BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA.

THỰC HÀNH PHÂN TÍCH HÓA LÝ

Đề tài:

PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ

Môn:

GVHD: HỒ VĂN TÀI

SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY NGA

MSSV: 12032621

LỚP : DHPT8A

NHÓM: 12

1. Tổng quan về phương pháp phân tích điện thế:

Là phương pháp xác định nồng độ các ion dựa vào sự thay đổi thế điện cực khi nhúng vào dung dịch phân tích.

I. LÝ THUYẾT CHUNG:

Các phương trình Nernst là cơ sở cho phương pháp phân tích điện thế

Để tiến hành phân tích chuẩn độ điện thế người ta lắp một mạch đo gồm điện cực chỉ thị dung dịch phân tích, điện cực so sánh. Điện cực so sánh ( là điện cực có thế không đổi) thường dùng là điện cực calomen, điện cực bạc clorua. Điện cực chỉ thị là điện cực có thế thay đổi phụ thuộc vào ion cần khảo sát.

2. Các điều kiện cần thiết cho phép đo thế:

Phải có một phản ứng hóa học định lượng xảy ra giữa thuốc thử với dung dịch chuẩn độ.

Phải chọn được chỉ thị thích hợp

Phải có ít nhất một phản ứng chỉ thị. Phản ứng chỉ thị phải là hệ nhanh( lượng chất tham gia vào phản ứng chỉ thị phải nhỏ hơn rất nhiều so với lượng chất tham gia vào phản ứng chuẩn độ

Phải có bước nhảy pH hay thế trên đường chuẩn độ pH= f(VTT) hoặc E= f(VTT). Điểm tương đương được xác định dựa vào một trong các đồ thị sau: E= f(VTT), =f(VTT),=f(V’’TT) hay pH= f(VTT) =f(VTT),=f(V’’TT).

3. Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ điện thế:

Nguyên tắc của phương pháp chuẩn độ điện thế là dựa trên hiệu điện thế của một điện cực so với một điện cực so sánh để suy ra nồng độ của một chất điện hoạt.

Chuẩn độ acid-bazo

Chuẩn độ kết tủa

Chuẩn độ oxi hóa-khử

Chuẩn độ phức chất

4. Phân loại phương pháp chuẩn độ điện thế:

II. NỘI DUNG THỰC HÀNH:

1. Mục đích ý nghĩa:

Trang bị cho sinh viên các kiến thức và kĩ năng thực hành về các phương pháp chuẩn độ điện thế dựa trên các phản ứng acid-bazo, phản ứng oxi hóa- khử và phản ứng kết tủa.

Sinh viên có thể phân tích mẫu thật, mẫu giả để đánh giá độ đúng, độ chính xác của phương pháp.

2. Phạm vi áp dụng:

Áp dụng cho các acid-bazo, các chất oxi hóa- khử, các chất có khả năng tạo kết tủa, khả năng tạo phức. Các chất có nồng độ nhỏ tới 10-5 M

3. Dụng cụ, thiết bị- hóa chất

a. Dụng cụ, thiết bị:

- Bình định mức 100ml- Cân phân tích- Máy chẩn độ điện thế- Điện cực Ph- Becher 100ml- Điện cực Pt

- Đũa thủy tinh- Pipet bầu 5ml- Cá từ- Bóp cao su- Pipet vạch 10ml- Điện cực Ag

b. Hóa chất:

- Dung dịch H2C2O4 0,1N- Dung dịch NaOH 0,1N- Dung dịch KMnO4 0,05N- Dung dịch H2C2O4 0,05N- Dung dịch Fe2+ 0,5N- Dung dịch NaCl 0,5N

- Dung dịch H2SO4 6N- Dung dịch AgNO3 0,05N- Dung dịch HNO3 6N- Dung dịch HCl 1N ( pha từ

ống chuẩn)- Dung dịch CH3COOH 1N

(pha từ ống chuẩn)

4. Vận hành thiết bị ( máy chuẩn độ điện thế Metrohm):

Đặt mẫu lên hệ thống khuấy từ, cho cá từ, bặt máy khuấy từ và nhấn “ Start” để bắt đầu chuẩn độ.

Sau khi cài đặt các thông số của phương pháp nhấn “Enter”

Nhấn phím “Parameter “ để cài đặt các thông số của phương pháp

Nhấn phím “ Use meth”, “ Store methd” để đặt và lưu tên phương pháp

Nhấn phím “MODE”-Nhấn phím hoặc để chọn chế độ “MET”, “DET” hay “SET”

-Nhấn phím hoặc để chọn chế độ “pH” , “U” “Upol” hay “Ipol”. Nhấn “Enter”

Nhấn công tắc nguồn “ ON/OFF”, chờ ổn định

5. Ứng dụng phương pháp chuẩn độ điện thế:

Chuẩn độ acid baz, ứng dụng chuẩn độ hỗn hợp acid

Chuẩn độ oxi hóa khử, ứng dụng chuẩn độ Fe2+

Chuẩn độ kết tủa, ứng dụng chuẩn độ NaCl

a. Chuẩn độ acid-baz:

Giữa giá trị pH của dung dịch nghiên cứu và thế điện cực chỉ thị có sự phụ thuộc tuyến tính . Người ta thường đo, pH tăng dần trong quá trình chuẩn độ, đồ thị pH = f(V). Khi tới điểm tương đương, pH thay đổi đột ngột tạo bước nhảy thế, từ đó xác định điểm tương đương.

Phản ứng chuẩn độ:

Phản ứng chỉ thị:

H+ + OH- = H2O

2H+ + 2e = H2

H+ dung dịch = H2 màng

Điện cực chỉ thị :Điện cực thủy tinh, hidro, quinhidron và điện cực Sb

a.1. Ứng dụng chuẩn độ hỗn hợp acid:

Để chuẩn độ hỗn hợp acid, nếu pK của các acid cách nhau hơn 4 đơn vị thì có thể chuẩn độ từng acid, dựa vào pH bán tương đương để xác định hằng số acid tương ứng. Từ thể tích NaOH tương đương ta tính được hàm lượng hàm lượng từng acid trong dung dịch.

a.2. Tiến hành thí nghiệm:

Chuẩn bị

hóa chất

• Mẫu HCl và CH3COOH • Dung dịch kiểm tra hiệu suất thu hồi:

10ml HCl 1N, 10 ml CH3COOH 1N (2 dung dịch pha từ ống chuẩn)

Tiến hành thí nghiệm

• Kiểm tra nồng độ NaOH bằng dung dịch chuẩn gốc H2C2O4 0,05N

• Kiểm tra hiệu suất thu hồi• Kiểm tra mẫu thử

b. Chuẩn độ oxi hóa – khử:

Phản ứng chuẩn độ là phản ứng tổ hợp từ hai nửa phản ứng điện hóa: nửa phản ứng oxi hóa và nửa phản ứng khử và ngược lại.

OX1 + ne Kh2

Kh1 – ne OX2

OX1 + Kh1 OX2 + Kh2

Điện cực chỉ thị :Điện cực trơ như điện cực vàng, platin, paladi hay than chì

Điện cực so sánh:

Điện cực calomen

b.1. Ứng dụng chuẩn độ Fe2+

Trong môi trường acid, Fe2+ được chuẩn độ bằng KMnO4 theo phản ứng:

Fe2+ + MnO4- + H+ Fe3+ + Mn2+ + H2O

Đo giá trị thế điện cực của điện cực chỉ thị thừ đó xác định điểm tương đương.Thế điện cực được biểu diễn:

+

Chuẩn bị hóa chất

• Mẫu• Dung dịch kiểm tra hiệu suất thu hồi:

10ml dung dịch Fe2+ 0.5N định mức 100ml

Tiến hành thí nghiệm

• Hiệu chuẩn nồng độ KMnO4 bằng dung dịch chuẩn gốc H2C2O4 0,05N

• Kiểm tra hiệu suất thu hồi• Kiểm tra mẫu thử

b.2. Tiến hành thí nghiệm:

c. Chuẩn độ kết tủa:

Chuẩn độ kết tủa các cation Ag+, Hg2+, Pb2+, Zn2+ … bằng dung dịch chuẩn là anion: Cl-, Br-, I-, SCN-, … và ngược lại chuẩn độ các anion bằng cation.Phản ứng chuẩn độ là tạo ra chất điện ly ít tan.

Điện cực chỉ thị : Điện cực kim loại mà cation của

no tham gia phản ứng với thuốc thử tạo kết tủa (Ag, Hg, Zn,…)

Điện cực màng chọn lọc ion đối với ion cần xác định.

Điện cực so sánh:

Điện cực calomen bão hòa (cầu nối chứa muối KNO3 để tránh ion Cl-)

6. Trả lời câu hỏi:

a. Giá trị pH tương đương theo lý thuyết của từng nấc chuẩn H2C2O4

0,1M bằng NaOH 0,1M

Nấc 1: pH= (pKa1 + pKa2)

Nấc 2: pH= 7+= (pKa2 – log )

c. Ưu điểm của phương pháp chuẩn độ điện thế so với phương pháp chuẩn độ thể tích cổ điển là:

- Đôi khi không chọn được chỉ thị màu phù hợp, đôi khi phải sử dụng “ dung dịch đối chứng”- Dùng mắt để nhận biết, cho nên mắt không đủ nhạy để nhận ra sự thay đổi màu của các hệ có màu mạnh.- Phương pháp đo thể tích chỉ xác định được nồng độ lớn hơn 10-3M

Phương pháp chuẩn độ đo thế đã khắc phục những hạn chế của phương pháp đo thể tích, phương pháp đo điện thế đặc biệt ưu việt đối với dung dịch đục, có màu sẫm và nồng độ chất cần xác định có thể nhỏ tới 10-5M. Phương pháp này không mắc sai số chỉ thị.

Nhược điểm của phương pháp chuẩn độ thể tích:

d. Trong mẫu Fe2+ có chứa Cl- thì quy trình xác định Fe2+

bằng dung dịch KMnO4 bị ảnh hưởng. Ion Cl- tương tác với MnO4

- theo phương trình: 10Cl- + MnO4

- + 8H+ = 5Cl2 + Mn2+ + 4H2OCách khắc phục cho vào hỗn hợp phản ứng hỗn hợp Zymmeman ( MnSO4, H2SO4, H3PO4) trong đó có MnSO4 loại trừ phản ứng của ion Cl-.

e. Phải sử dụng H2SO4 làm môi trường vì nếu sử dụng HCl ion Cl- sẽ tương tác với ion MnO4

- theo phương trình: 10Cl- + MnO4

- + 8H+ = 5Cl2 + Mn2+ + 4H2O HNO3 là chất oxi hóa mạnh sẽ chuyển Fe2+ lên Fe3+ khi đó phản ứng chaaunr độ không còn chính xác.H3PO4 là acid yếu không dùng làm môi trường.Vậy H2SO4 thích hợp làm môi trường. Trong khoảng pH=1-2 thì Fe2+ không bị chuyển lên Fe3+ .

f. Tại điểm tương đương:

𝐸=𝐸0

𝐹𝑒3 +¿

𝐹𝑒2+¿❑ +5

𝐸 0

𝑀𝑛𝑂4−

𝑀𝑛2+ ¿❑

1+5¿ ¿

¿

g. Tại điểm tương đương :

= 0,059log

h. Cấu tạo của điện cực loại 2:

Gồm một thanh kim loại nhúng trong dung dịch muối khó tan của nó. Ví dụ điện cực bạc-bạc clorua ( Ag, AgClCl- ) ; thủy ngân – calomen ( Hg, Hg2Cl2Cl- )Sơ đồ: Cl- (H+, K+)AgClCl- và Cl- ( K+)Hg2Cl2Cl- Phản ứng điện cực:

AgCl Ag (r) + Cl- + eHg2Cl2 + 2e 2 Hg (r) + 2 Cl-

Vì: ion Cl- trong điện cực ảnh hưởng điến phản ứng chuẩn độ. Dùng calomen bão hòa được vì có cầu nối chứa muối KNO3 bão hòa để tránh ảnh hưởng của ion Cl- .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Một số phương pháp phân tích điện hóa – Dương Quang Phùng. Nhà xuát bản ĐHSP

2. Giáo trình thực hành phân tích hóa lý

CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ

CHÚ Ý LẮNG NGHE