›
›

Giáo trình Hóa phân tích - Bài 9: Phương pháp chuẩn độ điện thế

Download
Baøi 9  
PHÖÔNG PHAÙP CHUAÅN ÑOÄ ÑIEÄN THEÁ  
I. NGUYEÂN TAÉC  
Phöông phaùp chuaån ñoä ñieän theá laø phöông phaùp phaân tích theå tích nhöng khaùc  
phöông phaùp hoùa hoïc ôû caùch xaùc ñònh ñieåm töông ñöông:  
- Duøng moät maùy ño ñieän vôùi caëp ñieän cöïc thích hôïp nhuùng vaøo dung dòch caàn chuaån  
ñoä.  
- Thöïc hieän quaù trình chuaån ñoä vaø ghi nhaän söï thay ñoåi cuûa theá E hoaëc pH cuûa dung  
dòch trong quaù trình chuaån ñoä.  
- Töø soá lieäu E = f(V) hay pH = f(V) ghi nhaän ñöôïc coù theå xaùc ñònh theå tích Vtñ cuûa dung  
dòch chuaån theo nhieàu caùch.  
Öu ñieåm cuûa phöông phaùp chuaån ñoä ñieän theá so vôùi phöông phaùp hoùa hoïc:  
- Ñoä nhaïy cao, coù theå ñeán 10−5 M.  
- Chuaån ñoä ñöôïc nhöõng dung dòch maãu coù maøu.  
- Chuaån ñoä ñöôïc cho nhöõng tröôøng hôïp khoâng coù chaát chæ thò maøu.  
- Chuaån ñoä ñöôïc cho nhöõng tröôøng hôïp dung dòch chöùa nhieàu caáu töû.  
II. CAÙCH THÖÏC HIEÄN  
1. Sô ñoà maïch cuûa heä thoáng maùy ño vaø dung dòch phaân tích  
- +  
Quy öôùc : Ñieän cöïc chæ thò noái vôùi anod vaø  
ñieän cöïc chuaån noái vôùi catod cuûa maïch  
ngoaøi vaø :  
R
Eño = Echæthò − Echuaån  
A
Caëp ñieän  
cöïc  
G
V
K
C
Ñieän cöïc  
chuaån  
Ñieän cöïc  
chæ thò  
Maùy ño ñieän thöôøng ñöôïc maéc xung ñoái  
vôùi:  
(V) Volt keá  
(G) Ñieän keá  
(K) Ngaét ñieän  
(R) Ñieän trôû  
X
67  
2. Ñieän cöïc vaø caùch choïn ñieän cöïc  
Maùy ño ñieän thöôøng goàm 2 ñieän cöïc:  
2.1 Ñieän cöïc chuaån hay ñieän cöïc so saùnh  
Laø ñieän cöïc coù theá khoâng ñoåi trong quaù trình chuaån ñoä, thoâng duïng nhaát laø ñieän cöïc  
calomel. Caáu taïo: moät daây platin nhuùng trong hoãn hôïp (Hg+Hg2Cl2) vaø tieáp xuùc vôùi  
dung dòch daãn ñieän baèng moät dung dòch ñieän ly KCl hay HCl coù noàng ñoä xaùc ñònh:  
- Neáu KCl laø dung dòch baõo hoøa  
⇒
ñieän cöïc calomel baõo hoøa (E = 0,247 V ôû 25oC)  
- Neáu KCl coù noàng ñoä 1N  
⇒
ñieän cöïc calomel nguyeân chuaån (E = 0,284 V ôû 25oC)  
Ñieän cöïc calomel chöùa Hg neân coù khaû naêng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng vaø vì vaäy caøng  
ngaøy chuùng caøng ít ñöôïc söû duïng (ñöôïc thay theá baèng caùc ñieän cöïc chuaån Ag/AgCl).  
2.2 Ñieän cöïc chæ thò  
Laø ñieän cöïc coù theá thay ñoåi theo noàng ñoä cuûa moät ion naøo ñoù trong dung dòch phaân  
tích. Coù nhieàu loaïi ñieän cöïc chæ thò khaùc nhau:  
- Ñieän cöïc kim loaïi trô (Pt, Au, C,...): chæ ñoùng vai troø trao ñoåi ñieän töû vôùi dung dòch  
(duøng trong caùc phaûn öùng oxy hoùa-khöû)  
- Ñieän cöïc kim loaïi khoâng trô (Ag, Cu, Pb, Zn, Fe…): ñieän cöïc coù khaû naêng trao ñoåi  
ñieän töû vôùi dung dòch chöùa cation cuûa kim loaïi töông öùng, thöôøng duøng cho quaù trình  
chuaån ñoä taïo tuûa (hoaëc taïo phöùc).  
- Ñieän cöïc maøng thuûy tinh: laø ñieän cöïc coù maøng thuûy tinh ñaëc bieät coù khaû naêng trao ñoåi  
[H+] vôùi dung dòch, caáu taïo bôûi moät daây Pt nhuùng trong dung dòch HCl chöùa trong moät  
baàu thuûy tinh ñaëc bieät vaø moûng. Theá cuûa ñieän cöïc phuï thuoäc vaøo noàng ñoä [H+] trong  
dung dòch ñöôïc xaùc ñònh baèng bieåu thöùc :  
E = k  
− 0,059.pH  
k laø moät haèng soá  
Khi tieán haønh chuaån ñoä, phaûi choïn ñieän cöïc chæ thò phuø hôïp vôùi caân baèng chuaån ñoä :  
Phaûn öùng chuaån ñoä  
Acid-baz  
Oxy hoùa-khöû  
Taïo tuûa  
Ñieän cöïc chæ thò  
Maøng thuûy tinh; Hydro  
Kim loaïi trô (Pl, Au…)  
Kim loaïi khoâng trô  
Ñieän cöïc so saùnh  
Calomel hay Ag/AgCl  
-nt-  
-nt-  
-nt-  
Taïo phöùc  
-Kim loaïi khoâng trô  
-Ñieän cöïc ñaëc bieät duøng  
cho chuaån ñoä phöùc chaát  
III. CAÙCH XAÙC ÑÒNH ÑIEÅM TÖÔNG ÑÖÔNG  
Laäp baûng bieán thieân cuûa pH hay E thay ñoåi theo theå tích dung dòch chuaån ñaõ söû duïng  
trong quaù trình chuaån ñoä.  
1. Phöông phaùp ñoà thò  
Töø baûng bieán thieân cuûa Eño hoaëc pH theo VC coù theå xaùc ñònh ñöôïc Vtñ baèng 3 PP ñoà thò:  
68  
E
ꢀΕ  
ꢀV  
E
Vtñ  
(b)  
Vtñ  
V
(a)  
V
ꢀE  
ꢀV  
ꢀ(  
)
Caùc caùch xaùc ñònh ñieåm töông  
ñöông theo PP ñoà thò :  
a) döïa vaøo döôøng tích phaân (PP  
hình bình haønh).  
b) döïa vaøo ñöôøng vi phaân baäc moät;  
c) döïa vaøo ñöôøng vi phaân baäc hai.  
a
b
V 1Vtñ V2  
(c)  
-
Veõ E=f(V) hay pH =f (V) vaø tìm Vtñ baèng phöông phaùp hình bình haønh.  
ꢀE  
ꢀV  
ꢀpH  
ꢀV  
- Veõ  
hay  
theo VC vaø tìm Vtñ baèng caùch tìm cöïc trò vaø doùng töø cöïc trò  
xuoáng truïc hoaønh.  
ꢀE  
ꢀpH  
ꢀV  
- Veõ  
ꢀ
(
) hay  
ꢀ
(
) theo VC vaø tìm Vtñ baèng caùch tìm ñieåm uoán vaø doùng töø  
ꢀV  
ñieåm uoán xuoáng truïc hoaønh.  
2. Phöông phaùp noäi suy  
69  
ꢀE  
ꢀV  
ꢀpH  
ꢀV  
- Töø ñoà thò thöù ba (veõõ  
ꢀ
(
) hay  
ꢀ
(
) theo VC) coù theå tìm ñöôïc Vtñ baèng caùch  
ꢀE  
ꢀV  
ꢀpH  
ꢀV  
suy töø V1 ( theå tích cuûa VC tröôùc ñieåm töông ñöông coù  
ꢀ
(
) hoaëc  
ꢀ
(
)> 0 (hay  
ꢀE  
< 0) hoaëc suy töø V2 (theå tích cuûa VC sau ñieåm töông ñöông coù  
ꢀ
(
) hoaëc  
ꢀV  
ꢀpH  
ꢀ
(
)ñaõ bò ñoåi daáu).  
ꢀV  
- Xem söï thay ñoåi  
ꢀE  
ꢀV  
ꢀpH  
ꢀV  
(
) hoaëc  
(
ꢀ
) laø tuyeán tính trong khoaûng V2 – V1:  
ꢀ
ꢀpH  
ꢀV  
ꢀpH  
(V2 - V1 ) laøm thay ñoåi  
(Vtñ - V1 ) laøm thay ñoåi  
(V2 – Vtñ ) laøm thay ñoåi  
ꢀ
(
) vôùi ( a + b ) ñôn vò .  
ꢀ
(
) vôùi a ñôn vò .  
ꢀV  
ꢀpH  
ꢀV  
ꢀ
(
) vôùi b ñôn vò .  
a
Suy ra : Vtñ = V1 + ( V2 – V1 )  
a + b  
b
hoaëc  
Vtñ = V2 - ( V2 – V1 )  
a + b  
( a, b ñöôïc laáy theo giaù trò soá hoïc )  
ꢀpH  
Ñeå ñôn giaûn coù theå boû qua ꢀV trong  
ꢀ
(
) neáu ꢀV ñöôïc giöõ baèng haèng soá (ꢀV =  
ꢀV  
0,10 hoaëc 0,05 ml).  
Ngaøy nay, vieäc chuaån ñoä theo PP ñieän theá thöôøng ñöôïc tieán haønh treân caùc maùy  
chuaån ñoä töï ñoäng:  
-Maùy töï ñoäng huùt DD chuaån vaøo caùc buret (5,00; 10,00 hoaëc 20,00 ml) ; töø buret, DD  
chuaån seõ ñöôïc laáy daàn vaøo coác chöùa maãu.  
- Maùy töï ghi nhaän Vtñ theo ñoà thò tích phaân, vi phaân baäc moät hoaëc baäc hai vaø seõ traû  
keát quaû xaùc ñònh caáu töû phaân tích theo moät trong caùc daïng : Vtñ , noàng ñoä mg/l, noàng  
ñoä ñöông löôïng, % chaát tan… tuøy theo yeâu caàu cuûa ngöôøi söû duïng ñaõ ñöôïc chöông  
trình hoùa.  
- Caùc maùy chuaån ñoä töï ñoäng cho pheùp xaùc ñònh nhanh vaø chính xaùc nhôø ꢀV ôû gaàn  
ñieåm töông ñöông coù theå ñöôïc khoáng cheá raát beù (coù theå ñeán 0,01 ml ). Ñoä choïn loïc cuûa  
PP cuõng raát cao nhôø vaøo vieäc söû duïng PP vi phaân ñeå xaùc ñònh ñieåm töông ñöông thay  
cho PP tích phaân.  
IV. CAÙCH TÍNH KEÁT QUAÛ  
Sau khi tìm ñöôïc Vtñ baèng moät trong caùc phöông phaùp noùi treân, tính keát quaû gioáng  
nhö phöông phaùp chuaån ñoä thoâng thöôøng.  
70  
BAØI TAÄP  
1. 40,00 ml maãu nöôùc kieàm ñöôïc chuaån ñoä baèng DD HCl 0,100N theo PP chuaån ñoä  
ñieän theá. Söï thay ñoåi giaù trò pH cuûa DD theo löôïng HCl 0,100N söû duïng ñöôïc ghi nhaän  
nhö sau:  
VHCl 0,100N  
(ml)  
pH  
0,00  
10,669 10,172  
20,00 30,00  
4,382  
5,00  
10,00  
8,520  
30,10  
12,30  
8,487  
30,20  
12,40  
8,370  
30,30  
12,50  
8,250  
30,40  
12,60  
8,135  
35,00  
12,70  
8,032  
40,00  
VHCl 0,100N  
(ml)  
pH  
a)  
6,478  
4,146  
3,859  
3,611  
3,430  
2,190  
1,910  
Xaùc ñònh theå tích DD HCl 0,100N caàn duøng taïi caùc ñieåm töông ñöông?  
Caùc ion kieàm hieän dieän trong DD laø caùc ion naøo ?  
b) Tính noàng ñoä mol vaø noàng ñoä g/L (döôùi daïng hôïp chaát cuûa Na) cuûa töøng  
ion kieàm?  
2.  
Chuaån ñoä 20,00 ml maãu nöôùc kieàm baèng DD HCl 0,050N theo PP chuaån ñoä  
ñieän theá. Söï thay ñoåi giaù trò pH cuûa DD theo löôïng HCl 0,050N söû duïng ñöôïc ghi nhaän  
nhö sau:  
VHCl 0,050N  
(ml)  
pH  
0,00  
10,00  
15,00  
18,20  
8,720  
27,00  
18,30  
8,521  
27,10  
18,40  
8,282  
27,20  
18,50  
8,056  
30,00  
18,60  
7,876  
40,00  
12,388 11,141 10,105  
VHCl 0,050N  
25,00  
5,845  
26,80  
26,90  
(ml)  
pH  
a)  
4,876 4,697  
4,435  
4,087  
3,788  
2,533  
1,968  
Xaùc ñònh theå tích DD HCl 0,050N caàn duøng taïi caùc ñieåm töông ñöông vaø  
söï hieän dieän cuûa caùc ion kieàm trong DD .  
b) Tính ñoä kieàm do töøng ion kieàm gaây ra theo ñôn vò ppm CaCO3.  
Xaùc ñònh haøm löôïng moät maãu NaOH bò giaûm noàng ñoä do huùt aåm vaø carbonat hoùa  
baèng phöông phaùp chuaån ñoä ñieän theá vôùi ñieän cöïc chuaån AgCl coù [ Cl – ] = 1,5 M.  
a) Tính theá cuûa ñieän cöïc chuaån AgCl treân. Ngoaøi ñieän cöïc chuaån ñaõ cho, phaûi  
duøng theâm ñieän cöïc chæ thò naøo ñeå thöïc hieän pheùp chuaån ñoä noùi treân?  
3.  
b) Caân 0,5350 g maãu vaø hoøa tan thaønh 200,0 ml dd. Laáy 25,00 ml DD ñem  
chuaån ñoä baèng dung dòch HCl 0,075 N thu ñöôïc baûng soá lieäu sau ñaây:  
VHCl 0,075N  
(ml)  
pH  
0,00  
10,00  
15,00  
19,40  
9,407  
19,50  
8,925  
19,60  
7,701  
19,70  
7,212  
19,80  
6,951  
12,740 12,251 11,797  
VHCl 0,075N 20,00  
(ml)  
20,60  
20,70  
20,80  
20,90  
21,00  
25,00  
30,00  
71  
pH  
6,600  
5,563  
5,303  
4,523  
3,743  
3,483  
2,201  
1,902  
Tính % NaOH trong maãu khaûo saùt vaø % Na2CO3 , % aåm ñaõ bò NaOH huùt vaøo.  
72  
pdf 6 trang Thùy Anh 16060 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Hóa phân tích - Bài 9: Phương pháp chuẩn độ điện thế", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_hoa_phan_tich_bai_9_phuong_phap_chuan_do_dien_the.pdf