Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích PHỨC CHẤT TRONG DUNG DỊCH PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC I LÝ THUYẾT TÓM TẮT (Các công thức quan trọng in đỏ) Hằng số bền (HSB), số không bền 𝑀 + 𝐿 ⇌ 𝑀𝐿 𝑀𝐿 + 𝐿 ⇌ 𝑀𝐿2 … 𝛽1 𝛽2 ; 𝐾2 = 𝛽2 𝛽1 ; 𝐾1 = 𝛽𝑛 𝑀 + 𝑛𝐿 ⇌ 𝑀𝐿𝑛 𝛽 = 𝛽1 𝛽2 … 𝛽𝑛 ; 𝐾 = 𝐾1 𝐾2 … 𝐾𝑛 Nồng độ cân cấu tử dung dịch phức Từ HSB 𝛽, kết hợp định luật bảo toàn khối lượng ion M: [𝑀] + [𝑀𝐿] + ⋯ + [𝑀𝐿𝑛 ] = 𝐶𝑀 Ta được: 𝛽1,𝑖 [𝐿]𝑖 [𝑀𝐿𝑖 ] = 𝐶𝑀 + 𝛽1 [𝐿] + 𝛽1,2 [𝐿]2 + ⋯ + 𝛽1,𝑛 [𝐿]𝑛 Trong [𝐿] nồng độ cân ion L (Từ suy để tính nồng độ [𝑀𝐿0 ] [𝑀], tử 𝛽1,0 [𝐿]0 = 1) Hằng số bền không bền điều kiện Giả sử dung dịch phức 𝑀𝑌 2− có mặt ion lạ 𝐿 𝐻 + : - 𝐿 có khả tạo phức phụ 𝑀𝐿, 𝑀𝐿2 , …, 𝑀𝐿𝑛 với 𝑀 (có HSB tương ứng 𝛽1, 𝛽2, …, 𝛽𝑛 ) - 𝐻 + có khả tạo phức phụ 𝐻𝑌 3− , 𝐻2 𝑌 2− , 𝐻3 𝑌 − , 𝐻4 𝑌 với phối tử 𝑌 4− (có HSB −1 −1 −1 −1 tương ứng 𝐾𝑎4 , 𝐾𝑎3 , 𝐾𝑎2 , 𝐾𝑎1 ) 𝑀𝐿𝑛−1 + 𝐿 ⇌ 𝑀𝐿𝑛 𝛽𝑛 ; 𝐾𝑛 = Gọi [𝑀]′ , [𝑌 4− ]′ tổng nồng độ dạng 𝑀 𝑌 4− (không tính [𝑀𝑌 2− ]): [𝑀]′ = [𝑀] + [𝑀𝐿] + ⋯ + [𝑀𝐿𝑛 ] = [𝑀]𝛼𝑀(𝐿) [𝑌 4− ]′ = [𝑌 4− ] + [𝐻𝑌 3− ] + ⋯ + [𝐻4 𝑌] = [𝑌 4− ]𝛼𝑌(𝐻) Trong đó: 𝛼𝑀(𝐿) = + 𝛽1 [𝐿] + 𝛽1,2 [𝐿]2 + ⋯ + 𝛽1,𝑛 [𝐿]𝑛 𝛼𝑌(𝐻) ⇒ [𝐻 + ] [𝐻 + ]2 [𝐻 + ]3 [𝐻 + ]4 =1+ + + + 𝐾4 𝐾4,3 𝐾4,2 𝐾4,1 HSB không bền điều kiện: Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích 𝛽′ = 𝛽 ; 𝐾 ′ = 𝐾𝛼𝑀(𝐿) 𝛼𝑌(𝐻) 𝛼𝑀(𝐿) 𝛼𝑌(𝐻) (Nếu 𝑀 không tạo phức phụ với 𝐿 𝑌 4− không bị proton hóa 𝐻 + ta cho tương ứng 𝛼𝑀(𝐿) = 𝛼𝑌(𝐻) = 1) Chuẩn độ thuốc thử Complexon III (CompIII) Đường định phân đường 𝑝𝑀 − 𝑉𝐶𝑜𝑚𝑝𝐼𝐼𝐼 (𝑝𝑀 = − log[𝑀]) Giả sử chuẩn độ dd ion KL 𝑀 (𝑉0 ml, 𝐶0 mol/l) dung dịch chất tạo phức 𝐿 (𝐶 mol/l) Phản ứng chuẩn độ: [𝑀𝐿𝑛 ] 𝑀 + 𝑛𝐿 ⇌ 𝑀𝐿𝑛 𝛽= [𝑀][𝐿]𝑛 𝑛𝐶0 𝑉0 𝑉𝑡đ = 𝐶 Các giai đoạn định phân: - Chưa chuẩn độ: dd có ion 𝑀, [𝑀] = 𝐶0 𝑝𝑀 = − log 𝐶0 - Chuẩn độ đến trước điểm tương đương (ĐTĐ): dd có 𝑀𝐿𝑛 𝑀 dư, ta có: 𝐶𝑉 𝐶0 𝑉0 − 𝑛 𝐶𝑉 𝑛𝑀 𝑑ư = 𝐶0 𝑉0 − ⇒ [𝑀𝑑ư ] = 𝑛 𝑉 + 𝑉0 𝐶𝑉 𝐶0 𝑉0 − 𝑛 𝑝𝑀 = − log 𝑉 + 𝑉0 - Tại ĐTĐ: dd có 𝑀𝐿𝑛 , coi phức phân ly không đáng kể, ta có nồng độ phức: 𝐶0 𝑉0 𝐶𝑝 = 𝑉 + 𝑉0 𝐶𝑝 𝑝𝑀 = (log 𝛽 − log 𝑛 ) 𝑛+1 𝑛 - Sau ĐTĐ: dd có 𝑀𝐿𝑛 𝐿 dư, ta có: 𝐶𝑉 − 𝑛𝐶0 𝑉0 [𝐿𝑑ư ] = 𝑉 + 𝑉0 𝐶𝑝 𝑝𝑀 = log 𝛽 − log [𝐿𝑑ư ]𝑛 Sai số chuẩn độ: 𝑆 = (𝐹 − 1) 100%, 𝐹 mức độ định phân: 𝐶𝑉 𝑉 𝐹= = 𝐶0 𝑉0 𝑉𝑡đ II BÀI TẬP Thêm dung dịch 𝐾𝐶𝑁𝑆 0,01𝑀 𝐻𝐶𝑙𝑂4 0,1𝑀 vào dung dịch 𝐹𝑒(𝐶𝑙𝑂4 )3 0,1𝑀 HSB phức 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ 103,03 , phức khác không bền Hãy tính gần nồng độ 𝐹𝑒 3+ , 𝐶𝑁𝑆 − , 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ Tính 𝑝𝑌 = − log[𝑌 4− ] dung dịch sau: Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Bài tập Hóa phân tích Dd 𝑀𝑌 2− 0,01𝑀 Dd 𝐶𝑎𝑌 2− 0,01𝑀 Dd 𝑀𝑌 2− 0,01𝑀 + 𝐶𝑎𝑌 2− 0,01𝑀 Cho HSB 𝑀𝑌 2− 𝐶𝑎𝑌 2− 108,7 1010,7 Phức 𝐵𝑎𝑌 2− tạo thành 𝐵𝑎2+ 𝑁𝑎2 𝐻2 𝑌 (𝑌 4− ) có HSB 𝛽 = 107,8 Tính nồng độ cân phần tử hỗn hợp: 𝐵𝑎2+ 0,01𝑀 + 𝑌 4− 0,01𝑀 𝐵𝑎2+ 0,01𝑀 + 𝑌 4− 0,1𝑀 Trộn dung dịch 𝐹𝑒 3+ 10−3 𝑀 𝐶𝑁𝑆 − 0,1𝑀, phức tạo thành 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ (𝛽1 = 102,1) có màu đỏ bắt đầu nhận thấy nồng độ 10−5,5 Phải thêm dung dịch 𝐹 − có nồng độ bào nhiêu vào dung dịch để làm màu đỏ, biết phức tạo từ 𝐹 − 𝐹𝑒 3+ 𝐹𝑒𝐹 2+ có 𝛽2 = 105,5 Thêm 0,3 mol 𝐾𝐶𝑁𝑆 0,2 mol 𝑁𝑎2 𝐶2 𝑂4 vào 1l dung dịch 𝐹𝑒𝐶𝑙3 0,1𝑀 Tính gần [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] Biết: 𝛽𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ = 103,03; 𝛽𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 )+ = 2,5.109 Tính phần mol 𝑌 4− giá trị pH sau: 3; 7; 11 Cho biết 𝐻4 𝑌 có số phân ly axit: 𝐾𝑎1 = 1,02.10−2 ; 𝐾𝑎2 = 2,14.10−3; 𝐾𝑎3 = 6,92.10−7 ; 𝐾𝑎4 = 5,5.10−11 Phản ứng 𝑀𝑔2+ chất thị ET-00 sau: 𝑀𝑔2+ + 𝐼𝑛𝑑 3− ⇌ 𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑− 𝛽 = 107 màu đỏ Mặt khác: 𝐼𝑛𝑑 3− + 𝐻 + ⇌ 𝐻𝐼𝑛𝑑 2− 𝑝𝐾𝑎3 = 11,5 da cam xanh 2− + 𝐻𝐼𝑛𝑑 + 𝐻 ⇌ 𝐻2 𝐼𝑛𝑑− 𝑝𝐾𝑎2 = 6,3 xanh đỏ Tại 𝑝𝐻 = 10, tính 𝑝𝑀𝑔 để: a) Dung dịch có màu đỏ phức 𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − b) Dung dịch có màu xanh 𝐻𝐼𝑛𝑑 2− tự Tính HSB điều kiện phức 𝑁𝑖𝑌 4− dung dịch đệm 𝑁𝐻3 1𝑀 𝑁𝐻4 𝐶𝑙 1,78𝑀 Biết nồng độ ion 𝑁𝑖 2+ không đáng kể so với nồng độ 𝑁𝐻3 Cho biết: 2,67 Các số bền tổng cộng phức 𝑁𝑖(𝑁𝐻3 )2+ ; 𝛽1,2 = 104,8; là: 𝛽1,1 = 10 𝛽1,3 = 106,4; 𝛽1,4 = 107,5 ; 𝛽1,5 = 108,1; 𝛽𝑁𝑖𝑌 2− = 1018,62 𝑝𝐾𝑎 𝑁𝐻4+ = 9,25; số phân ly axit 𝐻4 𝑌 cho câu Tính nồng độ cân 𝑀𝑔2+ , 𝑌 4− , 𝑀𝑔𝑌 2− dung dịch có 𝑀𝑔2+ 0,01𝑀; 𝑌 4− 0,02𝑀; 𝑝𝐻 = 11 Biết: 𝛽𝑀𝑔𝑌 2− = 108,7 ; 𝛽𝑀𝑔(𝑂𝐻)+ = 102,58 ; số phân ly axit 𝐻4 𝑌 cho câu 10 Định phân 50𝑚𝑙 𝐻𝑔(𝑁𝑂3 )2 0,1𝑀 𝐶𝑁𝑆 − 0,1𝑀 Phức tạo thành 𝐻𝑔(𝐶𝑁𝑆)2 có 𝛽 = 1020 Tính giá trị 𝑝𝐶𝑁𝑆 = − log[𝐶𝑁𝑆 − ] thời điểm thêm dd 𝐶𝑁𝑆 − đến: - ±0,1% (trước sau ĐTĐ) - Tại ĐTĐ Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích 11 Tính pCa chuẩn độ 100 ml dung dịch 𝐶𝑎2+ 0,1𝑀 dung dịch compIII (𝐻2 𝑌 2− ) 0,1𝑀 pH dung dịch trì ổn định 𝑝𝐻 = 10: a) Thêm 90 ml dd compIII b) Thêm 100 ml dd compIII c) Thêm 110 ml dd compIII Cho biết 𝛽𝐶𝑎𝑌 2− = 5,5.1010 ; số phân ly axit 𝐻4 𝑌 cho câu 12 Tính pZn dung dịch trộn lẫn 40; 50; 60 ml dung dịch compIII 0,001𝑀 với 50 ml dung dịch 𝑍𝑛2+ 0,001𝑀 Giả thiết dung dịch 𝑍𝑛2+ dung dịch compIII chứa 𝑁𝐻3 0,1𝑀 𝑁𝐻4 𝐶𝑙 0,176𝑀 tạo nên giá trị pH không đổi Cho biết: Các số bền phức 𝑍𝑛(𝑁𝐻3 )2+ = 2,2.102 ; là: 𝛽𝑍𝑛(𝑁𝐻3 )2+ = 1,9.10 ; 𝛽𝑍𝑛(𝑁𝐻3 )2+ 𝛽𝑍𝑛(𝑁𝐻3 )2+ = 2,5.102 ; 𝛽𝑍𝑛(𝑁𝐻3 )2+ = 1,1.102 ; 𝛽𝑍𝑛𝑌 2− = 3,2.106 Các số phân ly axit 𝐻4 𝑌 cho câu III HƯỚNG DẪN BÀI TẬP Dung dịch sau thêm có: [𝐹𝑒3+ ] = 0,1𝑀; [𝐶𝑁𝑆− ] = 0,01𝑀; [𝐶𝑙𝑂− ] = 0,4𝑀 Các phức khác không bền nghĩa coi tạo phức 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+: 𝐹𝑒 3+ + 𝐶𝑁𝑆 − ⇌ 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ Phản ứng: 𝑥 𝑥 𝑥 Còn lại: 0,1 − 𝑥 0,01 − 𝑥 𝑥 Ta có: 𝑥 𝛽= = 103,03 ⇒ 𝑥 = 9,9.10−3 = [𝐹𝑒𝐶𝑁𝑆 2+ ] (0,1 − 𝑥)(0,01 − 𝑥) ⇒ [𝐹𝑒 3+ ] = 0,1 − 𝑥 = 9,01.10−2 𝑀; [𝐶𝑁𝑆 − ] = 0,01 − 𝑥 = 1,03.10−4 𝑀 Xét dung dịch: - Dd 𝑀𝑌 2− 0,01𝑀: 𝑀𝑌 2− ⇌ 𝑀2+ + 𝑌 4− 𝑥 𝑥 𝑥 0,01 − 𝑥 𝑥 𝑥 - P/ư: Còn lại: −2 10 − 𝑥 ⇒ 𝛽= = 108,7 ⇒ 𝑥 = 4,47.10−6 = [𝑌 4− ] ⇒ 𝑝𝑌 = 5,35 𝑥2 Dd 𝐶𝑎𝑌 2− 0,01𝑀: tương tự trên, 𝑝𝑌 = 6,35 Dd 𝑀𝑌 2− 0,01𝑀 + 𝐶𝑎𝑌 2− 0,01𝑀: Vì 𝛽𝐶𝑎𝑌 2− > 𝛽𝑀𝑌 2− nên cân chuyển dịch tạo 𝐶𝑎𝑌 2− : 𝑀𝑌 2− + 𝐶𝑎2+ ⇌ 𝐶𝑎𝑌 2− + 𝑀2+ [𝑀𝑌 2− ] ⇒ [𝐶𝑎𝑌 2− ] = [𝑀2+ ] ⇔ 𝛽𝐶𝑎𝑌 2− [𝐶𝑎2+ ][𝑌 4− ] = 𝛽𝑀𝑌 2− [𝑌 4− ] Thay [𝐶𝑎2+ ] = [𝑀𝑌 2− ] (từ phương trình), ta được: Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích [𝑌 4− ] = √ ⇒ 𝛽𝐶𝑎𝑌 2− 𝛽𝑀𝑌 2− 𝑝𝑌 = 9,7 Tương tự câu Khi trộn dd 𝐹𝑒 3+ 𝐶𝑁𝑆 − , ta có: 𝐹𝑒 3+ + 𝐶𝑁𝑆 − ⇌ 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ 𝛽1 = 102,1 Khi thêm dung dịch 𝐹 − , ta có: 𝐹𝑒 3+ + 𝐹 − ⇌ 𝐹𝑒𝐹 2+ 𝛽2 = 105,5 Vì 𝛽2 > 𝛽1 nên có cân chuyển dịch tạo 𝐹𝑒𝐹 2+ : (∗) 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ + 𝐹 − ⇌ 𝐹𝑒𝐹 2+ + 𝐶𝑁𝑆 − Hằng số cân phản ứng này: [𝐹𝑒𝐹 2+ ][𝐶𝑁𝑆 − ] [𝐹𝑒𝐹 2+ ] [𝐹𝑒 3+ ][𝐶𝑁𝑆 − ] 𝛽2 𝐾= = = = 103,4 [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ][𝐹 − ] [𝐹𝑒 3+ ][𝐹 − ] [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] 𝛽1 Vì màu đỏ 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ bắt đầu nhận thấy [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] ≥ 10−5,5, cần thêm 𝐹 − để cân (∗) chuyển dịch giảm nồng độ 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ đến [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ]𝐶𝐵 ≤ 10−5,5 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 𝐶𝐹𝑒 3+ = [𝐹𝑒 3+ ] + [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] + [𝐹𝑒𝐹 2+ ] = 10−3 { 𝐶𝐶𝑁𝑆− = [𝐶𝑁𝑆 − ] + [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] = 0,1 𝐶𝐹− = [𝐹 − ] + [𝐹𝑒𝐹 2+ ] = 𝑦 2+ Đặt [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆) ] = 𝑥 ⇒ [𝐶𝑁𝑆 − ] = 0,1 − 𝑥 Tại cân bằng, xem [𝐹𝑒 3+ ] không đáng kể so với [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] [𝐹𝑒𝐹 2+ ] ⇒ [𝐹𝑒𝐹 2+ ] = 10−3 − 𝑥 ⇒ [𝐹 − ] = 𝑦 + 𝑥 − 10−3 Thay vào công thức 𝐾, ta được: (10−3 − 𝑥)(0,1 − 𝑥) = 103,4 −3 ) 𝑥(𝑦 + 𝑥 − 10 Sử dụng 𝑥 ≤ 10−5,5, giải 𝑦 ≥ 0,0135𝑀, tức 𝐶𝐹− ≥ 0,0135𝑀 Tương tự câu 4: 𝐹𝑒 3+ + 𝐶𝑁𝑆 − ⇌ 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ 𝛽𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ 2− 𝐹𝑒 3+ + 𝐶2 𝑂4 ⇌ 𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 )+ 𝛽𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 )+ 2− 2+ + − (∗) 𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆) + 𝐶2 𝑂4 ⇌ 𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 ) + 𝐶𝑁𝑆 + − + 𝛽 [𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 ) ][𝐶𝑁𝑆 ] 𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 ) ⇒ 𝐾(∗) = = 2− 2+ [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆) ][𝐶2 𝑂4 ] 𝛽𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: 𝐶𝐹𝑒 3+ = [𝐹𝑒 3+ ] + [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] + [𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 )+ ] {𝐶𝐶𝑁𝑆 − = [𝐶𝑁𝑆 − ] + [𝐹𝑒(𝐶𝑁𝑆)2+ ] 𝐶𝐶2 𝑂42− = [𝐶2 𝑂42− ] + [𝐹𝑒(𝐶2 𝑂4 )+ ] Gọi [𝑌 4− ]′ tổng nồng độ dạng 𝑌 4− dung dịch, ta có: [𝑌 4− ]′ = [𝑌 4− ] + [𝐻𝑌 3− ] + ⋯ + [𝐻4 𝑌] = [𝑌 4− ]𝛼𝑌(𝐻) ⇒ Phần mol [𝑌 4− ]: Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích 𝑥𝑌 4− [𝑌 4− ] = 4− ′ = [𝑌 ] 𝛼𝑌(𝐻) Tại 𝑝𝐻 = ⟹ [𝐻 + ] = 10−3 : [𝐻 + ] [𝐻 + ]2 [𝐻 + ]3 [𝐻 + ]4 𝛼𝑌(𝐻) = + + + + = 3,98.1010 𝐾𝑎4 𝐾4,3 𝐾4,2 𝐾4,1 ⟹ 𝑥𝑌 4− = 2,51.10−11 Tương tự 𝑝𝐻 = 7, 𝑝𝐻 = 11, giá trị 𝑥𝑌 4− là: 4,8.10−4 ; 0,85 ∗ MẸO NHỎ: để bấm máy nhanh 𝛼𝑌(𝐻) , ta xấp xỉ, hạng tử sau thường không đáng kể so với phần phía trước: [𝐻 + ] [𝐻 + ]2 𝛼𝑌(𝐻) ≈ + + 𝐾𝑎4 𝐾4,3 Hoặc muốn tính xác, ta lưu giá trị 𝐾𝑎 vào biến nhớ trước tính: 𝐾𝑎4 → 𝐴, 𝐾𝑎3 → 𝐵, 𝐾𝑎2 → 𝐶, 𝐾𝑎1 → 𝐷 Sau nhập biểu thức: 𝑋 𝑋2 𝑋3 𝑋4 1+ + + + 𝐴 𝐴𝐵 𝐴𝐵𝐶 𝐴𝐵𝐶𝐷 Bấm phím 𝐶𝐴𝐿𝐶 để nhập giá trị pH cho 𝑋, tính liên tiếp 𝛼𝑌(𝐻) với giá trị pH khác Ta có: 𝑀𝑔2+ + 𝐼𝑛𝑑 3− ⇌ 𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − 𝐾 = 10−7 màu đỏ 3− Khi 𝐼𝑛𝑑 bị ảnh hưởng pH, ta có: 𝐾 ′ = 𝐾𝛼𝐼𝑛𝑑(𝐻) [𝑀𝑔2+ ][𝐼𝑛𝑑3− ] [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ] 2+ ] ′ [𝑀𝑔 ⟹ 𝐾′ = 𝛼 ⟺ = 𝐾 𝐼𝑛𝑑(𝐻) [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ] [𝐼𝑛𝑑 3− ]𝛼𝐼𝑛𝑑(𝐻) [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ] [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ] ⟹ 𝑝𝑀𝑔 = 𝑝𝐾 ′ + log 𝛼𝐼𝑛𝑑(𝐻) − log = 𝑝𝐾 − log [𝐼𝑛𝑑 3− ] [𝐼𝑛𝑑 3− ] ⟹ Màu sắc dung dịch phụ thuộc tỉ số [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ]: [𝐼𝑛𝑑 3− ] Ta nhìn thấy màu đỏ 𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑− [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑− ] > [𝐼𝑛𝑑 3− ] ngược lại Tuy nhiên mắt người phân biệt khác màu nồng độ dạng lớn dạng khoảng 10 lần, ta thấy màu đỏ [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ]: [𝐼𝑛𝑑 3− ] = 10: thấy màu 𝐼𝑛𝑑3− (đúng màu xanh 𝐻𝐼𝑛𝑑 2− có cân 𝐼𝑛𝑑 3− ⇌ 𝐻𝐼𝑛𝑑2− ) [𝐼𝑛𝑑 3− ]: [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑− ] = 10: a) Ta có: [𝑀𝑔𝐼𝑛𝑑 − ] ≥ 10 ⟹ 𝑝𝑀𝑔 ≤ 𝑝𝐾 − = [𝐼𝑛𝑑3− ] b) Tương tự, 𝑝𝑀𝑔 ≥ 𝑝𝐾 + = 8 pH dung dịch pH hệ đệm 𝑁𝐻3 /𝑁𝐻4 𝐶𝑙, tính toán công thức phần axit-bazo ta 𝑝𝐻 = Ta có: Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích 𝛽 𝛽′ = 𝛼𝑁𝑖(𝑁𝐻3 ) 𝛼𝑌(𝐻) Vì ≪ [𝑁𝐻3 ] nên xem [𝑁𝐻3 ] không thay đổi nhiều tạo phức, tức [𝑁𝐻3 ] = 1, đó: [𝑁𝑖 2+ ] 𝛼𝑁𝑖(𝑁𝐻3 ) = + ∑ 𝛽1,𝑖 [𝑁𝐻3 ]𝑖 = 16.107 𝑖=1 Tương tự câu trước, 𝛼𝑌(𝐻) = 19,23 Từ đó: 𝛽 ′ = 1,35.109 Phản ứng tạo phức chính: 𝑀𝑔2+ + 𝑌 4− ⇌ 𝑀𝑔𝑌 2− Ảnh hưởng phức phụ 𝑀𝑔(𝑂𝐻)+: 𝛼𝑀𝑔(𝑂𝐻) = + 𝛽𝑀𝑔(𝑂𝐻)+ [𝑂𝐻 − ] = 1,38 Cũng tính 𝛼𝑌(𝐻) = 1,89, đó: [𝑀𝑔𝑌 2− ] 𝛽 ′ 𝛽 = = = 1,92.108 [𝑀𝑔2+ ]′ [𝑌 4− ]′ 𝛼𝑀𝑔(𝑂𝐻) 𝛼𝑌(𝐻) Ta có: [𝑀𝑔2+ ]′ + [𝑀𝑔𝑌 2− ] = 𝐶𝑀𝑔2+ = 0,01𝑀 { 4− ′ ⟹ [𝑌 4− ]′ = 0,01 + [𝑀𝑔2+ ]′ [𝑌 ] + [𝑀𝑔𝑌 2− ] = 𝐶𝑌 4− = 0,02𝑀 0,01 − [𝑀𝑔2+ ]′ ⟹ 𝛽′ = = 1,92.108 ⟹ [𝑀𝑔2+ ]′ = 5,2.10−9 𝑀 [𝑀𝑔2+ ]′ (0,01 + [𝑀𝑔2+ ]′ ) [𝑀𝑔2+ ]′ 2+ ] [𝑀𝑔 = = 3,77.10−9 𝑀 2− 2+ ′ 𝛼 [𝑀𝑔𝑌 ] = 0,01 − [𝑀𝑔 ] ≈ 0,01 𝑀𝑔(𝑂𝐻) ⟹ { 4− ′ ⟹ 2+ ′ 4− [𝑌 ] = 0,01 + [𝑀𝑔 ] ≈ 0,01 [𝑌 ]′ [𝑌 4− ] = = 0,0053𝑀 𝛼𝑌(𝐻) { 10 Ta có: 𝑉0 = 50𝑚𝑙; 𝐶0 = 0,1𝑀; 𝐶 = 0,1𝑀 Phản ứng chuẩn độ: 𝐻𝑔2+ + 2𝐶𝑁𝑆 − = 𝐻𝑔(𝐶𝑁𝑆)2 𝛽 = 1020 2𝐶0 𝑉0 𝑉𝑡đ = = 100 𝑚𝑙 𝐶 - Với sai số −0,1% (trước ĐTĐ), ta có: 𝑉 = 𝑉𝑡đ (1 − 0,1%) = 99,9𝑚𝑙 Lượng 𝐻𝑔2+ dư: 𝐶𝑉 𝐶0 𝑉0 − 2+ [𝐻𝑔 ] = = 3,34.10−5 𝑀 𝑉 + 𝑉0 Lượng phức tạo là: 𝐶𝑉 [𝐻𝑔(𝐶𝑁𝑆)2 ] = = 0,033𝑀 𝑉 + 𝑉0 Phức phân ly: 𝐻𝑔(𝐶𝑁𝑆)2 ⇌ 𝐻𝑔2+ + 2𝐶𝑁𝑆 − Phân ly: 𝑥 𝑥 2𝑥 −5 Cân bằng: 0,033 − 𝑥 𝑥 + 3,34.10 2𝑥 Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích 0,033 − 𝑥 = 1020 ⟹ 𝑥 = 1,58.10−9 𝑀 (𝑥 + 3,34.10−5 )(2𝑥)2 ⟹ 𝑝𝐶𝑁𝑆 = − log 2𝑥 = 8,50 - Với sai số +0,1% (sau ĐTĐ), ta có: 𝑉 = 𝑉𝑡đ (1 + 0,1%) = 100,1𝑚𝑙 Lượng 𝐶𝑁𝑆 − dư: 𝐶𝑉 − 2𝐶0 𝑉0 [𝐶𝑁𝑆 − ] = = 6,66.10−5 𝑀 𝑉 + 𝑉0 Lượng phức tạo ra: 𝐶0 𝑉0 [𝐻𝑔(𝐶𝑁𝑆)2 ] = = 0,033𝑀 𝑉 + 𝑉0 Tương tự tính 𝑝𝐶𝑁𝑆 = 4,18 - Tại ĐTĐ, ta có: 𝑉 = 𝑉𝑡đ = 100𝑚𝑙 Lượng phức tạo ra: 𝐶𝑉 𝐶0 𝑉0 [𝐻𝑔(𝐶𝑁𝑆)2 ] = = = 0,033𝑀 𝑉 + 𝑉0 𝑉 + 𝑉0 Tương tự tính 𝑝𝐶𝑁𝑆 = 7,06 ∗ MẸO NHỎ: bấm máy phương trình tìm 𝑥 dạng gốc không giải nghiệm cần tìm, nghiệm gần 0, chí nhập giá trị ban đầu cho 𝑋 không ra, chẳng hạn trường hợp sai số chuẩn độ −0,1%: 0,033 − 𝑥 = 1020 (𝑥 + 3,34.10−5 )(2𝑥)2 Do ta xấp xỉ phương trình để giải nghiệm gần Vì 𝛽 = 1020 lớn nên phức bền, nghĩa lượng phân ly 𝑥 ít: 𝑥 ≪ 0,033; 𝑥 ≪ 3,34.10−5, ta xấp xỉ: 0,033 − 𝑥 0,033 ~ −5 (𝑥 + 3,34.10 )(2𝑥) 3,34.10−5 (2𝑥)2 Nhận phương trình gần đúng: ⟹𝛽= 0,033 0,033 20 √ = 10 ⟹ 𝑥 = = 1,58.10−9 3,34.10−5 (2𝑥)2 3,34.10−5 1020 Lấy nghiệm gần làm giá trị ban đầu nhập cho phương trình gốc, máy dò cho ta nghiệm xác chữ số, nhiên giá trị xác lưu máy dùng cho phép tính tiếp theo, trình bày cần lấy chữ số thập phân: 1,58.10−9 11 Ảnh hưởng pH đến độ bền phức: 𝛽 𝛽′ = = 1,77.1010 𝛼𝑌(𝐻) Phản ứng chuẩn độ: 𝐶𝑎2+ + 𝐻2 𝑌 2− ⇌ 𝐶𝑎𝑌 2− + 2𝐻 + 𝛽′ a) Thêm 90 ml dd compIII: 𝐶0 𝑉0 − 𝐶𝑉 𝑝𝐶𝑎 = − log = 2,28 𝑉 + 𝑉0 Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích b) Thêm 100 ml dd compIII: 𝐶0 𝑉0 𝑝𝐶𝑎 = (log 𝛽 ′ − log ) = 5,77 𝑉 + 𝑉0 c) Thêm 110 ml dd compIII: 𝐶0 𝑉0 𝑝𝐶𝑎 = log 𝛽 ′ − log = 9,25 𝐶𝑉 − 𝐶0 𝑉0 12 Ảnh hưởng phức phụ pH đến độ bền phức: 𝛽 𝛽′ = 𝛼𝑍𝑛(𝑁𝐻3 ) 𝛼𝑌(𝐻) Sau làm tương tự câu 11 Lâm Minh – KSTN K60 fb.com/lamhuuminh.KSTN.K60.HUST ...Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bài tập Hóa phân tích