BÀI 1: XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PHÂN LY CỦA CHẤT ĐIỆN LY YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ ĐIỆN THẾ

Mục đích: Tìm hiểu điện cực thuỷ tinh. Tìm hiểu phương pháp đo SĐĐ cân bằng của hệ điện hoá. Tìm hiểu phương pháp chuẩn độ điện thế. Áp dụng phương pháp chuẩn độ điện thế để xác định rằng hằng số phân ly

của acid yếu.I. PHƯƠNG PHÁP

Để xác định hằng số phân ly của chất điện ly yếu bằng phương pháp chuẩn độ điện thế phải chuẩn độ acid yếu bằng bazơ mạnh. Điện cực thuỷ tinh được dùng làm điện cực chỉ thị pH.

Giả sử acid yếu HA phân ly theo phương trìnhHA H+ + A-+

Với hằng số cân bằng Ka

Trong quá trình chuẩn độ acid chuyển dần thành muối.HA + NaOH = NaA + H2O

Trước điểm tương đương trong hệ có hệ đệm HA, A -. Do nước phân ly rất yếu nên có thể bỏ qua sự phân ly của nước. Như vậy ion H+ chỉ do acid HA phân ly ra, còn ion A- do cả muối và acid phân ly ra. Ta có:

[A-] = [H+] + Cmuối

[HA] = Cacid – [H+]Biểu thức của hằng số cân bằng có dạng

Hay

Suy ra phương trình tuyến tính

Từ biểu thức trên pKa là tung độ góc của đường pH = f(X) trong đó

pK

Nếu acid rất yếu (pKa>4) thì [H+] << Cmuối và [H+] << Cacid. Khi đó

Trong trường hợp này tại điểm V = ½ V tđ một nữa lượng acid ban đầu đã chuyển thành muối Cmuối = Cacid và pH = pKa. Đây là phương pháp đơn giản nhất để xác định pKa của acid yếu.

Nồng độ acid Cacid và muối Cmuối của acid đơn chức trong quá trình chuẩn độ được tính như sau:

V: thể tích NaOH chuẩn thêm vàoVtđ: thể tích NaOH chuẩn thêm vào tại điểm tương đươngVo: thể tích acid lúc ban đầuCNaOH: nồng độ NaOH chuẩn

Với acid yếu nhị chức ta phải tính riêng nồng độ acid và muối cho từng nấc trong quá trình chuẩn độ. Giả sử Vtđ1 và Vtđ2 là thể tích NaOH chuẩn thêm vào tại điểm tương đương thứ nhất và thứ hai.

Vtđ2 = 2Vtđ1

X

xx

x

xxx

x

pH

0

Với nấc thứ nhất

Với nấc thứ hai

II. HOÁ CHẤT VÀ DỤNG CỤC2H2O4 pH kế: 1NaOH Máy khuấy từ: 1Phenolphtalein Cốc 100 cc: 3

Buret 25 cc: 1 Pipete 10 cc: 1 Pipete 25 cc: 1 Ống đong 50 cc: 1

III. THỰC NGHIỆM1. Lấy chính xác 10 ml dung dịch acid oxalic C2H2O4 0.1M cho vào bình nón. Chuẩn bằng dung dịch NaOH 0.1N với chất chỉ thị phenolphtalein để biết V tđ. Với chỉ thị phenolphtalein ta thấy được điểm tương đương thứ hai.

2. Lấy 10 ml dung dịch acid oxalic C2H2O4 0.1M cho vào cốc 100 ml đã có cá từ. Thêm chính xác 25 ml nước cất vì thể tích nước cất thêm vào sẽ dùng trong phép tính hằng số phân ly của acid. Đặt cốc lên máy khuấy từ. Đưa điện cực thủy tinh vào dung dịch. Ghi nhận pH. Cẩn thận vì điện cực thủy tinh đắt tiền và dễ vỡ.

3. Nhỏ từng 0.5 ml NaOH 0.1N vào dung dịch acid oxalic . Khuấy đều. Tắt máy khuấy. Chờ ổn định rồi ghi nhận giá trị pH. Ghi số liệu thực nghiệm vào bảng.

4. Lặp lại bước 3 cho đến gần điểm tương đương thứ hai. Giảm lượng NaOH thêm vào mỗi lần xuống còn 0.1 ml. Lặp lại cho đến khi pH tăng đột ngột. Làm tiếp 3 điểm nữa.

5. Chuẩn tiếp với thể tích dung dịch NaOH thêm vào mỗi lần là 0.5 ml. Dừng khi tổng thể tích NaOH gấp khoảng 1.2 lần thể tích tương đương.

6. Rửa sạch điện cực bằng nước cất rồi cho vào ống mao quản có chứa sẵn KCl 3.5M.

Thể tích dung dịch C2H2O4 (ml):Thể tích nước (ml):Nồng độ dung dịch NaOH:VNaOH

(ml)pH VNaOH

(ml)pH VNaOH

(ml)pH

7. Xác định điểm tương đương và nồng độ- Tính pH /V. Dựng đường tích phân pH = f(VNaOH) và đường vi phân

(pH /V) = f(VNaOH). Xác định điểm tương đương thứ hai trên hai đồ thị. Do pKa1 của C2H2O4 nhỏ và 2 giá trị pKa1 và pKa2 chênh nhau không nhiều nên khó xác định điểm tương đương thứ nhất được suy ra từ điểm tương đương thứ hai.

- Điểm tương đương thứ nhất Vtđ1 = Vtđ2 : 2- Tính nồng độ C2H2O4 trong cốc sau khi pha loãng và trong dung dịch ban

đầu.

8. Xác định Ka1

- Hằng số phân ly của acid oxalic ở nấc thứ nhất tương đối lớn (pKa1<3). Do đó để xác định pKa1 phải dùng phương trình

Khi đó

- Tính X: Ghi số liệu vào bảng. Chỉ cần tính với các giá trị V trong khoảng 0.1 đến 0.8 Vtđ1.

Thể tích tương đương thứ nhất (ml):Nồng độ dung dịch NaOH:

VNaOH pH Cacid Cmuối [H+] X lgX

- Dựng đồ thị pH = f(X). Dựng đường hồi quy tuyến tính. Xác định pKa1 từ đồ thị bằng cách lấy tung độ góc. Tính Ka1.

9. Xác định Ka2

- Hằng số phân ly của acid oxalic ở nấc thứ hai khá nhỏ (pKa2 > 4). Do đó để xác định pKa2 có thể dùng phương trình

Khi đó

- Tính X. Ghi số liệu vào bảng. Chỉ cần tính với các giá trị V = 1.1 đến 1.8 Vtđ1.

Thể tích tương đương (ml):Nồng độ dung dịch NaOH:VNaOH pH Cacid Cmuối [H+] X lgX

- Dựng đồ thị pH = f(X). Dựng đường hồi quy tuyến tính. Lưu ý chỉ cần lấy 3 điểm trước và 3 điểm sau sát với tung độ góc. Xác định pKa2 từ đồ thị bằng cách lấy tung độ góc. Tính Ka2.

- So sánh giá trị Ka1, Ka2 thu được và giá trị lý thuyết ( SV tự tra cứu sổ tay), từ đó đưa ra nhận xét về các phương pháp đo và tính đã áp dụng trong bài.

2

4

6

8

10

10

12

14

20 4030

pH

Vbazo

Nhỏ 0,5 mL

Nhỏ từng giọt

Nhỏ 0,5 mL