Ứng dụng
Xác định DO (oxi hoà tan) trong nước (phương
pháp Winkler)
Nguyªn t¾c: oxi tan trong níc oxi ho¸ ®Þnh lîng Mn(II) thµnh MnO2 trong m«i trêng kiÒm.
Mn2+ + 2OH- + 1/2O2 MnO2 + H2O (1)
MnO2 t¹o ra sÏ oxi ho¸ I- gi¶i phãng ra I2 trong m«i trêng ax
Lượng I2 thoát ra tương đương với lượng oxi hoà tan trong nước. Chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng dung dịch chuẩn
Na2S2O3 với chất chỉ thị hồ tinh bột ta sẽ tính được lượng DO
I2 + 2 Na2S2O3 ? Na2S4O6 + 2NaI
16 trang |
Chia sẻ: nguyenlam99 | Lượt xem: 1568 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Hóa học - Chuẩn độ oxi hóa – khử, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
5/13/2013
1
5/13/2013 1
CHUẨN ĐỘ OXI HểA – KHỬ
25/13/2013
1. CHẤT CHỈ THỊ OXI HOÁ -KHỬ
2. THIẾT LẬP ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP OXI HOÁ KHỬ THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG
CHUẨN ĐỘ OXI HOÁ -KHỬ
5/13/2013
2
35/13/2013
* Khỏi niệm về chất chỉ thị oxi hoỏ -khử
Cú 3 dạng chất chỉ thị oxi hoỏ -khử như sau:
1) Bản thõn chất oxi hoỏ -khử cú màu làm chỉ thị
(KMnO4)
2) Chất oxi hoỏ -khử tạo phức màu với chất chỉ
thị (Iot với hồ tinh bột)
3) Chất oxi hoỏ -khử cú dạng khử và dạng oxi
hoỏ khỏc màu nhau
CHẤT CHỈ THỊ OXI HOÁ - KHỬ
45/13/2013
- Như vậy, trừ một số trường hợp cỏ biệt (hai dạng đầu), đa số cỏc chất chỉ thị oxi hoỏ -
khử là cỏc chất hữu cơ cú tớnh chất oxi hoỏ - khử mà màu của dạng oxi hoỏ khỏc màu
dạng khử.
- Vớ dụ: diphenylamin C6H5-NH-C6H5 là hợp chất hữu cơ cú tớnh chất sau:
2 NH NH NH= + 2H+ 2e =
N N +2H + 2e
Khôngmàu
Màuxanhtím
CHẤT CHỈ THỊ OXI HOÁ - KHỬ
5/13/2013
3
55/13/2013
MàuChất chỉ thị Eo(V)
[H+]=1 Dạng Ox Dạng Kh
Đỏ trung tớnh
Xanh metylen
Diphenylamin
Axit diphenylamin sunfonic
Eric glusin A
Axit phenylanthranylic
Feroin (Fe2++ O-phenanthrolin)
AxitO,O’-diphenylamin
dicacboxylic
+ 0,24
+ 0,53
+ 0,76
+0,85
+ 1,0
+ 1,08
+ 1,14
+ 1,26
Đỏ
Xanh da trời
Tớm xanh
Tớm đỏ
Đỏ
Tớm đỏ
Xanh da trời
Tớm xanh
Ko màu
Ko màu
Ko màu
Ko màu
Xanh
Ko màu
Đỏ
Ko màu
MỘT SỐ CHẤT CHỈ THỊ THƯỜNG SỬ DỤNG
65/13/2013
Ind(ox) + ne ⇌ Ind(Kh)
E = Eoox/kh + ]([
]([log059,0
khInd
oxInd
n
* Về cơ chế:
- Dạng oxi hoỏ cú màu khỏc dạng khử.
- Khi nồng độ dạng nào lớn (gấp 10 lần), nú quyết định màu dung dịch.
- Khoảng thế đổi màu của dung dịch theo phương trỡnh Nernst:
E = Eoox/kh ± 0,059/n
* Trong quỏ trỡnh chuẩn độ:
- Thế của dung dịch thay đổi
dạng của chất chỉ thị chuyển giữa dạng oxy húa và dạng khử
màu của dung dịch thay đổi.
CƠ CHẾ ĐỔI MÀU CỦA CHẤT CHỈ THỊ
5/13/2013
4
75/13/2013
Hai điều kiện để chọn chất chỉ thị:
1) Khoảng đổi màu của chỉ thị nằm trong
bước nhảy của đường cong chuẩn độ.
2) Thế tiờu chuẩn của chỉ thị càng gần với
thế tại điểm tương đương càng tốt.
LỰA CHỌN CHẤT CHỈ THỊ
85/13/2013
Nguyờn tắc: tớnh E của dung dịch tại cỏc thời điểm khỏc
nhau sau đú đưa vào đồ thị; sử dụng phương trỡnh
Nersnt.
Viết phưong trỡnh phản ứng
Tớnh V tương đương.
V< Vtđ: Chất phõn tớch cũn dư, tớnh E theo chất phõn
tớch cũn dư.
V = Vtđ: tớnh E theo thế hỗn hợp
V > Vtđ: chất chuẩn dư, tớnh E theo chất chuẩn dư.
THIẾT LẬP ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ
5/13/2013
5
95/13/2013
Vớ dụ 1: Tớnh thế ox-kh và vẽ đường cong chuẩn độ 50 ml dung dịch Fe2+
0,1 M bằng dung dịch Ce4+ 0,1M với cỏc thể tớch dung dịch Ce4+ là: 10 ; 25 ;
45; 49,5; 50; 50,5 ; 55 ; 75; 100 ml. Cho Eo Fe3+/Fe2+ =0,77V; Eo Ce4+/Ce3+ =
1,44V
Bài Giải
Trước điểm tương đương, thế của dung dịch tớnh theo cặp Fe3+/Fe2+
V= 10 ml E = Eo Fe3+/Fe2+ + 0,059 log [Fe3+]/[Fe2++]
Lượng Fe2+ ban đầu 50 x 0,1 = 5 mM
Lượng Ce4+ đó đưa vào 10 x 0,1 = 1 mM
Lượng Fe2+ dư = 4 mM
--> E = 0,77 + 0,059 log (1/4) = 0,734V
V = 25 ml E = 0,77V V= 45 ml E = 0,826 V
V = 49,5 E = 0,887 V V=50 ml E= (0,77+ 1,44)/2 = 1,105 V
CÁC VÍ DỤ
105/13/2013
* Sau điểm tương đương, thế của dung dịch tớnh theo cặp
Ce4+/Ce3+
E tớnh theo cặp Ce4+/Ce3+ ;
V = 50,5 ml --> Dư 0,5 ml x0,1 = 0,05 mM
E = 1,44 + log [Ce4+]/ [Ce3+]
Nồng độ Ce4+ là 0,05/100,5 = 4,975.10-4
Nồng độ Ce3+ là 5/100,5 = 4,975.10-2
→ E = 1,44 – 0,118 = 1,322 V
V = 55ml E = 1,381
V = 75 E = 1,422
V = 100 E = 1,44
CÁC VÍ DỤ
5/13/2013
6
115/13/2013
Vẽ đường cong chuẩn độ
Vẽ đường cong chuẩn độ
0 20 40 60 80 100
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
V(ml)
E(V)
Y
A
xi
s
T
itl
e
X Axis Title
B
125/13/2013
CHUẨN ĐỘ Fe(II) BẰNG PEMANGANAT
Vớ dụ 2: Tớnh thế và vẽ đường cong chuẩn độ 50 ml dung dịch Fe2+ 0,05 M
bằng dung dịch KMnO4 0,01M, ở pH =0 với cỏc thể tớch dung dịch
KMnO4 là V=10; 25; 45; 49,5; 50; 55; 75;100 ml, EoFe3+/Fe2+= 0,77V;
EoMnO4-/Mn2+=1,52 V
Bài Giải
* Trước điểm tương đương, thế của dung dịch tớnh theo cặp Fe3+/Fe2+
V= 10 ml:
E = Eo Fe3+/Fe2+ + 0,059 log [Fe3+]/[Fe2+]
Lượng Fe2+ ban đầu 50 x 0,05 = 2,5 mM
Lượng MnO4- đó đưa vào 10 x 0,01 = 0,1 mM (= 0,5 mM Fe3+)
Lượng Fe2+ dư = 2 mM
--> E = 0,77 + 0,059 log (0,5/2) = 0,734V
V = 25 ml E = 0,77 V V = 45 ml E = 0,826V
V = 49,5 E = 0,887 V
V = 50 ml E = 1,395 V = ( 0,77+ 5x1,52)/6
5/13/2013
7
135/13/2013
CHUẨN ĐỘ Fe(II) BẰNG PEMANGANAT
*Sau điểm tương đương thế của dung dịch được tớnh theo
cặp MnO4-/Mn2+
V= 50,5 ml
--> dư là 0,5 x 0,01 = 0,005 mM 4,975.10-5M/l
Nồng độ Mn2+ là: (50x0,01)/100,5 = 4,975.10-3
Thế được tớnh: E = 1,52 + (0,059/5) log (0,005/0,5)
E = 1,4964V
V= 55 E = 1,508 V
V=75 E= 1,516 V
V=100 E = 1,5V
145/13/2013
THIẾT LẬP ĐƯỜNG CONG CHUẨN ĐỘ Fe(II) BẰNG PEMANGANAT
0 20 40 60 80 100
0 .6
0 .8
1 .0
1 .2
1 .4
1 .6
V (m l)
E (V )
Y
Ax
is
Tit
le
X A xis T itle
B
Hỡnh 15: Đường cong chuẩn độ Fe2+ bằng KMnO4 ở pH =0
5/13/2013
8
155/13/2013
1,0
0,80
0,60
0,40
0,20
0
E (V)
A
B
C
D
E
0 10,0 20,0 30,0 V(ml)chất chuẩn 0,1000M
ảnh hưởng của hằng số cân bằng phản ứng và hiệu số thế
oxi hoá - khử đến khoảng bước nhảy trên đường chuẩn độ.
Chọn chất chỉ thị cho từng trường hợp! Mụ tả sự
biến đổi màu! Sai số sẽ như thế nào?
165/13/2013
TÍNH SAI SỐ CỦA PHẫP CHUẨN ĐỘ
Vớ dụ 3: Tớnh sai số chuẩn độ trờn nếu kết thỳc ở 0,947 V và 1,343V
Giải
Thế ở điểm tương đương là 1,105V nờn khi kết thỳc ở 0,947 V là trước
tương đương, thế của dung dịch được tớnh theo cụng thức:
E = Eo Fe3+/Fe2++0,059 log[Fe3+]/[Fe2+]
Hay 0,947 = 0,77 + 0,059 log[Fe3+]/[Fe2+]
--> log [Fe3+]/[Fe2++] = 3
S% = 100.
11000
1
= 0.1%.
Trước điểm tương đương:
S% = chất phõn tớch dư/ chất phõn tớch ban đầu*100%
= [Fe2+]/ [Fe2+] +[Fe3+])*100%
5/13/2013
9
175/13/2013
Khi kết thỳc ở 1,4V, sau tương đương, thế của dung dịch được tớnh theo
cụng thức:
1,343 = 1,52 + 0,059 log[Ce4+] / [Ce3+]
Hay log[Ce4+] / [Ce3+] = -3
S% = 100.
1000
1
= 0,1%
Sau điểm tương đương:
S% = chất chuẩn dư/chất chuẩn cần*100%
= [Ce4+]/[Ce3+]*100%
Nếu dựng chất chỉ thị thỡ tớnh sai số
do dựng chỉ thị như thế nào?
185/13/2013
Cỏc chất khử và oxi hoỏ thụng
dụng
Cỏc chất khử thụng dụng
Kim loại và hỗn hống kim loại
Cột khử Jones: hỗn hống Zn(Hg).
Cột khử Waldens bạc trong HCl 1M
SnCl2 trong HCl 1M; hidrazin dạng clorua hay
sunfat
5/13/2013
10
195/13/2013
Cỏc chất oxi hoỏ thụng dụng
+) Natribimutat NaBiO3 dạng bột, có tính oxi hoá
rất mạnh (trong MT axit).
+) Amonipesunfat (NH4)2S2O8 (trong MT axit)
+) Natripeoxit Na2O2 và hiđropeoxit H2O2 (trong
môi trường kiềm).
205/13/2013
* Phương phỏp pemanganat
- Phản ứng oxi hoỏ của pemanganat trong cỏc mụi trường cú pH khỏc
nhau:
- Trong mụi trường axit mạnh:
MnO4- + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O; E0 =1,52V
Màu hồng khụng màu
Trong mụi trường trung tớnh, axit yếu, MnO4- bị khử tới MnO2
MnO4- + 3e + 4H+ ⇋ MnO2 + 2H2O; Eo = 0,57V
Mụi trường kiềm mạnh:
MnO4- + e ⇋ MnO42-; E0 = 1,69V
Cỏc phản ứng trong mụi trường axit yếu trung tớnh và kiềm ớt được sử
dụng. (tại sao?)
CÁC PHƯƠNG PHÁP OXI HểA - KHỬ THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG
5/13/2013
11
215/13/2013
a) Ưu nhược điểm của phương phỏp pemanganat:
1) Phương phỏp cú thể xỏc định được cỏc chất vụ cơ và hữu cơ khỏc nhau:
- chất khử; chất oxi hoỏ; chất chất hữu cơ (glucose); khụng cú tớnh oxi hoỏ
khử, thớ dụ Ca2+
2) Khụng phải dựng chất chỉ thị
3) MnO4- là chất dễ tỡm, rẻ tiền nờn được sử dụng rộng rói.
Nhược điểm của phương phỏp
1) KMnO4 khụng phải là chất gốc, cần xỏc định lại bằng axit oxalic.
2) Phương phỏp bị ngăn cản bởi nhiều chất khử như Cl-
(loại trừ bằng hỗn hợp bảo vệ Zimmerman: H2SO4, H3PO4, Mn2+)
ƯU NHƯỢC ĐiỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT
225/13/2013
* Cơ sở của phương phỏp
Trong mụi trường axit, CrO72- phản ứng:
Cr2O72-- + 6e + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O
E = Eo Cr2O72-/2Cr3+ + 23
142
72
][
]].[[log
6
059,0
Cr
HOCr
EoCr2O72-/2Cr3+ = 1,36 V, và cũng phụ thuộc vào nồng độ H+.
PHƯƠNG PHÁP ĐICROMAT
5/13/2013
12
235/13/2013
1. Dicromat là chất gốc, dựng để xỏc lập cỏc chất chuẩn khỏc,
rất dễ bảo quản, bền cú thể để lõu trong phũng thớ nghiệm.
2. Cú thể chuẩn độ trong cỏc mụi trường axit ngay cả HCl < 2M.
3. Phương phỏp dicromat cú thể xỏc định được nhiều chất oxi
hoỏ khử: xỏc định chất khử, cỏc chất oxi hoỏ, cỏc chất hữu cơ
4. Phương phỏp phải dựng chất chỉ thị --> hạn chế so với
pemanganat; chỉ thị thường dựng là diphenylamin (Eo=0,76V)
hoặc phenylanthranylic (Eo =1,08 V).
ƯU NHƯỢC ĐiỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐICROMAT
245/13/2013
Ứng dụng
Xỏc định ethanol trong rượu (nước)
Xỏc định COD (nhu cầu oxi hoỏ học) của
nước
Xỏc định Fe2+
5/13/2013
13
255/13/2013
Xỏc định COD
265/13/2013
PHƯƠNG PHÁP IOT - THIOSUNFAT
Cơ sở của phương phỏp:
Xỏc định cỏc chất oxi hoỏ:
- Cho tỏc dụng với I- dư tạo thành I2
- Xỏc định I2 tạo thành bằng Na2S2O3.
- Chất chỉ thị: hồ tinh bột.
Bước 1 : Sử dụng I- làm chất khử.
I- - 2e = I2 , EoI2/2I- =0,53V.
VD: Cu2+ + I- = CuI (s) + I2 (I3-)
Bước 2: Chuẩn độ I2 tạo thành bằng Na2S2O3
I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI
I2-HTB (xanh) mất màu
5/13/2013
14
275/13/2013
Phản ứng cú cỏc đặc điểm sau:
Phản ứng ở MT trung tớnh đến kiềm yếu pH<9, trỏnh mụi trường kiềm mạnh
vỡ xảy ra phản ứng tự ox-kh của I2 chuyển thành IO- và I-:
I2 + 2OH- = IO- + I- + H2O
khi đú, IO- là chất oxi hoỏ mạnh, nú oxi hoỏ một phần S2O32- thành SO42-:
S2O32- + 4IO- + 2OH- = 4I- + 2SO42- + 2H2O
Trỏnh axit mạnh do H+ làm oxi khụng khớ hoạt động cú thể oxi hoỏ I- thành I2
Phản ứng ở dd lạnh vỡ I2thăng hoa, và I2 bị giải hấp khỏi hồ tinh bột khi núng.
Phản ứng phải cú dư I- vỡ: phản ứng chậm và I2 chỉ tan tốt trong I- tạo thành I3-
Để yờn 5-10 phỳt trong chỗ tối
Na2S2O3 khụng phải là chất gốc, phải xỏc định lại nồng độ trước khi phõn tớch.
Cần chuẩn độ I3- cho tới màu vàng nhạt rồi mới cho chỉ thị hồ tinh bột vỡ nú
cú khả năng hấp phụ mạnh làm cho phộp chuẩn độ bị sai lệch điểm tương
đương.
PHƯƠNG PHÁP IOT - THIOSUNFAT
285/13/2013
Ứng dụng
Xác định hàm lượng nước trong một số chất lỏng hữu cơ, sử
dụng thuốc thử Phisơ (Karl – Fischer).
Thuốc thử Phisơ gồm có: iôt, pyrindin, lưu huỳnh dioxit với tỉ
lệ mol (1 : 3 : 1) được hoà tan trong metanol khan.
C5H5N . I2 + C5H5N.SO2 + C5H5N + H2O 2C5H5N. HI+ C5H5N. SO3
C5H5N . SO3 + CH3OH C5H5N(H)SO4 CH3
Trước đây người ta nhận biết điểm cuối bằng mắt dựa vào
màu nâu khi dư một giọt thuốc thử. Nhưng ngày nay người ta
dùng phương pháp chuẩn độ đo thế để xác định điểm cuối, có
độ chính xác cao hơn nhiều.
5/13/2013
15
295/13/2013
Ứng dụng
Xỏc định DO (oxi hoà tan) trong nước (phương
phỏp Winkler)
Nguyên tắc: oxi tan trong nước oxi hoá định lượng Mn(II) thành MnO2 trong môi trường kiềm.
Mn2+ + 2OH- + 1/2O2 MnO2 + H2O (1)
MnO2 tạo ra sẽ oxi hoá I- giải phóng ra I2 trong môi trường axit
MnO2 + 4H+ + 2I- Mn2+ + I2 + 2H2O (2)
Cộng hai phương trình (1) và (2) ta được
1/2 O2 + 2I- + 2H+ I2 + H2O
Lượng I2 thoát ra tương đương với lượng oxi hoà tan trong nước. Chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng dung dịch chuẩn
Na2S2O3 với chất chỉ thị hồ tinh bột ta sẽ tính được lượng DO
I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2NaI
305/13/2013
Ứng dụng
Xỏc định iođua, sunfua, clo,.. trong nước:
Với sunfua: cho tỏc dụng với lượng dư
chớnh xỏc I2 rồi chuẩn độ lượng I2 dư bằng
thiosunfat.
5/13/2013
16
315/13/2013
Phương phỏp bromat
Trong môi trường axit 3BrO bị khử thành bromua:
3BrO + 6 H+ + 6e Br– + 3 H2O
Lượng dư 3BrO oxi hoá Br– thành brom tự do:
3BrO + 5 Br– + 6 H+ 3 Br2 + 3 H2O
- Điểm cuối được xác định bởi mất màu của chỉ thị. Chất chỉ thị loại này là cỏc
chầt mầu hữu cơ, bị mất màu khi bị oxi húa bởi Br2 tạo thành.
- Phương pháp bromat được ứng dụng để xác định một số chất As(III) và Sb(VI),
một số chất hữu cơ có khả năng tham gia phản ứng bromua hoá.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 11_chuan_do_oxi_hoa_khu_3455.pdf