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
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 />
và
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.