02.09.2017 Views

TÌM HIỂU VỀ CHUẨN ĐỘ ĐA AXIT - ĐA BAZƠ

LINK DOCS.GOOGLE: https://drive.google.com/file/d/0B_NNtKpVZTUYVzBlVnV2TUhNSUU/view?usp=sharing

LINK DOCS.GOOGLE:
https://drive.google.com/file/d/0B_NNtKpVZTUYVzBlVnV2TUhNSUU/view?usp=sharing

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Đề tài<br />

<strong>TÌM</strong> <strong>HIỂU</strong> <strong>VỀ</strong> <strong>CHUẨN</strong> <strong>ĐỘ</strong><br />

<strong>ĐA</strong> <strong>AXIT</strong> – <strong>ĐA</strong> <strong>BAZƠ</strong>


A. MỞ ðẦU<br />

A. LÝ THUYẾT <strong>CHUẨN</strong> ðỘ<br />

B. NỘI DUNG<br />

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP<br />

C. KẾT LUẬN<br />

D. TÀI LIỆU<br />

THAM KHẢO


Một trong các phương pháp phân tích thể tích quan trọng<br />

là phương pháp chuẩn độ axit bazơ. Bản chất của phương<br />

pháp là dựa trên sự tương tác giữa các axit và các bazơ.<br />

Phương pháp này cho phép xác định định lượng (khối<br />

lượng, nồng độ) của các axit (bằng dung dịch kiềm chuẩn)<br />

hoặc các dung dịch kiềm (bằng dung dịch axit chuẩn) và các<br />

tương tác của các chất với axit hay với bazơ kiềm) Chuẩn độ<br />

axit - bazơ đa chức là một trong những phép chuẩn độ quan<br />

trọng học viên cần nắm được lí thuyết liên quan cũng như<br />

phải giải được các bài.<br />

Vì vậy chúng tôi xin được trình bày vấn đề : “<strong>TÌM</strong> <strong>HIỂU</strong><br />

<strong>VỀ</strong> <strong>CHUẨN</strong> <strong>ĐỘ</strong> <strong>ĐA</strong> <strong>AXIT</strong> – <strong>ĐA</strong> <strong>BAZƠ</strong>” nhằm hệ thống hóa<br />

kiến thức từ lý thuyết cho đến bài tập.


I. LÝ THUYẾT <strong>VỀ</strong> <strong>CHUẨN</strong> <strong>ĐỘ</strong> <strong>AXIT</strong> <strong>ĐA</strong> CHỨC<br />

Trong dung dịch đa axit H n A có khả năng phân ly theo<br />

từng nấc:[3]<br />

Và có thể coi đa axit như một hỗn hợp gồm đơn axit.<br />

Có thể tiến hành theo từng nấc nếu<br />

Ka<br />

1<br />

Ka2<br />

1−<br />

q 4<br />

; ≥ = 10 (q= ± 1%)<br />

2<br />

K K q<br />

a2 a3


*TH 1 : K a1 >> K a2 >> K a3 >>……. >> K an<br />

xảy ra chủ yếu ở nấc 1.<br />

Định luật tác dụng khối lượng:<br />

2<br />

x<br />

+<br />

= K<br />

⇒ a1 ⎡ H<br />

C -<br />

⎤ x K<br />

a<br />

. C<br />

x ⎣ ⎦ = ≈<br />

1<br />

* TH 2 : phải tổ hợp thành phương trình bậc<br />

cao hoặc phải tính lặp gần đúng liên tục :


* I.1. Chuẩn độ dung dịch axit H 3 A [4]<br />

XOH, C<br />

H 3 A,<br />

C o , K a1 , K a2 ,K a3<br />

Chuẩn độ dd axit H 3 A, C o<br />

bằng dd chuẩn XOH, C.


* I.2. pH tại các điểm tương đương [4],[5]<br />

Điểm tương đương I: H 3 A + XOH XH 2 A + H 2 O<br />

Thành phần dung dịch: H 2 A - , H 2 O.<br />

ĐKP:<br />

[ ]<br />

2 2<br />

⎡<br />

⎣H + ⎤<br />

⎦ = ⎡<br />

⎣OH − ⎤<br />

⎦ − H3A + ⎡<br />

⎣HA − ⎤<br />

⎦ + 2⎡ ⎣A<br />

− ⎤<br />

⎦<br />

Nồng độ ⎡<br />

⎣<br />

H<br />

+<br />

⎤<br />

⎦<br />

tại điểm tương đương<br />

Với:<br />

1<br />

pH<br />

I<br />

= (pK<br />

a1+pK a2)<br />

2


Điểm tương đương II: H 3 A + 2XOH X 2 HA + H 2 O<br />

Thành phần dung dịch: HA 2- , H 2 O.<br />

ĐKP:<br />

Với<br />

3<br />

⎡<br />

⎣H + ⎤<br />

⎦ = ⎡<br />

⎣OH − ⎤<br />

⎦ + ⎡<br />

⎣ A − ⎤<br />

⎦ − ⎡<br />

⎣H 2<br />

A − ⎤<br />

⎦ + 2 ⎡<br />

⎣H 3<br />

A ⎤<br />

⎦<br />

II a2 a3<br />

1<br />

pH = (pK +pK )<br />

2


Thông thường K a3 quá bé nên không thể chuẩn<br />

độ trực tiếp đến điểm tương đương thứ ba vì sai<br />

số lớn.<br />

Nếu chuẩn độ được nấc thứ ba thì phải thỏa điều kiện:<br />

a3<br />

o3<br />

2 2<br />

K .C >C .q<br />

10<br />

-8<br />

C > =10<br />

4<br />

M (K = 10<br />

-12<br />

, C= 0,1M, q= 0,1%)<br />

o3<br />

a3<br />

Ka3<br />

Tuy nhiên, do trong thực tế, nồng độ axit cần chuẩn độ<br />

rất bé, nên không thể chuẩn độ được.


Điểm tđ III:<br />

Với<br />

Từ x= [OH - ] suy ra [H + ] III


* I.3. Đường cong chuẩn độ axit yếu đa chức [4],[5]<br />

cách:<br />

Để xây dựng đường chuẩn độ có thể bằng hai<br />

-Thiết lập hàm liên hệ pH-P(mol), hoặc pH-P(đlg)<br />

- Xác định các giá pH 0<br />

, pH tđI<br />

, pH tđII<br />

và chọn chỉ thị<br />

- Xác định các giá pH 0<br />

, pH tđI<br />

, pH tđII<br />

và chọn chỉ thị<br />

sao cho giá trị pT của chỉ thị gần sát với pH tđ<br />

càng gặp<br />

sai số bé.


Ví dụ : Chuẩn độ H 3 A (C o , V o ) bằng NaOH (C,V)<br />

Tại điểm tương đương thứ nhất<br />

H 3 A + NaOH H 2 A - + Na + + H 2 O<br />

C o V o = C o V tđ1 ,<br />

do đó:<br />

Tại điểm tương đương thứ hai<br />

H 3 A + 2NaOH HA 2- + 2Na + + 2H 2 O<br />

C o V o CV<br />

(CV tđ2 )/2 = C o V o<br />


Tại điểm tương đương thứ ba<br />

H 3 A + 3NaOH A 3- + 3Na + + 3H 2 O<br />

C o V o CV


* Đường chuẩn độ axit H 3 A 0,1 M bằng XOH 0,1 M.<br />

pK a1 = 2,0 ; pK a2 = 7,0 và pK a3 = 12,0 [4]


Sơ đồ chuẩn độ axit H 3 A bằng XOH (V 2 =2V 1 ) [4]<br />

V 1 = V XOH chuẩn độ 1 nấc của H 3 A<br />

V 2 = V XOH chuẩn độ 2 nấc của H 3 A


* I.4. Sai số chuẩn độ [4],[5]<br />

Để thiết lập phương trình sai số tại các điểm ta<br />

thấy rằng tại mọi thời điểm hệ luôn tồn tại nhiều<br />

cấu tử và các cấu tử đều có quan hệ chặt chẽ với<br />

nhau. Để tính sai số có thể sử dụng phương trình<br />

sau :<br />

Phương trình sai số chuẩn độ nấc 1 :<br />

q<br />

I<br />

⎛ W ⎞ C + C h − K K<br />

= − ⎜ h − ⎟ −<br />

⎝ h ⎠ CC h K h K K<br />

2<br />

0 a1 a 2<br />

2<br />

0<br />

+<br />

a1 +<br />

a1 a 2<br />

Phương trình sai số chuẩn độ nấc 2 :<br />

q<br />

II<br />

⎛ W ⎞ C + 2C h − K K<br />

= −⎜<br />

h − ⎟ −<br />

⎝ h ⎠ 2CC 2( h K h K K )<br />

2<br />

0 a2 a3<br />

2<br />

0<br />

+<br />

a2 +<br />

a2 a3


Phương trình sai số chuẩn độ nấc 3 [4]:<br />

q<br />

III<br />

W C + 3Co<br />

h<br />

= −<br />

h 3CC 3( h + K )<br />

o<br />

a3<br />

Ví Dụ [4]:<br />

Đánh giá pH tại các điểm tương đương và sai số<br />

khi chuẩn độ H 3 PO 4 0,1M bằng NaOH 0,1M trong hai<br />

trường hợp:<br />

a. Đổi màu metyl da cam từ đỏ sang hồng (pT I = 4,4)<br />

b. Đổi màu phenolphtalein sang hồng (pT II = 9,0)<br />

Với pK a1 = 2,15 ; pK a2 = 7,21 và pK a3 = 12,32


Giải:<br />

a) Tại điểm tương đương thứ nhất (đổi màu metyl da<br />

cam)


Sai số :<br />

Sai số âm vì pT 1 < pH I<br />

b) Tại điểm tương đương thứ hai (đổi màu phenolphtalein)


Với:<br />

Sai số âm vì pH II > pT II


BÀI TẬP <strong>VỀ</strong> <strong>CHUẨN</strong> <strong>ĐỘ</strong> <strong>ĐA</strong> <strong>AXIT</strong><br />

1<br />

Tính %m, CM, chọn chỉ thị, pH, V tại các<br />

thời điểm khác nhau<br />

2<br />

Tính sai số


Dạng 1 : Tính %m, CM, chọn chỉ thị, pH, V tại các thời<br />

điểm khác nhau<br />

Bài 1:[2][6] Chuẩn độ 20ml dung dịch axit H 3 PO 4<br />

0,01M bằng dung dịch xút 0,02M.<br />

Tính pH của dung dịch sau khi đã thêm:<br />

a) 10ml xút<br />

b) 20ml xút<br />

Biết pK a1 = 2,15 ; pK a2 = 7,21 và pK a3 = 12,32<br />

Giải:<br />

a) V NaOH<br />

= 10ml<br />

Nồng độ ban đầu của các chất là:<br />

o 20.0,01 1<br />

CH 3PO<br />

= = M = C<br />

4<br />

30 150<br />

o<br />

NaOH<br />

Lượng NaOH thêm vào đã trung hòa hết nấc 1 của axit<br />

H 3<br />

PO 4<br />

theo phương trình:


Ban đầu:<br />

H PO +NaOH → NaH PO +H O<br />

3 4 2 4 2<br />

1<br />

150<br />

Cân bằng: 0 0<br />

1<br />

150<br />

1<br />

150<br />

-<br />

Do đó pH sẽ tính theo tính theo ion H<br />

2 PO<br />

4<br />

theo cân<br />

bằng:<br />

H PO +H O<br />

⇌<br />

OH +H PO<br />

4<br />

K<br />

- -<br />

2 4 2 3<br />

H PO ⇌ H +HPO K<br />

- + 2-<br />

2 4 4 a2<br />

W<br />

a1


Áp dụng định luật bảo toàn proton với mức không với<br />

H 2 PO 4- , H 2 O . Ta có:<br />

⇔<br />

[ H ] = [ O H ] + [ H P O ] − [ H P O ]<br />

+ − 2 −<br />

4 3 4<br />

-<br />

W K<br />

a2<br />

.[H<br />

2<br />

P O<br />

4<br />

] -1 -<br />

h = + -K<br />

a1.h .[H<br />

2<br />

P O<br />

4<br />

]<br />

h h<br />

⇒ h =<br />

W + K .[H P O ]<br />

−<br />

a 2 2 4<br />

− 1<br />

−<br />

a 1 2<br />

P O<br />

4<br />

1 + K .[H ]<br />

Mặt khác: K a 2 .C >> W −<br />

K .[H P O ]<br />

5<br />

⇒ h = 1 + K .[H ]<br />

=<br />

a 2 2 4<br />

− 1<br />

−<br />

a 1 2<br />

P O<br />

4<br />

⇒ pH = 4,84<br />

1, 4 5 5 .1 0<br />


) V NaOH = 20ml<br />

Nồng độ ban đầu của các chất là:<br />

C<br />

o<br />

H PO<br />

3 4<br />

o<br />

CNaOH<br />

20.0,01 5.10<br />

3<br />

= =<br />

− M<br />

40<br />

20.0,02<br />

= = 0,01 M<br />

40<br />

Lượng NaOH thêm vào đã trung hòa hết nấc 2 của axit<br />

H 3 PO 4 theo phương trình:<br />

H PO + 2NaOH → Na HPO + 2H O<br />

3 4 2 4 2<br />

Ban đầu: 5.10 -3 0,01<br />

Cân bằng: 0 0 5.10 -3


Do đó pH sẽ tính theo ion H 2 PO<br />

2 -<br />

4 theo cân bằng:<br />

W<br />

2- - -<br />

HPO<br />

4<br />

+H<br />

2O ⇌ OH +H<br />

2PO 4<br />

K<br />

a2<br />

HPO ⇌ H +PO K<br />

Áp dụng điều kiện bảo toàn proton với mức không là HPO 4<br />

2-<br />

,<br />

H 2 O ta có:<br />

2- + 3-<br />

4 4 a3<br />

[ H ] = [ OH ] + [ PO ] − [ H PO ]<br />

+ − 3 − −<br />

4 2 4<br />

2−<br />

W Ka3.[ HPO4<br />

] −1 2−<br />

⇔ h = + − Ka2. h.[ HPO4<br />

]<br />

h h<br />

⇒ W + K .[H P O ]<br />

h = 1 + K .[H ]<br />

=<br />

2 −<br />

a 3 4<br />

− 1 2 −<br />

a 2<br />

P O<br />

4<br />

3, 9 .1 0<br />

− 1 0<br />

⇒ pH = 9,41


Bài 2:[2][6] Chuẩn độ 50ml dung dịch axit H 2 A<br />

0,04M. Nếu thêm 20ml dung dịch NaOH 0,08M thì<br />

pH của dung dịch bằng 3. Nếu thêm tiếp 30ml<br />

NaOH nữa thì pH = 9. Tính hằng số phân li K a1 và<br />

K a2 của H 2 A.<br />

Giải: Giả sử K a1 >> K a2<br />

Ở pH = 9⇒ H 2 A đã phản ứng hết với NaOH để tạo<br />

muối Na 2 A.<br />

Nồng độ ban đầu của các chất :<br />

o<br />

CNaOH<br />

C<br />

o<br />

H A<br />

2<br />

0,08.50<br />

= = 0,04 M<br />

100<br />

0,04.50<br />

= = 0,02 M<br />

100<br />

Ta có: H 2 A + 2NaOH → Na 2 A + 2H 2 O<br />

C o : 0,02 0,04<br />

[]: 0,02


Nếu coi K a1 >>K a2 , thì chỉ xét cân bằng:<br />

A<br />

C o : 0,02<br />

[]: 5<br />

0,02 −10 −<br />

K<br />

b<br />

+ H O ⇌ HA + OH K =<br />

2− − −<br />

2<br />

5<br />

10 − 5<br />

10 −<br />

b<br />

W<br />

K<br />

−5 2<br />

W (10 )<br />

= = = 5.10 ⇒ K = 2.10<br />

−<br />

5<br />

K a 2 0,02 −<br />

10<br />

a 2<br />

−9 −6<br />

a<br />

2<br />

Ở pH = 3⇒ H 2 A đã phản ứng với NaOH chỉ tạo muối<br />

NaHA.<br />

0,08.20 4<br />

Nồng độ ban đầu của các chất : = =<br />

o<br />

CNaOH<br />

C<br />

o<br />

H A<br />

2<br />

M<br />

70 175<br />

0,04.50 1<br />

= = M<br />

70 35


Ta có:<br />

C o :<br />

[]<br />

H 2<br />

A + NaOH → NaHA + H 2<br />

O<br />

1 4<br />

35 175<br />

1<br />

175<br />

4<br />

175<br />

Nếu coi K a1 >>K a2 , thì chỉ xét cân bằng:<br />

K a 1<br />

C o :<br />

[]:<br />

−3 −3<br />

4<br />

10 .(10 + )<br />

= 175 = 5, 06.10<br />

1 −3<br />

( −10 )<br />

175<br />

H A ⇌ HA + H K a<br />

1<br />

175<br />

−3<br />

− +<br />

2 1<br />

1<br />

175<br />

1 4<br />

175<br />

4<br />

175<br />

−3<br />

−3<br />

−10<br />

+ 10<br />

3<br />

K a1 >> K a2<br />

thỏa giả thiết đặt ra.<br />

10 −


Bài 3 [1]: Chuẩn độ dung dịch H 3 PO 4 0,1M theo nấc 1.<br />

Nếu muốn sai số chỉ thị không vượt quá ±0,5% thì<br />

phải kết thúc chuẩn độ trong pH khoảng nào? ( chất<br />

chỉ thị có pT trong khoảng pH nào)<br />

Biết pK a1 = 2,12 ; pK a2 = 7,21 và pK a3 = 12,32<br />

Giải<br />

Ta tính pH thỏa mãn các phương trình : P − 1 = ± 0,005<br />

Áp dụng biểu thức<br />

W C + C h − K K<br />

P − = − − −<br />

2<br />

⎛ ⎞ 0 a1 a 2<br />

1 ⎜ h ⎟<br />

2<br />

⎝ h ⎠ CC0 h + K<br />

a1h + K<br />

a1K<br />

a 2<br />

1 0,005 ( 10 ) 0,1+ 0,1 h −10 ⋅10<br />

q = P − = − = − h− − 0,1 0,1 10 −2,15<br />

h ×<br />

. h<br />

−14 2 −2,15 −7,21<br />

Giải phương trình đó, ta được<br />

h = =<br />

−4,32<br />

10 ; pH 4,32


10 0,1 + 0,1 h −10 ⋅10<br />

q= P− =+ =− − −<br />

−14 2 −2,12 −7,21<br />

1 0,005 ( h ) 0,1 0,1 10<br />

−2,12<br />

h × . h<br />

Giải phương trình đó, ta được<br />

h<br />

= =<br />

−5<br />

10 ; pH 5<br />

Vậy cần dùng chất chỉ thị có pT nằm trong<br />

Vậy cần dùng chất chỉ thị có pT nằm trong<br />

khoảng 4,3 - 5,0 thì khi ngừng chuẩn độ sẽ mắc sai số<br />

nhỏ hơn hoặc bằng ±0,5%.<br />

Với khoảng pT từ 4,3-5,0 ta có thể dùng Metyl đỏ(<br />

pT=5) hoặc Bromcresol xanh( pT=4,66)


Bài 4[1]: Tính số ml dung dịch NaOH 0,1M cần thêm<br />

vào 20ml dung dịch H 3 PO 4 0,1M để pH của hỗn hợp thu<br />

được bằng 4,0 và 9,0.<br />

Giải:<br />

Gọi thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần thêm vào để đạt<br />

được pH bằng 4,0 là V. Để tính V ta xuất phát từ phương<br />

2<br />

trình :<br />

CV − C<br />

0V0 W C<br />

0<br />

+ C h − K<br />

1K<br />

2<br />

P<br />

Do C 0 = C nên ta có<br />

thay<br />

a a<br />

− 1 = = −( h − ) −<br />

C V h C V K h<br />

0 0 0 0 a1<br />

V W C + C h − Ka Ka<br />

− 1 = −( h − ) −<br />

V h C V K h<br />

2<br />

0 1 2<br />

0 0 0 a1<br />

C = 0,1; V = 20, h = 10 , K = 10 ; K = 10<br />

−4 −2 ,12 −7 ,21<br />

0 0 a1 a 2<br />

Giải ra ta được V =19,7ml NaOH 0,1M


Để tính thể tích dung dịch NaOH cần thêm vào để pH hỗn<br />

hợp thu được có pH = 9 , ta áp dụng công thức :<br />

2<br />

⎛ W ⎞ C + 2C0 h − Ka2Ka3<br />

P − 2 = −⎜h<br />

− ⎟ −<br />

2<br />

⎝ h ⎠ 2CC 0<br />

2( h + Ka2h + Ka2Ka3)<br />

Trong đó, thay<br />

C =0,1; V =20; ⎡<br />

⎣ H ⎤<br />

⎦ =10 ; ⎡<br />

⎣ OH ⎤<br />

⎦<br />

=10 ; K =10 ; K =10<br />

+ -9 - -5 -7,21 -12,32<br />

0 0 a2 a3<br />

Sau khi thay các giá trị trên vào phương trình đó và giải ra,<br />

ta được V=39,69ml NaOH 0,1M.<br />

Bằng cách tính thể tích V như trên cũng có thể tính được<br />

sai số chỉ thị khi dùng chất chỉ thị có pT bằng 4 và bằng 9.


Bài 5[3]: Tính số gam axit tactric H2C4H4O6 cần lấy<br />

ñể khi hào tan vào 50 ml dung dịch NaOH 0,1M<br />

thì pH của dung dịch thu ñược là 3,71.<br />

Giải:<br />

a<br />

Gọi a là số gam axit cần lấy thì C = =<br />

Nhận xét:<br />

axit<br />

pKa 1<br />

+ pKa2 3,04 + 4,37<br />

pH = 3,71<br />

= =<br />

2 2<br />

.1000 2a<br />

150.50 15<br />

Nên thành phần chính trong dung dịch là muối axit<br />

Na 2 HC 4 H 4 O 6 nghĩa là phản ứng giữa axit và NaOH xảy ra<br />

vừa đủ:<br />

NaOH + H 2 C 4 H 4 O 6 = Na 2 HC 4 H 4 O 6 + H 2 O.<br />

2a/15=0,1 →a=0,75 gam.


Dạng 2: Tính sai số<br />

Bài 1[2]: Tính sai số chỉ thị khi chuẩn độ dung dịch<br />

H 3 PO 4 0,1M bằng dung dịch chuẩn NaOH 0,1M; nếu<br />

kết thúc chuẩn độ theo nấc thứ nhất pH = 4,3 và theo<br />

nấc thứ hai pH = 10.<br />

Giải:<br />

K<br />

K<br />

K<br />

= 10 ; = 10<br />

K<br />

a1 5 a2<br />

5<br />

a2 a3<br />

Có thể chuẩn độ riêng nấc 1 và nấc 2(không chuẩn độ<br />

được đến nấc 3)<br />

pH<br />

p H<br />

pK<br />

+<br />

2<br />

pK<br />

a1 a 2<br />

1<br />

= = 4, 5<br />

II<br />

p K<br />

a 2<br />

+ p K<br />

a 3<br />

= = 9, 5<br />

2


qI<br />

Khi kết thúc chuẩn độ ở pH = 4,3<br />

͌ pH I ; ta áp dụng<br />

công thức tính P-1 đối với nấc 1 được:<br />

10 0,1+ 0,1 (10 ) −10 10<br />

= P− = − − − = −<br />

10 0,1.0,1 10 .10<br />

−14 −4,3 2 −2,12 −7,21<br />

−4,3<br />

1 (10 ) 0,0064<br />

−4,3 −2,12 −4,3<br />

Tức là 0,64% axit chưa được chuẩn độ (sai số âm).<br />

+ Khi kết thúc chuẩn độ ở pH=10 ͌ pH II ta áp dụng<br />

phương trình tính sai số ở nấc thứ 2 để tính P – 2:<br />

-10 2 -7,21 -12,36<br />

(<br />

-10 -4<br />

)<br />

0,1+2.0,1 (10 ) -10 .10<br />

q<br />

II= - 10 -10 - =0,0028<br />

-10 2 -7,21 -10 -7,21 -12,36<br />

2.0,1.0,1 2((10 ) +10 .10 +10 .10 )<br />

Tức +0,28% nghĩa là lượng NaOH đã thêm vào dư<br />

0,28% so với lượng axit ban đầu.


Bài 2[2]: Đánh giá sai số khi chuẩn độ dung dịch axit<br />

H 3 A 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,1M trong hai<br />

trường hợp:<br />

a) Với chỉ thị có pT=4<br />

b) Với chỉ thị có pT =9<br />

Biết pK a1 = 2 , pK a2 =7 ,pK a3 =12<br />

Giải : Ka<br />

1 K<br />

5 a2<br />

= 10 ; = 10<br />

5<br />

Ka2 Ka3<br />

Có thể chuẩn độ riêng nấc 1 và nấc 2(không chuẩn độ<br />

được đến nấc 3) pK<br />

a1 + pK<br />

a 2<br />

pH<br />

1<br />

= = 4, 5<br />

2<br />

Như vậy khi dùng chỉ thị có pT=4 tức là trước điểm tương<br />

đương I


pT = 4 suy ra [H + ] = h =10 -4<br />

Áp dụng biểu thức<br />

q<br />

I<br />

⎛ W ⎞ C + C h − K K<br />

= −⎜h− ⎟ −<br />

⎝ h ⎠ CC h K h K K<br />

2<br />

0 a1 a2<br />

2<br />

0<br />

+<br />

a1 +<br />

a1 a2<br />

0,1 + 0,1 10 −<br />

10<br />

= − 10 . − = −<br />

1,1.10<br />

q I<br />

−8 −9<br />

−<br />

4 −<br />

2<br />

0,1.0,1<br />

−8 −6<br />

−9<br />

10 + 10 + 10<br />

0 0<br />

= −1,<br />

1


Khi pT = 9 . Tại điểm tương đương thứ hai :<br />

pKa2 + pKa3 pH<br />

II<br />

= = 9,5<br />

2<br />

Ta có: pT = 9 suy ra [H + ]= 10 -9 ,<br />

W 10<br />

−5<br />

=<br />

h<br />

q<br />

II<br />

⎛ W ⎞ C + 2C h − K K<br />

= − ⎜ h − ⎟ −<br />

⎝<br />

h ⎠<br />

2 CC 2( h K h K K<br />

)<br />

2<br />

0 a 2 a3<br />

2<br />

0 +<br />

a 2 +<br />

a 2 a3<br />

0,1 + 2.0,1 (10 ) −10 .10<br />

=− − − =−<br />

q I<br />

−9 2 −7 −12<br />

−9 −5<br />

(10 10 ).<br />

2.0,1.0,1<br />

−9 2 −7 −9 −7<br />

−12<br />

2.((10 ) + 10 .10 + 10 .10<br />

0,0043<br />

0 0<br />

=−0,43


V II<br />

II.HỖN HỢP <strong>AXIT</strong> MẠNH VÀ <strong>ĐA</strong> <strong>AXIT</strong>.<br />

II.1. Chuẩn độ hỗn hợp axit mạnh và đa axit. [4]<br />

Thường phải chuẩn độ axit mạnh và nấc thứ nhất của đa<br />

axit và sau đó chuẩn độ tiếp nấc thứ hai của đa axit.<br />

V I<br />

HY+H 3 A<br />

XOH<br />

XY+ XH 2 A<br />

XOH<br />

XY+ X 2 HA<br />

Sơ đồ chuẩn độ hỗn hợp XY (C o1 )+ H 3 A<br />

(C o2, K a1 ,K a2 , K a3 ) bằng XOH C (M)<br />

V I : chuẩn độ HY và nấc thứ nhất H 3 A.<br />

V II: chuẩn độ HY và 2 nấc của H 3 A.<br />

Thể tích XOH để chuẩn độ riêng HY là<br />

2V I - V II .<br />

Thể tích chuẩn độ riêng 1 nấc H3PO4:<br />

V II - V I .


II.2. pH tại các điểm tương đương [4],[5]<br />

Điều kiện chuẩn độ riêng từng axit:<br />

K .C ≤ C .q<br />

a1 02<br />

2 2<br />

C .q 10<br />

⇒ K ≤ = = 10 C = 0,1; q = ± 0,1%;C = 0,1<br />

2 2 −8<br />

−7<br />

a1 −1<br />

02<br />

C02<br />

10<br />

PTPU chuẩn độ đến điểm tương đương I<br />

HY+ XOH → XY+ H 2 O<br />

H 3 A+ XOH → XH 2 A+ H 2 O<br />

Ta có:<br />

∫ + ∫ = ∫ 3<br />

( )<br />

HY H A NaOH


Đến điểm tương đương thứ II:<br />

HY+ XOH → XY+ H2O<br />

H3A+ 2XOH → X2HA+ 2H2O<br />

pH I<br />

pH<br />

II<br />

chính là<br />

chính là<br />

pH<br />

pH<br />

của dung dịch<br />

W+K C<br />

0<br />

+ a2 1<br />

⎤<br />

⎦<br />

I<br />

-1 0<br />

1+K<br />

a1 C1<br />

⎡<br />

⎣<br />

H =<br />

của dung dịch<br />

-<br />

H<br />

2A + H<br />

2O<br />

H A<br />

2 -<br />

+H O<br />

2<br />

Được tính theo công thức :<br />

W+K C<br />

0<br />

+ a3 2<br />

⎤<br />

⎦ II<br />

-1 0<br />

1+K<br />

a2C<br />

2<br />

⎡<br />

⎣H =


II.3. Sai số chuẩn độ [4]<br />

q<br />

q<br />

I<br />

II<br />

C + C + C C ⎛ K . K − h<br />

2<br />

01 02 02 a1 a2<br />

= − h<br />

+ ⎜ ⎟<br />

C C C01 + C02 Ka1.<br />

h<br />

( )<br />

01<br />

C02<br />

+ ⎝ ⎠<br />

W ( C + C01 + C02)<br />

C02 Ka2Ka3<br />

− h<br />

= +<br />

h C C + C C + 2C K h<br />

( )<br />

01 02 01 02 a2<br />

⎞<br />

2


BÀI TẬP <strong>VỀ</strong> HỖN HỢP <strong>AXIT</strong> MẠNH VÀ <strong>ĐA</strong><br />

<strong>AXIT</strong>.<br />

Bài 1: Đánh giá sai số chuẩn độ hỗn hợp HCl và<br />

H 3<br />

PO 4<br />

. Biết rằng khi chuẩn độ 100,00ml hỗn hợp đến<br />

pT = 4,40 thì hết 45,00ml NaOH 0,100M, còn khi<br />

chuẩn độ đến pT = 9,00 thì hết 60,00ml NaOH.<br />

Biết pKa1 = 2,12 ; pKa2 = 7,21 và pKa3 = 12,32<br />

Giải:<br />

Ta có:<br />

pH<br />

1<br />

pK<br />

+ pK 2,12 + 7, 21<br />

2 2<br />

a1 a 2<br />

= = ≈<br />

4, 7<br />

p H<br />

II<br />

p K<br />

a 2<br />

+ p K<br />

a 3<br />

7 , 2 1 + 1 2, 3 2<br />

= = ≃<br />

2 2<br />

9, 7 7


Tại pT= 4,4 ta chuẩn độ được HCl và 1 nấc của H 3 PO 4 .<br />

Tại điểm pT=9, ta chuẩn độ được HCl và 2 nấc của H 3 PO 4 .<br />

Áp dụng quy tắc đương lượng:<br />

∫<br />

C<br />

01<br />

HCl/100ml<br />

=<br />

∫<br />

NaOH/30ml<br />

.100 = C .30<br />

NaOH<br />

CNaOH<br />

.30 0,1.30 ⇒ C<br />

01 = = =<br />

0,03<br />

M<br />

100 100<br />

Nồng độ gần đúng của H 3 PO 4 :<br />

=<br />

∫<br />

C<br />

02<br />

H3PO 4 /100ml<br />

∫<br />

.100 = C .15<br />

NaOH<br />

NaOH/15ml<br />

CNaOH<br />

.15 0,1.15<br />

⇒ C02<br />

= = = 0,015 M<br />

100 100


Sai số chuẩn độ đến điểm tương đương thứ nhất:<br />

q<br />

C + C + C C K . K − h<br />

01 02 02 a1 a2<br />

qI<br />

= − h. + .<br />

C ( C<br />

01<br />

+ C<br />

02)<br />

C<br />

01<br />

+ C<br />

02 K<br />

a1<br />

h<br />

0,145 0,0150 10 −10<br />

= − + = −<br />

0,00450 0,0450 10<br />

−9,36 −8,8<br />

−4,40<br />

10 . . 0,0021<br />

−6,55<br />

Sai số chuẩn độ đến điểm tương đương thứ hai:<br />

q<br />

II<br />

W C + C01 + 2 C02 C02 K<br />

2.<br />

. .<br />

a<br />

Ka3<br />

− h<br />

= +<br />

h C( C + 2 C ) C + 2C K h<br />

01 02 01 02 a2<br />

−19,53<br />

−18<br />

−5<br />

0,16 0,0150 10 −10<br />

1,00.10 . . 0, 4%<br />

−16,21<br />

= + = −<br />

0,0060 0,060 10<br />

2<br />

2


Do<br />

q =<br />

V<br />

td<br />

cx<br />

cx<br />

⇒ V = V .(1 − q)<br />

cx<br />

V<br />

−V<br />

td<br />

Thể tích chính xác NaOH cần thêm để đạt đến điểm tương<br />

đương I và II:<br />

V<br />

1<br />

0,2<br />

= 45,00 + 45,00. = 45,09ml<br />

100<br />

V<br />

2<br />

0,4<br />

= 60,00 + 60,00. = 60,24ml<br />

100


Nồng độ chính xác của các axit:<br />

C<br />

C<br />

H PO<br />

3 4<br />

HCl<br />

60, 24 − 45,09<br />

= .0,1000 = 0,01515 M<br />

100<br />

45,09 − (60, 24 − 45,09)<br />

= .0,1000 = 0,02994 M<br />

100<br />

Sai số khi xác định nồng độ H 3<br />

PO 4<br />

q H PO<br />

3 4<br />

0,0150 − 0,01515<br />

= .100 = − 1%<br />

0,01515<br />

Sai số khi xác định nồng độ HCl<br />

q HCl<br />

0,0300 − 0,02994<br />

= .100 = − 0,2%<br />

0,02994


Bài 2:[2] Một hỗn hợp B gồm HCl 0,1M và H 3 PO 4 0,1M.<br />

a) Có khả năng chuẩn độ riêng HCl trong hỗn hợp B<br />

không?<br />

b) Tính thể tích NaOH 0,1M cần để trung hòa 100ml<br />

dung dịch B đến màu vàng metyl da cam có pT= 4. Biết<br />

H 3 PO 4 có pK a1 = 2,15; pK a2 = 7,21; pK a3 = 12,32<br />

Giải:<br />

a) Vì H 3 PO 4 có K a1 = 10 -2,15 > 10 -7 nên không chuẩn độ<br />

riêng HCl được,vì vậy phép chuẩn độ trước hết là<br />

chuẩn độ axit HCl và nấc thứ nhất của axit H 3 PO 4<br />

b) Chuẩn độ tới màu vàng của metyl da cam có pT= 4<br />

tức là chuẩn độ tới điểm tương đương thứ nhất . Tại<br />

điểm tương đương I:<br />

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O<br />

H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O


Tại tương đương 1 dd gồm: H 2 PO 4- , Cl - , Na + . Phương<br />

trình ĐKP :<br />

[H + ] = [OH - ] + [HPO 4<br />

2-<br />

]+2[PO 4<br />

3-<br />

]-[H 3 PO 4 ].<br />

Vì K a3


Bài 3: Cần phải thêm bao nhiêu ml dung dịch<br />

chuẩn 0,05M vào 20ml dung dịch hỗn hợp HCl<br />

0,05M+ H 3<br />

PO 4<br />

0,1M để pH của dung dịch hỗn<br />

hợp thu được bằng<br />

a. 4 b. 9<br />

Giải:<br />

Gọi V 0<br />

là thể tích hỗn hợp 2 axit (20 ml), V 1 ,V 2 là<br />

thể tích dung dịch thêm vào lần lượt để được pH<br />

= 4, pH = 9.<br />

C 0<br />

là nồng độ mol của dung dịch HCl (0,05M),<br />

C<br />

‘<br />

0<br />

là nồng độ mol của H 3<br />

PO 4<br />

(0,1M) và C là nồng<br />

độ dung dịch chuẩn NaOH (0,05M)


a. V 1 thêm vào để pT = 4<br />

Phương trình bảo toàn proton xuất phát từ H 2<br />

O và<br />

-<br />

H2PO4<br />

C V C V CV<br />

⎡<br />

⎣H ⎤<br />

⎦ H PO ⎡<br />

⎣OH ⎤<br />

⎦<br />

⎡<br />

⎣HPO ⎤<br />

⎦<br />

⎡<br />

⎣PO<br />

⎤<br />

⎦<br />

,<br />

+ 0 0 0 0 − 1<br />

2− 3−<br />

− + [ 3 4 ] − = − +<br />

4<br />

+ 2<br />

4<br />

V0 + V1 V0 + V1 V0 + V1<br />

Tại pH = 4 ta bỏ qua được<br />

2 3<br />

⎡<br />

⎣OH − ⎤<br />

⎦ , ⎡<br />

⎣ HPO − ⎤<br />

4 ⎦ , ⎡<br />

⎣ PO<br />

− ⎤<br />

4 ⎦<br />

thay các giá trị vào pt ta được V 1 = 59,43ml .<br />

1<br />

b) Phương trình bảo toàn proton xuất phát từ H 2<br />

O và<br />

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]<br />

+ 0 0<br />

0 0<br />

−<br />

−<br />

2<br />

3−<br />

H − + 2 H PO − + H PO = OH − + PO<br />

V<br />

C<br />

0<br />

V<br />

+ V<br />

2<br />

3<br />

4<br />

V<br />

,<br />

C V<br />

0<br />

+ V<br />

3<br />

Khi pH = 9 có thể bỏ qua giá trị H , [ H3PO4 ] , PO4<br />

2<br />

2<br />

4<br />

V<br />

CV<br />

0<br />

+ V<br />

⎡ + ⎤ ⎡ − ⎤<br />

⎣ ⎦ ⎣ ⎦<br />

Giải phương trình đó ta được V 2<br />

= 99,37 ml<br />

2<br />

2<br />

HPO −<br />

4<br />

4


KẾT LUẬN<br />

Tiểu luận đã tìm hiểu, lựa chọn và trình bày được<br />

những nội dung liên quan đến chuẩn độ đa axit – đa<br />

bazơ cụ thể là:<br />

Trình bày lý thuyết liên quan đến quá trình chuẩn<br />

độ, tính toán điểm tương đương, sai số và chọn chất chỉ<br />

thị.<br />

Đưa ra và giải một số bài tập liên quan đến mỗi<br />

phần<br />

Sưu tầm một số bài tập tự giải tương tự.<br />

53


TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />

1. Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi<br />

(2007), Cơ sở hóa học phân tích, NXB Khoa Học và Kỹ<br />

Thuật.<br />

2. Nguyễn Tinh Dung (1982), Bài tập hóa học phân tích,<br />

NXB Giáo dục.<br />

3. Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2007),<br />

Hóa học phân tích – Câu hỏi bài tập cân bằng ion trong<br />

dung dịch, NXB Đại học Sư Phạm


4. Nguyễn Tinh Dung (2006), Hóa học phân tích Phần<br />

III – Các phương pháp định lượng hóa học, NXB Giáo<br />

dục.<br />

5. Nguyễn Hữu Hiền (2011), Bài giảng Phân tích định<br />

lượng, ĐHSP Huế.<br />

6. Khoa Hóa – ĐHSP Huế (2005), Bài tập Hóa học<br />

phân tích.<br />

7. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Hoàng Thọ<br />

Tín(1984), Bài tập Hóa phân tích, NXB Đại học và<br />

trung học chuyên nghiệp.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!