Sử dụng chuẩn độ điện thế và phương pháp bình phương tối thiểu để tính Ka lí thuyết của axit yếu

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

LỜI CẢM ƠN Khóa luận được hoàn thành tại bộ môn Hóa vô cơ - Phân tích- Hóa lý, Khoa Sinh-Hóa, Trường Đại học Tây Bắc Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo ThS. Phạm Thị Chuyên đã tận tình

N

hướng dẫn khoa học, động viên em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn

H

Ơ

Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh – Hóa và các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn các phòng chức năng, Trung tâm thông tin Thư viện

G

Đ

đã hết sức giúp đỡ em trong quá trình em thực hiện khóa luận này.

H Ư

N

Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viện về tinh thần cũng như

Sơn La, tháng 05 năm 2018 Nguyễn Văn Huyên

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Em xin chân thành cảm ơn!

TR ẦN

vật chất cho em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Trường Đại học Tây Bắc đã giúp đỡ em thực hiện khóa luận.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm khoa học công nghệ khoa Sinh – Hóa,

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

chất để chúng em thực hiện khóa luận.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

trong khoa đã tạo điều kiện, giúp đỡ, cho em mượn dụng cụ thí nghiệm, hỗ trợ hóa

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC

Ơ

1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI ..................................................................................................... 1

N

LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................... 1

Đ

1.1 PHẢN ỨNG ĐIỆN HÓA, THẾ ĐIỆN CỰC ............................................................... 2

N

G

1.1.1 Các phản ứng điện hóa................................................................................................. 2

H Ư

1.1.2 Thế điện cực ................................................................................................................... 2

TR ẦN

1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN CỰC ...................................................................................... 4 1.2.1 Điện cực so sánh ............................................................................................................ 5

10 00

B

1.2.1.1 Điện cực calomen ....................................................................................................................... 5 1.2.1.2 Điện cực Bạc – Bạc Clorua .......................................................................................................... 6

Ó

A

1.2.2 Điện cực chỉ thị .............................................................................................................. 7

Í-

H

1.2.2.1 Điện cực trơ................................................................................................................................ 7

-L

1.2.2.2 Điện cực kim loại ........................................................................................................................ 7

ÁN

1.2.2.3 Điện cực chỉ thị Axit-Bazơ........................................................................................................... 7

TO

1.2.2.4 Điện cực màng chọn lọc ion ..................................................................................................... 11

ÀN

1.3 CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ ...............................................................................................11

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................. 2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

PHẦN II. NỘI DUNG ............................................................................................................ 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................. 1

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .............................................................................................. 1

D

IỄ N

Đ

1.3.1 Các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện thế ..........................................................11 1.3.2 Đặc điểm của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế .....................................................12

1.3.2.1 Phạm vi ứng dụng..................................................................................................................... 12 1.3.2.2 Độ chính xác ............................................................................................................................. 12 1.3.2.3 Độ nhạy .................................................................................................................................... 12 1.3.2.4 Thiết bị ..................................................................................................................................... 12

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.3.3 Nguyên tắc ...................................................................................................................13 1.3.4 Kỹ thuật chuẩn độ điện thế .......................................................................................13 1.3.5 Một số trƣờng hợp chuẩn độ điện thế .....................................................................14

H

Ơ

1.3.5.2 Chuẩn độ axit-bazơ .................................................................................................................. 17

N

1.3.5.1 Chuẩn độ kết tủa ...................................................................................................................... 14

.Q

G

2.1 PHƢƠNG PHÁP BÌNH PHƢƠNG TỐI THIỂU ....................................................26

H Ư

N

2.2 TÍNH HẰNG SỐ PHÂN LI AXIT TỪNG NẤC DỰA VÀO pH CỦA DUNG DỊCH ĐA AXIT ....................................................................................................................28

TR ẦN

2.3 CÁC BƢỚC GIẢI LẶP ................................................................................................30

B

CHƢƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..........................................31

10 00

3.1. Chuẩn độ điện thế đo pH xác định Kai của axit tactric .........................................31

A

3.1.1. Bài tập ..........................................................................................................................31

H

Ó

3.1.2 Cơ sở tính toán, kết quả .............................................................................................31

-L

Í-

3.1.2.1 Cơ sở tính toán ......................................................................................................................... 31

ÁN

3.1.2.2 Kết quả, xử lý số liệu ................................................................................................................ 33

TO

3.2 Chuẩn độ điện thế đo pH xác định Ka của axit 1 nấc HA ......................................36

ÀN

3.2.1. Bài tập ..........................................................................................................................36

D

IỄ N

Đ

3.2.2 Cơ sở tính toán, kết quả .............................................................................................36

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Đ

ẠO

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP BÌNH PHƢƠNG TỐI THIỂU ĐỂ TÍNH K a LÝ THUYẾT ........................................................................................................................26

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

1.4 MỘT SỐ BÀI TẬP TÍNH Ka .......................................................................................24

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

1.3.5.4 Cách xác định điểm tương đương trong chuẩn độ điện thế..................................................... 21

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

1.3.5.3 Chuẩn độ oxi hóa – khử ............................................................................................................ 19

3.2.2.1 Cơ sở tính toán ......................................................................................................................... 36

3.2.2.2 Kết quả ..................................................................................................................................... 36

PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................39 KẾT LUẬN ......................................................................................................................................... 39 KIẾN NGHỊ........................................................................................................................................ 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................40

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Điều kiện proton

ĐTĐ

Điểm tương đương

HSCB

Hằng số cân bằng

ND

Không xác định được

LC

Sắc ký lỏng

LC – MS

Sắc ký lỏng – Khối phổ

pHLT

pH lí thuyết

pHTN

pH thực nghiệm

TPGH

Thành phần giới hạn

UV-Vis

Phổ tử ngoại khả kiến

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

ẠO

Đ

G

N

H Ư

B 10 00 A Ó H Í-L ÁN TO

D

IỄ N

Đ

ÀN

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ĐKP

N

ĐIỐT quang

Ơ

DAD

H

Bình phương tối thiểu

N

BPTT

U Y

TIẾNG VIỆT

.Q

KÝ HIỆU

TR ẦN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

DANH MỤC VIẾT TẮT

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DAH MỤC HÌNH Hình 1: Pin 2H+/H2 – Zn2+/Zn................................................................................................. 3 Hình 2: Điện cực Calomen bão hòa ....................................................................................... 6 Hình 4: Điện cực Hidro ........................................................................................................... 8

H

Ơ

Hình 5: Thiết bị để tiến hành chuẩn độ điện thế .................................................................13

N

Hình 3: Điện cực Bạc Clorua ................................................................................................. 6

N

G

Hình 10: Đường cong chuẩn độ điện thế oxi hóa – khử ion Fe2+ bằng Ce4+. ..................21

H Ư

Hình 11: Đồ thị sự phụ thuộc thế của điện cực chỉ thị với thể tích chất chuẩn ...............21

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Hình 12: Đường cong Gran...................................................................................................23

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

Hình 9: Đường cong chuẩn độ hỗn hợp các ion I- và Cl- bằng AgNO3 ............................17

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

d2E = f(X) .................................................................................17 dX 2

ẠO

Hình 8: đường cong dạng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

dE = f(X).................................................................17 dX

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 7: Dạng đường cong E=f(X)và

U Y

N

Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa sức điện động và thể tích chất chuẩn .........15

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Kết quả chuẩn độ đo pH và tính toán các đạo hàm bậc 1, bậc 2.....................34

Ơ

Bảng 3.3: Kết quả chuẩn độ đo pH và tính toán các đạo hàm của axit HA .....................37

N

Bảng 3.2: Kết quả tính lặp hằng số phân li axit từng nấc của axit tactric theo phương pháp BPTT kết hợp với ĐKP từ các giá trị pH đo được bằng thực nghiệm .....................35

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Bảng 3.4: Kết quả tính Ka của axit tactric theo phương pháp BPTT kết hợp với ĐKP từ các giá trị pH đo được bằng thực nghiệm. ...........................................................................38

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong hóa phân tích, hầu hết các quá trình xảy ra trong dung dịch đều liên quan cân bằng (HSCB) axit-bazơ có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là trong lĩnh vực hóa học.

H

Ơ

Việc nghiên cứu tìm hiểu sâu về cách tính hằng số cân bằng nhằm giúp sinh viên có

N

đến quá trình cho nhận proton, tức là liên quan đến phản ứng axit-bazơ, vì vậy hằng số

G

Đ

Vì vậy, trong khóa luận này, tôi tìm hiểu tổng quan về các phương pháp tính hằng số

H Ư

N

phân li axit Ka, và tập trung vào phương pháp chính là chuẩn độ điện thế và sử dụng 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

TR ẦN

phương pháp bình phương tối thiểu để tính Ka của một vài axit điển hình.

Tìm hiểu các phương pháp tính hằng số phân li axit

B

Sử dụng chuẩn độ điện thế và phương pháp bình phương tối thiểu để tính K a lí

10 00

thuyết của axit yếu.

3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ó

A

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tổng quan tài liệu

Í-

H

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Sử dụng các thiết bị máy móc chuẩn độ,

-L

thực hiện chuẩn độ theo đúng quy trình kĩ thuật, đưa ra số liệu chuẩn độ.

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Phương pháp sử lý số liệu: toán học, excel.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

toán thông qua các bài tập nồng độ, mà chưa có một phương pháp cụ thể để tính toán.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

ẠO

học phần ở trên, Ka được đưa ra như một giá trị định sẵn cho trước, hoặc được tính

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Trong các giáo trình chính được đưa ra ở Đề cương chi tiết chương trình các

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

hóa phân tích 1, hóa phân tích 2 và Các phương pháp phân tích Lý Hóa.

U Y

N

mối liên hệ bền chặt giữa các kiến thức được học trong các học phần hóa đại cương 2,

1

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

PHẦN II. NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 PHẢN ỨNG ĐIỆN HÓA, THẾ ĐIỆN CỰC [7]

N

1.1.1 Các phản ứng điện hóa

H Chất khử

(2)

Đ

C1 : Thêm chất khử (2) vào dung dịch chất oxi hóa (1), các electron sẽ chuyển khử (1) + oxi hóa (2)

⇌

H Ư

Oxi hóa (1) + khử (2)

N

G

từ chất này sang chất kia.

TR ẦN

Quá trình đó gọi là phản ứng hóa học

C2 : Có thể thiết lập những điều kiện để cho các electron chuyển từ dây dẫn kim

B

loại nhúng trong dung dịch chất oxi hóa tới các ion hay phân tử của chất oxi hóa đó

10 00

hoặc chuyển các electron từ các ion hay phân tử của chất khử đến dây dẫn kim loại nhúng trong dung dịch chất khử, tức các chất oxi hóa và khử không trực tiếp tác dụng

H

phản ứng điện hóa.

Ó

A

với nhau mà electron di chuyển qua dây dẫn. Quá trình trao đổi electron như thế gọi là

-L

Í-

Vậy phản ứng điện hóa là phản ứng trao đổi electron, tức là phản ứng oxi hóa

ÁN

khử, xảy ra trên 2 điện cực.

1.1.2 Thế điện cực

TO

Khi nhúng một thanh kim loại vào nước hay vào dung dịch muối của nó, thì

ÀN

trên ranh giới kim loại – dung dịch phát sinh một số giá trị điện thế nào đó. Sở dĩ như

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Các phản ứng oxi hóa khử có thể xảy ra theo 2 cách :

TP

chất khử cho electron, nó bị oxi hóa.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Trong quá trình (1) chất oxi hóa nhận electron, nó bị khử. Trong quá trình (2)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

(1)

+ ne

U Y

Chất oxi hóa

Ơ

Các phản ứng oxi hóa khử là các phản ứng trao đổi electron:

D

IỄ N

Đ

vậy, vì trên ranh giới kim loại – dung dịch xuất hiện một lớp điện kép. Ví dụ : khi

nhúng kim loại kẽm vào dung dịch kẽm sunfat, quá trình sẽ diễn ra như thế nào ?

Chúng ta cho rằng, thế hóa học của ion kẽm trong kim loại là một đại lượng cố định khi T=const. Có thể hóa học của ion kẽm trong dung dịch nhỏ hơn ion kẽm trong kim loại, khi đó các ion Zn2+ trong kim loại kẽm sẽ đi vào dung dịch một cách tự diễn biến, nghĩa là kẽm bị tan vào dung dịch.

2

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Zn0

Zn2+

⇌

- 2e

Các electron ở lại trong thanh kim loại, nên thanh kim loại mang điện âm. Do lực hút tĩnh điện kẽm kim loại mang điện tích âm sẽ lôi kéo các ion dương Zn 2+ vừa

Ơ

thanh kim loại, còn bản điện tích dương là lớp dung dịch chứa ion Zn 2+ nằm sát bề mặt

N

mới tan ra lại gần nó. Như thế là hình thành lớp điện kép gồm một bản điện tích âm và

H

kim loại. Hiện tượng trên sẽ xảy ra ngược lại nếu thế hóa học của ion kẽm trong dung

.Q

Đ

thế, đó là Thế điện cực. Trong thực tế, khái niện thế điện cực được dùng một cách

G

thuận tiện và phổ biến hơn thế nhảy vọt. Thế điện cực khác thế nhảy vọt ở chỗ: Thế

H Ư

N

điện cực của một điện cực bằng sức điện động của một pin gồm một điện cực khảo sát và một điện cực chuẩn, có thể chấp nhận bằng không.

TR ẦN

Ví dụ : Người ta không thể đo thế của điện cực kẽm và điện cực Hidro, nhưng có thể đo được sức điện động của pin được ghép bởi hai điện cực trên.

B

H2(Pt) | H+ | | Zn2+ | Zn

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

Sơ đồ (1) là kí hiệu của pin được trình bày ở hình vẽ 1.

Hình 1: Pin 2H+/H2 – Zn2+/Zn

Đ IỄ N D

(1)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

vọt bằng phương pháp thực nghiệm được, vì vậy ta phải dùng một khái niệm khác thay

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

của cặp ion kim loại/kim loại ( ở đây là cặp Zn 2+/Zn ). Không thể xác định thế nhảy

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

hạn kim loại – dung dịch gọi là thế nhảy vọt, nó đặc trưng cho khả năng oxi hóa khử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

dịch lớn hơn thế hóa học của ion kẽm trong kim loại. Đại lượng thế sinh ra trên giới

Cũng theo quy ước, ở điện cực phải xảy ra quá trình khử, và ở điện cực trái xảy ra quá trình oxi hóa.

Zn2+ + 2e H2

Zn 2H+ + 2e 3

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Như vậy quá trình xảy ra trong pin là: H2 + Zn2+

2H+ + Zn

Nếu quy ước thế điện cực Hidro đo trong điều kiện chuẩn PH2 = 1 at, (H+)=1 là E02H+/H2 = 0 thì ta sẽ có:

Ơ

N

Esdd =E0Zn2+ /Zn

N

H

Như vậy thế điện cực của điện cực kẽm được chấp nhận bằng sức điện động của

.Q

G

Dấu c ủ a thế điện cực được chấp nhận là d ương n ếu điện cực Hidro là điện

H Ư

N

cực âm và điện cực bên phải (điện cực hệ oxi hóa-khử) là dương. Trong pin điện, điện cực mang dấu dương là điện cực có dòng electron chuyển đến nó, còn điện cực

TR ẦN

mang dấu âm là điện cực sản sinh ra electron. Điều đó có nghĩa là thế điện cực mang dấu dương nếu chiều dòng điện mạch ngoài đi từ phải sang trái và ngược lại.

10 00

B

Trong ví dụ trên, sức điện động của pin được đo là 0,76V và vì điện cực kẽm là điện cực âm và điện cực Hidro là điện cực dương nên:

A

E 0Zn 2+ /Zn = -0,76 V

H

Ó

1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN CỰC [5]

Í-

Để đo sức điện động của một pin, phải có một điện cực chỉ thị làm việc thuận

-L

nghịch với ion cần nghiên cứu và một điện cực so sánh có thế điện cực không đổi và

ÁN

được xác định chính xác theo thế của pin điện cực tiêu chuẩn.

TO

Thực ra không có ranh giới chính xác giữa điện cực so sánh và điện cực chỉ thị.

ÀN

Một điện cực chỉ thị cũng có thể làm một điện cực so sánh tùy theo từng trường hợp sử

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Đ

bên trái, và điện cực oxi hóa – khử liên quan đặt ở bên phải.

ẠO

của hệ oxi hóa – khử đó với điện cực chuẩn Hidro với quy ước điện cực chuẩn Hidro ở

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Thế điện cực của một cặp oxi hóa khử là sức điện động của pin tạo bởi điện cực

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

gọi là thế điện cực tiêu chuẩn của điện cực kẽm.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

pin (1). Nếu điện cực kẽm trong điều kiện chuẩn (Zn) =1, thì sức điện động đó được

D

IỄ N

Đ

dụng.

Ví dụ: điện cực Ag, AgCl là điện cực so sánh khi trong dung dịch có chứa ion

Cl- nồng độ cố định. Mặt khác nó cũng là điện cực chỉ thị để đo hoạt độ ion Cl- trong dung dịch

4

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.2.1 Điện cực so sánh [8] Là điện cực có thế không đổi, không phụ thuộc vào thành phần dung dịch đo và đã xác định theo thế của điện cực tiêu chuẩn.

- Phản ứng quyết định thế phải hoàn toàn thuận nghịch

H

Ơ

- Điện cực phải rất ít bị phân cực, nghĩa là phải rất ít bị thay đổi khi có dòng

N

Điện cực so sánh phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

1.2.1.1 Điện cực calomen

G

Đ

Là điện cực khá thông dụng có độ thuận lợi và độ lặp lại cao. Thành phần điện Phản ứng điện cực là:

TR ẦN

Hg2Cl2 + 2e ⇌ 2Hg + 2Cl-

H Ư

N

cực gồm thủy ngân, calomen và KCl

Thế điện cực phụ thuộc vào hoạt độ ion Cl-

B

RT 1 ln 2F (Cl)2

10 00

ECal =E Hg2Cl2 +

RT ln(Cl- )2 2F

Ó

A

0 ECal =ECal -

H

ECal = E0Cal – 0,059.lg(Cl-)

-L

Í-

Muốn cố định thế của điện cực Calomen bão hòa là sức điện động của pin được

ÁN

ghép bởi điện cực Calomen bão hòa và điện cực chuẩn hiđro.

H2(Pt) | H+ || KClbão hòa, Hg2Cl2 | Hg

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Trên hình 2 có vẽ một dạng điện cực Calomen thường dùng:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Sau đây là một vài điện cực so sánh hay sử dụng.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

làm việc trong các điều kiện khác nhau.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

- Phải có độ lập lại cao và phải có thế ổn định khi bảo quản lâu cũng như khi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

điện chạy quá.

5

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Í-

H

Điện cực Bạc – Bạc Clorua thường dùng là một dây Platin phủ Bạc kim loại và

-L

bên ngoài phủ thêm một lớp Bạc Clorua. Thành phần điện cực gồm có: Ag, AgCl, Cl-

ÁN

Phản ứng điện cực: AgCl + e ⇌ Ag + Cl-

TO

Chứng tỏ thế điện cực phụ thuộc hoạt độ ion Cl- trong dung dịch.

EAgCl/Ag = E0AgCl/Ag +

RT 1 ln 2F Cl

= E0AgCl/Ag -

RT ln(Cl- ) 2F

D

IỄ N

Đ

ÀN

Phương trình Nernst biểu diễn thế điện cực:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ó

Hình 3: Điện cực Bạc Clorua

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

1.2.1.2 Điện cực Bạc – Bạc Clorua

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 2: Điện cực Calomen bão hòa

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

= E0AgCl/Ag - 0,059 lg(Cl-) Thế tiêu chuẩn của điện cực là sức điện động của pin: H2(Pt) | H+, Cl- | AgCl ||Ag

(PH2 = 1at)

6

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Điện cực Bạc Clorua được sử dụng làm điện cực so sánh trong trường hợp đo không cầu nối. điện cực Ag|AgCl có độ lặp lại cao, dễ chế tạo, kích thước nhỏ gọn.

1.2.2 Điện cực chỉ thị Những điện cực muốn được sử dụng như một điện cực chỉ thị phải đáp ứng các yêu

H

Ơ

cầu sau:

N

Điện cực chỉ thị là điện cực làm việc thuận nghịch với ion cần nghiên cứu.

G

Đ

1.2.2.1 Điện cực trơ

H Ư

N

Là điện cực không tham gia phản ứng điện hóa mà chỉ làm nhiệm vụ chuyển electron. Trong môi trường oxi hóa mạnh có thể dùng một số kim loại quý như Au, Pt

TR ẦN

hay than chì và trong các môi trường oxi hóa yếu hơn có thể sử dụng Ag, Hg, Mo,W.. Điện cực trơ được sử dụng để đo thế của hệ oxi hóa khử.

B

1.2.2.2 Điện cực kim loại

10 00

Cấu tạo gồm một dây kim loại nhúng trong dung dịch chứa ion của kim loại đó.

A

Sơ đồ biểu diễn: M | Mn+

Ó

Phản ứng điện cực: Mn+ + ne ⇌ M

EMn+/M = E0Mn+/M +

+ RT ln(M n ) nF

ÁN

-L

Í-

H

Thế của điện cực kim loại tính theo phương trình Nernst

Đ

ÀN

TO

Ở 25oc phương trình trên có thể viết là: EMn+/M = E0Mn+/M +

+ 0,059 lg(M n ) n

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Có thể chia điện cực chỉ thị ra các loại:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP ẠO

- Cấu tạo, thiết bị đơn giản để có thể sử dụng dễ dàng.

IỄ N D

.Q

- Thế thiết lập nhanh và có độ lặp lại cao.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

ion cần nghiên cứu qua phương trình Nernst.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

- Điện cực phải thuận nghịch, tức thế của điện cực phải liên hệ với hoạt độ của

Ví dụ: điện cực Ag | Ag+, Cu | Cu2+… Điện cực kim loại thường được sử dụng để đo thế của dung dịch các ion kim

loại đó. Có thể sử dụng dưới dạng hỗn hống.

1.2.2.3 Điện cực chỉ thị Axit-Bazơ Là những điện cực làm việc thuận nghịch với ion H+ (ion Hiđro) a, Điện cực Hiđro 7

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

U Y

Hình 4: Điện cực Hidro

.Q

H Ư

N

của phản ứng:

TR ẦN

H2 ⇌ 2H 2H - 2e ⇌ 2H+

Và còn chất hấp phụ Hidro trên bề mặt điện cực để phản ứng xảy ra nhanh hơn.

10 00

B

Thế của điện cực Hidro phụ thuộc áp suất của khí Hidro và hoạt độ ion Hidro.

E 2H+ /H =E

/H 2

=0

H

+

E 2H+ /H =

RT (H + )2 ln 2F PH2

E2H+ /H =

RT ln(H + )2 2F

E2H+ /H =

-2,3RT pH F

2

ÁN

-L

Í-

Vì: E02H

RT (H + )2 + ln 2F PH2

Ó

A

2

0 2H + /H 2

Đ

ÀN

TO

Khi PH = 1at, thì 2

2

2

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

G

Bột platin phủ ở bề mặt điện cực đóng vai trò xúc tác cho quá trình 2 giai đoạn

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H2 - 2e ⇌ 2H+

Phản ứng điện hóa:

IỄ N D

ẠO

Pt(H2) | H+

TP

được đặt trong một bình kíp bão hòa khí Hidro. Sơ đồ biểu diễn:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Điện cực Hidro gồm một dây platin trên bề mặt phủ một lớp platin (đen platin)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi đo với áp suất Hidro khác 1, phải tiến hành hiệu chỉnh cần thiết. Điện cực hidro có tính thuận nghịch và độ lặp lại cao nhưng thiết bị cồng kềnh, thế thiết bị lập chậm, và dễ bị ngộ độc khi gặp các chất oxi hóa mạnh như HNO 3, 8

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

KMnO4, Cr2O72-… Mặt khác nếu trong khí hidro sử dụng có lẫn tạp chất, nhất là oxi, rất nguy hiểm. b, Điện cực quinhidron: Quinhidron là một hỗn hợp đồng phân tử của quinon và hidroquinon: OH

+ 2e

H N H Ư

RT 2 lna H + 2F

E = 0,695 – 0,059 pH

TR ẦN

E = E0 +

G

độ 2 chất bằng nhau:

(b1)

Phương trình (b1) có ý nghĩa trong việc đo pH của dung dịch.

10 00

B

 Ưu điểm của điện cực quinhidron:

Quinhidron C6H4O2.C6H4(OH)2 là hỗn hợp đồng phân tử của quinon (Q) hay

A

hidroquinon C6H4(OH)2 (QH2).

H

Ó

Điện cực:

-L

Í-

Phản ứng điện cực:

TO ÀN

C6H4O2 + 2H+ + 2e  C6H4(OH)2

(-) Hg, Hg2Cl2 | KCl || H+ (x), C6H4O2, C6H4(OH)2 | Pt (+)

ÁN

Pin:

Pt, C6H4(OH)2 | C6H4O2

E=φquinh -φcal

→ pH=

φ0Quinh -φcal -E 0,059

Điện cực quinhidron rất dễ sử dụng, chỉ cần một điện cực Calomen ghép với

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Đ

Vì aquinon = aHidroquinon (có f ~ 1) là những chất không bị ion hóa. Ngoài ra nồng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

a2H  RT ln .aquinon với E0quinhidron = 0,695V E=E + 2 F aHidroquinon 0

.Q

Hidroquinon

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Quinon

U Y

OH

O

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

2H+

N

+

Ơ

N

O

D

IỄ N

Đ

điện cực quinhidron. Khi ghép ta có: E = 0,695 – 0,059 pH – 0,242 E = 0,453 – 0,06 pH

(b2)

 Tuy nhiên điện cực này có một số khuyết điểm:

9

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

+ Không dùng được với những dung dịch chứa những chất oxi hóa mạnh hoặc khử mạnh + Không dùng được ở pH > 8 vì môi trường bazơ hidroquinon tác dụng như một axit và phản ứng oxi hóa khử trở thành: -

H

Ơ

O

N

O

TR ẦN

Thế của điện cực được xác định theo phương trình Nernst: RT (H + )2 .Q ln 2F H 2Q

EQ/H2Q =E0Q/H2Q +

f RT RT [Q] RT ln Q + ln + ln(H + ) 2 2F f H2Q 2F H 2Q 2F

10 00

B

EQ/H2Q =E0Q/H2Q +

A

Trong đó [Q], [H2Q] là nông độ của quinon hay hidroquinon trong dung dịch,

Ó

fQ và f H Q là hệ số hoạt độ của quinon và hidroquinone.

H

2

Í-

Trong dung dịch axit loãng, hoạt độ của Q và H2Q gần bằng nồng độ do lực ion

-L

của dung dịch không quá cao, có thể chấp nhận fQ =1 và f H Q =1, phương trình trên sẽ 2

Đ

ÀN

TO

ÁN

trở thành:

EQ/H2Q =E0H2Q +

RT 2,3RT 0 ln(H + )=EQ/H pH 2Q F F

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

H Ư

Q + 2H+ + 2e ⇌ H2Q

G

Viết dưới dạng quy ước:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ

oxi hóa khử thuận nghịch, có ion Hidro tham gia.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

ẠO

nghiên cứu chứa hỗn hợp đồng phân tử quinon và hidroquinon. Quinhidron là một hệ

IỄ N D

OH

Thành phần điện cực quinhidron gồm một dây platin nhúng trong dung dịch

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

O

U Y

N

+ H+ + e

Như vậy điện cực quinhidron làm việc thuận nghịch với ion hidro. Điện cực quinhidron đơn giản, thế ổn định và thiết lập nhanh, sử dụng thích hợp

trong các phép chuẩn độ. Tuy vậy điện cực chỉ thị làm việc ở khu vực pH<8 bởi vì trong môi trường kiềm có sự oxi hóa Hidroquinone và sự phân li axit của nó làm cho tỉ số

Q # 1 . Điện cực cũng cho kết quả sai khi nồng độ muối trơ trong dung dịch tăng H 2Q 10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

lên, làm thay đổi hệ số hoạt độ của quinon và hidroquinone. Mặt khác khi đo phải thêm quinon và hidroquinone vào dung dịch có thể gây ảnh hưởng đến dung dịch đo do các tác dụng phụ của nó.

Các điện cực màng chọn lọc ion làm việc theo cơ chế trao đổi ion. Các ion

động của một pin nguyên tố Gavanic là hàm số của lượng thuốc thử thêm vào. Bởi vậy

G

Đ

trong phép chuẩn độ điện thế người tiến hành chuẩn độ và theo dõi sự thay đổi thế của

H Ư

N

dung dịch cần chuẩn độ mà từ đó xác định điểm tương đương.

Mục đích chính của phương pháp này là xác định được điểm tương đương với

TR ẦN

độ chính xác và độ lặp lại cao. Mặt khác đường cong chuẩn độ có thể cho ta biết số tạo thành của các ion phức…).

B

những thông tin nhiệt động học khác ( như các hằng số phân li các axit yếu, các hằng

10 00

So với các phương pháp xác định điểm tương đương khác, phương pháp chuẩn độ điện thế có nhiều ưu điểm vì nó có thể áp dụng cho các hệ có màu sắc hay những hệ

Ó

A

không có chỉ thị màu (mà phương pháp chuẩn độ thể tích không sử dụng được). Mặt

Í-

H

khác, trong phương pháp chuẩn độ điện thế ta có thể tránh được những sai sót do chủ

-L

quan gây ra khi xác định điểm cuối chuẩn độ theo sự thay đổi màu của chỉ thị và cả

ÁN

những phép chuẩn độ bắt buộc phải có đối chứng.

TO

1.3.1 Các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện thế

ÀN

- Phải có phản ứng hóa học xảy ra giữa thuốc thử và dung dịch chuẩn độ theo

đúng yêu cầu đòi hỏi của các phản ứng trong phân tích thể tích: phản ứng xảy ra

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

độ điện thế. Chuẩn độ điện thế là phép chuẩn độ trong đó sự thay đổi của sức điện

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của phương pháp điện thế là chuẩn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

1.3 CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ [4,9]

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

U Y

trong các loại màng phổ biến nhất là điện cực thủy tinh chọn lọc với ion Hidro.

H

Ơ

chuyển từ một tướng này sang tướng khác mà không có các electron tham gia. Một

N

1.2.2.4 Điện cực màng chọn lọc ion

D

IỄ N

Đ

nhanh, hoàn toàn và đúng tỷ lượng.

-Phải có phản ứng chỉ thị thích hợp, tức là phản ứng điện hóa xảy ra trên điện

cực chỉ thị. Nếu chất tham gia phản ứng chỉ thị là chất xác định, hoặc thuốc thử, hoặc sản phẩm thì thế đo được sẽ thay đổi trong suốt quá trình chuẩn độ và điểm tương

11

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

đương sẽ được xác định dựa vào đồ thị E = f(x). Trong đó x là lượng thuốc thử cho vào khi chuẩn độ.

Lượng chất tham gia phản ứng chỉ thị phải nhỏ hơn rất nhiều so với lượng chất Người ta phân biệt hai loại chuẩn độ điện thế: chuẩn độ điện thế có dòng và

H

Ơ

chuẩn độ điện thế không dòng (phổ biến hơn).

1.3.2.1 Phạm vi ứng dụng

biến thiên thế của hệ chậm ta cần thêm vào dung dịch chất chỉ thị thế.

G

Đ

Chuẩn độ điện thế có dòng cho phép ta sử dụng các hệ rất chậm nếu chất cần

H Ư

N

điện phân hay thuốc thử có thể bị oxi hóa hay bị khử hoặc nếu chọn được hệ chỉ thị thích hợp.

TR ẦN

1.3.2.2 Độ chính xác

Các phản ứng hóa học dùng trong phương pháp điện thế phải xảy ra định lượng,

B

tuy vậy đôi khi cũng dùng những phản ứng xảy ra không định lượng. Trong trường tiến hành chuẩn độ ngược.

10 00

hợp này cần ngưng chuẩn độ khi tìm được điểm tương đương thực nghiệm hoặc cần

Ó

A

Độ chính xác của phương pháp chuẩn độ điện thế phụ thuộc việc đọc thể tích

Í-

H

của thuốc thử

-L

1.3.2.3 Độ nhạy

ÁN

Độ nhạy của phương pháp bị hạn chế do sự xác định thế ở nồng độ nhỏ. Khi

TO

nồng độ bằng 10-5 M thì dòng dư bắt đầu cản trở, đặc biệt khi chuẩn độ điện thế không

ÀN

dòng.

Thết bị tiến hành chuẩn độ điện thế được trình bày như hình vẽ dưới đây:

D

IỄ N

Đ

1.2.3.4 Thiết bị

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

oxi hóa khử nhanh (đôi khi đo thế hỗn hợp). Trong trường hợp này, muốn theo dõi sự

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

.Q

Chuẩn độ điện thế không dòng đòi hỏi phải xác định thế cân bằng của những hệ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

1.3.2 Đặc điểm của phƣơng pháp chuẩn độ điện thế

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

tham gia vào phản ứng chính của phép chuẩn độ.

12

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

5. Buret

10 00

6. Cốc chuẩn độ

TR ẦN

4. Điện cực chỉ thị

B

3. Máy đo pH.

H Ư

2. Điện cực so sánh.

Chuẩn độ dòng, ta đo thế hiệu bằng milivon kế. Điện trở tương đương của vôn

H

1.3.3 Nguyên tắc

Ó

A

kế phải rất lớn (> 1012 Ω) và cường độ dòng trong mạch thực tế phải bằng 0.

-L

Í-

Phương pháp chuẩn độ điện thế dựa trên việc đo thế của điện cực được nhúng

TO

dịch.

ÁN

vào dung dịch. Giá trị của thế phụ thuộc vào nồng độ của ion tương ứng trong dung Thí dụ, thế điện cực bạc nhúng vào trong dung dịch muối bạc biến đổi cùng

ÀN

theo sự biến đổi của ion Ag+ trong dung dịch. Do đó, bằng cách đo thế của điện cực

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

1. Khuấy từ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

Đ

Hình 5: Thiết bị để tiến hành chuẩn độ điện thế

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

nhúng vào dung dịch một muối đã cho chưa biết nồng độ, có thể xác định được hàm lượng của ion tương ứng trong dung dịch.

1.3.4 Kỹ thuật chuẩn độ điện thế Mở đầu ta cho thuốc thử (chất chuẩn) nhanh, từng ml một lần, gần điểm tương đương thì cho ít lại khoảng 0,1ml và phải đợi cân bằng được thiết lập trước khi thêm 13

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

phần mới. Mỗi lần thêm chất chuẩn vào, cần thiết phải để cho điện cực chỉ thị có giá trị thế không đổi (độ lệch không hơn vài milivon trong một phút).

1.3.5 Một số trƣờng hợp chuẩn độ điện thế Trong chuẩn độ điện thế có thể sử dụng các phản ứng như kết tủa, tạo phức,

Ơ

N

axit-bazơ, và phản ứng oxi hóa-khử. Sau đây một vài trường hợp cụ thể:

H

1.3.5.1 Chuẩn độ kết tủa

của nó tham gia phản ứng kết tủa (như Ag, Hg, Zn…)

G

Đ

Trong một vài trường hợp có thể sử dụng điện cực chỉ thị, là những điện cực mà

H Ư

N

thế của nó có liên quan đến anion tham gia phản ứng kết tủa. Ngoài ra có thể sử dụng điện cực chỉ thị màng chọn lọc đối với các ion nghiên cứu.

TR ẦN

Ví dụ: Chuẩn độ ion Cl- bằng dung dịch chuẩn Bạc Nitrat. Sử dụng điện cực chỉ thị Ag/Ag+ và điện cực so sánh calomen bão hòa.

B

Sơ đồ mạch đo:

10 00

Hg | Hg2Cl2, KClbão hòa | KNO3 | Dung dịch chứa Cl- | Ag Sau khi thêm một lượng nhỏ Bạc Nitrat, dung dịch trở thành bão hòa đối với

-L

Í-

H

Phản ứng chuẩn độ:

Ó

A

AgCl và điện cực chỉ thị sẽ là Ag/AgCl. Ag+ + Cl- ⇌ AgCl

TO

ÁN

Phản ứng chỉ thị: AgCl + e ⇌ Ag + Cl-

E0 = +0,2222 V

ÀN

Thế của điện cực chỉ thị theo phương trình Nernst: RT ln(Cl-) F

Nếu bỏ quá các thế khuếch tán thì sức điện động của pin có thể viết dưới dạng:

D

IỄ N

Đ

EAg = E0AgCl/Ag -

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Điện cực chỉ thị có thể là điện cực kim loại, được chế tạo từ kim loại mà cation

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

[Fe(CN)64-].

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

và Zn2+. Ngoài ra cũng có thể chuẩn độ kết tủa một số anion như Cl-, Br-, I-, SCN- và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Phương pháp điện thế được sử dụng để chuẩn độ kết tủa các ion Ag+, Hg2+, Pb2+

ESdđ = EAgCl/Ag - ECalomen = E0AgCl/Ag -

0,23RT lg(Cl-) - ECalomen F

14

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

= E0AgCl/Ag -

0,23RT p(Cl)- - ECalomen F

Như vậy giữa giá trị p(Cl-) và sức điện động của pin, được tạo bởi hai điện cực trên trong quá trình chuẩn độ, có sự phụ thuộc tuyến tính. Nếu ta vẽ sự phụ thuộc giữa

N

sức điện động và thể tích chất chuẩn dùng khi chuẩn độ ta vẽ được được cong chuẩn

Chúng ta cũng có thể chúng minh được sự phụ thuộc của thế trực tiếp vào nồng độ ion

10 00

B

Halogenua X-.

Ví dụ: chuẩn độ ion Ag+ bằng ion Halogenua X-

A

Phản ứng chuẩn độ:

Í-

Phản ứng chỉ thị:

H

Ó

Ag+ + X- ⇌ AgX

(1) (điện cực chỉ thị Ag/Ag+)

-L

Ag+ + e ⇌ Ag

ÁN

Hay có thể là:

ÀN

TO

AgX + e ⇌ Ag + X-

(2) (điện cực chỉ thị Ag/AgX)

Giả sử điện cực chỉ thị của ta là Ag/Ag+ thì phản ứng chỉ thị sẽ là phản ứng (1).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

Trong trường hợp ngược lại, khi chuẩn độ ion Ag+ bằng các ion halogenua X-,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa sức điện động và thể tích chất chuẩn

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

độ có dạng như sau:

EAg = E0Ag+/Ag +

D

IỄ N

Đ

Thế của cực Bạc lúc đó sẽ là: RT ln(Ag+) F

= E0Ag+/Ag +

RT ln[Ag+] F

E Ag+ /Ag =E0Ag+ /Ag +

RT lnf Ag+ F

15

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Giả sử nồng độ ban đầu của Ag+ là C (mol/l) và của ion Halogenua là X-x (mol/l) ta sẽ có:

C

x

[]

C-X +x

x

Ơ

C0

N

Ag+ + X-  AgX

U Y

Tt’AgX = [Ag+][X-]

Đ

Thế của điện cực Ag/Ag+ theo phương trình Nernst có thể viết:

G

(1’)

N

RT ln(C-X+x) F

H Ư

E Ag =E0Ag+ /Ag +

Để xác định điểm tương đương ta sẽ đồ thị E = f(X). Muốn vậy cần nghiên cứu

dx d )X+(C-X+x) x =0 dX dX

(2)

10 00

B

(-1+

TR ẦN

dạng đường cong này. Lấy đạo hàm bậc một dE theo dX của phương trình (1) ta có:

Hay:

(3)

Ó

A

dx d x (C-X+2x)=x → x = dX d X C-X+2x

-L

Í-

H

Thay biểu thức (3) vào phương trình (2) và sau khi tổ hợp ta có: dE RT 1 =( ) dX F C-X+2x

(4)

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Lấy đạo hàm bậc 2 từ phương trình (4) ta có: d 2 E RT C-X =( ) 2 dX F (C-X+2x)3

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Tt’AgX – tích số tan điều kiện: Tt’AgX = TtAgX – f-1Ag + f-1X

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

(1)

TP

Tt’AgX = (C-X +x)(x)

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hay

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Theo quy tắc tích số tan ta có:

d2E =0 khi C=X dX 2

D

Như vậy hàm số y = f(X) sẽ có điểm uốn tạo điểm tương đương trên đồ thị và đồ thị

dE =f(X) sẽ có cực trị tại điểm tương đương, khi đó C=X. dX

Sau đây là các dạng đường cong E=f(X),

d2E dE =f(X) = f(X), dX 2 dX

16

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

D

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Đ G N H Ư TR ẦN B

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

d2E Hình 8: đƣờng cong dạng = f(X) dX 2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

dE = f(X) dX

ẠO

Hình 7: Dạng đƣờng cong E=f(X)và

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 9: Đƣờng cong chuẩn độ hỗn hợp các ion I- và Cl- bằng AgNO3 1.3.5.2 Chuẩn độ axit-bazơ Chuẩn độ điện thế axit – bazơ được sử dụng nhiều hơn bất cứ phương pháp nào khác. Nó được sử dụng để chuẩn độ axit – bazơ trong môi trường không nước và được 17

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

sử dụng để xác định điểm tương đương trong phép chuẩn độ các chất có màu và các dung dịch có độ đục cao, nhờ các ưu điểm của điện cực thủy tinh, điện cực Calomen và máy đo pH. Chúng ta đã biết rằng giữa giá trị pH của dung dịch và thế của điện cực thủy tinh, cũng như các loại điện cực chỉ thị axit – bazơ khác, có sự phụ thuộc tuyến

Ơ

H

chuẩn axit hay kiềm dùng để chuẩn độ) có điểm uốn tại điểm tương đương. Đồ thị

N

tính. Việc chứng minh cho thấy đồ thị phụ thuộc E-X hay pH-X (X là lượng chất

N

G

Đ

Δ 2 pH ΔV ΔpH và (hay - dùng khi sử dụng đường cong Gran).

2 ΔV ΔpH ΔV

này, chúng ta có thể:

TR ẦN

H Ư

Chuẩn độ điện thế axit – bazơ có nhiều ưu điểm khác nữa, bằng phương pháp a, Vẽ toàn bộ đường cong chuẩn độ để nghiên cứu hỗn hợp axit hay bazơ trong

B

dung môi nước hoặc không nước

10 00

b, Sử dụng phương pháp đồ thị hay tính toán để tìm điểm tương đương trong phép phân tích hệ nhiều cấu tử.

Ó

A

c, Thu được nhiều thông tin định lượng về axit và bazơ

H

Ví dụ: Khi chuẩn độ axit Photphoric bằng dung dịch Natrihidroxit, chúng ta thu H3PO4 + OH- ⇌ H2PO4- + H2O H2PO4- + OH- ⇌ HPO42- + H2O

TO

ÁN

-L

Í-

được đường cong có 2 bậc, tương ứng với các phản ứng:

ÀN

Ở điểm giữa của đường cong từ đầu đến điểm tương đương một (TĐ1) nồng độ

axit Photphoric và ion Đihidrophotphat là bằng nhau:

Đ

[H3PO4] = [H2PO4-] Từ biểu thức cân bằng:

D

IỄ N

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

vị pH . Trong các phép chuẩn độ điện thế axit – bazơ có thể sử dụng các đại lượng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Hầu hết các dụng cụ sử dụng để đo pH đều được hiệu chuẩn trực tiếp theo đơn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

TP

.Q

tương đương.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

d pH d 2pH d2E dE ’ -X hay -X’ có cực đại và đồ thị - X’’ hay - X’’ triệt tiêu tại điểm dX dX 2 dX 2 dX

K a1 =

[H + ][H 2 PO-4 ] [H 3PO4 ]

Ta có thể rút ra kết luận rằng tại thời điểm đó, khi: 18

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

[H3PO4] = [H2PO4-] thì pH1 = pKa1 Tương tự như vậy ta cũng có thể biết được rằng pKa2 = pH2 (giá trị pH tại điểm giữa đường cong chuẩn độ từ điểm tương đương 1 đến điểm tương đương 2, tại thời điểm đó:

Ơ

N

[H + ][HPO42- ] [H 2 PO-4 ]

H

Ka2 =

G

Khi chuẩn độ các axit có nồng độ C = 10-3 thì hằng số phân li K phải lớn hơn

H Ư

N

hoặc bằng 10-9 – 10-10 mới đảm bảo độ chính xác cần thiết.

Các đa axit được coi là hỗn hợp của nhiều đơn axit có nồng độ bằng nhau, có

10 00

1.3.5.3 Chuẩn độ oxi hóa – khử

105

B

K1 K2

TR ẦN

thể chuẩn độ chính xác từng nấc riêng lẻ nếu tỉ số giữa các hằng số phân li đủ lớn:

A

Là phương pháp chuẩn độ dựa trên phản ứng oxi hóa – khử, sự thay đổi thế của

Ó

dung dịch trong quá trình chuẩn độ được đo bằng điện cực chỉ thị. Từ bảng phụ thuộc

-L

suy ra nồng độ.

Í-

H

thế điện cực chỉ thị vào thể tích thuốc thử có thể suy ra được điểm tương đương, từ đó

ÁN

Điện cực chỉ thị thường sử dụng là điện cực trơ (điện cực Platin, vàng, Paladi

TO

hay than chì) và điện cực so sánh là điện cực Calomen. Nếu ion Cl- không ảnh hưởng

ÀN

xấu đến phản ứng oxi hóa – khử thì có thể nhúng trực tiếp vào dung dịch đo, ngược lại,

Đ

nếu ion Cl- có tham gia vào phản ứng oxi hóa – khử thì ta phải sử dụng cầu muối

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

Nếu Kc = 10-10 thì sai số ≃ 0,03%

ẠO

Nếu Kc = 10-11 thì sai số ≃ 0,3%

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

li K của nó.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

yếu thì độ chính xác của phép chuẩn độ phụ thuộc nồng độ C của axit và hằng số phân

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Điều kiện để chuẩn độ axit – bazơ bằng phương pháp điện thế: Đối với các axit

D

IỄ N

KNO3 hay một loại thích hợp khác.

Ví dụ điển hình của chuẩn độ oxi hóa – khử là phép chuẩn độ ion Fe2+ bằng

dung dịch chuẩn Xerisulfat Ce(SO4)2.

Phản ứng chuẩn độ:

Fe2+ + Ce4+ ⇌ Fe3+ + Ce3+

Phản ứng chỉ thị có thể là một trong hai phản ứng sau đây: 19

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Fe2+ - e ⇌ Fe3+ Ce4+ + e ⇌ Ce3+ Phản ứng chuẩn độ là phản ứng hóa học nhanh. Hai hệ Fe3+/Fe2+ và Ce4+/Ce3+ là hai hệ nhanh đối với cực Platin. Trước điểm tương đương trong dung dịch có một

Ơ

N

lượng lớn các ion Fe3+, Ce3+, Fe2+, cực chỉ thị nhanh chóng đạt tới giá trị thế ổn định ,

H N

không còn hoạt tính điện nữa. các ion Fe3+ và Ce3+ là những ion có trong dung dịch với

H Ư

nồng độ lớn, do đó người ta sẽ đo được một thế hỗn hợp không ổn định của cặp

TR ẦN

Fe3+/Ce3+ . Tương tự như vậy, ở khu vực gần sát ngay sau điểm tương đương thế đo được cũng là thế hỗn hợp của cặp Fe3+/Ce3+ vì lúc này nồng độ ion Ce4+ vô cùng nhỏ.

10 00

và nói chung không đo được.

B

Thế hỗn hợp không ổn định phụ thuộc vào trạng thái vật lí và chất liệu điện cực Khi chuẩn độ qua điểm tương đương, ngoài Fe3+ và Ce3+ trong dung dịch có

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

một lượng khá lớn ion Ce4+ dư và đo được thế cân bằng ổn định.

ECb =E0Ce4+ /Ce3+ +

2,3RT [Ce4+ ] lg F [Ce3+ ]

ECb =E0Ce4+ /Ce3+ +

2,3RT lg(x-1) F

TO

Đường cong chuẩn độ điện thế oxi hóa – khử ion Fe2+ bằng Ce4+ được biểu diễn

D

IỄ N

Đ

ÀN

trên hình vẽ sau đây :

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Đ

Tại khu vực gần sát trước điểm tương đương thì nồng độ Fe 2+ vô cùng bé và ion Fe2+

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ẠO

Ở đây x- là phần thêm vào của lượng Xeri cần phản ứng với tất cả lượng Fe 2+ .

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

2,3RT (x) lg F (1-x)

N

ECb =E0Fe3+ /Fe2+ +

U Y

2,3RT [Fe3+ ] lg F [Fe2+ ]

.Q

ECb =E0Fe3+ /Fe2+ +

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

biểu diễn bằng phương trình:

20

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

G

Để xác định điểm tương đương trong chuẩn độ điện thế ta có thể sử dụng một

H Ư

N

trong các phương pháp sau: a, Phương pháp đồ thị

TR ẦN

Nguyên tắc cơ bản là nghiên cứu toàn bộ đường cong chuẩn độ. Nếu ta vẽ đồ thị sự phụ thuộc thế của điện cực chỉ thị với thể tích chất chuẩn thì trên đường cong

10 00

B

chuẩn độ sẽ có điểm uốn, ở đó sự thay đổi của thế theo thể tích chất chuẩn đạt cực đại,

Hình 11: Đồ thị sự phụ thuộc thế của điện cực chỉ thị với thể tích chất chuẩn

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

ta có thể xác định điểm tương đương là ở tại đây.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

1.3.5.4 Cách xác định điểm tƣơng đƣơng trong chuẩn độ điện thế

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

Hình 10: Đƣờng cong chuẩn độ điện thế oxi hóa – khử ion Fe2+ bằng Ce4+.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ta có thể vẽ đồ thị

ΔE (sự thay đổi của thế trên thể tích từng phần của chất ΔV

chuẩn) như một hàm số của thể tích chất chuẩn.

21

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi vẽ đồ thị

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

ΔE =f(v) thì thể tích chất chuẩn V ở đây được tính là trung bình ΔV

cộng giữa hai giá trị thể tích tương ứng với các giá trị thế.

Ví dụ: tại thể tích V1 = 16,00 ml ta có thế E1 = 0,196 V

N

E2 = 0,225 V

H

Ơ

Thì ta sẽ có: ∆E = E2 – E1 = 0,029 V = 29 mV

U Y

ΔE 29 là giá trị V nằm giữa = ΔV 0,1

.Q

ẠO

V2 -V1 0,1 = 16+ = 16,05 ml 2 2

Đ

V = V1 +

TP

V1 và V2 ở trên và có giá trị là:

G

Nếu như tất cả các hiệu số (V2 – V1) đều bằng nhau thì ta có thể sử dụng ∆E để

N

ΔE còn nếu như không bằng nhau thì phải tính cụ thể từng giá ΔV

ΔE . ΔV

TR ẦN

trị

H Ư

vẽ đồ thị (thay vì

ΔE theo V chiếu xuống trục hoành ΔV

10 00

B

Từ giá trị cực đại trên đồ thị sự phụ thuộc

sẽ cho ta biết giá trị thể tích chất chuẩn tại điểm tương đương.

Ó

A

Một trường hợp khác của phương pháp đồ thị là sử dụng đường cong Gran – ΔE ΔV theo V thì ta vẽ đồ thị theo V . Vì trước ΔV ΔE

Í-

H

nội dung như sau: Thay vì vẽ đồ thị

ΔV phụ thuộc tuyến tính với ΔE

ÁN

-L

và sau điểm tương đương trong chuẩn độ điện thế, giá trị

TO

sự thay đổi của thể tích chất chuẩn trên từ các giá trị thực nghiệm ta biểu diễn được hai

ÀN

đường thẳng sẽ cắt nhau tại một điểm, ứng với thể tích điểm tương đương.

Các phản ứng chuẩn độ, mặc dù không đáng kể vẫn xảy ra không hoàn toàn,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Giá trị thể tích V để vẽ đồ thị ứng với đại lượng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

∆V = V2 – V1 = 0,10 ml

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

V2 = 16,10 ml

tính. Đường cong Gran được biểu diễn ở hình dưới đây:

D

IỄ N

Đ

nên những điểm ở gần điểm cực trị của đường cong Gran không tuần theo sự tuyến

22

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Đ

đương với độ chính xác cao và có ưu điểm là không đỏi hỏi phải chuẩn độ đến khi đạt

N

G

đucợ điểm tương đương (tại điểm này có sự trôi thế vì cân bằng đạt chậm).

H Ư

b, Phương pháp giải tích

TR ẦN

Phương pháp giải tích là một phương pháp nhanh và đơn giản để xác định điểm tương đương. Cơ sở của phương pháp này là dựa trên việc khi đạo hàm bậc hai

Δ2 E ΔV 2

10 00

B

của đường cong chuẩn độ sẽ đạt giá trị không (0) tại một điểm, thì cũng tại điểm đó, đạo hàm bậc một đạt giá trị cực đại, và qua điểm đó, đạo hàm bậc hai đổi dấu – điểm

Ó

H

điểm tương đương .

A

đó chính là điểm tương đương. Như vậy chỉ cần tìm giá trị thể tích thuốc thử chuẩn tại

-L

Í-

Δ2 E được tính như hiệu của từng cặp liền nhau ΔV 2

ΔE . ΔV

ÁN

Nhược điểm của phương pháp tính toán này là việc điểm tương đương của phép

TO

chuẩn độ trùng với cực trị trên đồ thị

ΔE = f(v) chỉ đúng trong trường hợp chuẩn độ ΔV

ÀN

với các hệ số tỉ lượng 1: 1 như chuẩn độ X- bằng Ag+ hay Fe2+ bằng Ce4+ , tức là trong

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Đường cong Gran rất đơn giản thuận tiện cho việc sử dụng để tính điểm tương

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

Hình 12: Đƣờng cong Gran

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

các trường hợp chuẩn độ đối xứng. trong các trường hợp chuẩn độ với các hệ số tỉ lượng không bằng nhau, ví dụ như chuẩn độ Fe 2+ bằng ion Cr2O72- bằng ion MnO4- ,

tức là các trường hợp đường cong chuẩn độ không đối xứng thì điểm tương đương không trùng với điểm cực đại trên đồ thị

ΔE . ΔV

23

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Tuy nhiên vì sự khác nhau giữa giá trị thế khi

ΔE đạt cực đại và giá trị thế tại ΔV

điểm tương đương (tính theo lý thuyết) là rất nhỏ, do đó trong phần lớn các trường hợp chuẩn độ cách biệt này có thể bỏ qua được.

N

1.4 MỘT SỐ BÀI TẬP TÍNH Ka

H

Ơ

Bài 1: Một chất hữu cơ (bazơ yếu) được dùng làm chất chỉ thị, màu của chỉ thị

U Y

chuyển màu là 4,8. Tính Ka của axit HInd

pH = pKa + lg

→

pKa = 4,498

2/3 1/3

→

B

→

10 00

→

pKa = pH – lg(2)

Ka = 3,17.10-5

Bài 2: Chuẩn độ 50ml dung dịch axit H2A 0,04M. Nếu thêm 20 ml dung dịch

Ó

A

NaOH 0,08M thì pH của dung dịch bằng 3. Nếu thêm tiếp 30 ml NaOH nữa thì pH=9.

H

Tính hằng số phân li Ka1 và Ka2 của H2A.

-L

Í-

Giải:

ÁN

Giả sử Ka1 ≫Ka2

TO

Ở pH=9 → H2A đã phản ứng hết với NaOH để tạo muối Na2A.

ÀN

Nồng độ ban đầu của các chất:

Đ

C0NaOH =

0,08.50 =0,04M 100

C0H2A =

0,04.50 =0,02M 100

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

[Ind- ] [HInd]

TR ẦN

pH = pKa + lg

N

Ta áp dụng công thức tính pH:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

[H + ].[A - ] [HA]

Đ

Ka =

G

Ta có :

ẠO

HA  H+ + A-

IỄ N D

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Giải

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

biến đổi rõ khi 1/3 tổng nồng độ của chất chỉ thị chuyển sang dạng axit và pH tại điểm

H2A + 2NaOH → Na2A +2H2O

Ta có: C0

0,02

[]

0,04 0,02

Nếu coi Ka1 ≫Ka2 , thì chỉ xét cân bằng: 24

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

A2- +H 2O

C0: []

HA- +OH - ,K b =

KW K a2

0,02 0,02-10-5

10-5 10-5

N

H

Ơ

N

W [HA][OH - ] (10-5 )2 Ta có: K b = →Ka2=2.10-6. = = 2-5 K a2 [A ] 0,02-10

F-

H Ư

N

+

G

H+

HF 0,1

CPu

0,1.8%

0,1.8%

0,1.8%

[]

0,092

0,1.8%

0,1.8%

→

[H+]sau = [F-]sau = 0,1.8% =8.10-3 (mol/l)

→

Ka =

10 00

B

TR ẦN

Cbđ

A

[H + ].[F- ] (8.10-3 )2 =  6,96.10-4 [HF] 0,092

Giải

Í-

H

Ó

Câu 4: Cho biết độ điện li của dung dịch axit HA 0,10 M là 1,31% . Tính Ka. [A- ]  [H + ]=[A- ]=C.α HA =0,10.1,31.10-2 =1,31.10-3 CHA

ÁN

-L

Ta có: α=

H+

HA

C

0,10

[]

0,10-1,31.10-3

+

1,31.10-3

A-

1,31.10-3

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Xét cân bằng:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

0,2 =0,1 (mol/l) với độ điện li alpha là 8%: 2

Đ

Ta có: CHF =

TP

Giải

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

phân li axit Ka?

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

Câu 3: Trong 2l dd HF chứa 4g HF nguyên chất. Độ điện ly (a)=8%. Tính hằng số

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho cân bằng trên: →

[H + ].[A - ] (1,31.10-3 ) 2 Ka = = =1,739.10-5 -3 [HA] 0,1-1,31.10

25

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP BÌNH PHƢƠNG TỐI THIỂU ĐỂ TÍNH Ka LÝ THUYẾT 2.1 PHƢƠNG PHÁP BÌNH PHƢƠNG TỐI THIỂU [2,4] Cơ sở toán học của phương pháp bình phương tối thiểu là giải hệ phương trình

N

gồm n ẩn và m phương trình với n < m (số ẩn nhỏ hơn số phương trình).

H

Ơ

Y1=a1.x11 + a2.x12 + ….+ an.xn1

H Ư

N

Yi: là các giá trị thực nghiệm.

G

Đ

Với: x1i, x2i, … , xni là các giá trị cho trước: a1, a2, … , an là các giá trị cần tìm

TR ẦN

Vì các cặp giá trị x1i, x2i, … , xni là các giá trị cho trước , yi nhận được từ thực nghiệm giá trị này chỉ là những giá trị gần đúng nên chúng không hoàn toàn nghiệm

B

đúng phương trình Y1=a1.x11 + a2.x12 + ….+ an.xn1 , nghĩa là:

10 00

y1 – a1.a11 – a2.x21 - … an.xn1 =ε1 y2 – a1.a12 – a2.x22 - … an.xn2 =ε2

Í-

H

Ó

A

………………………………… y1 – a1.a1i – a2.x2i - … an.xni =εi

-L

…………………………………

ÁN

ym – a1.a1m – a2.x2m - … an.xnm =εm

TO

Trong đó ε1,ε2, … ,εi , … ,εm là các sai số

ÀN

Phương pháp bình phương tối thiểu nhằm xác định a1,a2, … ,ai , … ,an sao cho

D

IỄ N

Đ

tổng các bình phương của các sai số là nhỏ nhất. Nghĩa là:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ym=a1.x1m + a2.x2m + ….+ an.xnm

ẠO

…………………………………

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

Y1=a1.x1i + a2.x2i + ….+ an.xni

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

……………………………….

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Y2=a1.x12 + a2.x22 + ….+ an.xn2

m

Q= (y1 -a1.x1i -a 2 .x 2i -...-a n x n ) 2 bé nhất. i=1

Như vậy a1,a2, … ,ai , … ,an phải thỏa mãn hệ phương trình:

26

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Q 0 a1 Q 0 a 2

N

…………

m

i=1

i=1

i=1

i=1

m

m

m

i=1

i=1

i=1

i=1

U Y TP ẠO

m

m

m

m

i=1

i=1

i=1

i=1

H Ư

N

G

a1. X1i .X ni +a 2 . X 2i .X ni +...+a n . X ni X ni = Yi X ni

Đ

…………………………………………………………………..

Vậy hệ phương trình gồm m phương trình n ẩn đã được đưa về hệ n phương

TR ẦN

trình n ẩn (gọi là hệ Cramer nếu Det(A)≠0). Bài toán đưa về giải hệ phương trình gồm n phương trình n ẩn với ma trận hệ số : x21i

B

x1i .x2i ……………

x1i .x2i

10 00

A=

x22i

…………….

xni .x1i xni .x2i

Ó

x2i .xni …………….

xni .xni

H

x1i .xni

A

……………………………………………………………….

Í-

Là một ma trận vuông cấp n.

-L

Dạng ma trận của hệ là: A.a =B

ÁN

Với: B = [

yi .x2i …

y1 .x1i

yi .xni]t

Đ

ÀN

TO

Hệ Cramer có nghiệm duy nhất tính bằng công thức ai = A-1.B tức là:

IỄ N D

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

m

a1. X1i .X 2i +a 2 . X 2i2 +...+a n . X ni X 2i = Yi X 2i

Aj=

Det(A J ) Det(A)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

m

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

m

a1. X1i2 +a 2 . X 2i X1i +...+a n . X ni X1i = Yi X1i

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

m

N

H

Ơ

Q =0 a n

Trong đó A là ma trận hệ số, Aj là ma trận suy ra từ A bằng cách thay cột thứ j

bởi cột vế bên phải B. Với n = 2, hệ phương trình trên trở thành:

27

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

a1 .

x21i + a2.

a1 .

x1i .x2i + a2.

x2i.x1i =

yi .x1i

x22i =

yi .x2i

Hệ 2 phương trình 2 ẩn này được giải theo phương pháp sử dụng định lí Cramer

Ơ

N

kết hợp với giải định thức bậc 2:

.Q TP

x22i -

x2i .x1i .

x1i . x2i

x2i.x1i

yi.x2i

x22i

→ Det(A1) =

yi . x1i .

x21i

x22i -

x2i .x1i .

yi . x2i

yi .x1i .

x1i . x2i

yi . x2i

A

x1i.x2i

10 00

B

yi.x1i

A2 =

Ó

x21i .

Í-

H

→ Det(A2) =

TR ẦN

A1 =

H Ư

N

yi . x1i

G

Đ

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

-L

Nghiệm của hệ là:

yi . x2i a1 =

Det(A1 ) Det(A)

a2 =

Det(A 2 ) Det(A)

ÁN

Đối với trường hợp tổng quát, ta có thể lập chương trình tổng quát để giải hệ

phương trình tổng quát theo phương pháp khử Gauss

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

x21i .

→ Det(A) =

ÀN

2.2 TÍNH HẰNG SỐ PHÂN LI AXIT TỪNG NẤC DỰA VÀO pH CỦA DUNG

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

x22i

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

x1i.x2i

A=

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

x2i.x1i

U Y

x21i

N

H

ta có:

D

IỄ N

Đ

DỊCH ĐA AXIT [2,6] Ta xét một đa axit HnAz có nồng độ ban đầu C; có hằng số phân li từng nấc:

Ka1; ka2; … ; Kan. Các quá trình xảy ra trong dung dịch: HnAz ⇌ iH+ + Hn-iAz-i

пiq=1Kaq=Ka1 … Kai (i=1→n)

H2O ⇌ H+ + OH-

KW 28

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Theo ĐKP: [H+] = [OH-] +

m

 i .[Hn-iAz-i] i=1

φ z-i φ1i φz

N

(q=1 →i; i=1 →n)

Ơ N

φ1 là nghịch đảo của hệ số hoạt độ của các ion có điện tích là ∓ 1

Từ ĐKP ta được: h φ 1 – Kw. φ 1=



(i.пiq=1Kaq

φ z-i φ1[H n A Z ] φ z .hi-1

U Y

(*)

B

ai = пiq=1Kaq (i=1 → n)

TR ẦN

H Ư

y = h2φ21 – Kw. φ21 xi =

φ z-i φ i [H n A Z ] . ) φ z .h i-1

N

i=1

Đặt

.Q

ẠO

m

10 00

Đặt Ka1 = a1 và Kai+1 = ai+1/ai

p

i=1

Ó

A

Từ (*) ta viết lại ở dạng: y =  a i x i

H

Từ k dung dịch chứa đa axit HnAz có nồng độ ban đầu khác nhau, ta sẽ xác định

-L

Í-

được k giá trị pH khác nhau. Vì axit HnAz phân li n nấc, nên ta thiết lập được hệ

ÁN

phương trình quy ước gồm có n ẩn số và k phương trình (k≥n)

Đ

ÀN

TO

Y1 =a1x11 + a2x21 + a3x31 + …+ anxn1 Y2 =a1x12 + a2x22 + a3x32 + …+ anxn2

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

2

Đ

2 2

IỄ N D

φ z-i φ1i [H n A Z ] φ z .h i .φ1i

G

→ [Hn-iA(z-i)] = пiq=1Kaq .

TP

φz-i là nghịch đảo của hệ số hoạt độ của các ion có điện tích là ∓ (z-i)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

φz là nghịch đảo của hệ số hoạt độ của các ion có điện tích là ∓ z

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

пiq=1Kcaq = пiq=1Kaq .

K cw = Kw.h-1 φ1 + [H ]

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Vì:

[OH-] =

H

[H+] =(H+).φ1;

……………………………………..

Yj =a1x1j + a2x2j + a3x3j + …+ anxnj ……………………………………

Yk =a1x1k + a2x2k + a3x3k + …+ anxnk Bằng phương pháp bình phương tối thiểu, ta đưa hệ phương trình quy ước trên

về hệ phương trình chuẩn (có n ẩn, n phương trình) để giải.

29

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

a1

2

a1

1jx2j

1j

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

+ a2

1jx2j

+ …+ an

1jxnj

=

j.x1j

2 2j

+ …+ an

2jxnj

=

j.x2j

+ a2

(**)

……………………………………………………………. + a2

2jxnj

+ …+ an

2 nj

=

j.xnj

N

1jxnj

a1

H

Ơ

Giải hệ phương trình (**), ta thu được các giá trị ai → Kai.

U Y

nên để giải được hệ phương trình (**) tìm các giá trị Kai, cần phải tiến hành giải lặp

ẠO

 Bước 1:

Đ

- Chấp nhận φi = 1; Hn-zAz- = C. thay φi(0); [Hn-zAz-](0); [H+] = h = 10-pH vào (**)

N

G

để tính được các giá trị hằng số phân li axit từng nấc gần đúng lần 1 (K ai(1)).

H Ư

- Từ các giá trị Kai(1), φi(0)=1 tính lại nồng độ cân bằng các cấu tử lần thứ nhất:

TR ẦN

[OH-](1) = Kw.h-1.φ1 ,[ Hn-zAz-](1) , [Hn-z-iA(z+i)-](1) theo biểu thức: -

[H n-z-i A(z+i) ]=C.α

-

H n-z-i A(a+i)

10 00

-

B

- Tính lực ion I(1)

Tính các giá trị nghịch đảo hệ số hoạt độ của các cấu tử φ i(1)

A

 Bước 2: - Thay các giá trị φi(1) và , [Hn-z-iA(z+i)-](1) vừa tính được vào (**) được

H

Ó

hệ phương trình mới. Giải hệ mới này được các giá trị Kai(2) chính xác hơn. Quá trình

qi =

K ai(m+1) -K ai(m)

ÀN

TO

ÁN

-L

mãn với sai số:

Í-

tính cứ tiếp tục tính lặp như vậy cho đến khi thu được các giá trị K ai hoàn toàn thỏa

K ai(m)

<e

(i = 1 → n-z)

Trong đó Kai(m+1) , Kai(m) là hằng số phân li axit nấc i ở các lần lặp thứ (m+1) và

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

2.3 CÁC BƢỚC GIẢI LẶP [1]

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

theo phương pháp gần đúng liên tục.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

Vì các giá trị nghịch đảo của hệ số hoạt độ các cấu tử (φ i) và [HnAz] chưa biết,

D

IỄ N

Đ

(m) và ε là độ hội tụ nghiệm.

Như vậy ứng với mỗi giá trị hằng số axit phân li từng nấc sẽ có một giá trị sai

số tương ứng. Quá trình tính lặp sẽ dừng khi tất cả các giá trị qi < ε.

30

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

CHƢƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Chuẩn độ điện thế đo pH xác định Kai của axit tactric [2] 3.1.1. Bài tập Chuẩn độ V0 ml dung dịch axit Tactric 0,00501M bằng V ml dung dịch NaOH.

Ơ

N

Dựa vào bảng số liệu thu được tính Vtđ, pHtđ, hằng số phân li axit Ka1, Ka2 của axit

H

trên.

HA- +OH-

H 2O+A2-

* Nấc 1: TP: H2A; HA-; H2O

ĐKP: [H+] = [OH-] +[A2-] – [H2A]

→

K W K a 2 .[HA ] -1 + [H ]= + + -K a1 .[H ].[HA- ] [H ] [H + ]

B

→

10 00

+

A

K W +K a 2 .[HA- ]

+

Ó

[H ]1 =

1+K -1a1 .[HA- ]

H

→

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

HA- +H 2O

TR ẦN

H 2 A+OH -

G

Đ

 104 thì chuẩn độ riêng rẽ từng nấc một.

N

Ka2

H Ư

K a1

Nếu có

ẠO

H2A có (Ka1, Ka2) C0M = NaOH (CM)

-L

Í-

Đây là phương trình tổng đường chuẩn độ Để giải gần đúng ta bỏ qua KW so với Ka2.[HA-] và bỏ qua 1 so với K-1a .[HA- ] .

ÁN

1

[H + ]1 = Ka1 .Ka 2

TO

→ →

pK a1 +pK a 2 2

Đ

ÀN

pH=-log K a1 .K a 2 =

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

a, Phương trình chuẩn dộ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.1.2.1 Cơ sở tính toán

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

3.1.2 Cơ sở tính toán, kết quả

- Sai số chuẩn độ.

D

IỄ N

Đây là pH tại điểm tương đương thứ nhất.

S1 =

TPGH:

C'NaOH C'NaOH = C NaOH C'H 2Abd

H2O; A2-; HA31

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

[H+] = [OH-] + [A2-] - C'NaOH

→

C'NaOH =(

Với

CH2Abd =

→

S1 =(

KW -h)+CH2Abd .α A2h

N

C0V0 C0C = V+V0 C+C0

→

h=K a 2 .

G N

10 00

2C0V0 -CV 2-p =K a 2 .

CV-C0V0 p-1

Tại điểm tương đương dung dịch gồm A2- là bazơ yếu.

H

Ó

A

1 CV 1 CC0 pH td2 =14+ log 0 0 =14+ log 2 V+V0 2 2C0 +C

Í-

- Sai số chuẩn độ nấc 2:

-L

KW C+2C0 1 -h). + (α 2- -α - ) h 2CC0 2 A HA

ÁN

S2 =(

Đ

ÀN

TO

Nếu kết thúc ở gần điểm tương đương: →

VC +V0 C+C0 = C0 V0 C0 C

→ S=PC -1=(

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

CV-C0 V0 V+V0

C0V0 CV-C0V0 V+V0 V+V0

H Ư

[A 2- ]=

[HA- ]=

TR ẦN

Gần đúng, ta coi:

Đ

[HA- ] [A 2- ]

B

[H 3O+ ]=K a 2 .

ẠO

- Dung dịch hệ đệm HA/A2-

IỄ N D

.Q

A2- +H 2O

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

HA- +OH-

U Y

* Nấc 2:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

KW C+C0 -h). +α A2h CC0

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ĐKP

Kw C+C0 -h C ) hC C0 C

Phương trình sai số chuẩn độ nấc 1: h 2 -K a1 K a 2 W C+C0 q1 =-(h- ) h CC0 h 2 +K a1 h+K a1 K a 2

Phương trình sai số chuẩn độ nấc 2: 32

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

q 2 =-(h-

h 2 -K a 2 K a3 W C+2C0 ) h 2CC0 2(h 2 +K a2h+K a 2 K a3 )

Để xác định đồng thời hằng số phân li axit, bazơ từng nấc của một axit, đa bazơ

Ơ

phải liên quan hay phụ thuộc trực tiếp vào giá trị hằng số cân bằng cần tìm. Chính vì

N

một cách chính xác hơn thì cần phải đi từ giá trị pH của dung dịch mà giá trị pH đó

H

thế tôi quan tâm đến phương pháp tính hằng số phân li của axit tactric từ pH của dung

.Q

G

N

Δ 2 pH triệt tiêu, hay nói cách khác là quá ĐTĐ đạo hàm bậc hai đổi dấu và từ đó ΔV 2

H Ư

bậc 2

ΔpH Δ2 pH ) V -( ) Δ pH ΔV 2 ΔV 2 V1 ( ) = 1 ΔV 2 V2 -V1

B

(

2

TR ẦN

ta suy ra VTĐ và pHTĐ. Ở đây đạo hàm bậc 2 được tính theo công thức:

10 00

Trong đó:

ΔpH pH 2 -pH1 V +V V1 = 1 2 )V = , với 2 ΔV 1 V2 -V1

(

V +V ΔpH pH -pH 2 )V = 3 , với V2 = 2 3 2 2 ΔV V3 -V2

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

(

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ΔpH đạt giá trị cực đại và đạo hàm ΔV

Đ

Tại điểm tương đương, đạo hàm bậc nhất

ẠO

Cách tính các đạo hàm bậc 1 và 2 như sau:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Kết quả đo pH theo thể tích NaOH thêm vào được trình bày trong bảng 3.1.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.1.2.2 Kết quả, xử lý số liệu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

dịch

33

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.1: Kết quả chuẩn độ đo pH và tính toán các đạo hàm bậc 1, bậc 2 ∆pH

ΔpH ΔV

2

2

4,52

2,0

1,63

0,815

-0,545

-0,273

3

4

5,06

2,0

0,54

0,27

-0,132

-0,066

4

10

5,89

6,0

0,83

0,138

-0,008

-0,001

5

12

6,15

2,0

0,26

0,13

0,110

6

14

6,63

2,0

0,48

0,24

0,210

0,105

7

15

7,08

1,0

0,45

0,45

0,890

8

15,5

7,75

0,5

0,67

1,34

9

15,6

8,40

0,1

0,65

10

15,7

9,29

0,1

0,89

11

15,8

10,07

0,1

12

16

10,65

0,2

13

17

11,34

14

18

11,63

.Q

U Y

N

H

Ơ

2,89

TP

Δ 2 pH ΔV 2

0

6,5

2,400

24

8,9

-1,100

-11

0,78

7,8

-4,900

-49

0,58

2,9

-2,210

-11,050

1,0

0,69

0,69

-0,400

-0,4

1,0

0,29

0,29

B

H Ư

N

G

Đ

10,320

TR ẦN

ẠO

0,890

0,055

5,160

ΔpH ) max =8,9 thì đạo hàm bậc 2 từ ΔV

A

Từ bảng trên chúng ta nhận thấy tại giá trị (

H

Ó

-11 (ứng với V10=15,7 và pH10=9,29) sang giá trị -49 (ứng với V11=15,8 và

Í-

pH11=10,07).

-L

Vậy đối với phép chuẩn độ trên ta được:

Đ

ÀN

TO

ÁN

VTĐ =15,7+

IỄ N D

ΔpH ) ΔV

1

10 00

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

(ml)

Δ(

15,8-15,7 .(-11)=15,6710  16,67 -11-(-49)

pH TĐ =9,29+

10,07-9,29 .(-11)=9,0642  9,06 -11-(-49)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ΔV

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Ph

N

VNaOH

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

STT

Trong bảng 3.2 , cột thứ nhất ghi giá trị số lần tính lặp N, cột thứ hai và thứ ba

ghi giá trị Ka từng nấc của axit tactric, hai cột kế tiếp cho biết sai số tương đối của phép xác định pKa1 (nấc 1) và pKa2 (nấc 2).

34

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.2: Kết quả tính lặp hằng số phân li axit từng nấc của axit tactric theo phƣơng pháp BPTT kết hợp với ĐKP từ các giá trị pH đo đƣợc bằng thực nghiệm.

N

Sai số

1

3,0108

2

3,0118

4,6219

2,2599.10-3

3

3,0156

4,3505

8,9093.10-3

4

3,0171

4,3076

3,5153.10-3

5

3,0175

4,3013

9,2278.10-4

6

3,0176

4,3010

1,7741.10-4

6,3236.10-4

7

3,0176

4,3013

2,0541.10-5

H Ư

5,3472.10-4

8

3,0176

4,3014

1,5044.10-6

2,4996.10-4

9

3,0176

4,3014

1,7358.10-6

7,1095.10-5

10

3,0176

4,3014

6,1534.10-7

1,4834.10-5

11

3,0176

4,3014

1,5194.10-7

2,0526.10-6

12

3,0176

4,3014

2,7236.10-8

8,9686.10-9

13

3,0176

4,3014

2,5904.10-9

1,0938.10-7

14

3,0176

4,3014

4,5737.10-10

4,4488.10-8

15

3,0176

4,3014

3,2658.10-10

1,1872.10-8

16

3,0176

4,3014

1,0615.10-10

2,3255.10-9

3,0176

4,3014

2,4734.10-11

2,8223.10-10

.Q

1,4323.10-2

D

IỄ N

Đ

ÀN

Ka[1]= 9,6021.10-4

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

9,4157.10-2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

G

Đ

ẠO

4,6461.10-1

N

TR ẦN B

10 00

A Ó H

Í-

2,8383

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

q2%

U Y

q1% 9,9275.10-2

-L

TO

17

Nấc 2(pKa2)

H

Nấc 1(pKa1)

N

N

ÁN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ơ

Giá trị Ka từng nấc

Ka[2]= 4,9958.10-5

pKa[1]= 3,0176 pKa[2]= 4,3014 Nhận xét: Ta nhận thấy nếu chấp nhận độ hội tụ nghiệm là ε= 10-9 thì sau 17 lần tính lặp sẽ thu được kết quả hội tụ “tuyệt đối”. Nếu thỏa mãn với sai số 0,6% đối với phép xác 35

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

định pKa1=0,2% đối với phép xác định pKa2 thì có thể dừng lặp ngay ở lần thứ 2. Như vậy thuật toán tính lặp theo phương pháp BPTT kết hợp với ĐKP cho phép xác định được đồng thời hằng số phân li axit trong hỗn hợp.

3.2 Chuẩn độ điện thế đo pH xác định Ka của axit 1 nấc HA [3]

N

3.2.1. Bài tập

H

Ơ

Chuẩn độ 25ml dung dịch axit yếu HA 0,00454M (có hằng số phân li axit K a)

a, Phương trình chuẩn độ

G

Đ

Nếu axit HA có ( C0HA ,Ka)

H Ư

N

- C0HA .Ka ≫Kw bỏ qua sự phân li của H2O và tính dựa theo định luật tác dụng

TR ẦN

khối lượng (đặt ẩn).

[H+] + Na+ ⇌ [A-] + [OH-]

kw (V+25) 0,05.V ). + h 0,00454.25 0,00454.25

10 00

B

→X = (h-

- C0HA .Ka ≃Kw xét câng bằng phân li của H2O từ đó áp dụng ĐKP và định luật

H

HA ⇌ H+ + A-

Ó

A

bảo toàn điện tích.

Í-

H20 ⇌ H+ + OH-

Ka

-L

Kw

ÁN

→ ĐKP: [H+] = [OH-] + [A-]

ÀN

TO

Tổng phân số nồng độ của các dạng tồn tại đi từ phân tử HA=1.

Ka =

h.X (1-X)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

3.2.2.1 Cơ sở tính toán

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

3.2.2 Cơ sở tính toán, kết quả

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

yếu ở trên.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

bằng V ml dung dịch NaOH 0,05M thu được bảng số liệu. Tính Vtđ , pHtđ, Ka của axit

D

IỄ N

Đ

3.2.2.2 Kết quả

36

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.3: Kết quả chuẩn độ đo pH và tính toán các đạo hàm của axit HA ΔpH ΔV

ΔpH ) ΔV

Δ 2 pH ΔV 2

0,2

3,18

2

0,4

3,28

0,2

0,10

0,50

2,25

1,13

3

0,6

3,38

0,2

0,10

0,50

0,15

0,75

4

0,8

3,51

0,2

0,13

0,65

-0,15

-0,75

5

1,0

3,61

0,2

0,10

0,50

0,13

6

1,19

3,73

0,19

0,12

0,63

0,04

7

1,4

3,87

0,21

0,14

0,67

0,08

8

1,6

4,02

0,2

0,15

0,75

9

1,8

4,21

0,2

0,19

0,95

10

1,9

4,34

0,1

0,13

11

2,0

4,53

0,1

0,19

12

2,1

4,67

0,1

13

2,2

5,35

0,1

14

2,4

5,67

15

2,5

5,98

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

1

0,66 0,18 0,40 1,0

0,35

1,75

1,30

0,60

6,0

1,90

-0,50

-5,0

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

0,20

1,40

5,40

54

0,68

6,80

-5,20

-52

0,2

0,32

1,60

1,50

7,5

0,1

0,31

3,10

10 00

B

0,14

A

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H

Ó

Từ bảng trên chúng ta nhận thấy tại giá trị (

ΔpH ) max =6,8 thì đạo hàm bậc 2 từ ΔV

Í-

-52 (ứng với V13=2,2 và pH13=5,35) sang giá trị 75 (ứng với V14=15,8 và pH14=5,67).

ÁN

-L

Vậy đối với phép chuẩn độ trên ta được:

TO

VTĐ =2,2+

2,4-2,2 .(-52)=2,37479  2,37 -52-7,5

pH TĐ =5,35+

5,67-5,35 .(-52)=5,62966  5,63 -52-7,5

D

IỄ N

Đ

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

(ml)

Δ(

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

∆pH

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ΔV

N

Ph

Ơ

VNaOH

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

STT

37

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.4: Kết quả tính Ka của axit tactric theo phƣơng pháp BPTT kết hợp với

X

Ka

pKa

pKatb

0,2

3,18

0,000661

2,234797

0,000203

3,693084

3,622858

2

0,4

3,28

0,000525

0,293657

0,000218

3,661175

3

0,6

3,38

0,000417

0,358342

0,000233

3,633005

4

0,8

3,51

0,000309

0,422669

0,000226

3,645424

5

1,0

3,61

0,000245

0,496760

0,000242

3,615629

6

1,19

3,73

0,000186

0,567197

0,000244

3,612557

7

1,4

3,87

0,000135

0,648117

0,000248

ẠO

8

1,6

4,02

0,000095

0,727227

0,000255

3,594131

9

1,8

4,21

0,000062

0,807511

0,000259

N

3,587258

10

1,9

4,34

0,000046

0,847838

0,000255

3,593995

11

2,0

4,53

0,000029

0,888078

0,000234

3,630466

12

2,1

4,67

0,000021

0,930215

0,000285

3,54518

13

2,2

5,35

0,000004

B

0,979044

0,000209

3,68050

14

2,4

5,67

0,000002

0,0985664

0,000307

3,71520

15

2,5

5,98

0,000001

0,0996882

0,000368

3,97240

H

TO

h.X (1-X)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

Ka =

kw (V+25) 0,05.V ). + h 0,00454.25 0,00454.25

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H

X = (h-

ÁN

Với:

-L

Í-

Tính Ka theo phương pháp BPTT kết hợp với ĐKP từ dữ liệu ban đầu.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N U Y

.Q

TP

3,604745

Đ

G

1

H Ư

(ml)

TR ẦN

T

N

h

Ơ

pH

10 00

VNaOH

A

ST

Ó

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

ĐKP từ các giá trị pH đo đƣợc bằng thực nghiệm.

38

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1. Đã xây dựng được thuật toán và chương trình tính lặp theo phương pháp bình

phân li axit.

H

Ơ

2. Đã tổng hợp các phương pháp tính Ka và đưa ra tổng quát về sử dụng phương

N

phương tối thiểu có kể đến ảnh hưởng của lực ion để xác định đồng thời các hằng số

G

Đ

số liệu bằng excel và Turbo dùng ngôn ngữ Pascal: Thuật toán, các phương pháp xây

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

dựng và xử lý số liệu.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

các phương pháp. Để nghiên cứu sâu hơn, cần triển khai cụ thể hơn phương pháp xử lí

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TP

ẠO

Vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong khóa luận, em chỉ tổng hợp và đưa ra

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

KIẾN NGHỊ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3. Đã đưa ra 2 ví dụ cụ thể về tính Ka của axit 1 nấc và axit 2 nấc

U Y

N

pháp tính lặp và bình phương tối thiểu để tính Kai của axit yếu

39

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Thị Phương Diệp (2010), “Xác định hằng số cân bằng của axit oxalic từ dữ liệu pH thực nghiệm bằng phương pháp bình phương tối thiểu”, Tạp chí Hóa học, [2] Hoàng Minh Cảnh (2013), Hóa học phân tích. “Sử dụng phương pháp bình

H

Ơ

phương tối thiểu để xác định hằng số cân bằng của axit Tactric từ giữ liệu pH thực

N

T.48,4C,tr.590-596.

[4] Phạm Thị Thoan (2009), Hoàn thiện phương pháp tính lặp theo điều kiện

G

Đ

proton kết hợp với phương pháp bình phương tối thiểu để đánh giá hằng số cần bằng

H Ư

N

của các đơn axit, đơn bazơ từ dữ liệu pH thực nghiệm. Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Đại học Thái Nguyên – Đại học Sư phạm Hà Nội.

TR ẦN

[5] An Thị Hồng Thúy (2006), Đánh giá hằng số cân bằng của các đơn axit, đơn bazơ bằng phương pháp tính lặp theo điều kiện proton kết hợp với phương pháp bình

B

phương tối thiểu. Khóa luận tốt nghiệp – Đại học Sư phạm Hà Nội.

10 00

[6] Phạm Hồng Hải (2006), Nghiên cứu phương pháp tính lặp theo điều kiện Proton kết hợp với những phương pháp bình phương tối thiểu để đánh giá hằng số tạo

Ó

A

phức Hiđroxo của các ion kim loại. Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội.

Í-

H

[7] Nguyễn Đình Huề (1981), Hóa lí – Nhiệt động lực học – phần II: “Dung

-L

dịch”, NXB Giáo dục.

ÁN

[8] Davies C.W., Davies j. (1962), “Ion Association”, Butteworths,

TO

Washington.

ÀN

[9] Davies C.M., Hoyle J. (1951), “The Dissocation Constans Of Calcium

D

IỄ N

Đ

Hydroxide”, J.Chem.Soc, N01, PP.223-234.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

lần thứ hai, lần thứ ba có chỉnh lí năm 2007, 2011, 2013.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

.Q

bài tập. Cân bằng ion trong dung dịch. NXB Đại học Sư phạm. Tái bản lần thứ nhất,

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

[3] Nguyễn Văn Du, Đào Thị Phương Diệp (2005), Hóa phân tích 1. Câu hỏi và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nghiệm”. Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Đại học Thái Nguyên

40

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial