Tabla de Contenidos
Sau đây là một vấn đề điển hình trong phân tích chuẩn độ axit-bazơ của một mẫu thực. Giải pháp chi tiết của vấn đề được trình bày với lời giải thích chuyên sâu về các bước quan trọng nhất có liên quan và có thể dễ dàng ngoại suy để giải quyết bất kỳ vấn đề chuẩn độ axit-bazơ nào khác, cũng như các loại chuẩn độ khác như phép đo kết tủa hoặc chuẩn độ .khử oxi hóa.
Có một số cách khác nhau để giải quyết loại vấn đề này, nhưng chúng tôi sẽ nhấn mạnh việc sử dụng tính quy tắc và số lượng chuẩn độ và tương đương chuẩn độ tại điểm cuối của phép chuẩn độ. Điều này cho phép giải quyết bất kỳ vấn đề nào như vậy bằng cách tuân theo chính xác cùng một quy trình, nhưng thay đổi số lượng đương lượng trên mỗi mol của chất chuẩn độ và chất chuẩn độ tùy thuộc vào loại phản ứng liên quan đến quá trình chuẩn độ.
Vấn đề được đề cập bao gồm hai phép chuẩn độ axit-bazơ: một để thực hiện chuẩn hóa chất chuẩn độ bằng cách sử dụng chất chuẩn chính và lần thứ hai để thực hiện phân tích mẫu thực, vì vậy đây là một cách tiếp cận rất tốt đối với loại của các vấn đề phải được giải quyết trong một phòng thí nghiệm phân tích thực tế. Để đơn giản, các lỗi thử nghiệm cũng như phân tích thống kê các kết quả sẽ không được xem xét.
Đề bài: Phân tích chất tẩy rửa bồn cầu bằng phương pháp chuẩn độ bazơ axit
Tuyên bố:
Người ta mong muốn phân tích một mẫu chất tẩy cặn thương mại thường được sử dụng để làm sạch nhà vệ sinh. Nguyên tắc hoạt động của sản phẩm này là axit clohydric (HCl) ở 6,75% m/V, và nó được phân tích bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ với kali hydroxit.
Dung dịch kali hydroxit được chuẩn hóa bằng cách chuẩn độ mẫu chứa 0,4956 g axit kali phthalate, KHC 8 H 4 O 4 hoặc KHP (MM=204,221 g/mol). Trong quá trình chuẩn độ, 25,15 mL KOH đã được tiêu thụ để đạt đến điểm kết thúc.
Để phân tích mẫu, trước tiên, lấy 10,00 mL chất tẩy rửa và pha loãng thành 250 mL bằng nước cất. Sau đó, lấy 25,00 mL phần dung dịch này và chuẩn độ bằng dung dịch kali hydroxit đã chuẩn hóa trước đó sử dụng phenolphtalein làm chất chỉ thị. Điểm cuối đạt được sau khi thêm 17,50 mL chất chuẩn độ. Nồng độ thực tế của HCl trong nước tẩy bồn cầu là bao nhiêu?
Giải pháp:
Có thể thấy, mục tiêu chính của bài toán là xác định nồng độ thực tế của HCl trong nước tẩy bồn cầu vào khoảng 6,75% m/V. Vì mẫu quá đậm đặc để phân tích trực tiếp nên nó được pha loãng trước khi chuẩn độ. Điều này có nghĩa là việc chuẩn độ mẫu sẽ không cho chúng ta trực tiếp nồng độ mà chúng ta đang tìm kiếm mà trước tiên chúng ta phải tìm nồng độ của chất pha loãng và sau đó, với nồng độ này, chúng ta sẽ tính được nồng độ ban đầu thực tế của chất tẩy rửa.
Để có thể tính nồng độ của dung dịch pha loãng bằng phương pháp chuẩn độ, bắt buộc phải biết nồng độ của chất chuẩn độ, trong trường hợp này là kali hydroxit. Tuy nhiên, nồng độ này không được bài tập cung cấp trực tiếp mà thay vào đó cung cấp cho chúng ta thông tin từ một phép chuẩn độ khác được thực hiện với cùng chất chuẩn độ, nhưng trên một mẫu kali hydro phthalate hoặc KHP đã biết.
Sau phân tích này, rõ ràng là để giải quyết vấn đề, trước tiên chúng ta phải tính toán nồng độ của kali hydroxit bằng cách sử dụng dữ liệu từ phép chuẩn độ đầu tiên (chuẩn hóa), sau đó phải sử dụng dữ liệu này để xác định nồng độ của mẫu pha loãng và , cuối cùng, nồng độ của dung dịch đậm đặc ban đầu, tức là của mẫu, được xác định.
Dữ liệu:
- Chuẩn độ lần 1 (chuẩn hóa KOH)
| Chất chuẩn độ: KOH (W KOH = 1 eq/mol) | Chuẩn độ = KHP (W KHP = 1 eq/mol) |
| VKOH = 25,15mL | mKHP = 0,4956 g |
| KOH = ? | MM KHP = 204,221 g/mol |
Số đương lượng trên mỗi mol (W) của KOH là 1 vì nó là bazơ chỉ có ion hydroxit, trong khi axit kali phthalate là muối lưỡng tính trong trường hợp này hoạt động như một axit (vì nó phản ứng với bazơ) đơn chất (vì nó chỉ có một proton), nên nó cũng có 1 đương lượng trên mỗi mol.
Phản ứng chuẩn độ là:
- Cấp độ 2 (phân tích mẫu)
| Chất chuẩn độ: KOH (W KOH = 1 eq/mol) | Đã chuẩn độ = HCl (W HCl = 1 eq/mol) |
| VKOH = 17,50 mL | V dịch = 25,00 mL |
| KOH = ? | N phần = ? |
Giống như phthalate, axit clohydric cũng là một axit monoprotic, vì vậy số đương lượng trên mỗi mol của axit này cũng là 1.
Trong trường hợp này, phản ứng chuẩn độ là:
- pha loãng
| V đậm đặc = 10,00 mL | V đã pha loãng = 250,0 mL |
| N đậm đặc = ? | N pha loãng = ? |
tính toán
Mục đích của việc sử dụng độ chuẩn thay cho một đơn vị nồng độ khác khi giải các bài toán chuẩn độ là, tại điểm cuối của phép chuẩn độ, được giả định là bằng với điểm tương đương, thì đúng là đương lượng của chất chuẩn độ bằng với bằng cấp tương đương. Đó là:
trong đó số đương lượng có thể thu được từ khối lượng của chất và trọng lượng phân tử của nó, hoặc từ nồng độ bình thường của nó như sau:
trong đó m là khối lượng, W là số đương lượng trên mỗi mol, MM là khối lượng mol, N là nồng độ thông thường và V sol là thể tích của dung dịch.
Ba phương trình này thường đủ để giải bất kỳ bài toán chuẩn độ nào.
Chuẩn hóa dung dịch KOH
Ba phương trình trên có thể được kết hợp thành một để tìm nồng độ bình thường của dung dịch kali hydroxit, tức là của chất chuẩn độ. Tại điểm cuối của tiêu chuẩn hóa, nó cho rằng
Chuẩn độ phần dịch mẫu đã pha loãng
Bây giờ chúng ta đã có nồng độ của chất chuẩn độ, chúng ta có thể sử dụng nó để xác định nồng độ HCl trong dịch chiết. Một lần nữa kết hợp mối quan hệ của các tương đương tại điểm cuối với công thức chuẩn tắc, chúng ta có thể viết:
pha loãng
Chúng tôi đã tìm thấy nồng độ của phần dịch chiết đã được chuẩn độ, tương ứng với nồng độ của dung dịch pha loãng của mẫu ban đầu. Bây giờ chúng ta chỉ cần sử dụng phương trình pha loãng để xác định nồng độ của dung dịch gốc.
Đây là thỏa thuận mà chúng tôi đang tìm kiếm. Điều duy nhất còn lại là chuyển đổi nó thành tỷ lệ phần trăm m/V để so sánh với giá trị ghi trên nhãn. Đối với điều này, chúng tôi coi rằng dung dịch chứa 1,689 đương lượng HCl trong 1 L = 1000 mL dung dịch. Điều này, cùng với khối lượng mol của HCl và số đương lượng trên mỗi mol sẽ cho phép tính phần trăm m/V:
Nồng độ HCl thực tế trong máy đo kiểm tra là 6,158% m/V và nó chỉ chênh lệch với chúng tôi một chút, nếu chúng ta so sánh giá trị này với các giá trị có thể sẽ đầy đủ nhất
Người giới thiệu
Ahumada Forigua, DA, Morales Erazo, LV, Abella Gamba, JP, & Gonzalez Cardenas, IA (2019). Kỹ thuật chuẩn độ axit-bazơ: cân nhắc đo lường. Tạp chí Hóa học Colombia , 48 (1), 26–34. Lấy từ https://www.redalyc.org/jatsRepo/3090/309058491010/309058491010.pdf
Trí tuệ (nd). Bài tập chuẩn độ AXIT-BASE và chuẩn độ OXI HÓA KHỬ. Lấy từ https://sapiencia-web.blogspot.com/p/itulacion.html
Skoog, DA, West, DM, Holler, J., & Crouch, SR (2021). Nguyên tắc cơ bản của hóa học phân tích (tái bản lần thứ 9). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.
Phòng thí nghiệm Hóa chất TP. (2015, ngày 15 tháng 11). Chuẩn độ axit bazơ . Lấy từ https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-General/acidos-y-bases/titulaciones-acido-base.html
Jiménez, AG và Hernández, AR (sf). Các chất chuẩn để chuẩn hóa axit và bazơ Lấy từ http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/DOCUMENTOPATRONESPRIMARIOSACIDDOBASE_34249.pdf
