ml và có thể đọc đến 0,01ml (bằng ước lượng). Đối với các mục đích phân tích vi lượng người ta còn dùng các microburet 1ml, 2ml.

0 1

20 ml 200 C

10 ml 200C

2 3 4 5 6 7 8

500 ml 200C

9 1 0

a)

b)

c)

d)

e)

g)

10

Hình 1: Các dụng cụ đo thể tích a. Pipet thường b. Pipet chia độ g. Bình định mức và c. Cách cầm pipet d. e. Buret cách nhìn vạch mức 2. Kiểm tra các dụng cụ đo thể tích. Trước khi sử dụng phải kiểm tra lại thể tích các dụng cụ đo vì những sai số khi chia độ trên dụng cụ có thể vượt quá xa sai số của phép phân tích. Mỗi nhà hóa học phải biết tự kiểm tra lấy dụng cụ mà mình sẽ dùng. a. Chọn dụng cụ đo thể tích. Trước khi kiểm tra phải biết chọn dụng cụ đo theo các yêu cầu chung đã nêu ở trên, theo những yêu cầu riêng đối với từng loại dụng cụ. - Bình định mức. Vạch chia phải cách xa nút để khi lắc thì đủ bọt khí giúp trộn đều chất lỏng trong bình. Đường kính trong cổ bình trên vạch mức phải phù hợp với thể tích của bình. Thể tích, ml 50 100 250 500 1000 2000 Đường kính cổ bình lớn nhất, mm 10 12 15 18 20 25 Đường kính cổ bình bé nhất, mm 6 8 10 12 14 18 - Pipet Nên chọn pipet có đường kính ống thủy tinh hẹp không quá 6mm, từ vạch đến bầu không được ít hơn 10mm và từ bầu lên đến miệng không được dưới 110mm. Tiêu chuẩn chọn quan trọng để chọn pipet là tốc độ chảy tự do của chất lỏng ra khỏi pipet. Người ta quy ước thời gian chất lỏng chảy ra khỏi pipet không được quá 1 phút nhưng cũng không được ít hơn thời gian tối thiểu quy định cho mỗi loại pipet như sau: Thể tích pipet, ml: 5 10 50 100 200 Thời gian chảy, giây: 15 20 30 40 50 Nếu tốc độ chảy của pipet nhanh quá thì chất lỏng sẽ không chảy xuống hết khỏi thành ống, như vậy kết quả đo thể tích không chính xác. - Buret. Tiêu chuẩn quan trọng để chọn buret hoặc pipet chia độ cũng là tốc độ chảy tự do của chất lỏng không quá 3 phút nhưng không được ít hơn thời gian quy định đối với từng loại buret với độ dài khác nhau sau đây: Độ dài ống buret, cm Thời gian chảy ra tối thiểu, giây 70 160 65 140 60 120 55 105 50 90 45 80 40 70 35 60 30 50 25 40 20 35 15 30

11

b. Rửa dụng cụ Trước khi sử dụng hoặc kiểm tra phải rửa sạch các dụng cụ đo thể tích. Dụng cụ được coi là sạch, nếu thấm nước đều bề mặt dụng cụ không tạo thành giọt hoặc từng đám. Nếu thủy tinh bị dính các chất béo thì khi đổ nước ra khỏi dụng cụ, nước lập tức biến đi rất nhanh ở vùng bị bẩn. Để rửa dụng cụ thủy tinh có thể dùng các hóa chất khác nhau. Thường hay dùng hỗn hợp sunfocromic, điều chế bằng cách hòa tan 15g K 2Cr2O7 trong 500ml H2SO4 đặc. Để rửa, mới đầu người ta đổ hỗn hợp này vào bình sao cho chất rửa thấm đều toàn bộ thành bình và sau khi đợi một thời gian (từ mười phút đến vài giờ hoặc nếu dụng cụ bẩn quá thì để cách đêm), đổ chất rửa trở lại vào bình chứa. Sau đó, rửa dụng cụ mới đầu bằng nước máy, rồi tráng lại bằng nước cất. Dung dịch KOH trong rượu, dung dịch KMnO 4 trong kiềm đều là chất rửa có hiệu quả, song không được để tiếp xúc lâu với dụng cụ vì thủy tinh dễ bị ăn mòn. Khi rửa bằng dung dịch KMnO4 trong kiềm thì sau khi rửa xong phải súc bình bằng dung dịch HCl đậm đặc để hòa tan hết các vết MnO 2 còn bám trên thành bình. Trong trường hợp khi rửa bằng các hóa chất không kết quả thì phải kết hợp với các biện pháp cơ học, ví dụ dùng chổi lông có cán dài để rửa buret bằng nước xà phòng, lắc các mảnh giấy lọc hoặc cát với nước xà phòng để rửa bình định mức, súc pipet bằng dung dịch xà phòng nóng. Nhưng cũng hết sức tránh dùng các biện pháp cơ học quá mạnh có thể làm xây xát thành bình tạo nên nguồn gốc gây bẩn tiếp tục. c. Nguyên tắc kiểm tra dụng cụ đo thể tích. Nguyên tắc chung để kiểm tra thể tích các dụng cụ đo là cân lượng nước nguyên chất bị chiếm bởi thể tích dụng cụ đó ở nhiệt độ kiểm tra. Cũng có thể kiểm tra bằng cách so sánh thể tích dụng cụ đo với thể tích của một dụng cụ khác đã được chuẩn hóa cẩn thận. Tuy vậy cách cân vẫn là tốt hơn. Đơn vị cơ bản để đo thể tích trong hệ đo lường quốc tế SI là mét khối (m 3), đơn vị ước số là đeximet khối (dm3), centimet khối (cm3). Đơn vị được phép dùng đồng thời với đơn vị chính SI là lit, mililit. 1 lít là thể tích chiếm bởi khối lượng 1kg của nước nguyên chất ở nhiệt độ mà nước có khối lượng riêng cực đại (3,980C) và ở áp suất thường. Như vậy, nếu đổ nước nguyên chất vào bình định mức 1 lit cho đến vạch rồi đem cân trong chân không thì lượng nước này ở 3,98 0C và ở áp suất thường bằng 1kg. Trong thực tế, khi kiểm tra phải cân ở nhiệt độ khác và phải cân trong không khí, vì vậy khi chuyển khối lượng nước được cân trong không khí phải chú ý đến 3 yếu tố: a) khối lượng riêng của nước thay đổi theo nhiệt độ; b) thể tích bình thủy tinh thay đổi theo nhiệt độ và c) nước được cân trong không khí chứ không phải cân trong chân không. Khi chuẩn hóa thể tích các dụng cụ đo người ta thường quy ước chọn nhiệt độ 0 20 C, tức là nhiệt độ trung bình của các phòng thí nghiệm. Dĩ nhiên, nếu sử dụng dụng cụ đo ở nhiệt độ trên 20 0C thì thể tích bình phải lớn hơn thể tích đã ghi và nếu làm việc ở nhiệt độ dưới 200C thì thể tích phải bé hơn.

12

Tuy vậy, nhiệt độ chuẩn hóa thể tích các bình có thể khác với 20 0C. Do đó để chuyển từ khối lượng nước được cân trong không khí (với quả cân thường là đồng thau) sang thể tích ở nhiệt độ thí nghiệm, phải biết khối lượng riêng của nước ở các nhiệt độ khác nhau. Mặt khác, phải chuyển được khối lượng nước được cân trong không khí sang khối lượng nước được cân trong chân không. Ở đây phải hiệu chỉnh sức đấy của không khí đối với quả cân và đối với vật cân. Muốn vậy, phải biết chính xác khối lượng riêng của quả cân và khối lượng riêng của không khí. Khi cân các vật có khối lượng lớn thường dùng quả cân bằng đồng thau (d=8,4 g/ml). Khối lượng riêng của không khí da (g/ml) thường được tính tròn bằng 0,0012g/ml. Ví dụ 1: khi kiểm tra thể tích bình định mức 1 lit, người ta cân lượng nước chứa trong bình ở 220C thì được 997,12g (quả cân bằng đồng thau). Tính thể tích bình ở 200C. Khối lượng nước nếu cân trong chân không sẽ bằng:  997,12 997,12  997,12  0,0012    997,12  1,057  998,18 g  8,4   0,9978

Khối lượng riêng của nước ở 220C là 0,9978 g/ml. Thể tích của nước ở 220C:

998,18  1000,38ml 0,99780

Thể tích bình ở 200C được tính theo hệ thức: V20 = Vt + Vt (20 - t) Ở đây  = hệ số giãn nở của thủy tinh thường bằng 2,5.10 -5/0C, của thủy tinh borosilicat bằng 1.10-5/0C. V20 = thể tích bình ở nhiệt độ 200C. Vt = thể tích bình ở nhiệt độ t. Trong ví dụ trên ta có: V20 = 1000,38 + 2,5.10-5.1000,38 . (20 - 22) = 1000,33ml. Để tránh phải tính toán cồng kềnh người ta lập sẵn các bảng cho ta khối lượng nước phải cân trong không khí ở nhiệt độ thí nghiệm để được thể tích của bình chứa 1 lít nước ở 200C. Trong cột 1 của bảng (1) ghi nhiệt độ thí nghiệm, tức là nhiệt độ kiểm tra hoặc chuẩn hóa bình. Trong cột 2 ghi khối lượng của một lít nước cân trong chân không ở nhiệt độ thí nghiệm (1000d). Trong cột 3 ghi số hiệu chỉnh A về sự thay đổi khối lượng của một lít nước cân trong chân không ở nhiệt độ thí nghiệm so với nhiệt độ chuẩn (3,980C). Trong cột 4 ghi số hiệu chỉnh B về sự khác nhau giữa khối lượng của nước khi cân trong không khí và trong chân không. (1 lít nước khi cân trong không khí sẽ bị hụt đi so với khi cân trong chân không một khối lượng bằng hiệu khối lượng không khí bị đẩy bởi bình với khối lượng không khí bị đẩy bởi quả cân bằng đồng thau dùng để đối trọng với nước). Trong cột 5 ghi số hiệu chỉnh B về độ hiệu chỉnh sự giãn nở của thủy tinh (khi cân 1 lit) ở nhiệt độ t về 200C.

13

Trong cột 6 cho giá trị tổng các hiệu số hiệu chỉnh A + B + C và trong cột 7 là 1000 - (A + B + C) là khối lượng của nước phải cân ở nhiệt độ thí nghiệm để có được thể tích đúng bằng 1000ml ở 200C. Ví dụ2: Khi kiểm tra bình định mức 250ml người ta thêm nước cất ở nhiệt độ 280C đến vạch rồi cân thấy khối lượng của nước là 248,92g. Tính thể tích của bình ở nhiệt độ 200C. Theo bảng 1 thì ở 280C, 1 lít nước cân nặng 995,44g, vậy thể tích bình bằng: 248 ,92.103  250 ,06ml 995 ,44

Ví dụ 3: Tính thể tích bình định mức 500ml ở 250C biết rằng khi kiểm tra bình ở nhiệt độ 300C khối lượng nước cân được là 497,38g. Cho hệ số giãn nở của thủy tinh là 1.10-5. Tra bảng ta thấy ở 300C: A = 4,33g; B = 1,01g; gọi thể tích bình ở 30 0C là V, ta có:

Vậy:

 A  B V30 .1     497,38.  2  AB 4,33 1,01 V30  497 ,38  497 ,38  500 ,05ml 2 2

Thể tích bình ở 250C: V25 = V30 + 500.10-5 (25 - 30) = 500,03ml. d. Cách kiểm tra. Đặt dụng cụ kiểm tra (sau khi đã rửa sạch) và nước cất dùng để kiểm tra trong phòng cân một thời gian lâu để thiết lập cân bằng nhiệt độ giữa nước và không khí trong phòng. Nhiệt độ của phòng cân và nhiệt độ của nước phải được đo bằng nhiệt kế chính xác đến  0,10C. - Bình định mức. Để kiểm tra các bình có dung tích lớn hơn 100ml nên dùng cân có tải cực đại 2kg với độ nhạy ít nhất bằng 0,01g. Bình phải được làm khô cẩn thận. Muốn vậy, nên tráng bằng rượu tuyệt đối hoặc axêtôn rồi thổi qua bình một luồng không khí khô và sạch. Không được sấy bình định mức (cũng như các dụng cụ đo thể tích chính xác khác) trong tủ sấy, vì sau khi giãn nở do đun nóng thì các dụng cụ này khi để nguội trở lại không đúng với thể tích ban đầu. Để kiểm tra thể tích các bình đã chuẩn hóa, ta đặt bình lên đĩa cân phải và bên cạnh đó đặt các quả cân tương ứng với khối lượng nước ứng với thể tích bình (ví dụ đặt 100g đối với bình 1 lít). Dùng quả cân khác hoặc bì đặt lên đĩa trái để thiết lập cân bằng. Sau đó nhấc bình ra, thêm nước cất cho đến vạch, cố gắng không được để có giọt nước nào bám trên thành bình trên vạch định mức (nếu có thì phải dùng giấy lọc lau khô). Nhấc hết quả cân ra và thay vào đó các quả cân có khối lượng bằng (A + B + C)g hoặc bằng ước số hoặc bội số của số đó tùy theo thể tích bình. Sau đó thêm bớt các quả cân ở đĩa phải để đạt tới vị trí cân bằng lúc đầu. Khối lượng quả cân phải thêm hoặc bớt được tính ra thể tích phải hiệu chỉnh bằng cách chia cho khối lượng của một lit nước ở nhiệt độ thí nghiệm. Khi kiểm tra, độ sai lệch về thể tích cho phép là: Thể tích bình, ml: 50 100 250 500 1000 2000 Giới hạn sai số, ml: 0,05 0,08 0,11 0,15 0,30 0,50

14

Giới hạn sai số, %: 0,1 0,08 0,044 0,03 0,03 0,025 Nếu cần chuẩn hóa thể tích bình thì người ta thêm nước vào bình cho đến khi đạt tới trạng thái cân bằng lúc đầu và đánh dấu mực chất lỏng bằng một băng giấy dán tiếp xúc với mặt phẳng vạch khum của nước trong bình và sau đó khắc thành vạch. - Pipet thường. Hút nước vào pipet lên quá vạch độ vài cm, giữ pipet ở vị trí thẳng đứng và để đầu mút pipet cho tiếp xúc với thành cốc khô, sạch và từ từ xoay pipet (ngón tay trỏ phải vẫn bịt lấy miệng pipet) cho nước chảy dần xuống cho tới khi mặt khum của nước trùng với vạch chia trên cổ pipet. Nhấc pipet ra, giữ ở vị trí thẳng đứng và để đầu mút pipet cho tiếp xúc với thành lọ cân hoặc bình hình nón có nút nhám sạch (đã được làm khô và cân trước) để cho nước chảy hoàn toàn tự do ra khỏi pipet, để nguyên pipet ở vị trí như vậy trong 15 giây, rồi nhấc pipet ra (không thổi giọt chất lỏng còn sót lại ở đầu mút pipet). Sau đó cân cả lọ cân (hoặc bình) với nước (có nắp đậy kín). Căn cứ vào khối lượng nước đã cân và các số liệu trên bảng ta tính ra thể tích của pipet. Các kết quả kiểm tra phải được lặp lại vài lần và nếu kết quả hai lần cân khác nhau quá 0,01g thì phải kiểm tra lại. Nếu phải chuẩn hóa pipet thì mới đầu dán một băng giấy milimet lên cổ pipet. Sau đó hút một thể tích nước đã đo trước tương ứng với thể tích của pipet. Đánh dấu mặt khum của nước trên băng giấy rồi cân nước chảy ra như trên. Căn cứ vào khối lượng của nước và số liệu trên bảng tính ra thể tích tương ứng của pipet. Tùy theo sự khác nhau giữa thể tích thu được và thể tích dự tính ghi trên pipet (theo lượng nước cân được) và căn cứ vào đường kính trong của cổ pipet mà ta tính ra độ dài trên băng giấy phải dịch chuyển để pipet có thể tích mong muốn, rồi khắc vạch chia trên pipet tương ứng với vạch đã đánh dấu trên băng giấy. Bảng 1. Bảng số liệu chuẩn hóa thể tích Nhiệt Khối lượng chân độ không của 1000ml 00C nước (g)

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

999,13 998,97 998,80 998,62 998,43 998,23 998,02 997,80 997,56 997,32 997,07 996,81 996,54 996,26

Số hiệu chính A, g

Số hiệu chính B, g

Số hiệu chỉnh C*, g

0,87 1,03 1,20 1,38 1,57 1,77 1,98 2,20 2,44 2,68 2,93 3,19 3,46 3,74

1,07 1,07 1,07 1,06 1,06 1,05 1,05 1,05 1,04 1,04 1,03 1,03 1,03 1,02

0,13 0,10 0,08 0,05 0,03 0,00 -0,03 -0,05 -0,08 -0,10 -0,13 -0,15 -0,18

Số hiệu chỉnh A + B + C, g

1000 (A + B + C)

2,07 2,20 2,35 2,49 2,66 2,82 3,00 3,20 3,40 3,62 3,83 4,07 4,31 4,56

997,93 997,80 997,65 997,51 997,34 997,18 997,00 996,80 996,60 996,38 996,17 995,93 995,69 995,44

15

29 30 31 32 33 34 35

995,97 995,67 995,37 995,05 994,73 994,40 994,04

4,03 4,33 4,63 4,95 5,27 5,60 5,94

1,02 1,01 1,01 1,01 1,00 1,00 0,99

-0,20 -0,23 -0,25 -0,28 -0,33 -0,35 -0,38

4,82 5,09 5,36 5,66 5,94 6,25 6,55

995,18 994,91 994,64 994,34 994,06 993,75 993,45

- Đối với thủy tinh thường (Na, Ca), nếu thủy tinh borosilicat thì số hiệu chỉnh sẽ lớn hơn 0,4. Sai số pipet không được vượt quá các giới hạn sau: Thể tích pipet, ml: 2 5 10 25 50 100 Giới hạn sai số, ml: 0,006 0,01 0,02 0,025 0,05 0,08 Giới hạn sai số, %: 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,0 Qua đây ta cũng thấy các pipet bé kém chính xác hơn và để làm việc chính xác nên dùng các pipet có thể tích  25ml. - Buret. Mắc buret đã rửa sạch vào giá ở vị trí thẳng đứng. Đổ nước vào buret lên quá vạch không độ 5cm. Đợi 1 phút để cho nước đọng ở thành buret kịp chảy xuống hết. Điều chỉnh vòi buret để hạ mực nước xuống sao cho mặt khum tiếp xúc với vạch không. Cẩn thận dùng giấy lọc thấm giọt nước còn đọng ở đuôi buret, nếu có, phải mở vòi để nước chảy mạnh khỏi buret và đẩy bọt khí ra ngoài. Mở vòi từ từ cho nước chảy chậm (tốc độ 10ml/phút) vào các lọ cân khô (đã được cân trước) theo từng khoảng một trên buret (0 - 5; 0 - 10; 0 -15; 0 - 20; 0 25ml). Làm lại thí nghiệm vài lần cho kết quả các lần cân không chênh nhau quá 10mg. Khi đọc số trên buret phải để mắt ngang với mặt phẳng vạch khum và phải đọc chính xác đến 0,01ml và phải đợi 1/2 phút sau khi cho chất lỏng chảy đến vạch, rồi mới đọc số trên buret. Căn cứ vào khối lượng nước cân được ta tính thể tích tương ứng trên buret. Nếu độ chênh lệch giữa giá trị kiểm tra với thể tích từng đoạn tương ứng ghi trên buret vượt quá 0,01ml thì phải lập bảng hiệu chỉnh gồm 2 cột: cột trái ghi số đo thể tích trên buret, cột phải ghi thể tích thực. Bảng này cần dán ngay vào giá buret. Sau đây là các sai số cho phép khi kiểm tra buret: Thể tích ghi trên buret, ml: 5 10 50 100 Giới hạn sai số, ml: 0,01 0,02 0,05 0,1 Giới hạn sai số, %: 0,2 0,2 0,1 0,1 d. Hiệu chỉnh nhiệt độ. Khi sử dụng các dụng cụ đo thể tích ta thường làm việc ở nhiệt độ khác với nhiệt độ khi kiểm tra thể tích, vì vậy cần chú ý hiệu chỉnh nhiệt độ. Người ta thường quy ước hệ số giãn nở thể tích trung bình của nước và các dung dịch loãng ( 0,1 M) là 0,00025/10C (0,025%), trong khoảng nhiệt độ từ 20 300C, hệ số giãn nở thể tích của thủy tinh thường là 0,000025/10C. Ví dụ 4: khi pha chế dung dịch KCl 0,1018M người ta hòa tan lượng cân cần thiết của KCl trong nước ở 25 0C rồi pha loãng trong bình định mức 1 lít được kiểm tra chính xác ở 200C. Hãy tính nồng độ của dung dịch KCl ở 250C và ở 200C.

16

Thể tích bình ở 250C: V25 = 1 + (0,000025 . 25) = 1,00013 lit 0 Ở 25 C: C KCl 

0,1018  0,1018M 1,00013

Thể tích nước ở 200C: 1,00013 - (5 . 0,00025) = 0,99888 lit 0 Ở 20 C: C KCl 

0,1018  0,1019 M 0,99888

VI. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP. 1. Nêu những nguồn gốc sai số khi cân trên cân phân tích. 2. Nêu công dụng của: a) Bình định mức. b) Buret c) Pipet 3. Nêu những nguồn gốc sai số khi đo thể tích bằng: a) Bình định mức b) Buret c) Pipet 4. Tại sao khi lấy dung dịch từ buret và pipet phải để buret và pipet ở vị trí thẳng đứng. 5. Vì sao khi đọc số trên buret cũng như khi điều chỉnh chất lỏng đến vạch của pipet và bình định mức phải để mắt ở cùng mặt phẳng ngang với vạch chia và mặt khum của chất lỏng. 6. Vì sao phải kiểm tra dụng cụ đo thể tích. Nêu nguyên tắc kiểm tra. 7. Sai số nào sẽ xảy ra: a) Khi cân CaCl2 trong lọ cân không đập nắp b) Khi cân H2SO4 trong lọ cân không đậy nắp. c) Khi cân NaCl (khan) trong lọ cân không đậy nắp. 8. Khi kiểm tra bình định mức 50,00 ml người ta lấy nước cất ở 28 0C đến vạch mức rồi cân thấy khối lượng của nước bằng 49,775 gam. Tính thể tích bình định mức ở 200C. 9. Tính thể tích bình định mức 250 ml ở 250C, biết rằng khi kiểm tra bình ở 300C khối lượng nước cân được là 248,76 gam. Cho biết hệ số giãn nở của thủy tinh là 1.105. 10. Để pha chế dung dịch chuẩn AgNO3 0,01006 M người ta cân hóa chất tinh khiết rồi hòa tan trong nước và pha loãng với nước thành 1,0002 lit (dùng bình định mức được kiểm tra chính xác ở 200C). Hãy tính nồng độ của dung dịch AgNO3 ở 200C và ở 270C.

17

PHẦN II

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG BÀI 1

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SO421.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Xác định SO42- dựa vào phản ứng SO42- tác dụng với Ba2+ tạo thành kết tủa tinh thể BaSO4: SO42- + Ba2+  BaSO4 Kết tủa thu được đem lọc, rửa và nung cho đến khối lượng không đổi. Trên cơ sở trọng lượng BaSO4 cân được tính hàm lượng SO42-. Phương pháp này được dùng rất phổ biến và là phương pháp cơ bản để xác định SO42-, S trong pirít, các sunphua, quặng v.v... (đối với S phải oxy hoá S thành SO42-). Kết tủa BaSO4 có độ tan rất bé; ~ 0,29mg ở 25 0C và ~ 0,4mg ở 1000C trong 100ml dung dịch. Bởi vì độ tan của kết tủa trong dung dịch khi đun nóng không chênh lệch nhiều so với độ tan trong dung dịch khi nguội, vì vậy người ta thường rửa kết tủa bằng nước nóng. Độ tan của BaSO 4 tăng khi nồng độ HCl trong dung dịch tăng. 1.2. ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH. Quá trình kết tủa được thực hiện với các dung dịch xác định và thuốc thử BaCl2 loãng, dung dịch nóng, tốc độ cho thuốc thử kết tủa chậm và môi trường dung dịch xác định phải axit (pH = 2). Tất cả điều kiện đó bảo đảm để thu được kết quả BaSO4 tinh thể hạt to. (Hãy giải thích). - Các ion cản trở (SiO 32-, WO42-, SnO32- cũng kết tủa ở dạng H 2SiO3, H2WO4, H2SnO3 v.v...). cần phải tách trước khi xác định SO 42-. Ngoài ra phải tách hoặc giảm nồng độ các ion có tác dụng cộng kết: Fe3+, Al3+, MnO4-, Cl- v.v... - Nung kết tủa ở 8000C  9000C. Dạng cân là BaSO4. Nếu nung ở nhiệt độ cao quá thì có thể xảy ra sự phân huỷ: BaSO4 = BaO + SO3 Ngoài ra phải đảm bảo đủ không khí khi đốt giấy lọc, nếu không đủ không khí thì có quá trình khử: BaSO4 + 4C = BaS + 4CO 1.3. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch H2SO4 nồng độ khoảng 0,1N, cho vào cốc (loại 200 - 500ml), pha loãng bằng nước cất đến khảng 100ml. Thêm vào dung dịch 4ml dung dịch HCl 1N và đun đến gần sôi. Lấy khoảng 6ml dung dịch BaCl2 5% cho vào một cốc riêng, pha loãng bằng nước cất đến 50ml, đun nóng đến gần sôi (~ 90 0C) sau đó kết tủa dung dịch SO 42bằng dung dịch BaCl2 này, chú ý là cho từng giọt dung dịch BaCl 2 vào khuấy đều

18

(quá trình kết tủa không nhanh hơn 10 đến 15 phút). Kiểm tra kết tủa hoàn toàn: để kết tủa lắng, cho 1 - 2 giọt dung dịch BaCl2 chảy theo thành cốc xuống dung dịch, quan sát dung dịch có bị vẫn đục không. Đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ (không được nhấc đũa thủy tinh ra khỏi cốc), sau đó đun cách thuỷ kết tủa 2 giờ, lấy ra để nguội 1 giờ rồi lọc (hoặc sau khi kết tủa để ngày hôm sau mới lọc). Mới đầu, gạn phần nước trong ở trên kết tủa cho chảy qua giấy lọc băng xanh, sau đó dùng nước nóng để rửa kết tủa trong cốc rồi lại để lắng và gạn phần nước trong lên giấy lọc. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần. Dùng nước cất chuyển tất cả kết tủa vào phểu lọc. Kết tủa bám ở thành cốc, dùng mảnh giấy lọc và đũa thuỷ tinh vét. Không được để sót ở cốc. Kết tủa được rửa bằng nước cất nóng trên phểu lọc cho đến khi trong phần nước hứng được không còn Cl- (thử bằng dung dịch AgNO3 trong dung dịch HNO3). Tổng lượng nước rửa khoảng 200ml. Sau khi giấy lọc ráo nước, chuyển giấy lọc có kết tủa vào chén nung đã cân sẵn, sấy trên bếp điện khô, đốt giấy lọc rồi nung ở 800 0C  9000C trong lò nung. Sau 40 phút nung, lấy chén nung ra, để vừa nguội, cho vào bình hút ẩm cho đến nguội bằng nhiệt độ phòng rồi cân. Nung kiểm tra lại 20 phút để nguội rồi cân. Kết quả hai lần cân không được khác nhau quá 0,0002 gam. Tính hàm lượng SO42- ra g/lít. Khi nung ở nhiệt độ trên 6000C thì thường dùng chén sứ, Ni, Fe hoặc Pt. 1.4. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ. 1.4.1. DỤNG CỤ. - Cốc có mỏ 200ml, 250ml. - Đũa thủy tinh. - Chén nung bằng sứ. - Giấy lọc băng xanh. - Phễu thủy tinh.

-

Mặt kính đồng hồ. Ôúng đong loại 10ml. Cặp gắp chén nung. Bếp cách thủy. Pipét 10 ml.

-

Dung dịch AgNO3 0,01N. Dung dịch H2SO4 0,1N. Nước cất.

1.4.2. HÓA CHẤT.

-

Dung dịch HCl 1N. Dung dịch BaCl2 5%.

19

BÀI 2

ĐỊNH LƯỢNG Ni TRONG THÉP 2.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Làm kết tủa Ni2+ (khi có mặt Fe3+) bằng dung dịch đimetylglioxim trong rượu. Che Fe3+ bằng ion tatrat. Fe3+ + T2- FeT+ lg =7,49 Đimetylglioxim là một axít yếu: HDim H+ + DimLgK = -11,9 HDim tạo với ion Ni2+ hợp chất nội phức ít tan màu đỏ:

CH H C  C 3 3 = H3C  C =

O. . . H O  N

  N = C  CH 3

NiNi N  O O

N = C  CH3 

Ni(Dim)2

 H . . .

Kết tủa Ni(Dim)2 bắt đầu xuất hiện ở pH > 2,8. Do nồng độ đimetylglioxim trong dung dịch bão hòa không lớn nên để tăng độ nhạy người ta thường pha thuốc thử trong dung dịch rượu hoặc trong amôniăc và làm kết tủa trong dung dịch trung tính, amôniăc hoặc axêtat. Ion Fe2+ tạo với thuốc thử trong môi trường đệm amôni kết tủa màu đỏ. Vì vậy, khi có mặt Fe2+ phải oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ bằng H2O2, HNO3 hay (NH4)2S2O8 và sau đó che Fe3+ bằng ion tactrat (FeT+). 2.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Cân chính xác một lượng mẫu thép chứa cỡ 25  35mg Ni cho vào cốc có mỏ 400  500ml; Hòa tan mẫu khi đun nóng với 60ml HCl 1:1. Thêm cẩn thận 10ml HNO3 1:1 và đun sôi dung dịch cho đến khi đuổi hết nitơ oxyt. Pha loãng dung dịch thành 200ml, đun đến gần sôi, thêm 25ml dung dịch axít tactric 20% (hòa tan 25gam axít tactric trong 100ml nước. Trước khi dùng cần phải lọc nếu thấy dung dịch không trong). Trung hòa dung dịch bằng NH3 đặc cho tới khi có mùi NH3 trong hơi bốc lên. Thêm tiếp 1ml NH3 nữa. Nếu thấy có kết tủa thì phải lọc, rửa bằng dung dịch NH 4Cl khi có ít NH3. Tập hợp tất cả nước rửa vào nước lọc.

20

Axít hóa dung dịch thu được bằng HCl và đun nóng đến ~ 70 0C. Thêm 20ml dung dịch đimetylglioxim trong rượu. (Hòa tan 1 gam đimetylglioxim trong một lít etanol 95%). Kiềm hóa dung dịch thu được bằng NH3 cho đến có mùi. Thêm tiếp 1ml NH 3 nữa. Để yên kết tủa trong 30 phút ở 600C và sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng. Lọc kết tủa qua một chén lọc thủy tinh (đã được cân trước), rửa kết tủa với nước lạnh sao cho sạch hết vết Cl- (thử với AgNO3). Làm khô kết tủa bằng cách sấy chén ở 110 1200C cho tới khối lượng không đổi. Tính % niken trong thép. 2.3. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ. 2.3.1. HÓA CHẤT.

- Mẫu thép (cân lượng mẫu chứa 25  35mg niken) - HCl 1:1. - HNO3 1:1. - Axit tactric 20%. - NH3 đặc. - Dung dịch đimetylglioxim trong rượu (1 gam trong 1lít C2H5OH 95%). - Dung dịch AgNO3 0,01M. 2.3.2. DỤNG CỤ.

- Cốc 400ml. - Bình đong 100ml, 25ml, 20ml, 10ml. - Chén lọc thủy tinh số 3.

21

BÀI 3

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Fe3+ 3.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Kết tủa Fe3+ ở dạng Fe(OH)3 bằng NH4OH. Kết tủa thu được lọc, rửa, nung ở 9000C và cân ở dạng Fe2O3. Fe3+ + 3NH4OH  Fe(OH)3 + 3NH4+ 2Fe(OH)3 t0C

Fe2O3 + 3H2O

3.2. ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH. Để làm đông tụ kết tủa keo cần làm kết tủa ở nhiệt độ sôi và giữ dung dịch ở nhiệt độ 1000C một thời gian sau khi làm kết tủa. 1. Fe(OH)3 là loại kết tủa vô định hình, dễ biến thành dạng keo. Điều kiện kết tủa: dung dịch đặc, kết tủa ở dung dịch nóng và có các chất điện ly (NH 4NO3) sau khi kết tủa, pha loãng dung dịch có kết tủa, lọc ngay, rửa bằng nước cất nóng có NH4NO3. Để lọc kết tủa keo Fe(OH)3 nên dùng giấy lọc băng trắng hoặc băng đỏ và rửa bằng phương pháp gạn. Không nên rửa ngắt quãng vì kết tủa có thể bị khô rồi co lại và nứt ra thành khe và khi rửa lại thì nước rửa sẽ chảy theo khe và kết tủa không được rửa sạch nữa. 2. FeCl3 bị thuỷ phân, quá trình thuỷ phân càng nhanh khi đun nóng dung dịch: FeCl3 + 2H2O  Fe(OH)2Cl + 2HCl. Fe(OH)2Cl + H2O  Fe(OH)3 + HCl. Fe(OH)3 tạo ra ở dạng keo, bám vào cốc khó rửa và dung dịch khó lọc. Để ngăn chặn thuỷ phân, thêm HNO3 vào dung dịch trước khi kết tủa bằng NH4OH. 3. Kết tủa phải được rửa sạch Cl-, vì FeCl3 được tạo khi nung sẽ bay hơi, làm sai kết quả xác định. 4. Kết tủa nung ở nhiệt độ 9000C. Không nung ở nhiệt độ cao hơn vì: 6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2 Việc nung kết tủa cũng phải thực hiện ở điều kiện có đủ oxi, nếu không thì có thể xảy ra sự khử Fe2O3 thành Fe3O4 hoặc Fe kim loại bởi cacbon tạo thành ở giai đoạn hóa tro giấy lọc, hoặc bởi khí khử khi nung bằng đèn khí. 5. Fe2+ có trong dung dịch cần oxi hóa thành Fe3+ bằng dung dịch HNO3. 3.3. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipét lấy một thể tích chính xác dung dịch (chứa không quá 0,1 gam Fe) cho vào cốc (loại 200 - 250ml), thêm vào 3 - 5ml dung dịch HNO 3 2N không pha loãng dung dịch, đậy bằng nắp kính và đem đun nóng trên bếp điện đến gần sôi. Nhỏ dung dịch NH4OH 10% vào dung dịch cho đến khi có mùi amôniăc, khuấy đều. Cho khoảng 100ml nước cất nóng vào dung dịch có kết tủa, khuấy, đun sôi để cho kết tủa lắng. Thử kết tủa hoàn toàn chưa bằng vài giọt dung dịch NH 4OH. Sau đó đem lọc ngay.

22

Lọc gạn qua giấy lọc cỡ trung bình (băng trắng), rửa kết tủa trong cốc bằng nước cất có pha NH4NO3 2% nóng vài lần và sau đó chuyển toàn bộ kết tủa vào phểu lọc (dùng vài mảnh giấy lọc và đũa thuỷ tinh vét hết kết tủa bám ở thành cốc). Rửa kết tủa trên phểu lọc bằng dung dịch NH4NO3 2% cho đến khi kiểm tra không có Cl- ở nước hứng. Sấy kết tủa ở phểu và chuyển vào cốc chén nung (đã biết trước trọng lượng của chén nung). Đốt giấy lọc và nung ở 900 - 1000 0C khoảng 40 - 50 phút. Để nguội trong bình hút ẩm, rồi cân, ghi kết quả. Nung kiểm tra rồi để nguội và cân lần thứ hai. Tính hàm lượng Fe ra g/lít. 3.4. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ. 3.4.1. HÓA CHẤT. - Dung dịch chứa Fe3+. - Dung dịch HNO3 2N. - Nước cất 3.4.2. DỤNG CỤ. - Đũa thủy tinh. - Pipet. - Phểu lọc thủy tinh. - Chén nung bằng sứ.

- Dung dịch NH4OH 10%. - Dung dịch NH4NO3 2%. -

Giấy lọc bằng băng trắng hay đỏ không tàn. Mặt kính đồng hồ. Cặp gắp chén nung.

3.5. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP. 1. Nêu các yêu cầu đối với phản ứng kết tủa dùng trong phân tích khối lượng. 2. Nêu các yêu cầu đối với dạng kết tủa và dạng cân. 3. Để định lượng Cl- người ta làm kết tủa Cl- dưới dạng AgCl. Sau đó làm khô và cân. Giải thích tại sao phải tuân theo các yêu cầu thực nghiệm sau đây: Thêm rất chậm AgNO3 khi khuấy mạnh. Đun sôi dung dịch chứa kết tủa và để yên vài giờ rồi mới lọc. Dùng nước rửa có chứa HNO3. Không được để kết tủa tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời. 4. Để định lượng canxi thì dạng cân nào sau đây cho kết quả tốt hơn: CaC 2O4, CaO, CaSO4, CaF2 (nghĩa là đối với một lượng canxi đã cho sẽ thu được khối lượng kết tủa lớn nhất). 5. Chuẩn hóa dung dịch H2SO4 theo phương pháp khối lượng bằng cách làm kết tủa ion SO42- dưới dạng BaSO4. Biết rằng 50,00mml dung dịch axit cho ta 405,6mg BaSO 4. Tính nồng độ mol/l của H2SO4.

23

PHẦN III

PHÂN TÍCH THỂ TÍCH BÀI 4

PHƯƠNG PHÁP AXÍT - BAZƠ. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH HCl 4.1. DUNG DỊCH CHUẨN TRONG PHƯƠNG PHÁP AXÍT - BAZƠ. Dung dịch chuẩn là dung dịch của thuốc thử đã biết chính xác nồng độ để xác định chất phân tích nào đó. Có những dung dịch chuẩn bền với thời gian thường pha từ các chất gốc gọi là dung dịch chuẩn gốc hay dung dịch tiêu chuẩn, tuy nhiên có những dung dịch chuẩn chỉ bền trong một khoảng thời gian nào đó, thường là khoảng một tháng, một tuần, thậm chí một ngày, tức là nồng độ thay đổi theo thời gian gọi là dung dịch chuẩn. Phương pháp axít - bazơ sử dụng các dung dịch chuẩn axít mạnh để xác định bazơ và các bazơ mạnh để xác định các axít. 4.1.1. DUNG DỊCH CHUẨN AXÍT ĐỂ XÁC ĐỊNH BAZƠ. Dung dịch chuẩn axít được pha từ các axít vào nước. Các axít thường dùng là H2C2O4.2H2O, HCl, H2SO4, HNO3... Axít oxalic khi tinh khiết là một chất gốc rất tốt, nó là chất rắn kết tinh, M = 126,160. Để pha dung dịch tiêu chuẩn, chất gốc cần phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Tinh khiết, có thể kết tinh lại và sấy khô ở một nhiệt độ nhất định cả trong dung dịch và tinh thể. - Bền với thời gian. - Có thành phần hóa học ứng đúng với công thức. Trong phòng thí nghiệm, người phân tích có thể sử dụng axit oxalic tinh khiết để pha dung dịch chuẩn gốc. Axít oxalic là đa axít yếu có pK 1 = 1,25; pK2 = 4,27; các hằng số phân ly này khá gần nhau nên khi chuẩn độ bằng các bazơ mạnh, bước nhảy của đường cong chuẩn cho nấc 1 không rõ, ta phải chuẩn độ theo nấc thứ hai. Sử dụng dung dịch H2C2O4 0,05N chuẩn độ NaOH 0,10N trước và sau điểm tương đương ở nấc thứ hai có pH như sau: F 1,996 2,000 2,004 PH 6,67 8,35 9,97 Vì vậy, sử dụng phenolphtalein làm chất chỉ thị là phù hợp. Ngoài axít oxalic người ta còn dùng các chất chuẩn khác như HCl, H 2SO4, HNO3... Đây là các axít cũng bền với thời gian, tuy nhiên điều khó khăn là chuẩn bị dung dịch chuẩn bởi dung dịch đầu của các axit này không có nồng độ chính xác. Có hai cách chuẩn bị dung dịch chuẩn: - Dùng các ống đựng dung dịch chuẩn gọi là “Fixanal”. Trên mỗi ống Fixanal

24

người sản xuất đã ghi rõ dung tích cần pha để thu được nồng độ nhất định. - Lấy các axít mạnh loại tinh khiết phân tích hoặc tinh khiết hóa học, pha loãng bằng nước cất hai lần tới nồng độ mong muốn, sau đó dùng các chất gốc là các bazơ có nồng độ chính xác để xác định lại. Trong trường hợp này, nồng độ dung dịch chuẩn có thể là một số lẻ, tuy nhiên điều đó không hề ảnh hưởng tới độ chính xác của phép phân tích. 4.1.2. DUNG DỊCH CHUẨN BAZƠ ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC AXÍT. Có thể dùng natricacbonat khan Na2CO3 hoặc natritetraborat Na2B4O7.10H2O loại tinh khiết phân tích làm chất gốc bazơ để xác định các axít. Dung dịch Na2CO3: natricacbonat khan có M=105,9890 là muối trung hòa của axít cacbonic. Các hằng số pK1 và pK2 của axít cacbonic tương ứng là 6,35 và 10,32. Chất gốc Na2CO3 được chuẩn bị bằng cách nung Na 2CO3 loại tinh khiết phân tích tới khối lượng không đổi ở 3000C. Khi chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch Na2CO3 1M có hai nấc của đường cong chuẩn độ. Trước và sau điểm tương đương thứ nhất pH tính được ở bảng sau: F pH

0,990 8,47

0,998 8,38

1,000 8,34

1,002 8,30

1,010 8,10

Như vậy, bước nhảy ở nấc 1 là rất ngắn. Ơí nấc thứ hai, giá trị pH tính được như sau: F pH

1,996 4,00

2,000 3,35

2,004 2,68

Giả thiết là H2CO3 tạo thành sau phản ứng vẫn còn trong dung dịch. Ơí bước nhảy thứ nhất chất chỉ thị thích hợp là phenolphtalein. Ơí bước nhảy thứ hai, chất chỉ thị thích hợp là metyl da cam hoặc metyl đỏ. Dung dịch chuẩn natri tetraborat: Na2B4O7.10H2O có M=381,37. Trong dung dịch loãng ion tetraborat phản ứng với ion H+ tạo thành axít boric: B4O72- + H+ + 5H2O = 4H3BO3 Axít boric là đa axít yếu, có thể xem như đơn axít yếu có pK A = pK1 = 9,24. Vậy, pKB = 14 - 9,24 = 4,76. Chuẩn độ dung dịch 0,1N tetraborat bằng dung dịch HCl có bước nhảy như sau: F pH

0,998 6,7

1,000 5,27

1,002 3,7

Đối với bước nhảy này có thể dùng metyl đỏ để làm chỉ thị. 4.1.3. SỬ DỤNG CÁC FIXANAL. Trong Fixanal có chứa một lượng xác định các chất ít nhất là tinh khiết phân tích. Người ta đã cân sẵn một khối lượng xác định chất kết tinh hoặc lấy một dung dịch có nồng độ nhất định để khi pha loãng sẽ có nồng độ chuẩn. 2 1 Hình 2: Fixanal

25

Ví dụ: Một Fixanal đựng H2C2O4.2H2O trên đó có ghi N/10 tức là người ta đã cân 6,305g H2C2O4.2H2O để pha trong một lit sẽ có nồng độ chuẩn là 0,1N. Trên mỗi Fixanal bằng thủy tinh có cấu tạo đặc biệt: có hai vị trí rất mỏng giúp người phân tích có thể dễ dàng dùng đũa thủy tinh để chọc thủng. Thực hiện như sau: Lấy một bình định mức sạch 1 lit, để trên bình một phểu to, quay ngược ống Fixanal để phần mỏng số 1 lên phía trên, đưa Fixanal lên trên miệng phểu, dùng đũa thủy tinh chọc nhẹ vào Fixanal ở phần lõm 1. Quay nhanh Fixanal cho phần đã chọc thủng xuống phía dưới sát vào cuống phểu, dùng đũa thủy tinh chọc thủng nốt phần lõm số 2 trên Fixanal. Dùng bình cầu tia xối dòng nước vào lỗ số 2 cho đến khi trong Fixanal không còn chất tan nữa. Tráng phểu bằng nước cất, thêm nước cất vào bình định mức, lắc kỹ để hòa tan chất tan sau đó thêm nước cất đến vạch mức, lắc kỹ, ta có dung dịch chuẩn có nồng độ như đã ghi trên nhãn Fixanal. 4.2. CHUẨN HÓA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH HCl BẰNG BORAC HAY Na2CO3. Vì HCl có trong thực tế phòng thí nghiệm thường không thoả mãn yêu cầu của chất gốc nên ta không thể suy ra nồng độ HCl từ thể tích HCl đặc đem dùng để pha chế mà phải xác định nồng độ HCl bằng một phép chuẩn độ. Để chuẩn hóa nồng độ dung dịch HCl ta thường dùng borac hay Na 2CO3 làm chất gốc. 4.2.1. NGUYÊN TẮC CHUẨN HÓA BẰNG BORAC.

Borac natri Na2B4O7.10H2O là muối tinh thể, là chất gốc khá thông dụng vì dễ tinh chế, có mol đương lượng lớn (190,72). Trong dung dịch borac bị thuỷ phân: Na2B4O7 + 7H2O = 2NaOH + 4H3BO3 H3BO3 là axít yếu, nên dung dịch borac có môi trường kiềm. Phản ứng định phân bằng borac thực chất là phản ứng: 2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H2O Từ hai phương trình trên, phản ứng HCl tác dụng với dung dịch Na2B4O7 là: Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 2NaCl + 4H3BO3 Tại điểm tương đương, trong dung dịch có H3BO3 là axít yếu: H3BO3 H+ + H2BO3nên dung dịch khi thừa một giọt HCl 0,1N sau điểm tương đương có pH = 5,1 gần trùng với pT của metyl đỏ, vì vậy metyl đỏ là chất chỉ thị rất tốt, nhưng cũng có thể dùng metyl da cam làm chỉ thị. 4.2.2. CÁCH TIẾN HÀNH. 4.2.2.1. Pha chế dung dịch HCl 0,1N từ axít đặc. Từ tỷ trọng của HCl đặc dựa vào cẩm nang hoá học để biết nồng độ phần trăm của axít (thường thường HCl đặc có d = 1,19g/ml và nồng độ là 37%). Tính số ml đặc cần thiết để chuẩn bị 1 lít dung dịch HCl 0,1N; sau đó pha chế lượng axít này vào bình định mức hay ống đong 1 lít bằng nước cất. Cho axít đã pha vào buret. 4.2.2.2. Pha dung dịch borac.

26

Dùng cân phân tích cân một lượng borac loại Na 2B4O7.10H2O, hãy tính thế nào để khi ta pha 100ml dung dịch có nồng độ đúng 0,1N. Hoà tan borac cân được trong cốc bằng nước cất rồi chuyển vào bình định mức (cỡ 100ml). Tráng cốc đựng muối đó vài lần bằng nước cất, nước tráng được cũng chuyển cả vào bình định mức, lắc đều, sau đó thêm nước cất đến vạch định mức. Có thể pha dung dịch chuẩn gốc borac từ Fixanal. 4.2.2.3. Cách chuẩn độ. Rót dung dịch vừa pha ở trên vào buret đã rửa sạch (trước tiên phải tráng 2 lần bằng nước cất, rồi tráng lại 2 lần bằng dung dịch HCl vừa pha, mỗi lần tráng dùng 4 - 8 ml HCl). Điều chỉnh cho mực HCl đúng vạch không (0). Dùng pipet lấy chính xác 10 ml dung dịch borac trên cho vào bình nón (đã tráng nước cất) và thêm 1 - 2 giọt metyl đỏ (hoặc metyl da cam) rồi chuẩn độ bằng dung dịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển màu từ vàng sang hồng da cam. Làm lại thí nghiệm này 2 - 3 lần, ghi thể tích dung dịch HCl đo được (giữa hai lần đo thể tích chỉ chênh lệch tối đa 0,1 ml). Lấy giá trị trung bình cộng để tính kết quả. Chú ý: - Có thể nhận rõ sự đổi màu của chỉ thị bằng cách so sánh màu của dung dịch phân tích với một bình màu mẫu như sau: lấy 20ml nước cất cho vào bình nón khác thêm 1 - 2 giọt metyl đỏ và thêm 1 - 2 giọt dung dịch HCl, dung dịch sẽ chuyển sang màu hồng. Khi định phân nếu thấy dung dịch phân tích có màu hệt như màu mẫu là được. - Làm thí nghiệm lần thứ nhất phải nhỏ dung dịch HCl chậm, dần dần từng giọt. Từ lần thứ hai trở đi có thể nhỏ dung dịch HCl nhanh hơn. Nhưng khi thể tích tiêu thụ còn cách thể tích dung dịch HCl đo được trong lần thí nghiệm đầu khoảng 1ml thì bắt đầu nhỏ từng giọt một. 4.2.2.4. Tính kết quả. Dựa vào số liệu thí nghiệm, tính nồng độ đương lượng của dung dịch HCl. 4.2.3. CÂN PHA DUNG DỊCH CHUẨN Na2CO3 ĐỂ CHUẨN HOÁ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH HCl. Cân chính xác trên cân phân tích khoảng 0,15-0,20g Na 2CO3 khan loại TKPT, cho vào bình nón 250ml, thêm nước cất, lắc đều đến tan hết. Thêm hai giọt phenolphtalein, chuẩn độ bằng HCl cho đến khi dung dịch mất màu hồng. Thêm tiếp vài giọt metyl da cam (hoặc brômcresol xanh) chuẩn tiếp bằng HCl cho tới khi dung dịch có màu da cam (hoặc màu xanh lá cây) đun sôi để đuổi H 2CO3 đê nguội, lúc này dung dịch có pH = 8,3; tiếp tục chuẩn độ tới khi dung dịch chuyển sang màu da cam hoặc màu xanh lá cây. Nồng độ HCl được tính như sau: Trong đó:

N HCl 

a.1000 V.52,995

NHCl là nồng độ HCl cần xác định. a là số gam Na2CO3 đã cân. V là thể tích HCl; 52,995 là mol đương lượng của Na2CO3. Hoặc dùng cân phân tích cân chính xác lượng Na 2CO3 để khi pha thành 100ml dung dịch có nồng độ đúng bằng 0,1N.

27

BÀI 5

XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NaOH BẰNG HCl XÁC ĐỊNH HỖN HỢP NaOH + Na2CO3 BẰNG HCl 5.1. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NaOH BẰNG HCl. 5.1.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Dung dịch NaOH hấp thụ CO 2 trong không khí, tạo ra Na 2CO3 tan vào dung dịch, làm thay đổi độ chuẩn NaOH trong quá trình pha chế và bảo quản. Cho nên phải xác định nồng độ dung dịch NaOH sau khi pha chế và trong thời kỳ bảo quản. Có nhiều chất gốc để xác định nồng độ của dung dịch NaOH như H 2C2O4.2H2O, biphtalat kali, HCl, axít benzoic C 6H5COOH v.v... Ở đây xác định nồng độ dung dịch NaOH bằng 2 cách. - Chuẩn độ bằng HCl. - Chuẩn độ bằng lượng cân hoặc dung dịch biphtalat kali: KHC 8H4O4 dễ tinh chế, tan dễ trong nước, không hút ẩm khi bảo quản. Dung dịch biphtalat kali có môi trường axít, phản ứng chuẩn độ như sau: KHC8H4O4 + NaOH  KNaC8H4O4 + H2O Để xác định điểm tương đương dùng chỉ thị phênolphtalêin. 5.1.2. CÁCH TIẾN HÀNH. 5.1.2.1. Chuẩn độ dung dịch NaOH bằng HCl 0,1N. - Cho HCl 0,1N vào buret. - Dùng pipet lấy chính xác 10 - 15 ml dung dịch NaOH cho vào bình nón, thêm vào 1 - 2 giọt chỉ thị metyl da cam hoặc metyl đỏ rồi chuẩn độ bằng HCl đến màu hồng. Chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình. 5.1.2.2. Chuẩn độ dung dịch NaOH bằng biphtalát kali. Tính lượng cân biphtalát kali đủ để khi pha chế vào bình định mức 100, 250 ml v.v... được 1 dung dịch có nồng độ 0,1N. Cho dung dịch NaOH vào buret. Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch biphtalat kali cho vào bình nón, thêm vào 1  2 giọt chỉ thị phênolphtalêin, chuẩn độ bằng dung dịch NaOH đến màu hồng. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. Phương pháp xác định nồng độ NaOH bằng chất gốc là biphatalát chính xác hơn khi chuẩn độ bằng HCl. 5.2. XÁC ĐỊNH HỖN HỢP NaOH + Na2CO3 BẰNG HCl. Như ta đã biết, NaOH để trong không khí sẽ hấp thụ CO 2 và chuyển thành cacbonát tương ứng. 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O Do đó, dung dịch NaOH để lâu thường có lẫn Na 2CO3. Trong phòng thí nghiệm nhiều khi cần phải biết thành phần phần trăm của NaOH và Na2CO3. 5.2.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

Quá trình chuẩn độ hỗn hợp NaOH + Na 2CO3 xảy ra tuần tự theo các phản ứng:

28

NaOH + HCl = NaCl + H2O (1) Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl (2) NaHCO3 + HCl = H2O + CO2 + NaCl (3) Phản ứng (1) là phản ứng chuẩn độ một bazơ mạnh bằng một axit mạnh, đường định phân có bước nhảy pH = 4,3  9,7. Vậy có thể dùng chỉ thị mêtyl da cam (pT = 4), mêtyl đỏ (pT = 5) hay phênolphtalêin (pT = 9) để kết thúc quá trình chuẩn độ. Ở phản ứng (2) khi toàn bộ Na 2CO3 đã chuyển thành NaHCO3, trong dung dịch chỉ có NaCl và H2O. Vì NaCl là muối trung tính nên pH của dung dịch là do NaHCO3 được tạo ra trong dung dịch. Giá trị pH này tính theo công thức: pH  1 / 2 pK H 2CO3  pK HCO3  1 / 2 6,4  10,3  8,35 ; chỉ thị là phenolphtalein. 2 Ở phản ứng (3), môi trường axít yếu: C H 2CO3  5.10  pH = 3,85 Giá trị pH tính được nằm trong khoảng pH đổi màu của metyl da cam (3,1  4,4). Do đó, điểm tương đương của phản ứng (3) được phát hiện nhờ sự đổi màu của mêtyl da cam (từ vàng sang đỏ da cam). 5.2.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch hỗn hợp NaOH + Na 2CO3 cho vào bình nón. Thêm vào 1  2 giọt phênolphtalêin rồi chuẩn độ bằng dung dịch HCl cho tới khi dung dịch vừa mất màu hồng. Ghi giá trị V 1 của HCl. Sau đó thêm vào dung dịch 2  3 giọt mêtyl da cam, dung dịch có màu vàng rồi tiếp tục chuẩn độ cho đến khi màu dung dịch vừa chuyển sang màu đỏ da cam. Ghi thể tích V 2 của dung dịch HCl. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. Cách tính: Nếu V2 được đo kể từ mức 0 lúc đầu của buret, thì V 2 - V1 = V3 là thể tích HCl cần thiết cho phản ứng (3) (NaHCO3  H2O + CO2). Chú ý rằng ở phản ứng (2) và (3) lượng HCl tiêu thụ như nhau, dễ dàng tính được thể tích HCl cần thiết chỉ cho phản ứng (1) và toàn bộ (2) + (3). Sau khi tính được thể tích HCl tác dụng đối với từng chất, tính hàm lượng NaOH và Na2CO3 theo g/lít.





29

BÀI 6

XÁC ĐỊNH ĐA AXÍT 6.1. XÁC ĐỊNH AXÍT PHỐTPHORIC. 1. Dùng pipet lấy chính xác 10 ml dung dịch H 3PO4 (C=0,05N) vào bình nón. Thêm 1  2 giọt metyl da cam. Chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1N đến khi xuất hiện màu vàng của chất chỉ thị (pT=4,0). 2. Thêm 1  2 giọt chỉ thị phenolphtalein vào dung dịch thu được ở trên và tiếp tục chuẩn độ đến khi xuất hiện màu đỏ của chất chỉ thị (pT=10). So sánh thể tích NaOH tiêu thụ trong hai lần chuẩn độ và giải thích. Tính nồng độ mol của H3PO4. 6.2. XÁC ĐỊNH HỖN HỢP AXÍT CLOHYĐRIC VÀ AXÍT PHỐTPHORIC. C HCl  C H PO  0,03N



3

4



1. Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch hỗn hợp cần chuẩn độ vào bình nón. Thêm 2  3 giọt chỉ thị metyl da cam. Chuẩn độ bằng dung dịch NaOH chuẩn 0,1N đến đổi màu chỉ thị từ đỏ sang vàng (pT=4,0). Ghi thể tích V 1(ml) của NaOH đã dùng. 2. Thêm 1  2 giọt phenolphtalein vào hỗn hợp ở trên và chuẩn độ tiếp tục bằng dung dịch NaOH đến xuất hiện màu đỏ của chất chỉ thị. Ghi thể tích V 2 (ml) đã dùng. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần và lấy trung bình các kết quả thu được. Giải thích nội dung thí nghiệm. Tính nồng độ mol của HCl và H 3PO4 trong hỗn hợp. Tính sai số chuẩn độ đối với từng axit. 6.3. HÓA CHẤT TRONG PHƯƠNG PHÁP AXÍT-BAZƠ. - Dung dịch HCl 0,1N. - Dung dịch NaOH 0,1N. - Dung dịch NaOH và Na2CO3 0,03N. - Dung dịch H3PO4 0,05N. - Dung dịch HCl và H3PO4 0,03N. - Dung dịch Na2CO3 0,1 N. - Dung dịch Biphtalat Kali 0,1 N - Metyl da cam: dung dịch 0,1% trong nước: hòa tan 0,1 gam metyl da cam trong 80ml nước nóng để nguội, pha loãng bằng nước đến 100ml được dung dịch chỉ thị cần thiết.. - Phenolphtalein dung dịch 1%: hòa tan 1gam chất chỉ thị trong 60ml rượu và pha loãng với nước thành 100ml. - Metyl đỏ: dung dịch 0,1% trong rượu 60%. 6.4. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRONG PHƯƠNG PHÁP AXÍT- BAZƠ. 1. Chất gốc trong phân tích thể tích, nêu các chất gốc sử dụng trong phương pháp axít - bazơ. 2. Dung dịch chuẩn trong phương pháp chuẩn độ axít - bazơ? Nêu cách chuẩn bị dung dịch chuẩn axít để xác định bazơ và dung dịch chuẩn bazơ để xác định axít. 3. Nêu nguyên tắc xác định đa axít, cho ví dụ minh họa.

30

4. Nêu nguyên tắc chọn chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ axít - bazơ. 5. Nêu nguyên tắc xác định HCl trong hỗn hợp với H 3PO4. Viết phản ứng minh họa. 6. Mô tả quá trình chuẩn bị dung dịch chuẩn từ Fixanal. 7. Tính nồng độ dung dịch HCl, biết rằng khi định phân 20ml dung dịch đó hết 16ml dung dịch borac 0,12N. 8. Tính nồng độ phân tử gam và độ chuẩn của NaOH, biết rằng khi chuẩn độ 10ml dung dịch NaOH hết 12ml dung dịch HCl và cứ 1ml HCl tương ứng với 1,5ml dung dịch Na2B4O7 0,1N. 9. Có bao nhiêu gam KOH và K 2CO3 chứa trong lượng cân kỹ thuật, nếu sau khi hòa tan nó vào một thể tích tùy ý và khi chuẩn độ dung dịch này với phenolphtalein hết 22ml, còn với metyl da cam hết 25,5ml dung dịch HCl 0,095N. 10. Khi chuẩn độ 25ml dung dịch chứa hỗn hợp Na 2CO3 và NaHCO3 với phenolphtalein hết 9,5ml, còn với metyl da cam hết 24ml dung dịch HCl 0,2N. Hỏi có bao nhiêu gam Na2CO3 và bao nhiêu gam NaHCO3 chứa trong 250ml dung dịch. 11. Người ta pha chế 500ml dung dịch từ 2,5 gam Na 2CO3. Tính nồng độ đương lượng, nồng độ phân tử gam, độ chuẩn và độ chuẩn của Na2CO3 theo HCl. 12. Người ta chuẩn độ 0,104gam Na2CO3 hết 25,14ml HCl. Tính THCl/CaO. 13. Chuẩn độ dung dịch HCl hết 22ml dung dịch Na 2CO3 0,114M. Hỏi có bao nhiêu mg HCl chứa trong dung dịch..

31

BÀI 7

PHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH KMnO4. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG FeCl3 7.1. CƠ SƠ LÝ THUYẾT. Một trong những phương pháp oxy hóa - khử quan trọng là phương pháp permanganat, ứng dụng tính chất oxy hóa rất mạnh của KMnO4. Phản ứng oxy hóa - khử dùng KMnO4 làm dung dịch chuẩn có thể tiến hành trong môi trường axít, kiềm, trung tính. - Trong môi trường axít: MnO4- + 8H+ + 5e  Mn2+ + 4H2O Do đó đương lượng khối của KMnO4 là Đg = 158,03/5 = 31,61 gam. - Trong môi trường kiềm hay trung tính: MnO4- + 3H2O + 3e  MnO(OH)2 + 4OHĐg = 158,03/3 = 52,68 E 0MnO  / Mn 2  = 1,51V. 4 E 0MnO  / MnO = 0,59V. 4 2

So sánh hai giá trị E0 ta thấy khả năng oxy hóa của MnO 4- trong môi trường axít cao hơn trong môi trường kiềm. Mặt khác trong môi trường axít tạo thành Mn 2+ không màu còn trong môi trường kiềm hay trung tính tạo thành MnO 2 có màu nâu đậm làm cho ta khó xác định điểm tương đương. Vì vậy, ở đây chỉ trình bày phản ứng oxy hóa khử KMnO4 trong môi trường axít. Nếu lượng axít không đủ thì phản ứng chỉ xảy ra theo phương trình: MnO4- + 4H+ + 3e = MnO2 + 2H2O Khi tăng nồng độ axít MnO2 bị khử tiếp thành Mn2+: MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O Trong phương pháp này, việc xác định điểm tương đương không cần chỉ thị. Khi chuẩn độ các dung dịch bằng KMnO 4, điểm tương đương được xác định bằng sự xuất hiện màu hồng nhạt của dung dịch khi thừa một giọt KMnO 4 (hoặc thứ tự định phân ngược lại thì màu hồng nhạt sẽ mất tại điểm tương đương). 7.2. PHA CHẾ DUNG DỊCH KMnO4. Dung dịch KMnO4 thường được dùng trong phòng thí nghiệm có nồng độ: 0,1N; 0,05N; 0,02N; 0,01N. KMnO4 là một loại chất rắn ở dạng tinh thể. Tạp chất trong KMnO 4 thường là MnO2, các chất có Cl-, NO3-. Là một chất oxy hóa mạnh nên khi hòa tan trong nước, KMnO4 có thể oxy hóa các chất hữu cơ, bụi có thể có trong nước. Khi có mặt MnO 2 (thường có lẫn trong KMnO4) đóng vai trò chất xúc tác thì xảy ra sự phân hủy của MnO4-: 4MnO4- + 2H2O = 4MnO2 + 3O2 + 4OH-

32

Vì vậy, sau khi pha chế dung dịch phải lọc hết các vết MnO 2 có trong dung dịch KMnO4. Khi bảo quản phải tránh không để dung dịch tiếp xúc với ánh mặt trời (vì khi ấy ion MnO4- bị phân hủy nhanh hơn) và tránh tiếp xúc với bụi bặm hoặc các chất hữu cơ. Khi có mặt Mn2+ thì dung dịch KMnO4 không bền do phản ứng: 2MnO42- + 3Mn2+ + 2H2O = 5MnO2 + 4H+ Vì vậy, nồng độ KMnO4 khi mới pha chế thay đổi theo thời gian thường thường sau 7  10 ngày nồng độ mới ổn định. Với những lý do trên, người ta không pha chế KMnO 4 từ lượng cân chính xác mà chỉ pha chế gần đúng. Sau quãng thời gian 7 10 ngày mới chuẩn hóa lại nồng độ của dung dịch KMnO4 bằng dung dịch các chất gốc khác. Có nhiều chất gốc có thể dùng để xác định nồng độ KMnO 4 như: H2C2O4.2H2O, Na2C2O4, As2O3, K4[Fe(CN)6], Fe kim loại v.v... Thường dùng nhất là Na2C2O4 và H2C2O4.2H2O. Đấy là những chất dễ làm sạch, dễ sấy khô và bền trong lúc bảo quản. 7.3. CHUẨN HÓA NỒNG ĐỘ CỦA DUNG DỊCH KMnO 4 BẰNG DUNG DỊCH H2C2O4.2H2O. 7.3.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Trong môi trường axít, KMnO4 và H2C2O4 tác dụng với nhau theo phương trình phản ứng: 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O chỉ thị: màu hồng của lượng dư KMnO4 (phản ứng tự chỉ thị). Phản ứng xảy ra theo chiều thuận, điểm tương đương được xác định khi dung dịch có màu hồng nhạt không mất sau 30”. Vì lúc đầu phản ứng trên xảy ra chậm nên phải đun nóng dung dịch H 2C2O4 đến 70  800C để tăng tốc độ. Ta không đun sôi vì ở nhiệt độ cao thì H 2C2O4 bị phân hủy. H2C2O4 = CO2 + CO + H2O 7.3.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch H 2C2O4 có nồng độ chính xác cho vào bình nón, thêm 3ml dung dịch H 2SO4 (1:5) vào dung dịch. Đun nóng đến 70  800C. Chuẩn độ bằng KMnO4 đến khi xuất hiện màu hồng bền sau 30”. Lặp lại thí nghiệm trên 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. Chú ý: phải nhỏ những giọt cuối cùng rất chậm, khi giọt trước mất màu hoàn toàn mới nhỏ giọt sau. Tính kết quả. Dựa vào số liệu thực nghiệm tính ra nồng độ đương lượng của KMnO4. 7.4. XÁC ĐỊNH FeCl3 BẰNG DUNG DỊCH KMnO4. 7.4.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Dùng kẽm kim loại hay SnCl2 khử Fe3+  Fe2+, sau đó chuẩn độ Fe2+ bằng dung dịch KMnO4 trong môi trường axít. 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

33

 0MnO  / Mn 2   1,51V

>  Fe3 / Fe 2  0,77V 7.4.1.1. Khử Fe3+ bằng Zn kim loại. 2Fe3+ + Zn 2Fe2+ + Zn2+ 0 0 Ở đây:  Fe3 / Fe2 >>  Zn 2 / Zn = - 0,76V nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận. Tuy nhiên phải đun nóng nhẹ dung dịch để tăng tốc độ phản ứng. 7.4.1.2. Khử Fe3+ bằng SnCl2 dư. 2Fe3+ + SnCl2 2Fe2+ + Sn4+ + 2ClThường thường phải dùng lượng dư SnCl 2 để khử, nên lượng thừa SnCl 2 phải loại khỏi dung dịch vì nó cũng tác dụng với KMnO4. Để loại SnCl2, dùng HgCl2: SnCl2 + 2HgCl2 = SnCl4 + Hg2Cl2 trắng Hg2Cl2 kết tủa trắng tác dụng rất chậm với KMnO 4, nên không ảnh hưởng đến kết quả xác định. Nếu lượng thừa SnCl 2 nhiều, thì Hg2Cl2 mới tạo ra tác dụng với SnCl2 theo phản ứng: SnCl2 + Hg2Cl2 = 2Hg + SnCl4 Hg tạo ra có màu đen hoặc xám, tác dụng mạnh với KMnO 4 nên làm sai kết quả xác định. Do đó, khi xác định ở giai đoạn này nếu thu được kết tủa xám hoặc đen thì phải bỏ đi, làm lại từ đầu mẫu khác. Do môi trường phản ứng có nhiều Cl- nên có thể gây ra phản ứng phụ: 2MnO4- + 10Cl- + 16H+ = 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O gây sai số cho chuẩn độ. Vì vậy ta phải định phân với sự có mặt hỗn hợp bảo vệ Zimecman (MnSO4, H3PO4 và H2SO4). 7.4.2. CÁCH TIẾN HÀNH. 7.4.2.1. Dùng cách khử Fe3+ bằng SnCl2. Lấy chính xác 10ml dung dịch xác định (chứa khoảng 0,01  0,3 gam Fe) cho vào bình nón. Thêm vào dung dịch 5  7ml H2SO4 (1:5) đun nóng đến gần sôi. Lấy bình ra khỏi bếp điện, thêm vào từng giọt SnCl 2 cho đến khi dung dịch hết màu vàng, tiếp tục thêm 1  2 giọt thừa SnCl2. Mỗi lần thêm SnCl2 vào dung dịch nên lắc bình và quan sát sự giảm màu của dung dịch. Làm lạnh dung dịch ở vòi nước rồi thêm vào 10ml dung dịch HgCl 2, lắc bình nón. Nếu kết tủa trắng tức là quá trình đã làm bình thường, nếu kết tủa hoặc xám thì phải bỏ, làm lại từ đầu. Pha loãng dung dịch bằng 2  3 lần thể tích nước cất, thêm vào 5ml dung dịch Zimecman và chuẩn độ bằng KMnO4 cho đến khi dung dịch có màu phớt hồng không mất trong 25  30”. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. Tính hàm lượng Fe ra gam/lit. 7.4.2.2. Dùng cách khử Fe3+ bằng Zn. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch Fe 3+, dùng ống đong thêm 2ml dung dịch H2SO4 (1:5) cho vào cốc đun nóng, thêm vài sợi kẽm hay một ít bột đun nóng nhẹ, thỉnh thoảng lắc cho đến khi dung dịch mất màu vàng, thử xem đã hết Fe 3+ chưa (thử bằng phản ứng nhỏ giọt trên giấy lọc với thuốc thử NH 4SCN). Để nguội, lọc dung dịch qua giấy lọc vào bình nón, rửa cốc và giấy lọc vài lần bằng nước cất nguội (tổng số nước cất dùng để rửa là 20ml). Thêm 5ml hỗn hợp Zimecman rồi chuẩn độ bằng KMnO4 cho đến khi dung dịch có màu phớt hồng (không mất sau 4

0

34

30”). Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. Tính hàm lượng Fe ra gam/lít. 7.5. HÓA CHẤT. - Dung dịch chuẩn KMnO4 0,05  0,1N. - Dung dịch tiêu chuẩn H2C2O4 0,05  0,1N. - Dung dịch NH4SCN. - SnCl2.2H2O: 100 150 gam SnCl2.2H2O pha trong 100ml HCl đặc rồi pha loãng đến 1 lít. - Dung dịch HgCl2 5%. - Hỗn hợp Zimecman: 67 gam MnSO 4.4H2O hòa tan trong 500ml nước. Thêm vào dung dịch 139ml H3PO4 đặc (d = 1,7g/ml) và 130ml dung dịch H 2SO4 đặc (d = 1,84) rồi pha loãng đến 1 lít. - Dung dịch H2SO4 (1:5) và đặc. - Zn bột hay sợi. - Dung dịch Fe3+.

35

BÀI 8

PHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI TRONG ĐÁ VÔI 8.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Thành phần chủ yếu của đá vôi là CaCO 3, xác định gián tiếp qua C2O4- Sau khi chế hóa mẫu thành dung dịch, ion canxi được tách ra dưới dạng kết tủa CaC 2O4 bằng thuốc thử H2C2O4: Ca2+ + C2O42- = CaC2O4 Kết tủa CaC2O4 sau khi lọc, rửa cẩn thận được hòa tan bằng dung dịch H2SO4: CaC2O4 + H2SO4 = H2C2O4 + CaSO4 Lượng H2C2O4 sinh ra ở phản ứng trên được đem chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4. 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O 8.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Cân chính xác 1  1,5g đá vôi cho vào cốc dung tích 250ml tẩm ướt bằng nước cất. Nhỏ từ từ từng giọt HCl 1:1 vào cốc có chứa mẫu cho đến tan hoàn toàn lượng mẫu chứa trong cốc. Dung dịch thu được cho vào bình định mức 250ml và thêm nước cất cho đến vạch. Dùng pipet hút ra 10ml dung dịch cho vào cốc có mỏ, thêm vào 10 15 ml dung dịch (NH4)2C2O4 5%, khuấy đều, đun nhẹ dung dịch đến khoảng 700C. Cho vài giọt metyl da cam và dùng NH 4OH 10% trung hòa cho đến khi dung dịch đổi từ màu đỏ sang màu vàng thì dừng lại. Đun nóng dung dịch trở lại và để yên 60 phút. Dùng giấy lọc dày băng xanh để lọc kết tủa CaC 2O4. Kết tủa được rửa 4  5 lần bằng dung dịch (NH4)C2O4 0,1% sau đó rửa 23 lần bằng nước cất. Sau đó hòa tan kết tủa ngay trên phểu bằng 20ml dung dịch H 2SO4 6N nóng. Tráng kỹ giấy lọc bằng nước nóng. Dung dịch thu được đem đun nóng khoảng 70800C và chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 0,1N, khi dung dịch có màu hồng trong khoảng 3  8 giây thì ngừng chuẩn độ. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần và lấy kết quả trung bình. 8.3. TÍNH TOÁN KẾT QUẢ. Gọi A: số gam mẫu đá vôi. DCa: số đương lượng gam của canxi. V(ml): thể tích KMnO4 dùng trong quá trình định phân. N: nồng độ dung dịch KMnO4. %Ca 

8.4. HÓA CHẤT. - Đá vôi. - Dung dịch HCl 1:1. - Dung dịch NH4OH 10%.

V.N.D Ca .250 A.10

36

- Dung dịch (NH4)2C2O4 5% và (NH4)2C2O4 0,1%. - Dung dịch H2SO4 6N. - Dung dịch chuẩn KMnO4 0,1N. - Metyl da cam 0,1%. 8.5. BÀI TẬP. 1. Nồng độ dung dịch KMnO4 là 0,024M. Tính nồng độ đương lượng N, độ chuẩn T, độ chuẩn theo H2C2O4 và theo Fe. 2. Để xác định Fe trong quặng, người ta chuyển 2g quặng sắt vào 250ml dung dịch dưới dạng Fe2+ (trong môi trường axít). Lấy 20ml dung dịch Fe đó chuẩn độ bằng KMnO4 hết 15ml. Tính hàm lượng % của sắt có trong mẫu, biết rằng cứ 12ml KMnO 4 trên phản ứng hết với 10ml H2C2O4 có: H 2C 2O 4 .2 H 2O = 0,01122 gam/ml. 3. Tính nồng độ đương lượng của dung dịch KMnO 4 khi chuẩn độ trong môi trường kiềm (khử tới MnO2) nếu khi xác định nồng độ của nó người ta tiến hành trong môi trường axít và biết được nồng độ của nó là 0,1N. 4. Cần phải lấy lượng cân Na 2C2O4 là bao nhiêu để khi chuẩn độ nó tốn mất 20ml dung dịch KMnO4 0,1N. 5. Khi chuẩn độ 0,1133gam Na2C2O4 sạch trong môi trường axit thì tốn mất 20,75ml dung dịch KMnO4. Tính nồng độ đương lượng và KMnO 4 / Fe của dung dịch KMnO4 ở trên.

37

BÀI 9

PHƯƠNG PHÁP BICROMAT Cùng với phương pháp permanganat, phương pháp bicrômat cũng là một phương pháp oxy hóa khử rất quan trọng có nhiều ứng dụng thực tế trong việc xác định sắt trong các quặng xỉ, các hợp kim, gang, thép v.v... 9.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Phương pháp này dựa vào khả năng oxy hóa của ion bicrômat trong môi trường axít: Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O E0 = 1,36V. Đ K 2Cr2O 7 

M K 2Cr2O 7 6

Điểm tương đương thường được xác định bằng các chất chỉ thị oxy hóa khử như điphênylamin, axít phênylantranilic. 9.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP. - So với MnO4- thì Cr2O72- là chất oxy hóa yếu hơn nên việc áp dụng có hạn chế hơn. 0 0 - Do  Cr2O72  / 2 Cr 3  1,36V   Cl 2 / 2 Cl  nên các phản ứng dùng phương pháp này có thể tiến hành trong môi trường axít HCl được, tuy nhiên không được tiến hành chuẩn độ trong môi trường HCl  2 M, vì trong điều kiện đó, nồng độ Cl - rất lớn nên làm giảm thế của cặp Cl2/ 2Cl-. - Có thể pha dung dịch chuẩn bicromat từ lượng cân ban đầu mà không phải qua chất gốc khác vì K2Cr2O7 rất bền và đủ tinh khiết. Đồng thời có thể dùng nó làm chất đầu để xác định độ chuẩn của các dung dịch theo phương pháp trực tiếp hay gián tiếp. Như vậy so với phương pháp permanganat thì thuận lợi hơn. - Khi đựng dung dịch trong bình kín thì K 2Cr2O7 rất bền và không bị phân hủy khi đun sôi nên để lâu độ chuẩn không thay đổi và có thể dùng dung dịch K2Cr2O7 khi sự oxy hóa cần phải đun nóng. Một nhược điểm của phương pháp bicromat là trong quá trình chuẩn độ, ion 3+ Cr được tạo ra có màu xanh làm khó khăn việc xác định điểm tương đương bằng chỉ thị. Ứng dụng quan trọng nhất của phương pháp bicromat là chuẩn độ Fe 2+. Khi cần chuẩn độ các chất oxy hóa thì người ta cho thêm lượng dư Fe 2+ và sau đó chuẩn độ ngược Fe2+ dư bằng K2Cr2O7. Để định lượng các chất khử thì cho muối Fe(III) dư và chuẩn độ Fe(II) tạo thành. Nếu chất khử phản ứng chậm với Fe(III) thì có thể thêm dư bicromat rồi chuẩn độ ngược bicrômat bằng Fe(II). 9.3. XÁC ĐỊNH Fe3+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP BICROMAT . 9.3.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. Dùng kẽm kim loại, SnCl2 hay các chất khử thích hợp khác để khử Fe 3+ 

38

Fe2+, sau đó chuẩn độ bằng dung dịch K 2Cr2O7. Điểm tương đương xác định theo sự thay đổi màu của chỉ thị điphênylamin hay axít phênylantranilic. Phản ứng xảy ra như sau: 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O. - Phép chuẩn độ này tiến hành trong môi trường axít mạnh. - Với chỉ thị axít phênylatranilic có E0 = 1,08V nằm trong bước nhảy thế của đường định phân nên dùng tiện lợi và chỉ cần H2SO4 tạo môi trường axít. - Còn điphênylamin có E0 = 0,76V nằm ngoài bước nhảy thế của đường định phân, về nguyên tắc ta không dùng làm chỉ thị được. Song nếu kéo dài bước nhảy bằng cách cho vào dung dịch H 3PO4 (tạo phức với Fe3+) thì có thể dùng điphênylamin làm chỉ thị và cho kết quả chính xác. Vì vậy khi định phân Fe 2+ bằng K2Cr2O7 với chỉ thị điphênylamin, người ta thêm vào dung dịch hỗn hợp H 2SO4 + H3PO4. 9.3.2. CÁCH TIẾN HÀNH. 9.3.2.1. Dùng chỉ thị axit phênylantranilic. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch Fe 2+ cho vào bình nón, thêm 10ml H2SO4 0,5M và 3  4 giọt chỉ thị, lắc đều. Chuẩn độ bằng dung dịch K 2Cr2O7 có nồng độ chính xác cho đến khi dung dịch có màu tím đỏ. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. 9.3.2.2. Dùng chỉ thị điphênylanmin. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch Fe 3+ cho vào bình nón (cũng như phương pháp trên nếu dung dịch Fe 3+ thì phải khử bằng Zn) thêm 5ml hỗn hợp H2SO4 + H3PO4 và nhỏ 3  4 giọt điphênylamin. Chuẩn độ bằng dung dịch K 2Cr2O7 chuẩn cho đến khi dung dịch có màu xanh tím. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. 9.4. HÓA CHẤT. - Kẽm kim loại. - H3PO4 + H2SO4: 150ml H2SO4 đặc (d=1,84g/ml) thêm vào 500ml nước cất. Để nguội thêm vào 150ml H3PO4 đặc (d=1,7g/ml) rồi cho nước cất đến 1 lit. - Điphênylanmin 1% trong H2SO4 đặc. - Dung dịch K2Cr2O7 0,02N. - Axit phenylantranylic 1%. - Dung dịch H2SO4 0,5M. - Dung dịch

9.5. BÀI TẬP. 1. Cho biết đặc điểm của phương pháp bicromat 2. Biết dung dịch K2Cr2O7 có T = 0,00098. Tính nồng độ N, M và K 2Cr2O7 / Fe 3. Để xác định sắt trong quặng người ta chuyển 4g mẫu vào 250ml dung dịch dưới dạng Fe2+ (môi trường axit). Lấy 15ml dung dịch sắt đó chuẩn độ bằng K2Cr2O7 hết 16,8ml có K 2Cr2O7  0,00346. Tính % sắt có trong mẫu. 4. Cho biết cơ sở của việc sử dụng chỉ thị diphenylamin trong phương pháp bicromat.

39

BÀI 10

PHƯƠNG PHÁP IỐT 10.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 0 Thế oxy hóa khử của cặp I2/2I- không lớn lắm, vào loại trung bình.  I 2 / 2 I  0,54V. Do đó I2 là chất oxy hóa yếu đối với nhiều chất khử trung bình như H 2S, Sn2+, H2SO3 v.v... và I- cũng thể hiện tính khử đối với các chất oxy hóa trung bình trở lên: Fe3+, Cr2O72-, MnO4-v.v... Phương pháp iốt dựa vào tính oxy hóa khử của iốt trong dung dịch: I2 + 2e 2ICó thể dùng phương pháp iốt để xác định các chất khử và các chất oxy hóa. Chỉ thị trong phương pháp này là hồ tinh bột tạo với iốt một hợp chất hấp phụ màu xanh. 

10.2. ĐIỀU KIỆN TIẾN HÀNH CHUẨN ĐỘ. - Vì iốt là chất bay hơi nên không nên đun nóng dung dịch. Hơn nữa đối với dung dịch nóng, độ nhạy của chỉ thị là hồ tinh bột bị giảm. - Phương pháp iôt không tiến hành trong môi trường kiềm mạnh, vì: I2 + 2NaOH = NaI + NaIO + H2O IO (hypo iodua) là chất oxy hóa mạnh hơn iốt, tác dụng được với dung dịch chuẩn của chất khử Na2S2O3: S2O32- + 4IO- + 2OH- = 4I- + 2SO42- + H2O Phương pháp iốt cũng không tiến hành trong môi trường axít mạnh vì làm tăng phản ứng oxy hóa khử giữa I- và O2 không khí: 4I- + O2 + 4H+ 2I2 + 2H2O Phương pháp iốt tiến hành trong môi trường axít yếu, trung tính hoặc kiềm yếu. Phải che kín dung dịch KI khỏi ánh sáng. - Đối với trường hợp định phân I 2 thoát ra trong dung dịch xác định, không nên định phân ngay sau khi trộn thuốc thử mà phải để vài phút. Chỉ thị hồ tinh bột trong trường hợp này cho vào dung dịch chỉ khi phản ứng đã gần đến điểm tương đương (dung dịch màu vàng rơm) để xác định được chính xác điểm tương đương, vì thêm hồ tinh bột ngay từ đầu thì sự đổi màu không nhạy. 0 -  I 2 / 2 I  không lớn lắm nên chiều phản ứng không xảy ra đến cùng, vì vậy phải đặc biệt chú ý các điều kiện sao cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Ví dụ: tăng nồng độ I- làm độ tan I2 trong nước tăng bằng cách cho dư I-: I- + I2 I3- (tan nhiều) 10.3. ỨNG DỤNG. 10.3.1. XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT KHỬ. - Phép đo iốt - tiosunfat: I2 + 2Na2SO3 = 2NaI + Na2S4O6 Dùng chỉ thị hồ tinh bột.

40

- Xác định các chất khử khác: Người ta có thể xác định một loạt các chất khử khác các muối của H 2SO3, H3AsO3, HsbO3, H2S tự do, SnCl2 và các chất khác bằng cách cho lượng dư I 2, chuẩn lượng dư I2 bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Ví dụ: SO32- + I2 + H2O = SO42- + 2I- + 2H+ + I2 (thừa) I2 (thừa) + Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 Từ lượng Na2S2O3 tiêu tốn ta suy ra lượng I2 thừa, biết lượng I2 ban đầu và lượng I2 thừa ta suy ra lượng I2 đã tác dụng với chất khử và từ đó tính ra lượng chất khử. 10.3.2. XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT OXY HÓA. Người ta xác định các chất oxy hóa: Cr2O72-, Cl2, Br2, KMnO4, KClO3, vôi tẩy trắng CaOCl2, các muối của HNO2, hyđrôpo-oxyt... Dựa trên nguyên tắc: dùng lượng chính xác chất oxy hóa cho tác dụng với KI (dư), chuẩn lượng I 2 thoát ra bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Ví dụ: Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 3I2 + 2Cr3+ + 7H2O I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 Biết lượng Na2S2O3 tiêu tốn suy ra lượng I2 đã phản ứng, từ đó tính ra nồng độ chất oxy hóa đã tác dụng. 10.3.3. CHUẨN ĐỘ CÁC AXIT. Dùng hỗn hợp IO3- và I- để định phân axit: IO3- + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O Chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng Na2S2O3 ta suy ra lượng H+. 10.4. PHA CHẾ CÁC DUNG DỊCH CHUẨN. 10.4.1. PHA CHẾ DUNG DỊCH IỐT. Độ tan của iốt tương đối nhỏ nên ta phải pha trong KI. Muốn pha 1 lít iốt 0,1N ta hòa tan 20  30 gam KI trong một ít nước, rồi cho vào đấy 12,7gam I 2, lắc mạnh cho tan hoàn toàn. Sau đó thêm nước cất cho đến 1 lít. I2 trong dung dịch KI tồn tại theo cân bằng: KI + I2 KI3 Nồng độ iốt có thể thay đổi do I2 bị thăng hoa nên phải đựng trong bình thủy tinh màu, có nút nhám và để ở nơi mát. 10.4.2. PHA CHẾ DUNG DỊCH Na2S2O3. Dung dịch Na2S2O3.5H2O không chuẩn bị từ lượng cân chính xác của Na2S2O3.5H2O vì muối này dễ mất nước kết tinh, nồng độ thay đổi trong lúc bảo quản do tác dụng của CO2, O2 trong không khí, các vi khuẩn trong nước, v.v... Muốn pha 1 lít dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,02N; cân 4,96g Na2S2O3.5H2O trên cân kỹ thuật rồi hòa tan vào một lít nước cất vừa đun sôi (do tinh thể ngậm nước natritiosunfat thường mất nước nên để điều chế 1 lit dung dịch 0,1N người ta thường cân trên cân kỹ thuật). Thêm vào dung dịch độ 0,1 gam Na 2CO3, vài giọt clorofom hay HgI2 0,001% (10mg/l). Dung dịch phải đựng trong bình thủy tinh màu

41

nút nhám, ít nhất sau 2 ngày hãy lập độ chuẩn. Độ chuẩn của dung dịch Na 2S2O3 thay đổi khi để lâu do tác dụng của CO2 và O2 không khí: Na2S2O3 + H2CO3  NaHCO3 + NaHSO3 + S 2Na2S2O3 + O2  2Na2SO4 + 2S Dưới tác dụng của CO2, độ nguyên chuẩn của tiosunfat tăng lên vì lượng NaHSO3 tạo thành tác dụng với iốt theo tỉ lệ phân tử cao hơn là Na2S2O3 với I2: HSO3- + I2 + H2O  HSO4- + 2HI S2O32- + I2  2I- + S4O62Quá trình phân hủy do H2CO3 thường diễn ra trong 10 ngày đầu sau khi pha dung dịch, sau đó độ chuẩn lại giảm do: 2Na2S2O3 + O2  2Na2SO4 + 2S Khi pha chế dung dịch Na2S2O3 người ta thêm Na2CO3, một mặt để hạn chế sự tác dụng của CO2, mặt khác để giảm sự hoạt động của vi khuẩn vì hoạt động của vi khuẩn giảm ở pH từ 9 10. Thêm HgI2 (10mg/1lit) để diệt vi khuẩn nhưng dung dịch vẫn không thể chuẩn bị từ lượng cân chính xác. Do đó, dung dịch chỉ pha chế gần đúng rồi thiết lập độ chuẩn bằng các chất khởi đầu như K2Cr2O7, As2O3 v.v... 10.5. CHUẨN HÓA NỒNG ĐỘ CỦA DUNG DỊCH Na 2S2O3 BẰNG DUNG DỊCH K2Cr2O7. 10.5.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP. - Cho một lượng chính xác K2C2O7 tác dụng với một lượng thừa KI. - I2 thoát ra chuẩn bằng dung dịch Na 2S2O3. Nồng độ Na2S2O3 tính được suy từ lượng cân (hoặc nồng độ) của K 2Cr2O7 và thể tích K2Cr2O7 đã lấy định phân và thể tích Na2S2O3 tiêu thụ. Phản ứng định phân: K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl 8KCl + 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O Định phân lượng I2 sinh ra bằng dung dịch Na2S2O3 chuẩn với chỉ thị hồ tinh bột: 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI Từ thể tích và nồng độ dung dịch K 2Cr2O7 đã dùng và thể tích dung dịch Na2S2O3 tiêu tốn ta suy ra độ chuẩn dung dịch Na2S2O3. 10.5.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch K 2Cr2O7 có nồng độ 0,02N cho vào bình nón. Dùng ống đong thêm vào đó 5ml HCl 3N, lắc đều và thêm 5ml KI 20% lắc đều. Đậy bình nón bằng nắp kính đồng hồ để yên 10 phút trong bóng tối. Sau đó chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 (lắc liên tục) cho đến khi dung dịch có màu vàng rơm, cho thêm 1ml hồ tinh bột, dung dịch có màu xanh tím và liên tục chuẩn độ đến hết màu xanh tím. Lúc này dung dịch chuyển sang xanh lá cây của ion Cr 3+. Kiểm tra kết quả: thêm vào dung dịch đã chuẩn độ 1 giọt dung dịch K2Cr2O7, nếu đã không quá chuẩn thì xuất hiện màu xanh tím. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. 10.6. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỦA Cu2+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP IỐT. 10.6.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.

42

Cu2+ + 4I-  2CuI + I2 (1) I2 thoát ra được định phân bằng dung dịch Na2S2O3 2Na2S2O3 + I2 2NaI + Na2S4O6 (2) 0 0 Nhận xét:  Cu 2 / Cu   0,17V;  I 2 / 2 I   0,54V.  0Cu 2  / CuI  0,85V  lgK = 10,66 Hằng số cân bằng rất lớn, phản ứng thực tế xảy ra hoàn tòan. Để ngăn chặn sự thủy phân của Cu2+ làm giảm tốc độ phản ứng (1), phản ứng tiến hành trong môi trường axít yếu. Phương pháp iốt xác định Cu là một phương pháp quan trọng có nhiều ứng dụng trong thực tế xác định Cu trong muối, quặng, các hợp kim. Các chất cản trở: cần chú ý đến các chất tạo phức với Cu 2+, ví dụ HCl dư (tạo phức CuCl42-, ion tactrat trong dung dịch trung tính tạo phức tactrat đồng khá bền v.v... Ngoài ra phải chú ý đến các chất có khả năng oxi hóa iođua. Fe 3+ có mặt phải được che bằng pirophotphat hoặc NH4HF2. Các oxit nitơ có mặt khi hòa tan mẫu trong axit nitric phải được đuổi bằng urê hay HSO3NH2. 10.6.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet hút chính xác 10ml trong dung dịch Cu2+ (đã pha trong môi trường CH3COOH + NaCH3COO) cho vào bình nón, thêm 5ml KI 20%. Đậy bình bằìng mặt kính đồng hồ, để vào chỗ tối khoảng 10 phút. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 đến màu vàng nhạt. Thêm vào đó khoảng 1ml hồ tinh bột. Tiếp tục chuẩn độ bằng Na 2S2O3 cho đến khi mất màu xanh. Lặp lại thí nghiệm 23 lần, lấy kết quả trung bình. 10.7. HÓA CHẤT. - Dung dịch CuSO4.5H2O 0,05N. - Dung dịch KI 20%. - Dung dịch Na2S2O3 0,02N. - Hồ tinh bột 0,2%: nghiền 2g hồ tinh bột và 10g HgI 2 với một ít H2O. Đổ huyền phù này vào 1 lít nước sôi. Đun sôi tiếp tục dung dịch cho đến trong suốt, làm nguội, bảo vệ trong bình có nút nhám - Dung dịch CH3COOH + NaCH3COO 2N. - Na2CO3 khan. - Clorofom hay HgI2 0,001%. - Dung dịch K2Cr2O7 0,02N. 10.8. BÀI TẬP . 1. Để lập độ chuẩn của tiosunfat người ta lấy 0,128gam đồng tinh khiết hòa tan, xử lý bằng KI giống như khi xác định đồng bằng phương pháp iốt thoát ra bằng dung dịch Na2S2O3 hết 16,2ml. Tính: a) Độ chuẩn của dung dịch Na2S2O3. b) Độ chuẩn của Na2S2O3 theo đồng. c) Độ chuẩn của Na2S2O3 theo iốt.

43

2. Cần phải lấy lượng K2Cr2O7 như thế nào để lập độ chuẩn của dung dịch Na2S2O3 0,1N, nếu hòa tan trong bình định mức dung tích 200ml, dùng pipet lấy 10ml tác dụng với KI dư và khi chuẩn độ iốt thoát ra hết 25ml dung dịch Na2S2O3. 3. Để xác định đồng trong hợp kim người ta chuyển 2 gam mẫu vào 250ml dung dịch dưới dạng Cu2+ (môi trường axít). Lấy 20ml dung dịch thu được cho vào đó lượng dư KI và để yên trong bóng tối 5 phút. Ðịnh phân bằng Na 2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột h?t 18 ml. Với Na 2S2O3  0,0031 g/ml. Tính: a) Na 2S2O3 / Cu b) % đồng có trong mẫu. 4. Thêm một lượng thừa KI và HCl vào dung dịch KMnO 4 có KMnO 4 / O 2  8,112.10-4; I2 giải phóng ra chuẩn độ hết 24,14ml Na2S2O3. Tính Na 2S2O3 / I 2 5. Hãy kể một số chất oxi hóa và chất khử có thể định lượng bằng phương pháp iốt. Nêu nguyên tắc định lượng. 6. Khi chuẩn độ dung dịch iôt dùng hồ tinh bột làm chỉ thị, tại sao lại phải thêm dung dịch chuẩn Na2S2O3 đến màu vàng rơm rồi mới cho chất chỉ thị và chuẩn độ tiếp. 7. Hòa tan 0,47 gam một hợp kim Cu trong axít rồi pha loãng với nước thành 200 ml. Axít hóa 30 ml dung dịch này bằng H 2SO4, thêm KI dư. Chuẩn độ iôt giải phóng ra hết 7ml Na2S2O3 0,1 M. Tính thành phần % của Cu trong hợp kim. 8. Tính số ml I3- 0,05M để phản ứng hết với 50ml Na2S2O3 0,035M , biết rằng có 1% Na2S2O3 đã bị phân hủy theo phản ứng: S2O32- + H+ → HSO3- + S

44

BÀI 11

PHƯƠNG PHÁP XERI 11.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Dùng xeri sunfat trong môi trường axít làm chất oxy hóa chất chuẩn: Ce4+ + e Ce3+ Thế phụ thuộc nồng độ và loại axít. Thế thực của cặp Ce 4+/Ce3+ trong các dung dịch axít nồng độ 1 - 8M như sau: HClO4 1,70 - 1,87V (1 - 8M) HNO3 1,51 - 1,56V (1 - 6M) H2SO4 1,44 - 1,42V (1 - 8M) HCl 1,28V (1M) 4+ Dung dịch Ce có màu vàng, dung dịch Ce3+ không màu. Dung dịch sunfat Ce (IV) không bị phân hủy khi bảo quản cũng như khi đun sôi. Sự oxy hóa không kèm theo các sản phẩm trung gian. Đó là những ưu điểm của xeri (IV) sunfat. Trong nhiều phép chuẩn độ người ta dùng phức o-phenantrolin sắt (II) làm chất chỉ thị. Trong một số phép chuẩn độ (ví dụ Fe(II)) có thể dùng điphenylamin sunfonat. Khi chuẩn độ các dung dịch không màu có thể không cần dùng chỉ thị. Phương pháp xeri được dùng để định lượng trực tiếp sắt (II), hidro peroxit, axít oxalic, asen (III), kali feroxianua, kali iođua v.v... 11.2. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỦA Fe2+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP XERI. 11.2.1. NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP.  0Fe3 / Fe 2 = 0,77 V và  0Ce 4  / Ce3 = 1,44 V. Do đó, phản ứng chuẩn độ xảy ra như sau: Fe2+ + Ce4+ = Fe3+ + Ce3+ Chỉ thị dùng trong phương pháp này là orthophênantrolin sắt, lúc đầu chỉ thị có màu đỏ da cam và chuyển thành xanh lơ nhạt tại điểm tương đương. 11.2.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch phân tích có chứa Fe 2+ cho vào bình tam giác, thêm vào 2 giọt chỉ thị o-phenantrolin sắt. Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn (NH4)2Ce(SO4)2.6H2O cho đến khi dung dịch chuyển sang màu xanh. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, rồi lấy kết quả trung bình. 11.3. HÓA CHẤT. - Dung dịch phân tích có chứa Fe2+: muối Mo (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O 0,1N. - Dung dịch chuẩn có Ce4+: (NH4)2Ce(SO4)2.6H2O 0,1N. - Dung dịch chỉ thị o-phenantrolin sắt (C12H8N2HCl.H2O): lấy 1 gam ophenantrolin thêm vào 0,7 gam FeSO4.H2O cho 100ml H2O.

45

BÀI 12

PHƯƠNG PHÁP BROMAT 12.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Trong môi trường axít BrO3- bị khử thành bromua: Đ

M 167,01   27,84g 6 6

BrO3- + 6H+ + 6e Br- + 3H2O Lượng dư ít bromat oxy hóa Br- thành brom tự do: BrO3- + 5Br- + 6H+ 3Br2 + 3H2O Có thể xác định điểm cuối chuẩn độ dựa vào màu vàng của brôm, dựa vào sự đổi màu của các chất chỉ thị azo (metyl đỏ, metyl da cam). Các chất này có màu đỏ trong môi trường axít và khi có brom tự do thì bị phân hủy và chuyển thành màu vàng nhạt. Sự đổi màu không thuận nghịch, vì vậy, nếu không cẩn thận thì lượng dư tại chỗ của bromat có thể làm mất màu chỉ thị trước khi đạt đến điểm cuối chuẩn độ nên trước điểm tương thêm vài giọt chỉ thị. Một số chất chỉ thị khác như bođô, chrisoidin, naphthol xanh đen, axít indigosunfonic cũng được dùng. KBrO3 được dùng để chuẩn độ trực tiếp As(III), Sb(III), Tl(I), hyđrazin. Một số chất khử không tác dụng trực tiếp với BrO3- nhưng phản ứng hoàn toàn với lượng brom sinh ra do tương tác BrO3- + Br- trong môi trường axít. Lượng dư brom được định lượng theo phương pháp iot hoặc thêm dư asen (III) oxit rồi chuẩn độ ngược chất này bằng bromat. 12.2. XÁC ĐỊNH Sb3+. 12.2.1. NGUYÊN TẮC. Nếu dung dịch có chứa antimon (III) người ta có thể chuẩn độ bằng dung dịch KBrO3 trong môi trường HCl theo phản ứng sau: 3[SbCl5]2- + BrO3- + 6H+ + 3Cl-  3[SbCl6]- + Br- + 3H2O Đương lượng khối của Sb: ĐSb =

121,75  60,88gam 2

Các muối Sb(III) thường dễ bị thủy phân, vì vậy người ta thường dùng dung dịch muối natrikalitactrat thêm vào dung dịch phân tích để tạo phức K(SbO)C 4H4O6 rồi chuẩn độ phức đó bằng dung dịch KbrO 3, dùng metyl da cam làm chất chỉ thị và HCl tạo ra môi trường axít. 3K(SbO)C4H4O6 + KBrO3 + 15HCl = SbCl5 + KBr + 3KHC4H4O6 + 6H2O 12.2.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet lấy 10ml dung dịch Sb(III) cần chuẩn độ vào bình nón, thêm vào 5ml dung dịch HCl 1:2; 2ml dung dịch NaKC4H4O6 5% và 3  5 giọt metyl da cam. Chuẩn bằng dung dịch KBrO 3 từ buret, thêm từ từ và lắc đều cho tới khi dung dịch mất màu. Đây là lần chuẩn độ sơ bộ, không lấy kết quả. Lại tiến hành tương tự

46

nhưng chưa cho chất chỉ thị metyl da cam, nhỏ từ từ dung dịch chuẩn vào, lắc đều cho đến khi thể tích dung dịch chuẩn thêm vào gần bằng thể tích của lần chuẩn độ trước mới thêm vào 3 giọt chỉ thị, tiếp tục chuẩn độ chậm và lắc đều tới khi dung dịch mất màu. Ghi thể tích dung dịch chuẩn lần này để tính kết quả. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần rồi lấy kết quả trung bình.

12.3. HÓA CHẤT. - Dung dịch HCl 1:2. - Metyl da cam hay metyl đỏ 0,1%. - Dung dịch chuẩn KBrO3 0,02N. - Dung dịch KHC4H4O6 5%.

47

BÀI 13

PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ KẾT TỦA 13.1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Xác định ion Cl- dựa vào phản ứng kết tủa AgCl khi Cl - tác dụng với dung dịch chuẩn AgNO3: Ag+ + Cl- = AgCl (1) Điểm tương đương của phản ứng thường xác định theo 3 phương pháp: phương pháp Mohr, phương pháp Volhard và phương pháp dùng chỉ thị hấp phụ (Fajans). 13.2. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ION Cl- THEO PHƯƠNG PHÁP BẠC. 13.2.1. PHƯƠNG PHÁP MOHR. 13.2.1.1. Nguyên tắc. Dung dịch chuẩn trong phương pháp này là AgNO 3 0,1 N. Dung dịch này có thể chuẩn bị từ lượng cân chính xác AgNO3 đã được tinh chế lại. Tuy nhiên, nồng độ của dung dịch AgNO3 thay đổi theo thời gian nên cần phải chuẩn hóa lại nồng độ của nó bằng dung dịch tiêu chuẩn NaCl. Chỉ thị trong phương pháp Mo là K2CrO4. Khi phản ứng (1) kết thúc, một giọt thừa AgNO3 tác dụng với K2CrO4 tạo thành kết tủa Ag2CrO4 màu đỏ gạch. Lúc đó kết thúc định phân. Tuy nhiên cần chú ý rằng, kết tủa đỏ gạch Ag 2CrO4 có thể xuất hiện trước hoặc sau điểm tương đương của phản ứng (1) tùy theo nồng độ CrO 42- đưa vào dung dịch. Do đó, để xác định chính xác điểm tương đương, nồng độ K 2CrO4 phải được chọn nhất định không phải tùy tiện. 13.2.1.2. Cách tiến hành. * Chuẩn hóa nồng độ của dung dịch AgNO3. Dùng pipét hút chính xác 10ml dung dịch NaCl 0,1N cho vào bình nón, thêm 2  3 giọt dung dịch K2CrO4 5% rồi chuẩn độ bằng dung dịch AgNO 3, lắc mạnh đến khi dung dịch đục chuyển từ màu vàng sang màu đỏ gạch của huyền phù (thời điểm lúc bắt đầu tạo kết tủa Ag 2CrO4). Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. * Xác định nồng độ Cl- bằng dung dịch chuẩn AgNO3. Dùng pipet hút chính xác 10 ml dung dịch muối clorua cần xác định cho vào bình nón, thêm 2  3 giọt dung dịch chỉ thị K2CrO4 5% rồi chuẩn độ bằng dung dịch AgNO3 0,1N đến khi chuyển từ màu vàng của dung dịch sang màu đỏ gạch của huyền phù. Ghi số ml AgNO3 đã dùng. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy trung bình các kết quả thu được. Tính hàm lượng % của clo trong muối. Đối với anion Br- cũng tiến hành tương tự như vậy. Ion I- không nên chuẩn bằng phương pháp này vì AgI có màu vàng khó nhận biết điểm tương đương.

48

13.2.2. PHƯƠNG PHÁP VONHARD. 13.2.2.1. Nguyên tắc. Chuẩn độ ngược Ag+ bằng SCN- đã biết trước nồng độ, sử dụng phèn sắt (Fe 3+) làm chất chỉ thị. Khi vừa dư SCN- thì dung dịch có màu đỏ máu: Ag+ + Cl-  AgCl  (dư Ag+) Ag+ + SCN-  AgSCN SCN- + Fe3+ Fe(SCN)2+ (đỏ máu) 13.2.2.2. Cách tiến hành. * Chuẩn hóa nồng độ dung dịch NH4SCN. Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch AgNO3 0,1N vào bình nón, thêm 5ml HNO3 6M, 1ml phèn sắt (III) và thêm nước đến 50ml rồi chuẩn độ bằng dung dịch NH4SCN đến xuất hiện màu hồng nhạt. Ghi thể tích NH 4SCN đã dùng và tính nồng độ dung dịch NH4SCN chuẩn. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy trung bình các kết quả thu được. * Xác định nồng độ của Cl-. Dùng pipet lấy chính xác 10,00ml dung dịch muối clorua vào bình nón, thêm tiếp 2ml dung dịch HNO3 6M; 1,5ml dung dịch nitrat bạc. Thêm tiếp 3ml nitrobenzen và 1ml phèn Fe(III), rồi lắc kỹ cho tới khi đông tụ kết tủa. Chuẩn độ hỗn hợp bằng dung dịch NH 4SCN chuẩn đến khi xuất hiện màu hồng nhạt không mất khi lắc trong 5 phút. Ghi thể tích NH4SCN đã dùng. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần rồi lấy kết quả trung bình. Tính hàm lượng % của Cl- trong mẫu. * Lặp lại thí nghiệm đã làm nhưng không cho 3ml nitrobenzen và thay 1ml phèn Fe(III) bằng 5ml Fe(NO 3)3 2M. So sánh kết quả thu được với kết quả trong thí nghiệm (b) 13.2.3. PHƯƠNG PHÁP DÙNG CHỈ THỊ HẤP PHỤ (PHƯƠNG PHÁP FAJANS). 13.2.3.1. Nguyên tắc. Kết tủa trong dung dịch có tính chất hấp phụ các ion trên bề mặt của nó, nhất là các ion có trong thành phần kết tủa. Ví dụ, khi định phân Cl - bằng AgNO3, trước điểm tương đương, khi Cl- trong dung dịch còn thừa, thì Cl- bị hấp thụ trên bề mặt AgCl, làm cho bề mặt kết tủa mang điện tích âm. Sau điểm tương đương, khi thừa một giọt AgNO3, kết tủa hấp phụ Ag+ và trên bề mặt kết tủa mang điện tích dương. Một số thuốc nhuộm hữu cơ khi hấp phụ trên bề mặt kết tủa thì thay đổi màu rất rõ ràng. Ví dụ: Fluoretxein là chất thuốc nhuộm hữu cơ, anion của nó có màu xám lục. Khi chưa đến điểm tương đương, bề mặt AgCl mang điện tích âm nên không hấp phụ anion Fluoretxein, dung dịch có màu xanh lục. Sau điểm tương đương, khi thừa một giọt AgNO3, bề mặt kết tủa AgCl mang điện tích dương, anion của chỉ thị bị hấp phụ trên bề mặt kết tủa và có màu hồng. {[(AgCl)n].Ag}+.NO3- + Ind-  {[(AgCl)n].Ag}+.Ind- + NO3màu trắng màu hồng Chỉ thị phluoretxein chỉ dùng trong môi trường trung tính, vì môi trường axít làm giảm sự phân ly của chỉ thị thành anion.

49

13.2.3.2. Cách tiến hành.

Dùng pipet hút 10,00ml dung dịch phân tích NaCl cho vào bình nón. Thêm 510 giọt chỉ thị Fluoretxein 0,1% trong rượu 70% rồi chuẩn độ bằng dung dịch AgNO3 0,1N. lắc đều, khi gần kết thúc chuẩn độ (cách độ 1ml trước khi đạt đến điểm tương đương) thì thêm từng giọt dung dịch AgNO3 lắc rất mạnh cho tới khi khối dung dịch chuyển sang màu hồng thì ngưng chuẩn độ. Ghi thể tích AgNO 3 đã dùng. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần rồi lấy kết quả trung bình. Tính hàm lượng % của Cl- trong mẫu. So sánh với các kết quả thu được trong thí nghiệm ở trên. Đối với Br- và I- cũng tiến hành tương tự. Nếu chuẩn độ trong môi trường axít thì dùng eosin tốt hơn vì nó là axít mạnh hơn. 13.3. HÓA CHẤT. - NaCl rắn hoặc dung dịch 0,01N. - NH4SCN 0,01N. - AgNO3 0,1N. - K2CrO4 5% - Phèn sắt III: dung dịch bão hòa phèn sắt (III) amoni - HNO3 6M. - Dung dịch Fluoretxein 0,1% trong rượu 70%

13.4. BÀI TẬP. 1. Dùng AgNO3 0,1N để chuẩn dung dịch NaCl, biết rằng để chuẩn dung dịch muối ăn đó thì tiêu tốn 20ml dung dịch AgNO3. Tính AgNO3 / Cl và số gam clo trong dung dịch. 2. Hòa tan 0,2266 gam mẫu có chứa Cl -. Sau cho vào dung dịch thu được trên 30ml dung dịch AgNO3 0,1121N. Tính % Cl- trong mẫu phân tích, biết rằng định phân lượng Ag+ dư tốn mất 0,5ml dung dịch NH4SCN 0,1158N. 3. Để xác định ZnO người ta đưa 0,38 gam mẫu phân tích có chứa ZnO về dạng dung dịch. Sau đó cho vào dung dịch thu được ở trên 24,3ml dung dịch K4[Fe(CN)6] 0,051M. Tính % ZnO trong mẫu phân tích. Biết rằng định phân lượng K4[Fe(CN)6] dư tốn mất 8,4ml dung dịch ZnSO4 0,104N. 4. Cho biết dung dịch AgNO3 có nồng độ 0,1121N. Tính AgNO3 / NaCl

50

BÀI 14

PHƯƠNG PHÁP COMPLEXON 14.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Phương pháp complexon là phương pháp tạo phức, chất tạo phức là chất hữu cơ (như EDTA, complexon III...) tạo được với hầu hết các kim loại thành phức tan bền. Thông dụng nhất là complexon III (hay còn gọi là trilon B) Trilon B là muối dinatri của axít etylendiamin tetraaxetic, thường ký hiệu là Na2H2Y. Trong nước muối Na2H2Y phân ly hoàn toàn. Trong phòng thí nghiệm dung dịch complexon III thường được gọi là dung dịch EDTA. Khi tác dụng với các cation kim loại ở điều kiện thích hợp, trilon B tạo thành những phức chất vòng càng rất bền chặt: Men+ + H2Y2MeYn-4 + 2H+ Phản ứng của trilon B với mọi kim loại đều giải phóng ra 2H + nên trị số pH của dung dịch có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo phức và đương lượng gam của mọi kim loại đều bằng M/2. Độ bền của các muối complexonat kim loại phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Tỷ lệ thuận với điện tích ion kim loại và khối lượng nguyên tử. - Tỷ lệ nghịch với nồng độ ion H+. Tuy nhiên nếu pH quá cao làm cho độ bền của phức cũng giảm, cho nên nói chung với mỗi nhóm ion kim loại, phức bền trong một vùng pH nhất định. Để thực hiện điều này, đối với mỗi nhóm ion kim loại, người ta điều chỉnh pH của môi trường bằng các dung dịch đệm để thực hiện phản ứng tạo phức. Để xác định điểm tương đương người ta thường dùng các chỉ thị kim loại. Ví dụ: Eriocrom đen T, murexit. Các dung dịch chỉ thị chóng hỏng nên người ta thường pha ở dạng rắn bằng cách trộn với NaCl hay đường. 14.2. PHA CHẾ DUNG DỊCH CHUẨN TRILON B. Trước khi cân pha cần phải để muối trong bát không có nắp và để trong bình hút ẩm khoảng một ngày đêm để loại hơi ẩm bám trên bề mặt tinh thể. Với các muối tinh khiết, ta có thể lấy chính xác một lượng cân rồi hòa tan trong một thể tích nước xác định. Nồng độ tính trực tiếp từ lượng cân đã dùng. Nếu các complexon không đủ tinh khiết hoặc nghi ngờ tạp chất trong thuốc thử (do bình đựng, do nước pha chế...) thì ta có thể lập độ chuẩn của chúng bằng MgSO4.7H2O hay ZnSO4.7H2O tinh khiết với chỉ thị Eriocrom đen T. 14.3. CHUẨN HÓA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH TRILON B BẰNG DUNG DỊCH MgSO4. 14.3.1. NGUYÊN TẮC. Phép định phân này dựa vào phản ứng giữa Mg2+ và trilon B ở pH = 8 10: Mg2+ + H2Y2- MgY2- + 2H+ Điểm tương đương được xác định bằng chỉ thị ET-OO (Erriocrom đen T: H2Ind-)

51

Mg2+ + H2Ind- MgInd- + 2H+ Xanh biếc đỏ nho MgInd- + H2Y2- MgY2- + H2IndĐỏ nho Xanh biếc Khi chỉ thị đổi màu từ đỏ nho sang xanh biếc ta kết thúc sự định phân. 14.3.2. CÁCH TIẾN HÀNH. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch MgSO4 0,02N chuẩn cho vào bình nón, thêm 2ml dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl và một ít chỉ thị để dung dịch có màu đỏ nho. Định phân dung dịch MgSO4 bằng dung dịch trilon B cho đến khi dung dịch đổi màu từ đỏ nho sang xanh biếc (không lẫn tím). Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần lấy kết quả trung bình. 14.4. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CỦA NƯỚC. Phương pháp complexon xác định độ cứng của nước hiện nay là phương pháp nhanh và chính xác nhất trong các phương pháp chuẩn độ, nên trong thực tế xác định độ cứng của nước ở các nhà máy được ứng dụng rất phổ biến. Độ cứng của nước là do các muối Ca2+ và Mg2+ có trong nước. Độ cứng của nước biểu diễn bằng số mili đương lượng ion của Ca2+ và Mg2+ trong một lit nước. Để xác định riêng biệt độ cứng canxi và độ cứng magie trong nước người ta dùng 2 phép định phân: - Xác định độ cứng chung (cả canxi và magie) bằng trilon B với chỉ thị ET-OO trong môi trường pH = 8 10 (đệm amoni). - Xác định độ cứng canxi bằng trilon B với chỉ thị murexit trong môi trường pH = 12. Từ độ cứng chung và độ cứng canxi ta suy ra độ cứng magie 14.4.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CHUNG. Dùng pipét lấy chính xác 20ml nước cho vào bình nón, thêm vào 2ml dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl, lắc đều thêm một ít chỉ thị ET-OO (khoảng 1 hạt đậu xanh), dung dịch có màu đỏ nho. Sau đó định phân bằng dung dịch complexon III (định phân chậm và lắc đều) cho đến khi dung dịch đổi từ màu đỏ nho sang màu xanh biếc (không lẫn tím). Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. 14.4.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CANXI. 14.4.2.1. Nguyên tắc. Phép định phân này dựa vào phản ứng của ion Ca 2+ với trilon B ở pH = 12 (môi trường NaOH) và sự đổi màu của chỉ thị murexit: Ca2+ + H2Y2- CaY2- + 2H+ Điểm tương đương được xác định bằng chỉ thị murexit (HInd): Ca2+ + HInd CaInd+ + H+ Tím hoa cà Hồng + CaInd + H2Y2- CaY2- + HInd + H+ Hồng Tím hoa cà 2+ Ở đây Mg không ảnh hưởng đến quá trình định phân vì: - Phức CaY2- có p CaY 2  10,96 bền hơn phức MgY2- có p p MgY 2   8,69 nên khi nhỏ Trilon B xuống thì chỉ có Ca2+ phản ứng với H2Y2-.

52

- Đối với chỉ thị murexit trong môi trường kiềm tạo với Ca 2+ phức bền, còn với Mg2+ hoặc Sr2+, Ba2+ rất yếu. - Trong môi trường NaOH, Mg2+ sẽ tạo thành kết tủa: Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 Tuy nhiên, nếu lượng Mg2+ lớn, lượng kết tủa Mg(OH) 2 tăng sẽ hấp phụ Ca 2+ làm sai kết quả. Vậy yêu cầu lượng Mg < 30 mg. 14.4.2.2. Cách tiến hành. Dùng pipét lấy chính xác 20ml nước cho vào bình nón, thêm 2ml dung dịch NaOH 2N, lắc đều, thêm khoảng một hạt đậu xanh hỗn hợp rắn chỉ thị murexit trong NaCl hoặc đường theo tỷ lệ: 1:500, dung dịch có màu hồng. Chuẩn độ bằng trilon B cho đến khi dung dịch có màu tím hoa cà (tím hơi xanh) không mất trong 3  5 phút. Lặp lại thí nghiệm 2  3 lần, lấy kết quả trung bình. 13.5. HÓA CHẤT. - MgSO4 0,02N - Dung dịch đệm NH4OH + NH4Cl, pH = 10. Pha bằng cách trộn 54g NH 4Cl với 350ml NH4OH đặc pha loãng đến 1 lít. - ET-OO có thể pha dưới dạng dung dịch hay dạng rắn. + Dạng dung dịch: lấy 0,5 gam ET-OO trộn với NaCl hoặc KCl hoặc đường theo tỷ lệ 1:200 pha trong 100ml rượu etylic hoặc lấy 100ml dung dịch đệm ở trên. Dạng dung dịch chóng hỏng. + Dạng rắn: 1% trộn với NaCl, KCl hoặc đường theo tỷ lệ 1:100 rồi nghiền nhỏ - Dung dịch NaOH 2N. - Murexit 1% (trộn murexit với NaCl theo tỷ lệ 1:100 rồi nghiền nhỏ). - Trilon B 0,02N Có thể chuẩn bị từ lượng cân chính xác của complexon III (M Na2H2Y = 372,24). Hòa tan 7,444 gam trong một lít. 13.6. BÀI TẬP. 1. Nồng độ của dung dịch trilon B được xác định bằng dung dịch có chứa 24 gan Fe(NH4)(SO4)2.12H2O trong một lit. Cứ 10ml dung dịch này thì hết 10,3ml dung dịch trilon B. Hãy tính nồng độ N, độ chuẩn theo Fe 2O3 và độ chuẩn theo CaO của dung dịch trilon B. 2. Tính nồng độ Ca2+ và Mg2+ (mđlg/lít) trong dung dịch theo số liệu thực nghiệm sau: để xác định tổng hàm lượng Ca2+ và Mg2+ người ta định phân 20ml dung dịch với chỉ thị ET-OO, lượng dung dịch chuẩn tiêu tốn là 18,15ml dung dịch trilon B 0,1120N. Để xác định riêng Ca 2+ người ta cho vào 20ml dung dịch xác định 19ml dung dịch trilon B, định phân lượng trilon B dư với chỉ thị murexit thì tốn mất 12ml dung dịch CaCl2 0,1021N.

53

BÀI 15

THI VÀ KIỂM TRA HỌC KỲ

14.1. CÂU HỎI VÀ ÔN TẬP. 1. Nêu ưu điểm của phương pháp permanganat. Có thể xác định được các chất khử khi có mặt ion Cl- trong dung dịch được không? Tại sao? 2. Nêu nguyên tắc xác định hàm lượng FeCl3? 3. Trình bày nguyên tắc xác định Ca2+ bằng phương pháp permanganat, viết phương trình phản ứng minh họa, lập công thức tính lượng Ca có trong mẫu khi chuẩn độ hết Vml dung dịch KMnO4 nồng độ N? 4. Chất chỉ thị oxy hóa khử, yêu cầu của chất chỉ thị trong chuẩn độ oxy hóa khử là gì? 5. Có thể dùng diphenylamin làm chất chỉ thị để chuẩn độ Fe 2+ bằng bicromat được không? Tại sao? 6. Giải thích quá trình xác định Cu2+ bằng phương pháp iot-thiosunfat? 7. Nêu nguyên tắc chuẩn độ ion kim loại bằng phương pháp chuẩn độ complexon? 8. Các loại chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ complexon? 9. Nêu ý nghĩa của việc chuẩn độ trực tiếp, chuẩn độ ngược và chuẩn độ thay thế trong phương pháp complexon? Cho ví dụ minh họa? 10. Ý nghĩa của dung dịch đệm trong phương pháp chuẩn độ complexon? Tính lượng muối NH4Cl (gam) và số ml NH4OH có nồng độ 27,33%, d = 0,9 (14,44M) để pha 1 lít dung dịch đệm có tổng CA và CB bằng 1M và pH = 10. 11. Nêu nguyên tắc chuẩn độ Cl -, Br- bằng phương pháp MO? Sử dụng dung dịch K2Cr2O4 làm chất chỉ thị có những ưu điểm và nhược điểm gì? Tại sao? 12. Nêu nguyên tắc xác định Cl-, Br-, I- bằng phương pháp Fajans? Cơ chế đổi màu của chất chỉ thị Fluoretxein và Eosin, điều kiện áp dụng chúng. 13. Nguyên tắc xác định Br-, I-, SCN- bằng phương pháp Volhard? Nếu xác định Cl- bằng phương pháp này cần phải làm gì? Tại sao? 14. Nêu các cách xác định gián tiếp SO42- bằng phương pháp complexon? 15.2. KIỂM TRA LÝ THUYẾT VÀ THỰC HÀNH.

54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Thạc Cát, Cơ sở lý thuyết hóa phân tích, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1980. 2. Nguyễn Văn Di, Thực tập hóa học phân tích, Hà Nội, 1999. 3. Nguyễn Tinh Dung, Bài tập hóa học phân tích, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội, 1982. 4. Nguyễn Tinh Dung, hóa học phân tích phần II, Các phản ứng ion trong dung dịch muối, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội, 2000. 5. Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích phần III, Các phương pháp định lượng hóa học, Nhà xuất bản Giáo dục, 2000. 6. Trần Tứ Hiếu, Hóa học phân tích, NXB ĐHQG Hà Nội, 2002. 7. В.Н.Алексеев, Количественный анализ, Москва, издательствo “Химия”, 1972

55

MỤC LỤC Lời nói đầu

Trang 3

Phần I. Kỹ thuật phân tích định lượng

4

Phần II. Phương pháp phân tích khối lượng

17

Bài 1. Xác định hàm lượng SO42Bài 2. Định lượng Ni trong thép Bài 3. Xác định hàm lượng Fe3+

17 19 21

Phần III. Phân tích thể tích

23

Bài 4. Phương pháp axít - bazơ. Xác định nồng độ dung dịch HCl Bài 5. Xác định nồng độ NaOH bằng HCl. Xác định hỗn hợp NaOH + Na2CO3 bằng HCl Bài 6. Xác định đa axít Bài 7. Phương pháp Permanganat. Xác định nồng độ dung dịch KMnO4. Xác định hàm lượng FeCl3 Bài 8. Phương pháp Permanganat. Xác định hàm lượng Canxi trong đá vôi. Bài 9. Phương pháp bicromat Bài 10. Phương pháp iốt Bài 11. Phương pháp xêri Bài 12. Phương pháp bromat Bài 13. Phương pháp chuẩn độ kết tủa Bài 14. Phương pháp complexon Bài 15. Thi và kiểm tra học kỳ Tài liệu tham khảo

23 27 29 31 35 37 39 44 45 47 50 53 54