Phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng oxi hóa khử

Phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng oxi hóa khử

A MỞ ĐẦUI.Lý do chọn đề tài:

Hóa học phân tích là môn khoa học về các phương pháp xác định thành phần định tính và định lượng các chất và hỗn hợp của chúng Phân tích định lượng cho phép xác định thành phần về lượng các hợp phần của chất cần phân tích Như vậy hóa học phân tích đóng vai trò qua trọng đối với sự phát triển của các môn hóa học khác cũng như các ngành khoa học khác Do có tầm quan trọng nên một loạt các chuyên ngành của khoa học phân tích ra đời và ngày càng phát triển mạnh Tùy thuộc vào bản chất của các chất phân tích mà người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Trong đó nhóm phương pháp hóa học dựa trên các loại phản ứng được ứng dụng nhiều nhất Do đó trong bài này tôi đặc biệt nghiên cứu các phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng hóa học cụ thể là phản ứng oxi hóa khử.

II.Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử này nhằm tập hợp hệ thống là những kiến thức cơ bản trong chuẩn độ oxi hóa khử Đưa ra một số bài tập ứng dụng phương pháp này để làm cơ sở trong quá trình học hóa phân tích định lượng và thực hành.

III.Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử trong hóa học phân tích định lượng.

IV.Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu.

B NỘI DUNG

Các phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử được sử dụng để định lượng các chất có tính oxi hóa, khử Phương trình chuẩn độ oxi hóa – khử có thể biểu diễn như sau:

Ox1 + n1e ⇌ Kh1 Kh2 ⇌ Ox2 + n2e

n2Ox1 + n1Kh2 ⇌ n2Kh1 + n1Ox2.

1 Phương trình chuẩn độ:

a) Đối với phản ứng chuẩn độ đối xứng:

Phương trình phản ứng chuẩn độ dạng oxi hóa và dạng khử liên hợp có hệ số bằng

b) Đối với phản ứng chuẩn độ bất đối xứng:

Phương trình phản ứng chuẩn độ dạng oxi hóa và dạng khử liên hợp có hệ số khác

 Phương pháp pemanganat dựa trên cơ sở các phản ứng oxi hóa các chất khử bằng ion pemanganat trong môi trường axit, bazo hay trung tính.

Trong môi trường axit: MnO48H5eMn24H O2

Trong môi trường trung tính: MnO42H O23eMnO24OH

 Định lượng chất khử qua phản ứng với Fe3+ sau đó chuẩn độ lượng Fe2+ còn dư dùng để chuẩn độ các chất khử mà gặp khó khăn khi chuẩn độ trực tiếp Ví dụ như: Cr2+ thành Cr3+, Ti3+ thành Ti4+,

 Định lượng gián tiếp chất khử dùng pemanganat dư dùng để chuẩn độ các chất khử không thể chuẩn độ trực tiếp được.

 Định lượng gián tiếp chất oxi hóa dùng chất khử dư.

 Phản ứng này có thể dùng chuẩn độ ngược chiều chất oxi hóa.

 Có thể định lượng chất thử bằng phương pháp chuẩn độ thế hoặc chuẩn độ ngược:  Cho chất khử phản ứng với muối Fe3+ dư và chuẩn độ lượng Fe2+ tạo thành bằng 27

Cr O

 Nếu chất khử phản ứng chậm với Fe3+ thì thêm K2Cr2O7 dư, lấy chính xác, sau đó chuẩn ngược bằng dung dịch chuẩn Fe(II).

c) Phương pháp iot:

Phương pháp này dựa trên cơ sở các quá trình oxi hóa, khử biến iot tự do thành iotdua và ngược lại:

 Định lượng các chất khử hoặc các chất oxi hóa.

Một trong các chất khử được dùng để định lượng trong phương pháp này là Na2S2O3 Để chính xác người ta dung chỉ thị là hồ tinh bột.

 Cho các chất oxi hóa tác dụng với KI dư sau đó chuẩn độ lượng iot giải phóng ra

Bài 2: Tính pe và E trong phép chuẩn độ 25,00 ml Fe2+ 0,100 M bằng KmnO4 0,0200M trong H2SO4 ( pH = 0) sau khi đã thêm

Bài 3: Việc xác định nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 được thực hiện bằng cách:

cân a gam H2C2O4.2H2O ( M = 126,066 ), hòa tan trong bình định mức 250ml Chuẩn độ 25,00ml dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M hết V ml KMnO4 Nếu nồng độ của KMnO4 bằng 0,01M thì cần cân a trong khoảng bao nhiêu gam để V dao động từ 15 – 20

V = 20,00ml = =⟶ 0,6303 g.

Vậy lượng cân axit oxalic phải lấy từ 0,5 – 0,6 g.

Bài 4: Xác định nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 được thực hiện bằng cách cân 0,5124 g H2C2O4.H2O (M = 126,066), hòa tan trong bình định mức 250ml Chuẩn độ 25,00ml dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M thì hết 18,75ml KMnO4.

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

Bài 5: Để xác định hàm lượng phần trăm của H2O2, người ta hòa tan 1,5 g mẫu, pha loãng với nước, sau đó chuẩn độ dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M hết 31,25ml KMnO4 0,0115M Tính % H2O2 trong mẫu?

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

34,015.5 = 0,0115 31,252 1000

⟶ a = 0,03056g và %H2O2 = 0,030561,5 100% = 2,04%.

Bài 6: Hòa tan 0,45 gam một mẫu chứa hidroxylamin H2NOH và tạp chất trơ trong dung dịch chứa lượng dư Fe3+ Sau đó chuẩn độ Fe2+ tạo thành hết 24,18ml KMnO4 0,0854M Tính hàm lượng hidroxylamin trong mẫu?

Lời giải: Phản ứng khử Fe3+ bởi H2NOH:

Bài 7: Trộn 5 ml KClO3 với 50 ml FeSO4 0,12M Thêm 10 ml H2SO4 1 M vào hỗn hợp thu được Chuẩn độ FeSO4 dư hết 15,3 ml KMnO4 0,0305 M Tính nồng độ % của KClO3, biết tỉ khối của dung dịch bằng 1,02.

Lời giải: Phản ứng giữa KClO3 và FeSO4:

Gọi số gam của KClO3 là a

Số mol Fe2+ đã phản ứng với ClO3

Bài 8: Một mẫu 0,501 gam đá vôi được hòa tan trong axit và sau đó làm kết tủa hết

io Ca2+ dưới dạng CaC2O4 Lọc kết tủa, rửa sạch và chế hóa kết tủa trong 25 ml hỗn hợp KMnO4 0,0508 và H2SO4 1M Sau đó chuẩn độ KMnO4 dư hết 18,2 ml FeSO4 0,05015 M Tính hàm lượng % của Ca trong đá vôi?

Lời giải: Các phản ứng xảy ra:

Bài 9: Hòa tan 1,805 gam quặng sắt trong HCl Khử Fe3+ thành Fe2+, pha loãng với nước rồi chuẩn độ Fe2+ hết 20,15 ml K2Cr2O7 có độ chuẩn theo Fe là 0,002,5 Tính hàm lượng % Fe trong quặng?

Độ chuẩn K2Cr2O7 theo Fe bằng 0,00205 có nghĩa là 1ml K2Cr2O7 tương đương hóa học với 0,00205 g Fe Vậy số gam Fe trong quặng phản ứng vừa hết với 20,15ml K2Cr2O7

Cho khối chảy vào nước, đun sôi để phân hủy hết Na2O2 và tách kết tủa Fe(OH)3 Lấy dung dịch thu được, axit hóa bằng H2SO4, thêm 100ml FeSO4 0,0502M Chuẩn độ Fe2+ dư hết 25,3 ml K2Cr2O7 0,01052 M Tính hàm lượng % của Cr trong quặng?

Số mol Fe2+ dư theo phản ứng (2)

Bài 11: Để chuẩn hóa dung dịch Na2S2O3 người ta hòa tan 0,1004 g KIO3 trong 100 ml nước, thêm 6 ml KI 6% và 1ml HCl 2M Chuẩn độ I3

Bài 12: Hòa tan 0,6521 g K2Cr2O7 có lẫn tạp chất vào nước và chuyển vào bình định mức 200 ml Thêm nước đến vạch Dùng pipet hút 25ml dung dịch thu được, thêm 10 ml H2SO4 1 M; 5 ml Na2CO3 0,1 M Lắc đều trong vài phút cho đến khi hết bọt khí Thêm tiếp 20 ml KI 5% Đậy kín bình và để yên trong tối 10 phút Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,1015 M cho đến màu vàng rơm Sau đó, thêm 2 ml hồ tinh bột và chuẩn độ trực tieepscho đến mất màu xanh lục thì phải dùng hết 12,56 ml Na2S2O3 Tính độ tinh

Bài 13: Một chất bột gồm có Na3AsO4.12H2O, Na2HAsO4 và tạp chất trơ Hòa tan 1,012 gam bột trong nước và pha loãng thành 100 ml Chuẩn độ hỗn hợp ở pH = 8 hết 15 ml dung dịch iot 0,01428 M trong KI 1 M Sau đó axit hóa dung dịch bằng H2SO4, thêm KI dư chuẩn độ iot giải phóng ra hết 30,51 ml Na2S2O3 0,085 M Tính thành phần % của

Bài 14: Hòa tan 0,25g một mẫu phân tích chứa bột Fe và Fe2O3 trong HCl Khử Fe3+ thành Fe2+ Chuẩn độ lượng Fe2+ thu được hết 25,18 ml KMnO4 0,03 M Tính hàm lượng % của Fe và Fe2O3 trong mẫu.

Bài 15: Để chuẩn hóa dung dịch chuẩn KMnO4 người ta hòa tan 1,2605 g

H2C2O4.2H2O trong nước và pha loãng thành 250 ml Chuẩn độ 25 ml dung dịch thu được hết 18,72 ml KMnO4 Tính nồng độ mol của KMnO4.

⟹ CM = 0,0214 M.

Bài 16: Tính sai số khi chuẩn độ dung dịch Fe2+ bằng dung dịch KMnO4 có cùng nồng độ đương lượng 0,1 N, nếu kết thúc chuẩn độ của dung dịch bằng 0,95 V; 1,515 V.

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

Bài 17: Chuẩn độ 25 ml FeSO4 0,05 M bằng KMnO4 0,01 Mở pH = 0 Tính E và pe của điện cực Pt nhúng dung dịch chuẩn độ so với điện cực hidro tiêu chuẩn sau khi thêm:

Bài 18: Hòa tan 0,51g một mẫu chất khoáng chứa SnO2 trong axit, khử Sn(IV) thành Sn(II) bằng Pb Sau đó chuẩn độ Sn(II) bằng K2Cr2O7 0,035 M Thể tích K2Cr2O7 đã dùng là 15,05 ml Tính hàm lượng % của SnO2 trong mẫu phân tích

Lời giải: Gọi a là số gam của SnO2

Bài 20: Cân 0,3325 g K2Cr2O7 bị nhiễm bẩn hòa tan định mức thành 500 ml (dung dịch A) Chuẩn độ 20 ml dung dịch A bằng dung dịch FeSO4 0,01 M thì tốn 26,4 ml.

a) Viết và cân bằng phản ứng chuẩn độ bằng ion b) Tính % K2Cr2O7 trong mẫu ban đầu?

Bài 21: Tính nồng độ thuốc thử và các sản phẩm của phản ứng trong điểm tương

đương khi chuẩn độ dung dịch Fe2+ 0,1N bằng dung dịch Ce4+ 0,1 N Nếu cả hai dung

Bài 22: Chuẩn độ 100 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,1 M bằng dung dịch TiCl3 0,2 M (pH

Bài 23: Chuẩn độ dung dịch 10 ml H2C2O4 0,05 M trong môi trường axit hết 0,75 ml KMnO4 Hãy viết phương trình phản ứng chuẩn độ và tính nồng độ của dung dịch

Bài 24: Lấy 5 ml rượu mạnh pha loãng thành 1 l bằng bình định mức, sau đó lấy ra

25 ml thêm vào 50 ml K2Cr2O7 0,02 M để oxi hóa rượu etylic thành CH3COOH theo

Sau khi làm lạnh thêm 20 ml Fe3+ 0,1253 M, lượng Fe2+ dư được chuẩn độ bằng dung dịch K2Cr2O7 hết 7,46 ml với chỉ thị diphenylamin sunfonic axit Tính % C2H5OH trong rượu mạnh trên ( 46,07 g/mol )

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

% C2H5OH = 0,0505525.25 100% = 40,4%.

Bài 25: Lấy 10 ml dung dịch As2O3 đem định lượng hết 9,85 ml dung dịch I2 0,1 N Viết phương trình phản ứng định lượng và tính nồng độ g/l của dung dịch As2O3.

Bài 26: Chuẩn độ 15,0ml dung dịch FeCl2 bằng dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,07N trong môi trường thích hợp thấy tiêu tốn hết 12,7ml Tính nồng độ dung dịch FeCl2 (g/l)

Bài 27: Tính sai số chuẩn độ 100 ml dung dịch Fe2+ có 0,1 M bằng Ce4+ 0,1 M trong môi trường H2SO4 1 M Nếu kết thúc chuẩn độ ở E bằng 0,87 V và 1,237 V.

Bài 29: Chuẩn độ 100 ml dung dịch FeSO4 0,1 M bằng dung dịch KMnO4 0,02 M ở pH = 0 Tính sai số chuẩn độ khi dung dịch xuất hiện màu hồng của KMnO4 với nồng độ là 1.10-5 M.

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ: 5Fe2 MnO48H5Fe3 Mn24H O2

Chuẩn độ đến khi xuất hiện màu hồng là kết thúc chuẩn độ sau điêm tương đương.

Bài 30: Tính sai số chuẩn độ 100 ml dung dịch Fe2+ có 0,1 M bằng Ce4+ 0,1 M trong môi trường H2SO4 1 M Nếu dùng chỉ thị là diphenylamin

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

Trong phép chuẩn độ oxi hóa khử chủ yếu chúng ta dựa vào các phản ứng oxi hóa khử để chuẩn độ Không sử dụng chỉ thị mà dựa vào sự đổi màu của các chất oxi hóa hoặc khử để dừng chuẩn độ Đường chuẩn độ được xác định dựa vào việc tính thế theo phương trình Nernst Trong quá trình nghiên cứu không tránh khỏi những sai sót mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn.

D Tài liệu nghiên cứu

1 Bộ y tế Hoá phân tích Tập 1 Nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội, 2007.

2 Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, dự án đào tạo giáo viên THCS Đào Thị Phương Diệp – Đỗ Văn Huê Giáo trình hóa học phân tích, các phương pháp định lượng hóa học Nhà xuất bản Đại học Sư phạm.

3 Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi Cơ sở hóa phân tích Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật, 2002.

4 Hồ Viết Quý Cơ sở hóa phân tích hiện đại, Tập 1 Các phương pháp phân tích hóa học Nhà xuất bản Đại học Sư Phạm.

5 Nguyễn Tinh Dung phần I,II,III Hóa phân tích Nhà xuất bản Giáo dục, 2002.

6 Nguyễn Xuân Tùng Hóa phân tích ddaHQG Hà Nội, Trường Đại Học Khoa Học

II.Mục đích nghiên cứu 1

III.Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: 1

IV.Phương pháp nghiên cứu: 1

B NỘI DUNG 2

1 Phương trình chuẩn độ: 2

a) Đối với phản ứng chuẩn độ đối xứng: 2

b) Đối với phản ứng chuẩn độ bất đối xứng: 3