Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2006A, 26/06/2008, 6:45 Thời gian: 120 phút (không tính phút đọc đề) Câu điểm Các xí nghiệp dệt nhuộm có nhu cầu giám sát chất luợng nuớc lò qua việc xác định độ cứng nước lò Các thông tin sơ sau: hàm lượng tổng ion Ca2+ Mg2+ nước lò khoảng 10-3 đến 3.10-3M, ion kim loại khác có nồng độ nhỏ so với nồng độ tổng Ca2+ Mg2+, độ cứng tính số mg CaCO3/L nước Hãy giúp xí nghiệp thiết lập quy trình phân tích độ cứng nước lò phương pháp chuẩn độ complexon, cụ thể sau: - Thiết lập quy trình phân tích bao gồm phần sau đây: + Điều kiện chuẩn độ, đường cong chuẩn độ, pH đệm, chọn thị + Thực hành: pha chế dung dịch EDTA, dung dịch đệm có pH đệm thích hợp, thị, bước thí nghiệm có hướng dẫn cụ thể dụng cụ đo, thể tích mẫu, đệm … cần dùng thí nghiệm - Thiết lập công thức tính toán độ cứng sai số phép chuẩn độ Biết hóa chất dụng cụ có sẵn phòng thí nghiệm, số vật lý hóa chất tra theo sổ tay hóa phân tích - Theo giả thiết nước cứng chứa chủ yếu hai ion calcium magnesium với nồng độ thấp, chuẩn độ hai ion EDTA cần phải lấy thể tích mẫu lớn (100 mL), dùng nồng độ thuốc thủ EDTA có nồng độ cao để hạn chế pha loãng dung dịch 0.25 đ - Nước lò chứa ion gây cản trở đến phép chuẩn độ (gây cản trở đến phản ứng thị) Cu2+ Mn2+ Æ cần phải thêm hydroxylamin cyanide - Các số bền pKCaY = 10.7, pKMgY = 8.7 0.25 đ - Điều kiện chuẩn độ định lượng: pK’ > 6: nhận thấy phức MgY bền CaY nên cần chọn pH chuẩn độ cho pK’MgY >là đủ, tức pαY(H) < 2.64 - αY (H ) [H ] + [H ] =1 + + + K4 K K3 + [H ] + K K3K + [H ] + K K K K1 - pK1 = 2.00; pK2 = 2.67; pK3 = 6.16; pK4 = 10.26 - pαY(H) < 2.64 Æ pH > 7.7 Thực tế người ta thường chọn pH = 10 làm môi trường phản ứng chuẩn độ Æ pαY(H) = 0.46 Æ pK’CaY = 10.24, pK’MgY = 8.24 0.25 đ - Điều kiện chuẩn độ xác đến 99%: pCa’ – pCo – pD = 10.24 - = 7.24 > 4; pMg’ – pCo – pD = 8.24 - = 5.24 > Đây phép chuẩn độ nồng độ thấp nên chấp nhận độ xác 99%.0.25 đ - Chỉ thị thuờng dùng cho chuẩn độ complexon xác định Ca2+ Mg2+ NET Tài liệu tham khảo cho số bền phức Ca2+ Mg2+ với NET pKCaInd = 5.4, pKMgInd = 7.0 [H ] + [H ] =1 + + + + [H ] + [H ] =1+ 10 ≈ 1+ + −10 = 101.6 - Tại pH = 10: - Æ pK’CaInd = 3.8, pK’MgInd = 5.4Æ phức thị với Mg2+ bền hơn, phức MgY2- bền α Ind ( H ) K3 K3K3 K K K1 K3 10 −11.6 CaY2- Æ thêm NET vào hỗn hợp Ca2+ Mg2+ hình thành phức MgInd- 0.25 đ - chuẩn độ hỗn hợp với EDTA thứ tự chuẩn độ sau: - Phản ứng chuẩn độ: 0.25 đ Ca2+ + H2Y2- Æ CaY2- + 2H+ Mg2+ + H2Y2- Æ MgY2- + 2H+ MgInd- + H2Y2- Æ MgY2- + HIndĐỏ nho xanh chàm Kết thúc chuẩn độ, chuyển màu thị Mg2+ định 0.25 đ Đuờng cong chuẩn độ Ca2+:0.25 đ • F = 0.99 Æ pCa = pCo + = + = • F = 1.00 Æ pCa = 0.5(pCo + pDF + pKCaY - pαY(H)) = 0.5 (3+10.7-0.46) = 6.62 • F = 1.01 Æ pCa = pKCaY - pαY(H) – p(F-1) = 10.7 – 0.46 – = 8.24 Đuờng cong chuẩn độ Mg2+:0.25 đ • F = 0.99 Æ pMg = pCo + = + = • F = 1.00 Æ pMg = 0.5(pCo + pDF + pKMgY - pαY(H)) = 0.5 (3+8.7-0.46) = 5.62 • F = 1.01 Æ pMg = pKCaY - pαY(H) – p(F-1) = 8.7 – 0.46 – = 6.24 Chuyển màu thị: Màu trung gian: pMgcuối = pK’MgInd = 5.4 (nằm bước nhảy đuờng cong chuẩn độ Mg) pCacuối = 7.4 + p([CaY]/[MgY]) Æ pCacuối phụ thuộc vào tỷ lệ ([CaY]/[MgY]) Æ Æ -2.4< p([CaY]/[MgY]) lg([CaY]/[MgY])>-0.84 Æ 251 >([CaY]/[MgY]) >0.14 khoảng nồng độ rộng thực tế nên chuẩn tới màu trung gian 0.25 đ Thực hành: 0.25 đ - Đệm pH 10: pha từ NH4Cl NH3, nồng độ Ca2+ Mg2+ nước cứng không nhiều thể tích EDTA 0.01M cần chuẩn độ không lớn nên đệm dung dịch đệm không cao Có thể tạm dùng dung dịch đệm có số đệm 1, lần sử dụng 10 mL đuợc (phần tính tóan cụ thể phạm vi không tính điểm, SV tính toán chi tiết có điểm thưởng) - EDTA: nồng độ 0.01 M - Mẫu: thể tích mẫu lần chuẩn độ 100 mL - KCN 10% mL - NH2OH.HCl 5%: 1mL - Chỉ thỉ NET dạng dung dịch pha KCl theo hướng dẫn tài liệu: dùng lượng vừa đủ màu thích hợp theo phân tích viên - Chuẩn độ đến thị đổi màu hồng tím sang màu chàm có ánh tím (màu trung gian) - Chuẩn độ mẫu trắng: lấy 100 mL nước cất, thêm hóa chất khác tương tự mẫu thật Chuẩn độ với EDTA, ghi thể tích Vblank Công thức tính toán: 0.25 đ Độ cứng tổng ∑H số mg CaCO3 chứa L mẫu đuợc tính theo công thức: ∑H = (VEDTA − Vblank ).C EDTA Vmau * M CaCO3 * 1000 (mg / L ) ⎛ ε +ε VEDTA Vblank ε 0.95, H = ∑ H ⎜⎜ ∑ ⎜ V EDTA − Vblank ⎝ 2 ⎞ ⎛ε ⎟ + ⎜ CEDTA ⎞⎟ + ⎛⎜ ε Vmau ⎟ ⎜V ⎟⎟ ⎜ C ⎠ ⎝ EDTA ⎠ ⎝ mau ⎛ ε * t P, f = ∑ H ⎜⎜ ⎝ n * V EDTA − Vblank ( ) ⎞ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎛ σ M CaCO3 ⎜ *1.96 * ⎟ ⎟ ⎜ M CaCO ⎠ ⎝ ⎞ ⎛ ε CEDTA ⎞ ⎛ ε binhdinhmuc100 mL ⎟ +⎜ ⎟⎟ + ⎜⎜ ⎟ ⎜C V100 mL ⎠ ⎝ EDTA ⎠ ⎝ ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 ⎞ ⎛ σ M CaCO3 ⎜ *1.96 * ⎟ ⎟ ⎜ M CaCO ⎠ ⎝ Câu điểm Để xác định hàm lượng acid HCl mẫu HCl kỹ thuật có tỷ trọng 1.10005 g.mL-1 , hai phòng thí nghiệm thực sau: Phòng thí nghiệm 1: - Dùng pipet bầu hút mL mẫu định mức 100 mL nước cất (dung dịch A) - Lấy 10 mL (bằng pipet bầu) dung dịch A chuẩn độ với chất chuẩn NaOH ≈ 0.1N, thị phenolphthalein Lặp lại thí nghiệm lần, thể tích NaOH tiêu tốn là: 10.25; 10.30; 10.25 10.30 mL - Chuẩn hóa dung dịch NaOH ≈ 0.1N: 10 mL (bằng pipet bầu) dung dịch acid oxalic (0.1000 ± 0.0002)N chuẩn với NaOH ≈ 0.1N buret, thị phenolphthalein Lặp lại lần, thể tích NaOH tiêu tốn là: 9.80; 9.80; 9.85; 9.80 mL Phòng thí nghiệm 2: - Cân 5.0000 g mẫu, định mức 250 mL nước cất (dung dịch B) Nạp mẫu lên cột buret 25 mL - Cân 0.3814g Na2B4O7.10H2O (M= 381.372) vào erlen Thêm 10 mL nước để hòa tan chuẩn HCl buret với thị pT 5.4 Lặp lại lần, thể tích HCl tiêu tốn 19.10, 19.10; 19.05 19.10 mL (Sử dụng hệ số Student Gauss, giá trị σ pipet buret cho giáo trình, σcân = 0.0002 Lấy xác suất 95%.) Hãy nhận xét quy trình phân tích hai phòng thí nghiệm (có chứng minh số liệu tính toán giải thích) Một số đặc điểm hai phòng thí nghiệm 0.75 đ Phòng thí nghiệm A Phòng thí nghiệm B Lấy mẫu -pipet bầu mL, 10 mL: sai số pipet (hệ - Cân chất chuẩn R chất định phân X: sai thống, ngẫu nhiên) số cân (mắc lần) - Định mức 100 mL: sai số hệ thống bình - Bình định mức 250 mL: sai số hệ thống định mức, sai số ngẫu nhiên nhiều bình định mức, sai số ngẫu nhiên nhiều nguyên nhân: dãn nở nhiệt, tay nghề phân nguyên nhân: dãn nở nhiệt, tay nghề phân tích viên tích viên Chuẩn độ: - Qua NaOH acid oxalic: lan truyền sai -Chuẩn độ trực tiếp qua chất gốc số hai lần chuẩn Nhận thấy: 0.5 đ - Sai số hệ thống dụng cụ phải hiệu chỉnh trước, công đoạn tốn nhiều thời gian - Sai số cân thường nhỏ so với sai số bình định mức - Sai số dùng dụng cụ tích nhỏ lớn so với dụng cụ lớn - Quy trình qua trung gian nhiều bước độ (sai số hệ thống) độ xác (sai số ngẫu nhiên) lớn Tính toán nồng độ HCl mẫu từ hai phòng thí nghiệm Phòng thí nghiệm 1: 0.75 đ N NaOH = εN NaOH Vacid oxalic * N acid oxalic = N NaOH V NaOH ⎛ ε N acid oxalic ⎜ ⎜N ⎝ acid oxalic = 10 * 0.1000 = = 0.10191 9.8125 9.8125 ⎞ ⎛ ε Vacid oxalic ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ acid oxalic 2 ⎞ ⎛ ε VNaOH ⎟ +⎜ ⎟ ⎜ V NaOH ⎠ ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎛ 0.025 * 3.18 ⎞ ⎛ 0.0002 ⎞ ⎛ 0.012 = * 1.96 ⎟⎟ + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ + ⎜⎜ 9.8125 ⎝ 0.1000 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎝ 9.8125 ⎠ 2 = 0.002 + (0.001358) + (0.004051) 9.8125 = 0.00048 C HCl = εC HCl V NaOH N NaOH VBDM 100 mL 10.275 * 0.10191 100 * = * = 5.2356 N VA V pipet mL 10 = C HCl ⎛ ε N NaOH ⎜ ⎜N ⎝ NaOH ⎞ ⎛ ε Vmau ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ mau 2 ⎞ ⎛ ε VNaOH ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ NaOH 2 ⎞ ⎛ ε BDM 100 mL ⎟ + ⎜⎜ ⎟ ⎠ ⎝ VBDM 100 mL ⎞ ⎛ ε pipet mL ⎟⎟ + ⎜ ⎜ ⎠ ⎝ V pipet mL 2 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ 2 ⎞ ⎛ 0.028868 ⎞ ⎛ 0.046 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.0035 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.00048 ⎞ ⎛ 0.012 = 5.2356 ⎜ *1.96 ⎟⎟ + ⎜ ⎟ + ⎜⎜ ⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟ 100 ⎝ 0.10191 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎝ ⎠ ⎠ ⎝ 10.275 ⎠ ⎝ = 5.2356 0.0047 + 0.001358 + 0.00447 + 0.0009 + 0.00343 = 0.039 ( N ) CHCl = (5.236 ± 0.039)N Phòng thí nghiệm 2: 0.75 đ C HCl = εC HCl = C HCl mborax * * 1000 VBDM 250 mL * d HCl 0.3814 * * 1000 250 * 1.10005 * = * = 5.7636( N ) M boraxVB m HCl 381.372 * 19.0875 ⎛ ε mborax ⎜ ⎜m ⎝ borax ⎞ ⎛ ε Vmau ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ mau ⎞ ⎛ ε BDM 250 mL ⎟ +⎜ ⎟ ⎜V ⎠ ⎝ BDM 250 mL 2 ⎞ ⎛ ε cân ⎟⎟ + ⎜⎜ ⎠ ⎝ m HCl ⎞ ⎟⎟ ⎠ 2 ⎛ 0.0002 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.025 * 3.18 ⎞ ⎛ 0.069 * 1.96 ⎞ ⎛ 0.0002 * 1.96 ⎞ = 5.7636 ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟ 250 ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ 0.3814 ⎠ ⎝ 19.0875 ⎠ ⎝ = 5.7636 0.000514 + 0.00208 + 0.0005412 + 0.0000784 = 0.013 ( N ) CHCl = (5.764 ± 0.013)N Nhận thấy phòng thí nghiệm đạt độ xác tốt phòng nghiệm phòng thí nghiệm bỏ qua số giai đoạn gây sai số (đã biểu diễn công thức phần nhận xét so sánh) 0.25 đ Câu 3 điểm Dung dịch mẫu chứa hỗn hợp Fe3+ Al3+ phân tích chọn lọc Fe3+ cách chuẩn độ với EDTA pH = Phân tích tổng Fe3+ Al3+ EDTA pH = cách thêm lượng dư biết EDTA vào hỗn hợp Fe3+ Al3+ chuẩn luợng dư EDTA dung dịch chuẩn Zn2+ (a) Hãy chứng minh pH = phân tích định luợng chọn lọc Fe3+ chuẩn độ định lượng Al3+ (b) Chuyển 50.00-mL dung dịch mẫu chứa Fe3+ Al3+ vào erlen 250- mL chỉnh đệm pH = Thêm thị acid salicylic, phức Fe3+–acid salicylic màu đỏ Dung dịch đuợc chuẩn hết 24.82 mL EDTA 0.05002 M, (mất màu đỏ phức Fe3+– acid salicylic Một thí nghiệm khác, lấy 50 mL dung dịch chứa Fe3+ Al3+ vào erlen 250- mL chỉnh đệm pH = 5, thêm 50 mL EDTA 0.05002 M Đun mẫu sôi nhẹ, thêm thị xylenol cam chuẩn lượng dư EDTA Zn2+ 0.04109 M đến thị chuyển từ vàng chanh sang hồng tím tốn hết 17.84 mL Hãy viết phương trình phản ứng , giải thích ý nghĩa bước tiến hành tính toán nồng độ Fe3+ Al3+ mẫu Theo tài liệu tham khảo ta có: - pKFeY = 25.1; pKAlY = 16.1; pKZnY = 16.5 - pK1 = 2.00; pK2 = 2.67; pK3 = 6.16; pK4 = 10.26 Tại pH = 2: αY (H ) [H ] + [H ] =1 + + + K4 K K3 + [H ] + K K3K + [H ] + K K K K1 = 1013.17 0.25 đ Æ pK’FeY = 11.93 > 6; pKAlY = 2.93 < 4: chuẩn độ định lượng Fe tai pH Hằng số bền điều kiện phức AlY nhỏ tức phức bền nên chuẩn độ định luợng Al pH 0.25 đ Mặc khác ∆pK’ = 11.93 – 2.93 = > 6: chuẩn độ chọn lọc Fe3+ 0.25 đ Tại pH 5: αY (H ) [H ] + [H ] =1 + + + K4 K K3 + [H ] + K4 K3K2 + [H ] + K K K K1 = 106.45 Æ pK’FeY = 18.65 > 6; pKAlY = 9.65 >6, pKZnY = 10.05 >6 : chuẩn độ định lượng Fe Al tai pH 0.25 đ Tuy nhiên pH này, Al Al tồn dạng phức hydroxo nên phản ứng với EDTA thường xảy chậm Thực tế chuẩn độ trực tiếp mà phải chuẩn độ ngược, tức thêm lượng dư EDTA vào hỗn hợp Al+Fe, đun nóng cho phản ứng xảy hoàn toàn chuẩn độ lượng dư EDTA Zn2+, nhận biết điểm cuối thị xylenol cam 0.25 đ Do hai phức AlY ZnY có độ bền gần nên Zn2+ phá hủy phức FeY AlY 0.25 đ Các phương trình phản ứng diễn sau: Chuẩn riêng Fe pH 2: 0.25 đ Phản ứng chuẩn độ: Fe3+ + H2Y2- Æ FeY + 2H+ Phản ứng thị: Fe3+ + H2Sal Æ FeSal- (tím đỏ) + 2H+ Dư EDTA: FeSal- + H2Y2- + Æ H2Sal (không màu) + FeY Chuẩn tổng Al3+ Fe3+: Thêm dư EDTA, đun nóng: Fe3+ + H2Y2- Æ FeY + 2H+ Al3+ + H2Y2- Æ AlY + 2H+.0.25 đ Chuẩn EDTA dư: Zn2+ + H2Y2- Æ ZnY + 2H+ (thêm thị XO) Phản ứng thị: Zn2+ + H3Ind3- (vàng chanh) Æ ZnInd (hồng tím) + 3H+.0.25 đ Tính tóan: V EDTA C EDTA 24.82 * 0.05002 = = 0.02483 ( M ) 0.25 đ 50 Vmau - Nồng độ tổng Al3+ Fe3+: ⎛ V C ⎞ ⎜⎜V EDTA − Zn Zn ⎟⎟C EDTA ⎛⎜ 50 − 17.84 * 0.04109 ⎞⎟ * 0.05002 ∑ C EDTA ⎠ 0.05002 ⎠ C Al + Fe = ⎝ =⎝ = 0.03536 ( M ) 0.25 đ 50 Vmau - Nồng độ Al3+: 0.03536 – 0.02483 = 0.01053 (M) 0.25 đ - Nồng độ Fe3+: C Fe = Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2006, 26/06/2008, 6:45 Thời gian: 120 phút (không tính phút đọc đề) Câu (2 điểm) Acid tartaric, H2C4H4O6 (M = 150.087), acid yếu chức có pKa1=3.0 pKa2 = 4.4 Cần định lượng acid mẫu chứa khoảng 80% acid tartatric dung dịch NaOH 0.1M xác định điểm cuối thị màu Hãy thiết lập quy trình phân tích hàm lượng acid tartaric mẫu (Thiết lập điều kiện chuẩn độ, đuờng cong chuẩn độ, chọn chất thị, lượng cân mẫu, thể tích định mức, công thức định lượng ) - Đây acid yếu có ∆pK = 1.4 chuẩn tổng hai nấc 0.25 đ - Phản ứng chuẩn độ: 0.25 đ H2C4H4O6 + OH- Æ HC4H4O6- + H2O HC4H4O6- + OH- Æ C4H4O62- + H2O - Xây dựng đường cong chuẩn độ: xét nấc - Điều kiện chuẩn độ: εNQ < 0.001: pKa2 + pCo + pD = 4.4 + pCo + pD < Æ pCo + pD < 3.6 Chấp nhận hệ số pha loãng =2 tức pD = 0.3 Æ pCo < 3.3 tức Co>5 10-4N - Thực tế để nâng cao độ xác, nên chọn Co ≥ 0.05 M Æ thỏa điều kiện chuẩn độ 0.25 đ - Đường cong chuẩn độ: 0.25 đ o F = 1.99 Æ pH = pKa2 + = 6.4 o F = 2.00 Æ pH = 14 - 0.5 (pKb + pCo + pDF=2) = 14 - 0.5 (9.6 + 1.3 + 0.3) = 8.4 o F = 2.01 Æ pH = 14 – (pCo + + pDF=2.01) = 10.4 - Chọn chất thị: chuẩn độ tổng hai nấc nên xem trường hợp tương tự chuẩn độ acid yếu đơn chức xét đến việc chọn thị có pT thích hợp có độ xác cao có thể, tức F0.999 F1.001, tức 7.4 < pT < 9.4 Các thị phù hợp gồm có: thị hỗn hợp pT = 8.3 phenolphthalein số thị hỗn hợp khác có pT 7.5, 8.9 9.0 (tham khảo cách pha thị hỗn hợp sổ tay hóa phân tích) 0.25 đ - Pha chế: o thể tích dung dịch mẫu: cần 100 mL o Lượng acid: m = C tartaric acid * Vtartaric acid 1000 *M * 100 = 0.9380 g (chọn nồng độ mẫu 80 xấp xỉ 0.05M) 0.25 đ o Chuẩn độ: Nạp NaOH vào buret, chuẩn độ lặp 10 mL dung dịch acid tartatric hút từ bình định 100 mL, ghi thể tích VNaOH tiêu tốn (sau lấy trung bình) 0.25 đ o Công thức định lượng: đuơng lượng acid % acid tartaric mẫu tính sau: % acid tartaric = V NaOH N NaOH 100 * * * M Acid tartaric * 100 0.25 đ V Acid tartaric 1000 Câu (3.5 điểm) Chuẩn độ dung dịch NaOH chất chuẩn “gốc” potassium hydrogen phthalate (KHP), pKa1 = 2.93; pKa2 = 5.41; đuợc thực cách cân trực tiếp lượng xác định KHP rắn thay hút thể tích xác định KHP 0.1000N vào erlen Quy trình mắc sai số từ nhiều nguồn gây sai số khác Hãy phân định (có giải thích) trường hợp sau đây, nguồn gây sai số sai số ngẫu nhiên, sai số hệ thống hay không gây sai số Nếu có gây sai số dự đoán nồng độ NaOH xác định đuợc so với nồng độ NaOH không mắc sai số Phản ứng chuẩn độ sau C8H5O4– + OH– Æ C8H4O42– + H2O (a) Cân dùng để lấy KHP không đuợc hiệu chuẩn phù hợp khối lượng cân lệch âm 0.15g Do cân lệch âm, tức khối lượng hóa chất hiển thị cân thấp khối lượng thực tế 0.15 g (ví dụ: đọc cân 5g thực tế 5.15g) làm cho phân tích viên lấy luợng hóa chất nhiều 0.15 g so với luợng hóa chất muốn lấy Æ nồng độ KHP cao nồng độ muốn lấy Æ thể tích NaOH cần để chuẩn KHP cao thực tế Æ nồng độ NaOH tính (tỷ lệ nghịch với thể tích NaOH) thấp thực tế Æ sai số hệ thống, sai số âm (thiếu) 0.5 đ (b) Chỉ thị sử dụng phản ứng chuẩn độ đổi màu pH KHP acid yếu, chuẩn độ NaOH, điểm tương đương nằm môi truờng kiềm nhẹ, (pH ≈ 14 - 0.5*(pKb1 + pCo) = 9.05) thị đổi màu khoảng pH 3-4 chắn điểm cuối nằm trước điểm tương đuơng Sai số hệ thống, sai số âm 0.5 đ (c) Có bọt khí kẹt đầu buret lúc bắt đầu chuẩn độ lúc kết thúc chuẩn độ Bản thân bọt khí chiếm thể tích nhật định đó, bọt khí kẹt đầu buret bị thay dung dịch chất chuẩn Æ thể tích dung dịch NaOH đọc buret lớn thể tích NaOH thực tế dùng để chuẩn lượng KHP erlenÆ nồng độ NaOH tính toán đuợc thấp nồng độ dung dịch thực tế Æ sai số hệ thống, âm (thiếu) 0.5 đ (d) KHP sử dụng lần chuẩn lặp đuợc cân riêng erlen khác chỉnh zero lúc cân erlen thứ Khối lượng erlen lần lặp khác nhau, khối lượng erlen lần lặp sau lớn hay nhỏ khối lương erlen Æ zero lần cân sai số mắc phải lần cân sau sai số hệ thống, âm hay dương, không phân định đuợc sai số erlen âm hay dương 0.5 đ (e) Không sấy khô KHP trước dùng Do không sấy khô, có lượng nước tồn KHP nên hàm luợng KHP mẫu thấp thực tế, thể tích dung dịch KHP sử dụng phản ứng chuẩn độ cao thực tế Æ tính hàm lượng NaOH lớn thực tế Æ sai số dương 0.5 đ (f) Không sấy khô NaOH trước dùng Do không sấy khô, có lượng nước tồn NaOH nên hàm luợng NaOH mẫu thấp so với hàm luợng NaOH mẫu khan kết phép chuẩn độ không ảnh hưởng (không gây sai số) nồng độ NaOH tính đuợc từ phép chuẩn độ phụ thuộc vào nồng độ chất gốc KHP 0.5 đ (g) Quy trình chuẩn độ yêu cầu pha loãng KHP nước đến 25 mL phân tích viên lỡ pha loãng đến 35 mL số mẫu chuẩn lặp Độ pha loãng không làm thay đổi số mol hay số đuơng lượng KHP erlen, không ảnh hưởng đáng kể tới khoảng bước nhảy đuờng cong chuẩn độ Æ không ảnh hưởng đến điểm cuối phản ứng chuẩn độ trường hợp Æ sai số 0.5 đ Câu (3.5 điểm) Hàm lượng Fe mẫu thiên thạch đuợc xác định chuẩn độ oxyhóa khử với KMnO4 Hòa tan 0.4185-g mẫu acid dùng cột Walden khử định lượng Fe3+ Fe2+ Chuẩn độ KMnO4 0.02500 M, với hỗn hợp bảo vệ Zymmerman, tốn 41.27 mL Cho + o o E Fe = 0.77V , E MnO = 1.51V , [H ] = 2N 3+ − / Fe + ,8 H + / Mn + Hãy nêu cấu tạo cách sử dụng cột Walden: Chứa Ag kim loại môi trường HCl nồng độ phù hợp có tính tóan trướcÆ oxyhóa khử cột phụ thuộc vào nồng độ HCl Khi sử dụng, nồng độ HCl dung dịch mẫu phải với nồng độ HCl cột theo tính toán 0.5 đ Viết phương trình phản ứng 0.5 đ Trong ống khử Walden: Fe3+ + Ag + HCl Æ Fe2+ + AgCl + H+ Khi chuẩn độ: KMnO4 + 5Fe2+ + 8H+ Æ Mn2+ + K+ + 5Fe3+ + 4H2O Vẽ đuờng cong chuẩn độ Điều kiện chuẩn độ: o' o E MnO = E MnO + − − ,8 H + / Mn + ,8 H + / Mn + ε NQ = [X R ]F =1 [X Ox ]F =1 [ ] 0.0591 0.0591 * lg H + = 1.51 + lg =1.538V 0.25 đ 5 ⎛ 0.0591 0.0591 ⎞ o' ⎟⎟ * 0.25 đ < 0.001 ⇒ ∆E o ' = E Ro ' − EOx > ⎜⎜ + n n x R ⎠ ⎝ ∆Eo’=1.538-0.771 =0.767V>(0.0591/1+0.0591/5)*3 0.25 đ • F=0.99 Æ E0.99 = E X + o' F 0.0591 lg = 0.771 + 0.0591* = 0.89V 0.25 đ 1− F n X E Xo ' + nR E Ro ' * 0.771 + *1.538 = = 1.41V 0.25 đ • F=1 Æ E F =1 = n X + nR o' • F>1 Æ EF =1.01 = ER − 0.0591 (F − 1) = 1.538 − 0.0591 * = 1.514V 0.25 đ nR Tính % theo khối lượng Fe2O3 mẫu thiên thạch - Số đuơng lượng KMnO4 tiêu tốn phản ứng chuẩn độ: 41.27*0.0250*5 = 5.15875 mili đương lượng Đây số mol Fe có 0.4185 g thiên thạch 0.5 đ - % Fe2O3 thiên thạch: % Fe2 O3 = 5.15875 * 55.847 159.6882 * * 100 = 98.4219 ≈ 98.42 % 0.5 đ 1000 * 0.4185 * 55.847 Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2007B, 07/01/2010 Thời gian: 90 phút (không tính phút đọc đề) điểm Cr dung dịch xi mạ crom thường đuợc pha từ CrO3 Cần xác định hàm luợng CrO3 dung dịch xi mạ crom người ta làm sau - Dùng pipet bầu hút 10 mL dung dịch xi mạ crom cho vào bình định mức 250 mL, thêm nước cất đến vạch (dung dịch A) Hút 10 mL dung dịch A (cũng dùng pipet bầu 10 mL) vào erlen 250 mL, thêm mL acid sulfuric đặc, 10 mL dung dịch KI 10%, lắc nhẹ, đậy kín tối 30 phút Chuẩn độ luợng I2 sinh erlen Na2S2O3 ~0.1N, dùng thị hồ tinh bột Điểm cuối chuẩn độ màu dung dịch erlen chuyển từ xanh sang không màu dung dịch không xanh trở lại sau 30s Lặp lại thí nghiệm lần thu thể tích sau: 24.20; 24.25; 24.35; 24.30; 24.5 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N - Nồng độ Na2S2O3 xác định xác dung dịch K2Cr2O7 (0.100000± 0.000035)N (pha từ chất gốc), quy trình chuẩn độ tương tự Lặp lại thí nghiệm lần thu thể tích sau: 8.90; 8.95; 8.95; 8.90; 8.95 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N Hãy viết phương trình phản ứng quy trình phân tích  Pha vào nước CrO3: H2O + CrO3  HCrO4 (1) 0.25điểm  Thêm KI dư: 2CrO4- + 16H+ + 9I-  2Cr3+ + 3I3- + 8H2O (2) 0.25điểm  Chuẩn độ với Na2S2O3: 2S2O32- + I3-  S4O62- + 3I- (3) 0.25điểm  Với dung dịch K2Cr2O7 0.100000 N: Cr2O72- + 14H+ + 9I-  2Cr3+ + 3I3- + 7H2O (4) 0.25điểm  Nhận thấy chuỗi phản ứng xác định lại nồng độ Na2S2O3 dùng K2Cr2O7 có chất với chuỗi phản ứng xác định nồng độ CrO3 dung dịch xi mạ Ta dễ dàng thấy I- thực không tham gia vào phản ứng mà chất trung gian (vì đuợc hoàn trả lại phản ứng 3) Đuơng lượng CrO3 3, đuơng lượng Na2S2O3 0.25điểm Hãy tính nồng độ đương lượng dung dịch Na2S2O3 nồng độ (g/L) CrO3 dung dịch xi mạ Lưu ý: Kết phân tích biểu diễn có kèm theo sai số, với P = 0.95 Xác định nồng độ xác dung dịch Na2S2O3 ~0.1N  Trung bình thể tích dung dịch Na2S2O3 ~0.1N tiêu tốn cho 10 mL K2Cr2O7 (0.100000± 0.000035)N: V Na2 S2O3  8.93 mL , 0.25điểm  Độ lệch chuẩn SVNa2 S 2O3  0.02739 mL 0.25điểm  Nồng độ đương lượng Na2S2O3 : N Na2 S 2O3  N K 2Cr2O7 V K 2Cr2O7 V Na2 S2O3  0.100000 * 10  0.111982 ( N ) 0.5điểm 8.93 N Na S O N Na S O3  N   K Cr2 O7  N K Cr O  2   VK Cr2 O7     VK Cr O   2   V Na S O3     V Na S O3   2  0.000035   0.02 * 1.96   0.02739 * 2.776          0.100000   10 *   8.93 *   0.0042   N Na S O3  0.0042 * 0.11982  0.00047 ( N )  Sai số:      N Na2 S 2O3  0.11198  0.00047 ( N )  Độ xác: 99.58% 0.25điểm Xác định nồng độ xác CrO3 dung dịch xi mạ  Trung bình thể tích dung dịch Na2S2O3 ~0.1N tiêu tốn cho 10 mL dung dịch xi mạ pha loãng V Na2 S2O3  24.32 mL , 0.25điểm  Độ lệch chuẩn SVNa S O  0.115 mL 0.25điểm 2  Nồng độ CrO3 dung dịch xi mạ: 0.5điểm C CrO3 ( g / L)  C M (CrO3 ) * M CrO3    N Na2 S 2O3 V Na2 S 2O3 CrO3 CCrO3   VCrO3    VCrO  * M CrO3  N Na2 S 2O3 V Na2 S 2O3 * M Cr  * M O  * VCrO3 * M CrO3 * V250 V10 V250 V10 0.11198 24.32 250 * * 99.9943 *  226.93 ( g / L) 10 10  Sai số:  M Cr2O3  C VCrO3 N CrO3    N Na2 S 2O3     N Na S O 2      3 *   M Cr MO    VNa2 S 2O3     V Na S O 2    0.00062  3 * 0.00032  0.0011 0.25điểm    M CrO3     M CrO   2    V250     V250   2    V10      V    10  2   0.02 *1.96   0.00047   0.115 * 2.776   0.0011   0.25 * 1.96   0.01         * 1.96         250   10   10 *   0.11198   24.32 *   99.9943    0.0017532  0.004197 2  0.00587 2  0.0000112  0.001962  0.001962  0.0079   CCrO3  0.0079 * 226.93  1.79 ( g / L) 0.25điểm  C CrO3  226.9  1.8 ( g / L)  Độ xác: 99.21% Cho biết: σpipet = 0.01 mL, σbinhdinhmuc = 0.25 mL, Cr = 51.9961 ± 0.0006, O = 15.9994 ± 0.0003 Các số liệu khác tra bảng tóm tắt công thức 2 điểm Pha đệm borate, pH từ muối sodium tetraborate ngậm 10 H2O acid HCl NaOH Hãy tính khối lượng loại hóa chất cần thiết để pha 1L dung dịch đệm borate pH có đệm π = 0.1 Cho biết acid boric có pKa = 9.24 (giả thiết hóa chất có độ tinh khiết 100% theo công thức ghi nhãn), cho trọng lượng phân tử Na: 22.98977; B: 10.811, O: 15.9994, Cl: 35.4527, H: 1.00794 - Dung dịch đệm Borate có thành phần sau: acid boric H3BO3 baz liên hợp H2BO3- - Hòa sodium tetraborate Na2B4O7.10 H2O nuớc: Na2B4O7 + 5H2O  2H3BO3 + NaH2BO3 Như dung dịch sodium tetraborate có thành phần H3BO3/NaH2BO3 tỷ lệ 1:1, dung dịch đệm có 0.5điểm pH  pK a  lg NaH BO3   9.24 0.25điểm H BO3  - Dung dịch đệm borate có đệm π=0.1 có: 0.5điểm   2.303 * Cbuffer *   K  H  Ka H    2.303 * Cbuffer a  Cbuffer  10 9.24 *10 9 10 9.24  10 9   0.53393 * Cbuffer   0.187 ( M ) 0.53393 Như để pha 1L đệm có đệm π=0.1 cần phải dùng luợng sodium tetrabotare tương đuơng với 0.187 mol B, tức phải dùng 0.187/4 = 0.0468 mol Na2B4O7.10 H2O 0.25điểm M Na2 B4O7 10 H 2O  * 22.98977  * 10.811  17 * 15.9994  20 * 1.00794  381.372 M Khối lượng muối cần lấy: m = 0.0468 * 381.372 = 17.848 g 0.25điểm Do dung dịch có pH = 9.24 tức [NaH2BO3] = [H3BO3] = 0.187/2 = 0.0935 M 0.25điểm nên cần phải dùng HCl để chỉnh pH 9, tức thay đổi tỷ lệ [NaH2BO3]/[H3BO3] cho pH = theo phản ứng NaH2BO3 + HCl  H3BO3 + NaCl 0.25điểm pH  pK a  lg NaH BO3    9.24  lg NaH BO3   NaH BO3  10 0.24  0.575 0.5điểm H BO3  H BO3  H BO3  Lại có [NaH2BO3]+[H3BO3] = 0.187 M  [NaH2BO3] = 0.068 M; [H3BO3] = 0.119 M Vậy cần dùng 0.0935 – 0.0683 = 0.0352 mol HCl 0.5điểm Nếu giả thiết nồng độ HCl đậm đặc 12M thể tich HCl cần lấy V = 0.0252*1000/12 = 2.1 mL 3 điểm Chuẩn độ Ba2+ 0.05M EDTA 0.05 M pH = 10.9 thị NET Hãy thiết lập điều kiện chuẩn độ Hãy tính sai số phép chuẩn độ lấy điểm cuối màu trung gian màu rõ rệt Hãy cho nhận xét phép chuẩn độ Cho biết pKBaY = 7.8, pKBaNET = 3.0, thị NET có pKa2 = 6.3, pKa3 = 11.6, EDTA có pK1 = 2, pK2 = 2.67, pK3 = 6.7 pK4 = 10.26 Phương trình chuẩn độ: 0.25điểm Ba’ + Y’  BaY Phản ứng thị điểm tương đuơng: 0.25điểm BaInd + Y’  BaY + Ind’ Phản ứng phụ: Y H+: Y4- + nH+  HnY(4-n)- Tại pH = 10.9:  Y (H ) 1  H   H    K4 K4 K3  H   K4 K3K2  H   K K K K1 1  10 10.9  10 0.09  1.23 0.25điểm 10 10.26 Giữa Ind H+: Ind3- + mH+  HmY(4-m)- Tại pH = 10.9:  NET ( H ) 1  H   H    K3 K3K2  H   K K K1 1  10 10.9  10 0.78  6.01 0.25điểm 10 11.6 pK’BaY = 7.8 – 0.09 = 7.7 pK’BaNET = 3.0 – 0.78 = 2.22 0.25điểm Điều kiện chuẩn độ εNQ < 0.001  pK’BaY – pCo – pDF=1 = 7.7 + lg 0.05 - lg = 6.1 >  chuẩn độ xác đến 99.9% (mặc dù khoảng bước nhày hẹp) 0.25điểm F = 0.99  99% Ba2+ chuẩn độ  C Ba  C o D F  pBa  pC o  pD F   3.6 0.25điểm 100 F = 1.00  100% Ba2+ thành BaY pBa = 0.5(pCo + pDF + pKBaY - pαY(H)) = 4.65 0.25điểm F = 1.01  dư 1% Y’ so với Ba  pBa = pKBaY - pαY(H) – p(F-1) = 7.7 – = 5.7 0.25điểm Khoảng bước nhảy: pBa: 3.6 – 5.7 Sai số thị:  Màu trung gian: pBa = pK’BaNET = 2.22  nằm bước nhảy, sai số thiếu lớn  % Ind 10  pBacuoi 10 2.22 * 100    * 100   24% Co D  Ba ( L ,OH ) 0.05 0.25điểm  Màu rõ rệt: pBa = pK’BaNET +1 = 3.22  nằm bước nhảy, sai số thiếu %Ind   10  pBacuoi 10 3.22 * 100   * 100   2.4% 0.25điểm Co D  Ba ( L ,OH ) 0.05 Nhận xét: phép chuẩn độ mắc sai số thiếu thị bền dẫn đến điểm cuối luôn sớm điểm tương đương  thị không phù hợp 0.25điểm [...]... theo khối lượng Fe2O3 trong mẫu thi n thạch - Số đuơng lượng của KMnO4 tiêu tốn trong phản ứng chuẩn độ: 41.27*0.0250*5 = 5.15875 mili đương lượng Đây cũng chính là số mol của Fe có trong 0.4185 g thi n thạch 0.5 đ - % Fe2O3 trong thi n thạch: % Fe2 O3 = 5.15875 * 55.847 159.6882 * * 100 = 98.4219 ≈ 98.42 % 0.5 đ 1000 * 0.4185 2 * 55.847 Đề thi môn Phân Tích Định Lượng Lớp Hóa 2007B, 07/01/2010 Thời gian:... Các số liệu khác có thể tra trong bảng tóm tắt công thức 2 2 3 điểm Pha đệm borate, pH 9 từ muối sodium tetraborate ngậm 10 H2O và acid HCl hoặc NaOH Hãy tính khối lượng các loại hóa chất cần thi t để pha được 1L dung dịch đệm borate pH 9 có đệm năng π = 0.1 Cho biết acid boric có pKa = 9.24 (giả thi t các hóa chất có độ tinh khiết 100% theo công thức ghi trên nhãn), cho trọng lượng phân tử của Na:... thống, và là sai số âm 0.5 đ (c) Có bọt khí kẹt trong đầu buret lúc bắt đầu chuẩn độ nhưng mất đi lúc kết thúc chuẩn độ Bản thân bọt khí chi m một thể tích nhật định nào đó, bọt khí kẹt ở đầu buret nhưng bị mất và thay thế bằng dung dịch chất chuẩn Æ thể tích dung dịch NaOH đọc trên buret lớn hơn thể tích NaOH thực tế dùng để chuẩn lượng KHP trong erlenÆ nồng độ NaOH tính toán đuợc sẽ thấp hơn nồng độ dung... nước đến 25 mL nhưng phân tích viên lỡ pha loãng đến 35 mL ở 1 trong số mẫu chuẩn lặp Độ pha loãng không làm thay đổi số mol hay số đuơng lượng của KHP trong erlen, và không ảnh hưởng đáng kể tới khoảng bước nhảy của đuờng cong chuẩn độ Æ không ảnh hưởng đến điểm cuối của phản ứng chuẩn độ trong trường hợp này Æ không có sai số 0.5 đ Câu 3 (3.5 điểm) Hàm lượng Fe trong một mẫu thi n thạch đuợc xác... Dung dịch đệm Borate có thành phần như sau: acid boric H3BO3 và baz liên hợp H2BO3- - Hòa sodium tetraborate Na2B4O7.10 H2O và nuớc: Na2B4O7 + 5H2O  2H3BO3 + 2 NaH2BO3 Như vậy dung dịch sodium tetraborate có thành phần H3BO3/NaH2BO3 tỷ lệ 1:1, đây chính là dung dịch đệm có 0.5điểm pH  pK a  lg NaH 2 BO3   9.24 0.25điểm H 3 BO3  - Dung dịch đệm borate có đệm năng π=0.1 có: 0.5điểm   2.303... các thể tích như sau: 24.20; 24.25; 24.35; 24.30; 24.5 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N - Nồng độ Na2S2O3 được xác định chính xác bằng dung dịch K2Cr2O7 (0.100000± 0.000035)N (pha từ chất gốc), quy trình chuẩn độ tương tự như trên Lặp lại thí nghiệm 5 lần thu được các thể tích như sau: 8.90; 8.95; 8.95; 8.90; 8.95 mL dung dịch Na2S2O3 ~0.1N Hãy viết các phương trình phản ứng trong quy trình phân tích này... âm (thi u) 0.5 đ (d) KHP sử dụng trong các lần chuẩn lặp đuợc cân riêng trong các erlen khác nhau và chỉ chỉnh zero lúc cân erlen thứ nhất Khối lượng của các erlen trong những lần lặp đều khác nhau, khối lượng những erlen của những lần lặp sau có thể lớn hơn hay nhỏ hơn khối lương erlen đầu tiên Æ nếu chỉ zero trong lần cân đầu tiên thì sai số mắc phải trong những lần cân sau là sai số hệ thống, có. .. sẽ không phân định đuợc sai số từng erlen là âm hay dương 0.5 đ (e) Không sấy khô KHP trước khi dùng Do không sấy khô, có một lượng nước tồn tại trong KHP nên hàm luợng KHP trong mẫu thấp hơn thực tế, thể tích dung dịch KHP sử dụng trong phản ứng chuẩn độ sẽ cao hơn thực tế Æ tính ra hàm lượng NaOH sẽ lớn hơn thực tế Æ sai số dương 0.5 đ (f) Không sấy khô NaOH trước khi dùng Do không sấy khô, có một... chuẩn độ oxyhóa khử với KMnO4 Hòa tan 0.4185-g mẫu trong acid và dùng cột Walden khử định lượng Fe3+ về Fe2+ Chuẩn độ bằng KMnO4 0.02500 M, với hỗn hợp bảo vệ Zymmerman, tốn 41.27 mL Cho + o o E Fe = 0.77V , E MnO = 1.51V , [H ] = 2N 3+ − / Fe 2 + ,8 H + / Mn 2 + 4 9 Hãy nêu cấu tạo và cách sử dụng cột Walden: Chứa Ag kim loại trong môi trường HCl ở một nồng độ phù hợp có tính tóan trướcÆ thế oxyhóa khử... dùng K2Cr2O7 có cùng bản chất với chuỗi phản ứng xác định nồng độ CrO3 trong dung dịch xi mạ Ta dễ dàng thấy rằng I- thực sự không tham gia vào phản ứng mà nó chỉ là chất trung gian (vì đuợc hoàn trả lại ở phản ứng 3) Đuơng lượng của CrO3 là 3, đuơng lượng của Na2S2O3 là 1 0.25điểm Hãy tính nồng độ đương lượng dung dịch Na2S2O3 và nồng độ (g/L) CrO3 trong dung dịch xi mạ Lưu ý: Kết quả phân tích được