Tài liệu Thực tập Phân tích Hoá học - Nguyễn Văn Ri - Tạ thị thảo, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - ĐHQG HN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------- Nguyễn Văn Ri Tạ thị thảo Thực tập phân tích Hoá học PHẦN 1 PHÂN TÍCH ĐỊNH LƢỢNG HOÁ HỌC Hà nội  2006 http://www.ebook.edu.vn MỤC LỤC Phần 1 Phân tích định lƣợng hoá học cơ bản Chƣơng 1 Phƣơng pháp chuẩn độ axit-bazơ Bài 1 Chuẩn độ đơn axit, đơn bazơ 1.1 Hiệu chỉnh thể tích buret 1.1.1 Thực hành cân nƣớc cất 1.1.2 Vẽ đƣờng cong hiệu chỉnh thể tích buret 1.2 Pha chế dung dịch chuẩn axit oxalic để xác định bazơ 1.3 Xác định các nồng độ đơn axit đa bazơ 1.3.1 Thiết lập nồng độ NaOH theo dung dịch gốc H2C2O4 1.3.2 Xác định nồng độ HCl 1.3.3 Xác định nồng độ CH3COOH 1.3.4 Xác định nồng độ NH3 1.3.5 Xác định hàm lƣợng NH4+ theo phƣơng pháp foocmalin Bài 2 Chuẩn độ đa axit 2.1 Dung dịch chuẩn 2.1.1 Pha chế dung dịch từ fixanal 2.1.2 Thiết lập nồng độ HCl theo natri tetraborat 2.2 Xác định nồng độ đa axit và muối của nó 2.2.1 Xác định nồng độ dung dịch H3PO4 bằng dung dịch chuẩn NaOH 2.2.2 Xác định nồng độ HCl và H3PO4 trong cùng hỗn hợp 2.2.3 Xác định nồng độ KH2PO4 và K2HPO4 trong cùng hỗn hợp Bài 3 Chuẩn độ đa bazơ 3.1 Các dung dịch chuẩn 3.1.1 Thiết lập nồng độ HCl theo Na2CO3 3.1.2 Thiết lập nồng độ NaOH theo HCl đã chuẩn 3.2 Xác định đa bazơ bằng axit mạnh 3.2.1 Xác định nồng độ Na2CO3 và NaHCO3 trong hỗn hợp 3.2.2 Xác định hàm lƣợng Na2CO3 trong NaOH công nghiệp 3.2.3 Xác định độ cứng tạm thời của nƣớc máy 3.3 Câu hỏi ôn tập phần các phản ứng axit-bazơ Chƣơng 2 Phƣơng pháp chuẩn độ complexon Bài 4 Chuẩn độ trực tiếp xác định các ion kim loại 4.1 Pha dung dịch chuẩn EDTA 4.2 Xác định các ion kim loại 4.2.1 Xác định Zn2+, Mg2+, Pb2+, chất chỉ thị ETOO ở pH 10 4.2.2 Xác định Ni2+, Cu2+, Ca2+, chỉ thị Murexit 4.2.3 Xác định Fe3+, chỉ thị axít sunfosalixilic H2SSal 4.2.4 Xác định Cu2+ chỉ thị PAN, pH =5 Bài 5 Các kỹ thuật chuẩn độ complexon 5.1 Chuẩn độ phân đoạn xác định Bi3+, Pb2+ 5.2 Chuẩn độ ngƣợc xác định Pb2+bằng Zn2+ và EDTA 1 http://www.ebook.edu.vn 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 5 5 6 6 6 6 7 7 7 8 9 9 9 9 10 10 10 11 12 13 13 13 13 13 14 15 15 16 16 16 5.3 5.3.1 5.3.2 5.4 Bài 6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 Bài 7 7.1 7.2 7.3 Chƣơng 3 Bài 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Chƣơng 4 Bài 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 Bài 10 10.1 10.2 10.3 10.3.1 10.3.2 10.4 10.4.1 10.4.2 Bài 11 11.1 11.2 11.2.1 Chuẩn độ thay thế Xác định Pb2+ Xác định Ba2+ khi có mặt Mg2+ hoặc MgY2Xác định Ni2+ với hệ chỉ thị CuY2—PAN Các kỹ thuật chuẩn độ complexon (tiếp) Xác định hàm lƣợng PO43Nguyên tắc Quy trình phân tích Xác định Hg2+, Zn2+ trong hỗn hợp Nguyên tắc Quy trình phân tích Xác định độ cứng toàn phần của nƣớc máy Xác định hỗn hợp Al3+, Ca2+, Mg2+ (bài kiểm tra) Nguyên tắc Quy trình phân tích Câu hỏi ôn tập Phƣơng pháp chuẩn độ kết tủa tạo phức Xác định các halogenua, SCNPhƣơng pháp Mohr xác định Cl-, BrPhƣơng pháp Fajans xác định Cl-, Br-, I-, SCNPhƣơng pháp Volhard xác định Cl-, Br-, I-, SCNXác định Cl- bằng Hg(NO3)2 Câu hỏi ôn tập Các phƣơng pháp oxi hoá - khử Phƣơng pháp pemanganat Xác định nồng độ dung dịch pemanganat Xác định nồng độ H2O2 công nghiệp Xác định nồng độ NO2Xác định nồng độ Fe2+, Fe3+ trong hỗn hợp Xác định hàm lƣợng Ca2+ Phƣơng pháp dicromat Pha dung dịch K2Cr2O7 Xác định nồng độ Na2S2O3 Xác định Pb2+ bằng phƣơng pháp diromat Nguyên tắc Quy trình phân tích Xác định hàm lƣợng crom trong mẫu nƣớc thải Nguyên tắc Quy trình phân tích Phƣơng pháp chuẩn độ iot-thiosunfat Đặc điểm của phƣơng pháp Pha dung dịch chuẩn Pha dung dịch Na2S2O3 2 http://www.ebook.edu.vn 17 17 17 18 19 19 19 19 20 20 21 21 22 22 22 23 24 24 24 24 25 26 26 27 27 27 27 28 28 29 30 30 30 31 31 31 32 32 32 33 33 34 34 11.2.2 11.3 11.4 11.5 11.6 Bài 12 12.1 12.2 12.3 12.4 Chƣơng 5 Bài 13 13.1 13.1.1 13.1.2 13.2 13.2.1 13.3 Bài 14 14.1 14.2 Bài 15 15.1 15.1.1 15.1.2 15.2 15.2.1 15.2.2 15.3 Phần 2 Chƣơng 6 Bài 16 16.1 16.2 16.3 16.4 Bài 17 17.1 17.2 Bài 18 18.1 18.2 18.3 Pha dung dịch I2 Xác định nồng độ dung dịch Cu2+ Xác định nồng độ dung dịch natrisunfit Xác định nồng độ dung dịch natriasenit Xác định hàm lƣợng clo hoạt động trong nƣớc javen Phƣơng pháp chuẩn độ bromat, iođat Nguyên tắc của phƣơng pháp Xác định nồng độ dung dịch Sb3+ bằng phép đo bromat Xác định hàm lƣợng Al3+ trong mẫu bằng phép đo bromat Xác định nồng độ H+ bằng phép đo iođat Phƣơng pháp trọng lƣợng Phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng xác định Mg2+ Kỹ thuật lọc Giấy lọc không tàn Cách gấp giấy lọc và kỹ thuật lọc Xác định Mg theo phƣơng pháp trọng lƣợng Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng xác định Fe Nguyên tắc Xác định hàm lƣợng Fe trong phèn sắt Xác định SO42- bằng phƣơng pháp trọng lƣợng và complexon Xác định SO42- bằng phƣơng pháp trọng lƣợng Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Xác định SO42- bằng phƣơng pháp complexon Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Câu hỏi ôn tập Phân tích mẫu thực tế Phân tích hợp kim Xác định hàm lƣợng Mn trong gang Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Tính toán kết quả Hoá chất Phân tích Al, Cu, Zn trong hợp kim Devada Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Xác định Fe, Cr, Ni trong hợp kim inox Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Tính toán kết quả 3 http://www.ebook.edu.vn 34 35 35 36 37 38 38 38 39 40 41 41 41 41 41 42 42 43 44 44 44 45 45 45 45 45 45 46 46 47 47 47 47 48 48 48 49 49 49 50 50 50 52 18.4 Bài 19 19.1 19.2 19.2.1 19.2.2 19.3 19.4 Bài 20 20.1 20.2 20.3 20.4 Chƣơng 7 Bài 21 21.1 21.2 21.3 21.4 21.4.1 21.4.2 21.4.3 21.5 21.6 Bài 22 22.1 22.2 22.3 22.4 Bài 23 23.1 23.2 23.3 23.4 Chƣơng 8 Bài 25 25.1 25.1.1 25.1.2 25.2 25.2.1 25.2.2 Hoá chất Xác định Cu, Sn, Pb, Zn trong đồng thau Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Xác định Sn Xác định Cu, Pb, Sn trong dung dịch nƣớc lọc Tính toán kết quả Hoá chất Xác định hàm lƣợng Cu, Fe, Al, Zn trong hợp kim nhôm Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Tính toán kết quả Hoá chất Phân tích các sản phẩm công nghiệp Xác định hàm lƣợng Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO trong xi măng pooclăng Chuẩn bị mẫu Phân huỷ mẫu Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích (theo TCVN 139 1991) Xác định hàm lƣợng Fe2O3 Xác định hàm lƣợng Al2O3 Xác định hàm lƣợng CaO Tính toán kết quả Hoá chất Xác định hàm lƣợng P2O5 trong phân bón NPK Nguyên tắc xác định photpho (quy về P2O5) Quy trình phân tích Tính toán kết quả Hoá chất Xác định Mn trong quặng piroluzit Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Tính toán kết quả Hoá chất Phân tích môi trƣờng Xác định một số chỉ tiêu hoá học của nƣớc và nƣớc thải Xác định hàm lƣợng oxi hoà tan (DO) trong nƣớc Nguyên tắc xác định Quy trình phân tích Xác định nhu cầu oxi hoá học trong nƣớc (COD) Nguyên tắc Lấy mẫu và bảo quản 4 http://www.ebook.edu.vn 52 53 53 53 53 54 54 54 55 55 55 56 56 57 57 57 57 57 58 58 58 58 59 59 60 60 61 61 61 62 62 62 62 62 63 63 63 63 64 64 64 65 25.2.3 25.3 25.4 Bài 24 24.1 24.2 24.3 24.4 24.5 24.6 24.7 24.8 24.9 Chƣơng 9 Bài 26 26.1 26.2 26.2.1 26.2.2 26.2.3 26.2.4 26.3 26.4 Bài 27 27.1 27.2 27.3 27.3.1 27.3.2 27.4 26.5 Bài 28 28.1 28.1.1 28.1.2 28.2 28.2.1 28.2.2 28.3 28.4 28.5 28.5.1 28.5.2 Quy trình phân tích Tính toán kết quả Hoá chất Phân tích một số chỉ tiêu hoá học của nƣớc bề mặt Xác định hàm lƣợng SO42Xác định hàm lƣợng H2S Xác định hàm lƣợng Cl- (phƣơng pháp Mohr) Xác định độ axit Xác định độ kiềm Xác định độ cứng Xác định hàm lƣợng Ca2+ Tính toán kết quả Hoá chất Phân tích thực phẩm Phân tích một số chỉ tiêu của nƣớc mắm Chuẩn bị mẫu Quy trình phân tích (theo TCVN-1520-74) Xác định độ axit trong nƣớc mắm (tính theo CH3COOH) Xác định hàm lƣợng muối NaCl Xác định hàm lƣợng N-foocmon trong nƣớc mắm Xác định N toàn phần của nƣớc mắm Tính toán kết quả Hoá chất và dụng cụ Phân tích hàm lƣợng các loại đƣờng trong sữa đặc có đƣờng Nguyên tắc phƣơng pháp phân tích Chuẩn bị mẫu Quy trình phân tích Định lƣợng đƣờng lactoza Định lƣợng đƣờng sacaroza Tính toán kết quả Hoá chất Phân tích một số chỉ tiêu hoá học của chất béo Xác định chỉ số axit Nguyên tắc Cách tiến hành Xác định chỉ số xà phòng Nguyên tắc Cách tiến hành Xác định chỉ số este Xác định chỉ số iot Xác định chỉ số peoxit Nguyên tắc Quy trình phân tích 5 http://www.ebook.edu.vn 65 65 65 66 66 66 66 67 67 67 69 69 69 70 70 70 70 70 70 71 71 72 72 74 74 74 75 75 75 75 75 76 76 76 76 76 76 76 77 77 77 78 78 28.6 28.7 Bài 29 29.1 29.2 29.2.1 29.2.2 29.3 29.3.1 29.3.2 29.4 29.4.1 29.4.2 29.5 29.6 Bài 30 30.1 30.1.1 30.1.2 30.2 30.2.1 30.2.2 30.3 30.3.1 30.3.2 30.4 30.5 Chƣơng 10 Phụ lục 1 P1.1 P1.2 Phụ lục 2 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 Phụ lục 3 P3.1 P3.2 P3.3 Phụ lục 4 Phụ lục 5 Tính toán kết quả Hoá chất Xác định một số chỉ tiêu hoá học của rƣợu uống Xác định độ axit toàn phần Xác định hàm lƣợng axít xianhidric Nguyên tắc Cách tiến hành Xác định hàm lƣợng andehit Nguyên tắc Cách tiến hành Xác định hàm lƣợng este Nguyên tắc xác định Cách tiến hành Tính toán kết quả Hoá chất Xác định hàm lƣợng foocmandehit, phenol trong nƣớcuống Xác định hàm lƣợng KIO3 trong muối iot Xác định hàm lƣợng anđehitfoocmic Nguyên tắc xác định Cách tiến hành Định lƣợng phenol Nguyên tắc Cách tiến hành Định lƣợng KIO3 trong muối iot (theo TCVN 1998) Nguyên tắc Cách tiến hành Tính toán kết quả Hoá chất Các phụ lục Đo trọng lƣợng Các loại cân Quy tắc sử dụng cân phân tích Đo thể tích Các dụng cụ đo thể tích thông thƣờng Làm sạch dụng cụ thuỷ tinh Hiệu chỉnh dụng cụ đo thể tích Xác định dung tích pipet Các thiết bị sử dụng trong phân tích trọng lƣợng Tủ sấy Lò nung Chén nung Nguyên tử khối của một số nguyên tố thƣờng gặp Các hằng số phân ly axit ở 25oC 6 http://www.ebook.edu.vn 78 78 79 79 79 79 80 80 80 80 81 81 81 81 81 82 82 82 82 82 82 83 83 83 83 83 83 84 84 84 86 87 87 87 88 89 90 90 90 92 94 94 Phụ lục 6 Phụ lục 7 Phụ lục 8 Phụ lục 9 Phụ lục 10 Phụ lục 11 Phụ lục 12 Phụ lục 13 Phụ lục 14 Một số chỉ thị axit-bazơ quan trọng Một số chỉ thị sử dụng trong chuẩn độ complexon Một số chỉ thị oxi hoá khử Các giá trị Y(H) đ ể phức complexonat kim loại tạo thành hoàn toàn Hằng số bền của các complexonat kim loại Hằng số tạo thành của một số phức ở 25oC Tích số tan của một số hợp chất khó tan ở 25o C Một số thế điện cực tiêu chuẩn Nồng độ của một số axit-bazơ đặc bán trên thị trƣờng 7 http://www.ebook.edu.vn 95 96 96 96 97 97 100 101 104 LỜI NÓI ĐẦU Phân tích định lƣợng đƣợc dùng để xác định quan hệ định lƣợng giữa các thành phần của chất nghiên cứu, trong đó chất phân tích đóng vai trò là trung tâm. Tuỳ thuộc vào yêu cầu và đặc trƣng kỹ thuật sử dụng để xác định thành phần của chất phân tích, các phƣơng pháp phân tích định lƣợng đƣợc chia thành 3 nhóm: các phƣơng pháp phân tích hóa học, vật lý và hoá lý còn gọi là phƣơng pháp phân tích công cụ. Các phƣơng pháp phân tích hoá học gồm phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng và phân tích thể tích (gồm phƣơng pháp chuẩn độ thể tích, phƣơng pháp thể tích khí, phƣơng pháp thể tích lắng đọng). Các phƣơng pháp chuẩn độ thể tích dựa trên 4 loại phản ứng cơ bản gồm phản ứng axit- bazơ, phản ứng tạo phức, phản ứng kết tủa và phản ứng oxi hoá khử. Các phƣơng pháp phân tích công cụ xác định các chất phân tích dựa vào các tính chất hoá lý của chúng, thí dụ tính chất dẫn điện, tính chất hấp thụ quang.v.v, liên quan trực tiếp tới nồng độ các chất phân tích. Điểm khác biệt cơ bản giữa phƣơng pháp phân tích hoá học và phƣơng pháp phân tích công cụ ở chỗ để xác định chất, phƣơng pháp phân tích hoá học dựa vào các phản ứng hoá học có thƣớc đo là khối lƣợng chất, thể tích dung dịch, còn các phƣơng pháp phân tích công cụ có thƣớc đo là tín hiệu đƣợc ghi lại dƣới dạng một vạch phổ, một xung điện v.v. Trang bị của một phòng thí nghiệm phân tích hoá học bao gồm các dụng cụ thuỷ tinh, nhƣ buret, pipet, ống đong, bình định mức .v.v, để phân tích trọng lƣợng cần có các thiết bị nung, sấy, cân, các dụng cụ kèm theo để kết tủa chất, lọc rửa kết tủa v.v. Trang bị của một phòng thí nghiệm phân tích công cụ gồm các thiết bị hiện đại hơn, đắt tiền hơn, đƣợc chia làm 3 nhóm: + Nhóm các thiết bị phân tích quang học bao gồm: các máy đo phổ hấp thụ phân tử UV- VIS, máy đo phổ hấp thụ nguyên tử và máy đo phổ phát xạ nguyên tử. + Nhóm các thiết bị phân tích điện hoá gồm: các máy đo thế và đo dòng điện liên quan tới nồng độ của chất phân tích trong dung dịch, đó là các máy cực phổ với hệ điện cực khác nhau, các máy đo thế v.v. + Nhóm các thiết bị tách, bao gồm tách sắc ký và tách chiết. Tách là một kỹ thuật phân chia riêng biệt các chất từ một hỗn hợp. Kết hợp với phần nhận biết bằng quang học hoặc điện hoá, có thể định lƣợng chất phân tích ở giới hạn phát hiện thấp cỡ phần triệu (ppm), phần tỷ (ppb), đôi khi tới phần nghìn tỷ (ppt). 8 http://www.ebook.edu.vn Một phòng thí nghiệm phân tích tuỳ theo nhiệm vụ mà trang bị các thiết bị cho phù hợp, tuy nhiên phải đảm bảo tính phổ thông, trang bị các thiết bị thông thƣờng để chuẩn bị mẫu và phân tích các chất đa lƣợng, vừa đảm bảo tính hiện đại, có các thiết bị tiên tiến để phân tích đƣợc các chất có hàm lƣợng thấp, vết và siêu vết. Sự kết hợp cả phần phân tích hoá học và phân tích công cụ là không thể thiếu. Trong xu thế của hội nhập khu vực và toàn cầu, chúng ta ngày càng phải nâng cao chất lƣợng của mọi loại hình sản phẩm trong đó không ít các sản phẩm có đóng góp của chuyên ngành Hoá học Phân tích. Đó là phân tích nguyên liệu và sản phẩm của quá trình sản xuất trong nông nghiệp cũng nhƣ trong nông nghiệp, phân tích các mẫu trong nghiên cứu khoa học, phân tích lâm sàng, phân tích các mẫu phục vụ cho qúa trình điều tra phá án, v.v. Một khối lƣợng khổng lồ các mẫu phân tích nhƣ vậy không ít mẫu liên quan trực tiếp tới sự thành bại của một doanh nghiệp, sức khoẻ, và đặc biệt là sinh mạng chính trị của con ngƣời. Điều đó nói lên nhu cầu thực tế đòi hỏi tính chính xác và tính đúng đắn của các kết quả phân tích. Để giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về thực hành Hoá phân tích, đáp ứng cho công việc khi ra trƣờng, chúng tôi đã biên soạn lại cuốn "Thực tập phân tích định lƣợng, phần 1 các phƣơng pháp phân tích hoá học" nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức và những kỹ năng cơ bản về phân tích định lƣợng. Cuốn sách gồm hai phần: Phần 1 là các bài thực hành phân tích định lƣợng cơ bản. Trƣớc hết, các kỹ thuật làm việc với các dụng cụ dùng trong phân tích định lƣợng nhƣ cân phân tích, dụng cụ thuỷ tinh v.v., sao cho đáp ứng đƣợc các nhu cầu độ chính xác của phƣơng pháp. Bốn phản ứng cơ bản là axít-bazơ, tạo phức, kết tủa và oxi hoá khử đã đƣợc cụ thể hoá thành các bài xác định nồng độ các chất. Sau mỗi phần có các bài kiểm tra đánh giá kỹ năng thực hành của sinh viên bằng các mẫu của phòng thí nghiệm. Phần 2 là các bài phân tích các mẫu thực tế, bao gồm các quy trình đã đƣợc kiểm nghiệm đƣợc áp dụng phân tích các mẫu thực nhƣ mẫu thực phẩm, mẫu nƣớc, hợp kim, phân bón v.v. Trong phần này, sinh viên đƣợc trang bị các kiến thức liên quan đến mẫu thực tế, các tình huống phải xử lý để thu đƣợc kết quả phân tích chính xác. Để có đƣợc cuốn sách này, chúng tôi đã đƣợc sự góp ý rất quý báu của các Thầy, Cô của bộ môn Hoá phân tích, khoa Hoá học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên cũng nhƣ của nhiều đồng nghiệp khác. Nhân dịp này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp. Do thời gian có hạn, cuốn sách không khỏi có những thiếu sót, rất mong đƣợc sự góp ý của độc giả để cuốn sách ngày càng hoàn thiện hơn. 9 http://www.ebook.edu.vn Các tác giả PHẦN 1 PHÂN TÍCH ĐỊNH LƢỢNG HOÁ HỌC CƠ BẢN CHƢƠNG 1 PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ AXÍT - BAZƠ BÀI 1: CHUẨN ĐỘ ĐƠN AXÍT, ĐƠN BAZƠ 1.1 HIỆU CHỈNH THỂ TÍCH BURET 1.1.1 Thực hành cân nước cất (Các loại cân phân tích và cách sử dụng đã trình bày ở phụ lục 1 trang 87-88) Nguyên tắc: Thành trong của buret thƣờng không thẳng đều, nhƣng khi sản xuất ngƣời ta thƣờng đánh dấu thể tích theo khoảng cách, điêù đó dẫn tới sai lệch thể tích của từng đoạn cũng nhƣ của cả buret. Cân nƣớc cất để tìm ra thể tích thực của từng đoạn sau đó biểu diễn sự sai lệch vào đồ thị và điều chỉnh trong quá trình phân tích sau này. Tiến hành: Rửa sạch buret, tráng nƣớc cất hai lần, không cần sấy khô, lấy nƣớc cất vào buret đến vạch ―0‖. Một cốc cân có nắp đạy đặt ở dƣới buret, cân thể tích của từng đoạn, mỗi đoạn 5ml, cho tới hết thể tích buret (50ml hoặc 25 ml), sau đó lập bảng số liệu theo mẫu bảng 1 và vẽ đồ thị biểu diễn sai lệch thể tích, giả thiết phép đo đƣợc thực hiện ở 30oC (hình 1). Bảng 1: Bảng số liệu hiệu chỉnh thể tích buret. Thể tích thực v, ml C gH2O/ (g30/1000) (Vthực-Vdanh n.) X1 30 X1 /0,99492 - 5-10 X2 30 X2 /0,99492 - 3 10-15 X3 30 X3 /0,99492 - 4 15-20 X4 30 X4 /0,99492 - 5 20-25 X5 30 X5 /0,99492 - 6 25-30 X6 30 X6 /0,99492 - 7 30-35 X7 30 X7 /0,99492 - 8 35-40 X8 30 X8 /0,99492 - Thể tích Khối lƣợng các đoạn nƣớc 1 0-5 2 STT Nhiệt độ, o 10 http://www.ebook.edu.vn 9 40-45 X9 30 X9 /0,99492 - 10 45-50 X10 30 X10 /0,99492 - 1.1.2 Vẽ đường cong hiệu chỉnh thể tích buret v, ml + 0,05  V,ml 0 10 20 30 40 50 - 0,05  Hình 1: Đƣờng cong hiệu chỉnh thể tích buret 1.2 PHA CHẾ DUNG DỊCH CHUẨN AXIT OXALIC ĐỂ XÁC ĐỊNH BAZƠ Nguyên tắc: Ngƣời ta cân một lƣợng xác định chất gốc trên cân phân tích có độ chính xác 0,0001 hoặc 0,00001 g, hoà tan định lƣợng lƣợng cân trong bình định mức có dung tích thích hợp rồi pha loãng bằng nƣớc tới vạch. Tiến hành : Cân, pha dung dịch chuẩn H2C2O4 0,025 M (M=126,066) Cân chính xác 0,7879 gam H2C2O4.2H2O có độ tinh khiết phân tích trong cốc cân, chuyển axít qua phễu vào bình định mức 250ml (hình 2). Tráng cốc cân 3 lần bằng nƣớc cất vào bình định mức. Thêm khoảng 150ml nƣớc cất nữa và lắc kĩ cho tan hết sau đó thêm nƣớc cất đến vạch mức, lắc kĩ để trộn đều, ta có dung dịch chuẩn axit oxalic 0,025M. Hình 2 Pha dung dịch axít oxalic 1.3 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CÁC DUNG DỊCH ĐƠN AXIT, ĐƠN BAZƠ 11 http://www.ebook.edu.vn 1.3.1 Thiết lập nồng độ dung dịch NaOH theo dung dịch gốc H2C2O4 Nguyên tắc: phƣơng pháp có cơ sở là phản ứng trung hoà H2C2O4 + 2NaOH  Na2C2O4 + 2 H2O Axit oxalic có pK1=1,25; pK2 = 4,27. Do bƣớc nhảy thứ nhất ngắn, phải chuẩn độ đến muối trung hoà. Tại điểm tƣơng đƣơng thứ hai, dung dịch chỉ có muối bazơ Na 2C2O4, có pH  9, làm đổi màu chỉ thị phenolphtalein, nên phép chuẩn độ kết thúc khi xuất hiện màu hồng bền trong 30 giây của chất chỉ thị. Tiến hành: Dùng pipet lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch axit oxalic chuẩn vào bình nón cỡ 250ml. Thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein 0,1% trong cồn, lắc đều. Từ buret, vừa nhỏ từ từ dung dịch NaOH cần xác định nồng độ vào bình nón, vừa lắc đều đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng thì ngừng chuẩn độ. Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ - V0 ml. Làm 3 lần và lấy kết quả trung bình. Nồng độ mol/l dung dịch NaOH đƣợc tính theo công thức C NaOH  2.(C oxalic .Voxalic ) V0 1.3.2 Xác định nồng độ dung dịch HCl Nguyên tắc: Cơ sở của phƣơng pháp dựa vào phản ứng trung hoà: HCl + NaOH = NaCl + H2O Tại điểm tƣơng đƣơng, dung dịch muối NaCl là muối trung tính, pH=7, hơn nữa đƣờng cong chuẩn độ có bƣớc nhảy pH lớn (4-10), có thể dùng các chất chỉ thị là phenolphtalein hoặc metyl da cam, metyl đỏ v.v. Tiến hành: Lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch HCl cần xác định nồng độ vào bình nón cỡ 250ml, thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị. Từ buret, nhỏ dung dịch NaOH đã biết nồng độ vào và lắc đều bình nón cho tới khi dung dịch có màu hồng bền trong khoảng 30 giây thì dừng chuẩn độ. Ghi số ml dung dịch NaOH đã chuẩn độ - V0ml. Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình và tiến hành thí nghiệm với hai chất chỉ thị và so sánh kết quả, giải thích (khi dùng chất chỉ thị metyl da cam thì màu của dung dịch chuyển từ đỏ sang vàng). Nồng độ mol/l của HCl đƣợc xác định nhƣ sau: CHCl  CNaOH .V0 VHCl 12 http://www.ebook.edu.vn 1.3.3 Xác định nồng độ dung dịch CH3COOH Nguyên tắc: Cơ sở của phƣơng pháp dựa vào phản ứng trung hoà: CH3COOH + NaOH  CH3COONa + H2O Tƣơng tự nhƣ phép chuẩn độ axit oxalic, tại điểm tƣơng đƣơng chỉ có muối NaCH3COO, có pH  9 nên sử dụng chất chỉ thị phenolphtalein Tiến hành: Lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch axit axetic vào bình nón cỡ 250ml thêm 2-3 giọt chất chỉ thị phenolphtalein. Từ buret, nhỏ dung dịch NaOH đã biết nồng độ vào, lắc đều cho tới khi dung dịch có màu hồng bền trong khoảng 30 giây thì dừng lại. Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ - V0ml. Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình. CHAc  CNaOH .V0 VHAc Tiến hành tƣơng tự với chất chỉ thị metyl da cam, so sánh các kết quả và giải thích. 1.3.4 Xác định nồng độ dung dịch NH3 Nguyên tắc: Cơ sở của phƣơng pháp dựa vào phản ứng trung hoà: NH3 + HCl  NH4Cl + H2O Tại điểm tƣơng đƣơng, muối NH4Cl, có pH  5 nên sử dụng chất chỉ thị metyl đỏ. Tiến hành: Dùng pipet lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch NH3 cần xác định nồng độ vào bình nón cỡ 250ml. Thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị metyl đỏ rồi tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch HCl đã biết nồng độ. Khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ thì dừng chuẩn độ. Ghi số ml HCl đã chuẩn độ - V0ml. Làm 3 lần và lấy kết quả trung bình. Nồng độ mol/l của NH3 đƣợc tính nhƣ sau: C NH3  CHCl .V0 VNH3 Tiến hành tƣơng tự với chất chỉ thị phenolphtalein, so sánh các kết quả và giải thích. 1.3.5. Xác định hàm lượng muối amoni theo phương pháp focmalin Nguyên tắc: Muối amoni tác dụng với HCHO trong nƣớc ( HCHO.H2O) tạo ra lƣợng axit tƣơng ứng đƣợc xác định bằng NaOH. 4 NH4+ + 6 CH2O (CH2)6N4 + 4 H+ + 6 H2O 13 http://www.ebook.edu.vn Tiến hành: Dùng ống đong lấy 5 ml dung dịch focmalin vào bình nón 250 ml, pha loãng bằng nƣớc cất đến 20 ml, thêm 2-3 giọt chỉ thị phenolphtalein và trung hoà lƣợng HCOOH có trong focmalin bằng dung dịch chuẩn NaOH đến màu hồng. Cân trên cân phân tích a g NH4Cl (khoảng 0,2-0,3 g), đổ vào dung dịch focmalin đã trung hoà ở trên. Lắc cẩn thận hỗn hợp, để yên 3-5 phút và chuẩn độ lƣợng axit giải phóng ra bằng dung dịch chuẩn NaOH. Ghi số ml NaOH tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ. Hàm lƣợng N-NH4+ trong muối NH4Cl đƣợc tính theo công thức: X NH  (%)  4 C NaOH .VNaOH .M NH  4 1000.a .100 -----*----- BÀI 2 CHUẨN ĐỘ ĐA AXIT 2.1. DUNG DỊCH CHUẨN 2.1.1. Pha chế dung dịch chuẩn từ fixanal Nguyên tắc: Dùng những lƣợng chất chất rắn hay những thể tích chất lỏng tinh khiết hoá học đã đƣợc cân, đo chính xác đựng trong ống fixanal (hình 3)để pha các dung dịch có độ chuẩn xác định. Fixanal là ống bằng thuỷ tinh có cấu tạo đặc biệt: có hai vị trí rất mỏng giúp ngƣời phân tích có thể dễ dàng dùng đũa thuỷ tinh để chọc thủng, sau đó chuyển toàn bộ chất ở trong fixanal vào bình định mức bằng tia nƣớc cất sau đó hoà tan và định mức. 2 1 Hình 3: Fixanal chứa chất chuẩn (Các điểm 1, 2 trên hình vẽ là các điểm cần phải đƣợc chọc thủng bằng đũa thuỷ tinh để chuyển vào bình định mức) Trên mỗi ống Fixanal ngƣời sản xuất đã ghi rõ dung tích cần pha để thu đƣợc nồng độ nhất định. Thí dụ: Fixanal đựng Na2B4O7.10H2O trên đó có ghi ―N/10‖ nhƣ vậy, ngƣời ta đã cân 19,0685gam Na2B4O7.10H2O để pha thành 1lit dung dịch có nồng độ 0,1N hay 0,05M. 14 http://www.ebook.edu.vn 2.1.2 Thiết lập nồng độ dung dịch HCl theo natri tetraborat Muối natri tetraborat kết tinh (Na2B4O7.10H2O) có khối lƣợng phân tử lớn (M=381,37), có thể dùng làm chất gốc. Trong dung dịch loãng, ion tetraborat phản ứng với H+ tạo thành axit boric: B4O72- + 2H+ + 5 H2O  4 H3BO3 Axit boric là đa axit yếu, pK1=9,24 ; pK2=12,74 ; pK3 = 13,8 . Do K1 ≫ K2 , K3 có thể xem nhƣ đơn axit yếu có pKA= pK1. Khi chuẩn độ dung dịch natri tetraborat bằng dung dịch HCl, tại điểm tƣơng đƣơng, hình thành axit boric, do đó tính pH tại điểm tƣơng đƣơng nhƣ một axít yếu: pHtđ = 1/2 pK1 - 1/2 lg Ca = 4,62 + 0,5 = 5,12 Đối với pH này có thể dùng metyl đỏ để làm chất chỉ thị. Tiến hành: Cân chính xác 2,3835g Na2B4O7.10H2O cho vào bình định mức 250 ml, thêm khoảng 150 ml nƣớc cất nóng, lắc kỹ cho tan hết, để nguội đến nhiệt độ phòng thêm nƣớc cất tới vạch mức, đảo kỹ, ta có dung dịch nồng độ 0,025M. Lấy V1 ml (10 ml) dung dịch natritetraborat có nồng độ C1 vừa điều chế vào bình nón 250 ml, thêm vào mỗi bình 2-3 giọt dung dịch metyl đỏ (có khoảng đổi màu 4,4 - 6,2), dung dịch có màu vàng. Từ buret nhỏ từng giọt dung dịch HCl cho tới khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu da cam, hết V ml HCl. Để phép chuẩn độ đƣợc chính xác cần dùng dung dịch đối chứng là dung dịch 100 ml axit boric loãng cỡ 1 % trong đệm có pH = 5,1-5,2 có thêm 2-3 ml NaCl 1 M và 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị metyl đỏ, dung dịch có màu da cam. Tiến hành chuẩn độ ba lần, lấy kết quả trung bình. Nồng độ mol/l HCl đƣợc xác định nhƣ sau: C HCl  2C1V1 V 2.2 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ ĐA AXÍT VÀ MUỐI CỦA NÓ 2.2.1. Xác định nồng độ dung dịch H3PO4 bằng dung dịch chuẩn NaOH Nguyên tắc: Cơ sở của phƣơng pháp dựa vào phản ứng trung hoà H3PO4 theo hai nấc: Nấc 1 : H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 + H2O H3PO4 có pK1 = 2,12 ; pK2 = 7,21, pK3 = 12,36 ; Tại điểm tƣơng đƣơng 1 pH = 1/2pK1 + 1/2pK2 = 4,665, dùng metyl da cam có pT = 4 hoặc metyl đỏ có pT = 5 làm chất chỉ thị. 15 http://www.ebook.edu.vn Nấc 2 : NaH2PO4 + NaOH  Na2HPO4 + H2O; Tại điểm tƣơng đƣơng 2, pH = 1/2pK2 + 1/2pK3 = 9,785, dùng phenolphtalein có pT=9 làm chất chỉ thị là phù hợp. Tiến hành: Dùng pipet lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch H3PO4 cho vào bình nón cỡ 250ml. Thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị metyl da cam, dung dịch có màu đỏ. Dùng dung dịch chuẩn NaOH chuẩn độ tới khi dung dịch từ màu đỏ chuyển sang màu vàng thì dừng lại. Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ - V1ml. Thêm vào dung dịch chuẩn độ 2-3 giọt chất chỉ thị phenolphtalein, tiếp tục chuẩn độ (nấc thứ hai của axit H3PO4) bằng NaOH cho tới khi dung dịch có màu hồng bền trong 30 giây thì dừng lại, ghi số ml NaOH đã chuẩn độ - V2ml. Làm 3 lần lấy kết quả trung bình. CH 3 PO4  V1.CNaOH V2 .CNaOH  V V 2.2.2. Xác định nồng độ HCl và H3PO4 trong cùng hỗn hợp Nguyên tắc: Dùng dung dịch NaOH để chuẩn độ HCl và H3PO4 với hai chất chỉ thị là metyl da cam và phenolphtalein. Khi metyl da cam đổi màu (pT=4), toàn bộ HCl đã đƣợc chuẩn độ cùng với nấc 1 của axit H3PO4. Khi phenolphtalein đổi màu (pT=9), nấc thứ hai của H3PO4 đƣợc chuẩn độ, số mol NaOH dùng cho nấc này chính là số mol H3PO4. Số mol NaOH chênh lệch của hai lần chuẩn độ chính là số mol HCl. Tiến hành: Lấy chính xác 10ml dung dịch hỗn hợp HCl và H3PO4 cần phân tích cho vào bình nón cỡ 250ml; thêm 2-3 giọt dung dịch metyl da cam, lắc đều và chuẩn độ bằng dung dịch NaOH có nồng độ C tới khi dung dịch chuyển sang màu vàng. Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ (V1). Thêm vào 3 giọt dung dịch phenolphtalein và tiếp tục chuẩn độ tới khi dung dịch chuyển sang màu hồng. Ghi số ml NaOH đã chuẩn độ lần 2 (V 2). Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình. Nồng độ mol/l của axit photphoric đƣợc tính nhƣ sau: CH 3 PO4  (V1  V2 ).C V2 .C ; CHCl  10 10 2.2.3. Xác định nồng độ KH2PO4 và K2HPO4 trong cùng hỗn hợp Nguyên tắc : Có 2 cách xác định hỗn hợp trên - Cách 1: Chuẩn độ bằng KOH cho tới đổi màu chất chỉ thị phenolphtalein để xác định KH2PO4, sau đó dùng HCl để chuẩn độ dung dịch vừa nhận đƣợc tới chuyển màu 16 http://www.ebook.edu.vn metyldacam (lúc này cả hai muối đều phản ứng) số milimol HCl chính là tổng milimol của hai loại. Hiệu số milimol của HCl và KOH là số milimol của K2HPO4. - Cách 2: Chuẩn độ bằng HCl cho tới đổi màu chất chỉ thị metyl da cam để xác định K2HPO4, sau đó dùng KOH chuẩn độ dung dịch vừa nhận đƣợc cho tới chuyển màu phenolphtalein để xác định tổng số. Hiệu số milimol của KOH và HCl chính là số milimol của KH2PO4. Tiến hành :(làm theo cách 1) Lấy vào bình nón 10 ml dung dịch mẫu phân tích, thêm 2 giọt dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein. Dùng dung dịch NaOH có nồng độ C1 chuẩn độ tới xuất hiện màu hồng, hết V1ml. Thêm vào dung dịch vừa chuẩn độ 3 giọt dung dịch metyl da cam, dùng dung dịch HCl có nồng độ C2 chuẩn độ cho tới khi dung dịch xuất hiện màu đỏ, hết V2. Tính kết quả: Nồng độ KH2PO4 và nồng độ K2HPO4 đƣợc tính theo công thức: C KH2 PO4  C1 .V1 10 C K 2 HPO4  C 2 .V2  C1 .V1 10 -----*----- BÀI 3 CHUẨN ĐỘ ĐA BAZƠ 3.1. CÁC DUNG DỊCH CHUẨN 3.1.1. Thiết lập nồng độ dung dịch HCl theo Na2CO3 Natri cacbonat khan có M=105,99, là muối trung hoà của axit cacbonic (H2CO3). Muối Na2CO3 tinh khiết, khan cũng đƣợc dùng làm chất gốc đƣợc chuẩn bị bằng cách nung Na2CO3 loại tinh khiết phân tích tới khối lƣợng không đổi ở 270oC trong tủ sấy 1 giờ. Phản ứng giữa HCl và Na2CO3 0,1M có hai nấc nhƣ sau: Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + H2O NaHCO3 + HCl  H2CO3 + NaCl Axit cacbonic có K1 = 4,3.10-7; K2 = 5,61.10-11 hay pK1 và pK2 của nó tƣơng ứng là 6,35 và 10,32. Tại điểm tƣơng đƣơng thứ nhất ta có: 17 http://www.ebook.edu.vn pH1 = pK 1 + pK 2 6, 37 + 10, 25 = = 8, 21 2 2 Với pH này, ta dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị. Tại điểm tƣơng đƣơng thứ hai, hình thành H2CO3 là đa axit yếu, tuy nhiên K1>>K2 nên xem nhƣ một đơn axit yếu, Ca= 0,1M (bỏ qua pha loãng), pH đƣợc tính nhƣ sau: pH 2  1 1 pK 1  log Ca  3,185  0,5  3,685 2 2 Nhƣ vậy sử dụng chất chỉ thị metyl da cam làm chất chỉ thị là phù hợp. Tiến hành : Cân chính xác trên cân phân tích a gam Na2CO3 khan, p.a (khoảng 0,10g), cho vào bình nón 250ml, thêm nƣớc cất, lắc đều đến tan hết. Thêm 2 giọt dung dịch phenolphtalein, chuẩn độ bằng HCl cho đến khi dung dịch mất màu hồng, hết V1ml. Thêm tiếp vài giọt dung dịch metyl da cam (hoặc bromocresol xanh) và chuẩn độ tiếp bằng HCl cho tới khi dung dịch có màu da cam (hoặc màu xanh lá cây), đun sôi để đuổi H2CO3, để nguội, lúc này dung dịch có pH=8,3. Tiếp tục chuẩn độ tới khi dung dịch chuyển sang màu da cam hoặc màu xanh lá cây, hết tổng cộng V2ml. Nồng độ mol/l HCl đƣợc tính nhƣ sau: CHCl  2.a.1000 V2 .105,99 3.1.2 Thiết lập nồng độ NaOH theo HCl đã chuẩn (Xác lập nồng độ NaOH theo HCl đƣợc tiến hành giống mục 1.4.2 trong bài 1 ) 3.2. XÁC ĐỊNH ĐA BAZƠ BẰNG AXÍT MẠNH 3.2.1. Xác định nồng độ Na2CO3 và NaHCO3 trong hỗn hợp Việc xác định Na2CO3 và NaHCO3 trong hỗn hợp đƣợc thực hiện theo 2 cách: Cách 1: Chuẩn độ hỗn hợp bằng HCl với chất chỉ thị phenolphtalein. Khi đó 1 nấc Na2CO3 bị trung hoà thành NaHCO3. sau đó tiếp tục chuẩn độ tổng NaHCO3 bằng dung dịch chuẩn HCl với chất chỉ thị metyl da cam. Kết hợp 2 giai đoạn chuẩn độ sẽ tính đƣợc hàm lƣợng Na2CO3 và NaHCO3 (sinh viên tự thiết lập qui trình thí nghiệm và công thức tính hàm lƣợng từng chất) 18 http://www.ebook.edu.vn Cách 2: Chuẩn độ hỗn hợp Na2CO3 và NaHCO3 bằng HCl khi có chất chỉ thị metyl da cam. Sau đó thêm một lƣợng dƣ chính xác dung dịch kiềm vào mẫu khác có dung dịch hỗn hợp 2 muối để chuyển chúng thành muối cacbonat và thêm tiếp lƣợng dƣ BaCl 2 để tạo kết tủa BaCO3. Không cần lọc kết tủa, chuẩn độ lƣợng kiềm dƣ khi có mặt chất chỉ thị phenolphtalein: HCO3- + OH-  CO32- + H2O ; Ba2+ + CO32-  BaCO3 Cách này cho kết quả tốt hơn khi hỗn hợp cần phân tích chứa NaHCO3 ít hơn Na2CO3. Tiến hành (theo cách 2): Hút 10 ml hỗn hợp cần chuẩn độ, thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị metyl da cam và chuẩn độ đến khi dung dịch có màu da cam, hết V1 ml. Lấy 10 ml dung dịch mẫu phân tích mới, thêm vào đó 25 ml dung dịch chuẩn NaOH, 10 ml dung dịch BaCl2 1M và 2-3 giọt dung dịch phenolphtalein. Chuẩn độ lƣợng kiềm dƣ đến mất màu phenolphtalein, hết V2 ml. Hàm lƣợng Na2CO3 và NaHCO3 đƣợc tính theo công thức sau: C NaHCO3  C Na2CO3  25.C NaOH  V2 .C HCl 10 V1 .C HCl  (25.C NaOH  V2 .C HCl ) 2.10 3.2.2. Xác định hàm lượng Na2CO3 trong NaOH công nghiệp Nguyên tắc: Phản ứng giữa Na2CO3 với HCl có 2 nấc. Tại điểm tƣơng đƣơng thứ nhất, dung dịch sẽ có pH khoảng 8,21 (xem mục 3.1.1 bài 3) nên dùng chất chỉ thị phenolphtalein là phù hợp. Mặt khác khi chuẩn độ bazơ mạnh bằng axit mạnh, đƣờng cong chuẩn độ có bƣớc nhảy ở pH 4-10, khi kết thúc với chất chỉ thị phenolphtalein, toàn bộ NaOH cũng phản ứng hết với HCl, các phản ứng nhƣ sau: NaOH + HCl  NaCl + H2O ; Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + H2O Nhƣ vậy số milimol HCl cũng chính là số milimol tổng của NaOH và Na2CO3 khi phenolphtalein mất màu hồng. Chuẩn độ tiếp bằng HCl tới tƣơng đƣơng 2 sẽ phản ứng: NaHCO3 + HCl  NaCl + H2CO3 Tại điểm tƣơng đƣơng 2, dung dịch H2CO3 có pH  4, làm đổi màu metyl da cam từ vàng sang đỏ, số milimol HCl phản ứng ở đây là số milimol Na2CO3. Hiệu số của số milimol HCl tổng số và số milimol HCl của phản ứng sau là số milimol của NaOH. 19 http://www.ebook.edu.vn