đề thi môn phân tích định lượng

 thi môn Phân Tích nh Lng
Lp Hóa 2006, 06/01/2009, 9:15
Thi gian: 120 phút (không tính 5 phút đc đ)

Câu 1. (4 đim)
Acid oxalic, H
2
C
2
O
4
, là mt acid yu 2 chc có pK
a1
=1.25 và pK
a2
= 4.27 đc xem là mt
cht chun gc trong chun đ acid baz. Chun đ dung dch H
2
C
2
O
4
0.1N bng NaOH 0.1N.
Hãy:
X Thit lp điu kin chun đ: Acid oxalic là acid yu 2 chc có pK
a2
– pK
a1
= 3.02 < 4
nên không th chun đ riêng r nc 1 và nc 2 vi đ chính xác 99% mà phi chun
tng c hai nc 1+2. Vì vy khi xét điu kin chun đ nên ch xét nc 2 mà thôi. Do đây

là cht gc dùng đ xác đnh chính xác nng đ NaOH nên đ chính xác yêu cu ca
phn ng chun đ phi ti thiu là 99.9%: pK
a2
+ pC
o
+ pD
F=2
= 4.27 + 1 + 0.3 = 5.57 <
8 nên có th chun đ chính xác nc 2 (tng 2 nc) vi đ chính xác 99.9%.
1.5 đ

X ng cong chun đ
o F = 1.50 å pH = pK
a2
= 4.27
o F = 1.99 å
pH = pK
a2
+ 2 = 6.27
o F = 1.999 å
pH = pK
a3
+ 3 = 7.27
o F = 2.000 å
pH = 14 - 0.5 (pK
b
+ pC
o
+ pD
F=2

) = 8.335.
o F = 2.001 å
pH = 14 – (pC
o
+ 3 + pD
F=2.001
) = 9.4
o F = 2.01 å
pH = 14 – (pC
o
+ 2 + pD
F=2.01
) = 10.4
o F = 3.00 å
pH = 14 - (pC
o
+ pD
F=3
) = 12.22. 1.5 đ

X La chn cht ch th: ch th thích hp nên có pT trong khong 7.27÷9.4 (đ có đ chính
xác đn 99.9%): thng chn ch th phenolphthalein có pT = 9 hay ch th hn hp có
pT = 8.3.
0.5 đ

X Sai s ch th: Ch cn tính cho 1 ch th
. 0.5 đ
o Phenolphthalein: pT = 9 > pH
tngđng
å sai s tha.

100*
1.005.0
1.0
05.0
10
*5.0100*
10
*5.0
514
%
,
+
=
+
+≈∆
−−
−
o
o
pT
OHInd
CC
C
C
=0.015%.
o Ch th hn hp pT 8.3: pT = 8.3 < pH
tngđng
å
sai s thiu
%0047.0100*

10
10
*5.0100*
10
*5.0
27.4
3.8
2
%
,
−=−=−≈∆
−
−−
a
pT
acidoxalicInd
K


Câu 2. (6 đim)
Hàm lng Fe trong mt mu thiên thch đuc xác đnh bng chun đ oxyhóa kh vi
KMnO
4
. Phân tích viên thc hin phân tích lp 3 ln nh sau: hòa tan m
i
-g mu trong acid và
dùng ct Walden kh đnh lng Fe
3+
v Fe
2+

. Chun đ bng KMnO
4
vi hn hp bo v
Zymmerman, tn V
i
mL.
Ln lp i Khi lng mu (m
i
)Th tích KMnO
4
tiêu tn
(V
i
)
1 0.4185 41.3
2 0.3529 35.2
3 0.4046 40.2
Nng đ KMnO
4
đc xác đnh bng dung dch chun gc H
2
C
2
O
4
(0.1000 ± 0.0004)N. Hút
10 mL dung dch H
2
C
2

O
4
dung dch chun gc vào erlen, thêm 1 mL H
2
SO
4
đc, đun nóng
đn khong 70
o
C. T buret cha KMnO
4
, chun chm H
2
C
2
O
4
cho đn khi dung dch trong
erlen có màu hng bn trong 30s. Ghi ly th tích KMnO
4
tiêu tn. Chun lp 4 ln đc th
tích KMnO
4
tiêu tn là: 8.00; 8.03; 7.99; 7.97 mL.
Cho
VEVE
o
MnHMnO
o
FeFe

51.1,77.0
2
4
23
/8,/
==
++−++
, [H
+
] = 2N, 
pipet
= ± 0.02 mL, 
cân
= ± 0.0002 g,
M
Fe2O3
= 159.69 (g/mol)
X Hãy nêu cu to và cách s dng ct Walden:
Cha Ag kim loi trong môi trng HCl  mt nng đ phù hp có tính toán trcå
th oxyhóa kh ca ct ph thuc vào nng đ HCl. Khi s dng, nng đ HCl ca
dung dch mu phi bng vi nng đ HCl trong ct theo nh tính toán.
0.5 đ
X Vit các phng trình phn ng. 0.75 đ
X lý mu: Fe
x
O
y
+ 2yH
+
+ (3x-2y/x) è å xFe

3+
+ yH
2
O
Trong ng kh Walden: Fe
3+
+ Ag + HCl å
Fe
2+
+ AgCl + H
+
.
Khi chun đ: KMnO
4
+ 5Fe
2+
+ 8H
+
å Mn
2+
+ K
+
+ 5Fe
3+
+ 4H
2
O.
Xác đnh li nng đ KMnO
4
: 2KMnO

4
+5H
2
C
2
O
4
+6H
+
å
2Mn
2+
+2K
+
+ 5CO
2
+ 8H
2
O.
X V đung cong chun đ.
iu kin chun đ:
[
]
VHEE
o
MnHMnO
o
MnHMnO
538.12lg
5

8*0591.0
51.1lg
5
0591.0
8
/8,
'
/8,
2
4
2
4
=+=+=
+
++−++−
0.25 đ
[]
[]
3*
0591.00591.0
001.0
'''
1
1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜

⎝
⎛
+>−=∆⇒<=
=
=
Rx
o
Ox
o
R
o
F
Ox
F
R
NQ
nn
EEE
X
X
ε
0.25 đ
∆
E
o’
=1.538-0.771 = 0.767V>(0.0591/1+0.0591/5)*3
0.25 đ
• F=0.99 å
V
F

F
EE
o
X
89.02*0591.0771.0
1
lg
1
0591.0
'
99.0
=+=
−
+=
0.25 đ
• F=1 å

V
nn
EnEn
E
RX
o
RR
o
XX
F
41.1
6
538.1*5771.0*1

''
1
=
+
=
+
+
=
=
0.25 đ
• F>1 å
()
VF
n
EE
R
o
RF
514.1
5
2*0591.0
538.11lg
0591.0
'
01.1
=−=−−=
=
0.25 đ
X Vai trò ca hn hp Zymmerman. Gii thích
- S dng hn hp Zimmerman trong phn ng chun đ Fe (II) bng KMnO

4
có hin
din ion Cl
-
.
- Hn hp bo v Zimmerman gm: H
2
SO
4
, Mn
2+
, và H
3
PO
4
.
0.25 đ
• Vai trò ca H
+
: to môi trng đ Mn
VII
å
Mn
2+
0.25 đ
• Vai trò ca Mn
2+
:
0.25 đ
- Trong môi trng acid ngoài phn ng: MnO

4
-
+ Fe
2+
å
Mn
2+
+ Fe
3+
(1)
còn có phn ng: MnO
4
-
+ Fe
2+
å
Mn
2+
+ Fe(V) (2)
Nu có s mt ion Cl
-
, s có phn ng: MnO
4
-
+ Cl
-
å
Mn
2+
+ Cl

2
(chm) (3)
Fe(V) + Cl
-
å
Fe
3+
+ Cl
2
(nhanh) (4)
Nu có mt Mn
2+
: Fe(V) + Mn
2+
å
Fe
3+
+ Mn
3+
(5) Sau đó: Mn
3+
+ Fe
2+
å Mn
2+
+ Fe
3+
(6)
Nh vy khi có thêm mt lng ln Mn
2+

trong dung dch phn ng ngay t đu (t dung
dch bo v Zimmermann) thì phn ng (5) s chim u th, phn ng (4) s không đáng k
å
lng MnO
4
-
tiêu tn đ oxyhóa Cl
-
s không đáng k å
không gây sai s dng.
• Vai trò ca H
3
PO
4
: to phc không màu vi Fe
3+
giúp s chuyn màu ti đim tng
đung tng phn hn. Quan trng hn, do phn ng to phc trên, th tiêu chun điu
kin
'
)(/)(
o
IIFeIIIFe
E
s gim xung còn khong 0.5V thay vì 0.771V (hay 0.68V, theo mt vài tài
liu) å s dng đuc các ch th oxyhóa kh có E
o
thp. 0.25 đ

X Vai trò ca H

2
SO
4
và nhit đ trong phn ng chun đ gia H
2
C
2
O
4
và KMnO
4
. Gii
thích.
- Acid sulfuric làm muôi trng cung cp H
+
cho phn ng chun đ 0.25 đ
2KMnO
4
+5H
2
C
2
O
4
+6H
+
å
2Mn
2+
+2K

+
+ 5CO
2
+ 8H
2
O
- Phn ng này din ra khá chm lúc khi đu do các ion permanganate và oxalate trái du
nhau, do sn phm to thành có CO
2
 dng khí và có s bin đi cu trúc gia tác cht và
sn phm (MnO
4
-
å
Mn
2+
) nên cn nhit đ đ gia tng vn tc phn ng. 0.25 đ
X Tính % theo khi lng Fe
2
O
3
trong mu thiên thch có kèm theo sai s:
- Chun đ xác đnh li nng đ KMnO
4
4 ln:
o
mLV
KMnO
9975.7
4

= (cha làm tròn) 0.25 đ
o
)(025.0
4
mLS
KMnO
V
=

o
(N)12504.0
9975.7
00.10*1000.0
*
4
422422
4
===
KMnO
OCHOCH
KMnO
V
VN
N
0.25 đ
o
22
2
222
3*00.10

3.4*025.0
3*00.10
96.1*02.0
1000.0
0004.0
4
4
422
422
422
422
4
4
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞

⎜
⎜
⎝
⎛
=
KMnO
V
OCH
V
OCH
N
KMnO
N
VVNN
KMnOOCHOCHKMnO
εεεε
00097.00000386.0000016.000000513.0*12504.0
4
=++=
KMnO
N
ε

o N
KMnO4
= 0.12504 ± 0.00097 (N)
0.25 đ
- S mili đng lng KMnO
4
(n

i
) tiêu tn trong phn ng chun đ ln i tính theo công
thc: n
i
= V
i
* N
KMnO4
. ây cng chính là s mol ca Fe có trong m
i
g thiên thch tng
ng.
0.25 đ
- % Fe
2
O
3
trong thiên thch đc tính theo công thc
7.9845*
*
100*
847.55*2
69.159
*
*1000
847.55**
100*
847.55*2
69.159
*

*1000
847.55*
%
44
32
i
KMnOi
i
KMnOi
i
i
m
NV
m
NV
m
n
OFe ===

2
22
2
22
32
%
12504.0
0009665.096.1*0002.0
96.1*
05.0
*9845.7

%
4
4
32
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
iiKMnO
N
i
m

i
VOFe
mVNmVOFe
KMnO
ii
ε
εεε

Ln lp
i
Khi lng
mu (m
i
)
Th tích
KMnO
4
tiêu
tn (V
i
)
S mili đng
lng KMnO
4
tiêu
tn (n
i
)
% Fe
2

O
3

%Fe2O3
1 0.4185 41.3 5.164152 98.5261
0.80
2 0.3529 35.2 4.401408 99.58357
0.83
3 0.4046 40.2 5.026608 99.19662
0.81

(%)10.99
3
%
%
32
32
==
∑
OFe
OFe

()
81.0
3
2
%
%
32
32

==
∑
OFe
OFe
ε
ε

Hàm lng Fe
2
O
3
trong thiên thch: (99.10 ± 0.81)%
0.75 đ