luận văn công nghệ hóa học Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử trong hóa học phân tích định lượng

Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
A. MỞ ĐẦU
I.

Lý do chọn đề tài:
Hóa học phân tích là mơn khoa học về các phương pháp xác định thành phần định
tính và định lượng các chất và hỗn hợp của chúng. Phân tích định lượng cho phép xác
định thành phần về lượng các hợp phần của chất cần phân tích. Như vậy hóa học phân
tích đóng vai trị qua trọng đối với sự phát triển của các mơn hóa học khác cũng như các
ngành khoa học khác. Do có tầm quan trọng nên một loạt các chuyên ngành của khoa học
phân tích ra đời và ngày càng phát triển mạnh. Tùy thuộc vào bản chất của các chất phân
tích mà người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó nhóm phương pháp
hóa học dựa trên các loại phản ứng được ứng dụng nhiều nhất. Do đó trong bài này tơi
đặc biệt nghiên cứu các phương pháp phân tích định lượng dựa vào các phản ứng hóa học
cụ thể là phản ứng oxi hóa khử.

II.

Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử này nhằm tập hợp hệ thống là những
kiến thức cơ bản trong chuẩn độ oxi hóa khử. Đưa ra một số bài tập ứng dụng phương
pháp này để làm cơ sở trong quá trình học hóa phân tích định lượng và thực hành.

III.

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử trong hóa học phân tích định lượng.

IV.

Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu.

B.
I.

NỘI DUNG

CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
1

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Các phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử được sử dụng để định lượng các chất có
tính oxi hóa, khử. Phương trình chuẩn độ oxi hóa – khử có thể biểu diễn như sau:
Ox1

+ n1e

Kh2
n2Ox1

+

Kh1
Ox2

⇌

n1Kh2

+ n2e

n2Kh1

+

n1Ox2.

1. Phương trình chuẩn độ:
a) Đối với phản ứng chuẩn độ đối xứng:
 Phương trình phản ứng chuẩn độ dạng oxi hóa và dạng khử liên hợp có hệ số bằng nhau:

Giả sử chuẩn độ V0 ml Kh2 có nồng độ C0 bằng V ml chất Ox1 có nồng độ C. Phản
ứng chuẩn độ:
n2Ox1

+

⇌

n1Kh2

n2Kh1

+

n1Ox2.

Nếu dừng chuẩn độ trước điểm tương đương thì:
0
EOx 2

Etr =

Kh2

+

0, 0592
CV
lg
n2
C0V0 − CV

.

Nếu dừng chuẩn độ sau điểm tương đương thì:
0
Ec = EOx1

Kh1

0, 0592 CV − C0V0
lg
n1
C0V0

.

Tại điểm tương đương:

=

ETĐ

0
n1 EOx1

Kh1

0
+ n2 EOx 2

Kh2

n1 + n2

.

b) Đối với phản ứng chuẩn độ bất đối xứng:
 Phương trình phản ứng chuẩn độ dạng oxi hóa và dạng khử liên hợp có hệ số khác nhau:
2

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm

Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Phản ứng chuẩn độ:
n2Ox1

+

⇌

n1Kh2

n2Kh1

+

n1Ox2.

Trước điểm tương đương:
0
EOx2

+
Kh2

Etr =

n1CV
1
lg

n2 n2 C0V0 − n1CV

Sau điểm tương đương:
0
Es = EOx1

Kh1

n2 n1CV − n2 C0V0
lg
n1
n2 C0V0

.

Tại điểm tương đương:
0
n1EOx1

ETĐ =

Kh1

0
+ n2 EOx 2

Kh2

n1 + n2

.

2. Các phương pháp chuẩn độ:
a) Phương pháp pemanganat:
• Phương pháp pemanganat dựa trên cơ sở các phản ứng oxi hóa các chất khử bằng ion

pemanganat trong môi trường axit, bazo hay trung tính.

Trong mơi trường axit:

EMnO−

−
MnO4 + 8 H + + 5e → Mn 2+ + 4 H 2O

Trong môi trường trung tính:

−
4

MnO + 2 H 2O + 3e → MnO2 + 4OH

−
4

2−
4

MnO + e → MnO

Trong môi trường kiềm:

4

0
EMnO−
4

−

= 1,51
Mn2+

V.

0
EMnO−
4

= 0,59
MnO2

V

= 0,57
2
MnO4 −

V.

Phạm vi ứng dụng:
3

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
•

Chuẩn độ trực tiếp bằng KMnO4 các chất trong môi trường axit như: V3+ thành V5+, Ce3+
−
NO2

NO3−

thành Ce4+, chuẩn độ H2O2 thành O2,
thành
.
3+
• Định lượng chất khử qua phản ứng với Fe sau đó chuẩn độ lượng Fe2+ cịn dư dùng để
chuẩn độ các chất khử mà gặp khó khăn khi chuẩn độ trực tiếp. Ví dụ như: Cr2+ thành
Cr3+, Ti3+ thành Ti4+, ...
• Định lượng gián tiếp chất khử dùng pemanganat dư dùng để chuẩn độ các chất khử
không thể chuẩn độ trực tiếp được.
• Định lượng gián tiếp chất oxi hóa dùng chất khử dư.
• oxalat bằng pemanganat.
b) Phương pháp đicromat:

−
7

+

Cr2O + 14 H + 6e ƒ

3+

2Cr + 7 H 2O

= 1,36

0
ECr O −
2 2

Cr

3+

V.

Phương pháp này chủ yếu dùng để chuẩn độ Fe(II):
Cr2 O7− + 6 Fe 2 + + 14 H + → 2Cr 3+ + 6 Fe3+ + 7 H 2 O

Phạm vi ứng dụng:
•
•

Phản ứng này có thể dùng chuẩn độ ngược chiều chất oxi hóa.
Có thể định lượng chất thử bằng phương pháp chuẩn độ thế hoặc chuẩn độ ngược:
−
Cr2O7

•
•

Cho chất khử phản ứng với muối Fe3+ dư và chuẩn độ lượng Fe2+ tạo thành bằng
.
3+
Nếu chất khử phản ứng chậm với Fe thì thêm K2Cr2O7 dư, lấy chính xác, sau đó chuẩn

ngược bằng dung dịch chuẩn Fe(II).
c) Phương pháp iot:
Phương pháp này dựa trên cơ sở các q trình oxi hóa, khử biến iot tự do thành
iotdua và ngược lại:

I2 + I- ⇌

I 3−

4

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử

I 3− + 2e ƒ

3I −

Phạm vi ứng dụng:
•

Định lượng các chất khử hoặc các chất oxi hóa.
Một trong các chất khử được dùng để định lượng trong phương pháp này là Na 2S2O3.
Để chính xác người ta dung chỉ thị là hồ tinh bột.

•

Cho các chất oxi hóa tác dụng với KI dư sau đó chuẩn độ lượng iot giải phóng ra bằng

Na2S2O3.
• Có thể thêm dư dung dịch chuẩn iot vào chất khử sau đó chuẩn độ iot dư bằng dung dịch
chuẩn Na2S2O3.

Phản ứng quan trọng là:
II.

2
I 3− + 2 S 2O3 − ƒ

2
S 4O6 − + 3I −

.

Bài tập ứng dụng:
Bài 1: Tính pe và E khi chuẩn độ 25,00ml Fe2+ 0,100M bằng Ce4+ 0,100M trong dung
dịch H2SO4 (pH = 0) khi đã thêm:
a) 20,00ml

b)25,00ml

c) 26,00ml Ce4+

Lời giải:
Phản ứng chuẩn độ:
Fe2+ + Ce4+

Fe3+ + Ce3+

a) V1 = 20,00ml < VTĐ, dừng chuẩn độ trước điểm tương đương.

petr = + lg

= 12,0885

Etr = 12,0885 . 0,0592 = 0,716 V
b) V2 =25,00ml = VTĐ , dừng chuẩn độ tại điểm tương đương.

5

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm

Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
peTĐ = = 17,905
ETĐ = 17,905 . 0,0592 = 1,056 V.
c) V3 =26,00ml >VTĐ, dừng chuẩn độ sau diểm tương đương

pes = + lg = 22,926
Es = 22,926 . 0.0592 = 1,357 V.
Bài 2: Tính pe và E trong phép chuẩn độ 25,00 ml Fe2+ 0,100 M bằng KmnO4
0,0200M trong H2SO4 ( pH = 0) sau khi đã thêm
a) 24,50ml

b) 25,00ml

c)26,00ml KMnO4

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
MnO4 - + 5 Fe2+ +

8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

Tại điểm tương đương: số đương lượng

−
MnO4

= số đương lượng Fe2+

VTĐ = = 25,00ml
a) Khi thêm 24,50ml KMnO4, dừng trước điểm tương đương, do đó:

pe = + lg = 13,18
E = 13,18 . 0,0592 = 0.78 V
b) Khi thêm 25,00ml KMnO4 thì dừng đúng điểm tương đương, ta có:

peTĐ = = 23,17
ETĐ = 23,17 . 0,0592 = 1,372 V
c) Khi thêm 26,00ml KMnO4 thì dừng sau điểm tương đương, ta có

pe = = 25,227
6

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
E = 25,227 . 0,0592 = 1,493 V
Bài 3: Việc xác định nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 được thực hiện bằng cách:
cân a gam H2C2O4.2H2O ( M = 126,066 ), hòa tan trong bình định mức 250ml. Chuẩn độ
25,00ml dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M hết V ml KMnO4. Nếu nồng độ của
KMnO4 bằng 0,01M thì cần cân a trong khoảng bao nhiêu gam để V dao động từ 15 – 20
ml ?
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

5H2C2O4 + 2

−
MnO4

+ 6H+

2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

no
Ta có:

=

V = 15,00ml a = 0,4727 g
V = 20,00ml = = 0,6303 g.
Vậy lượng cân axit oxalic phải lấy từ 0,5 – 0,6 g.
Bài 4: Xác định nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 được thực hiện bằng cách cân
0,5124 g H2C2O4.H2O (M = 126,066), hịa tan trong bình định mức 250ml. Chuẩn độ
25,00ml dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M thì hết 18,75ml KMnO4.
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:

5H2C2O4 + 2

−
MnO4

+ 6H+

2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

no
Theo định luật hợp thức ta có:

7

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
18, 75.CKMnO4

=

1000.2

CKMnO4

= 8,671.10-3M.

Bài 5: Để xác định hàm lượng phần trăm của H2O2, người ta hịa tan 1,5 g mẫu, pha
lỗng với nước, sau đó chuẩn độ dung dịch thu được khi có mặt H2SO4 2M hết 31,25ml
KMnO4 0,0115M. Tính % H2O2 trong mẫu?
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
−
5 H 2O2 + 2 MnO4 → 5O2 + 2Mn 2+ + 8 H 2O

n0
Theo định luật hợp thức, ta có

=
a = 0,03056g và %H2O2 = . 100% = 2,04%.

Bài 6: Hòa tan 0,45 gam một mẫu chứa hidroxylamin H2NOH và tạp chất trơ trong
dung dịch chứa lượng dư Fe3+. Sau đó chuẩn độ Fe2+ tạo thành hết 24,18ml KMnO4
0,0854M. Tính hàm lượng hidroxylamin trong mẫu?
Lời giải: Phản ứng khử Fe3+ bởi H2NOH:
2 H 2 NOH + 4 Fe3+ → N 2O ↑ +4 Fe 2+ + 4 H + + H 2O

(1)

Phản ứng chuẩn độ Fe2+ bằng KMnO4 :
−
5 Fe 2+ + MnO4 + 8H + → 5Fe3+ + Mn 2+ + 4 H 2O

(2)

8

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Gọi số gam của H2NOH là a
a.4
M H 2 NOH .2

2+

Số mol Fe theo phản ứng (1) là: x =
Số mol Fe2+ theo phản ứng (2) là:

→

=
2a

M H 2 NOH

=

0, 0854.24,18.5
1000

a = = 0,341g.
%H2NOH = . 100% = 85,25%.
Bài 7: Trộn 5 ml KClO3 với 50 ml FeSO4 0,12M. Thêm 10 ml H2SO4 1 M vào hỗn
hợp thu được. Chuẩn độ FeSO4 dư hết 15,3 ml KMnO4 0,0305 M. Tính nồng độ % của
KClO3, biết tỉ khối của dung dịch bằng 1,02.
Lời giải: Phản ứng giữa KClO3 và FeSO4:
ClO3−

+ 6Fe2+ + 6H+ → Cl- + Fe3+ + 3H2O

(1)

Phản ứng chuẩn độ Fe2+ bằng KMnO4 :
−
5Fe 2+ + MnO4 + 8H + → 5Fe3+ + Mn 2+ + 4 H 2O

(2)

Gọi số gam của KClO3 là a

Số mol Fe2+ đã phản ứng với

ClO3−

là x, từ phản ứng (1) ta có:
a

M KClO3

=

x
6.a
→
6 122,549

9

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử

Số mol Fe2+ đã phản ứng với

−

MnO4

là y, từ phản ứng (2) ta có:

y 0,0305.15, 3
=
5
1000
0, 0305.15, 3.5
→
1000

x+ y =

Tổng số mol Fe2+ là

50.0,12
1000

6.a
0, 0305.15,3.5 50.0,12
+
=
122,549
1000
1000
→ a = 0, 07489 g
→

%KClO3 = 100% = 100% = 1.47%.

Bài 8: Một mẫu 0,501 gam đá vơi được hịa tan trong axit và sau đó làm kết tủa hết
io Ca2+ dưới dạng CaC2O4. Lọc kết tủa, rửa sạch và chế hóa kết tủa trong 25 ml hỗn hợp
KMnO4 0,0508 và H2SO4 1M. Sau đó chuẩn độ KMnO4 dư hết 18,2 ml FeSO4 0,05015
M. Tính hàm lượng % của Ca trong đá vôi?
Lời giải: Các phản ứng xảy ra:
CaCO3 ↓ +2 H + → Ca 2+ + CO2 ↑ + H 2O

−
Ca 2+ + C2O4 → CaC2 O4 ↓

(1)

(2)

−
CaC2O4 ↓ +2MnO4 + 16 H + → 5Ca 2+ + 10CO2 ↑ +2Mn 2+ + 8H 2O

−
MnO4 + 5Fe 2 + + 8H + → Mn 2 + + 5Fe3+ + 4 H 2O

(3)

(4)

10

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm

Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Từ phản ứng (2) ta có:
=

a
M CaCO3

=

số mol CaC2O4

Số mol Ca

(5)

Theo phản ứng (3) ta có:
=

a
M CaCO3

.

2
5

Số mol KMnO4

(6)

Theo phản ứng (4) ta có:
=

Số mol KMnO4

∑

0, 05015.18, 2
5.1000

=

số mol KMnO4

(7)

0, 0508.25
1000

(8)

Tổ hợp (6), (7), (8) ta được:
=

a
2 0, 05015.18, 2 0, 0508.25
. +
=
100, 087 5

5.1000
1000

Suy ra a = 0,2721g.
0, 2721
.100% = 54,3%
0,501

%CaCO3 =

.

Bài 9: Hòa tan 1,805 gam quặng sắt trong HCl. Khử Fe3+ thành Fe2+, pha loãng với
nước rồi chuẩn độ Fe2+ hết 20,15 ml K2Cr2O7 có độ chuẩn theo Fe là 0,002,5. Tính hàm
lượng % Fe trong quặng?
Lời giải:
11

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
6 Fe 2+ + Cr2O72−14 H + → 6 Fe3+ + 2Cr 3+ + 7 H 2O

Độ chuẩn K2Cr2O7 theo Fe bằng 0,00205 có nghĩa là 1ml K2Cr2O7 tương đương hóa
học với 0,00205 g Fe. Vậy số gam Fe trong quặng phản ứng vừa hết với 20,15ml K2Cr2O7
là:
0,00205 .20,15 = 0,04131 (g)

%Fe = = 2,29%.
Bài10: Đun nóng chảy 1,015 g quặng cromit với Na2O2 để oxihoa Cr(III) thành
2
CrO4 −

. Cho khối chảy vào nước, đun sôi để phân hủy hết Na 2O2 và tách kết tủa Fe(OH)3.

Lấy dung dịch thu được, axit hóa bằng H2SO4, thêm 100ml FeSO4 0,0502M. Chuẩn độ
Fe2+ dư hết 25,3 ml K2Cr2O7 0,01052 M. Tính hàm lượng % của Cr trong quặng?
Lời giải:
+

Na2O2
H
Cr ( III )  CrO42− → Cr2O72−
→

(1)

2
Cr2O7 − + 6 Fe 2+ + 14 H + → 2Cr 3+ + 6 Fe3+ + 7 H 2O2

=

Số mol Fe2+ dư theo phản ứng (2)

Số mol Fe2+ đã phản ứng với
=

2

Cr2O7 −

(2)

6.0, 01052.23,5
1000

tạo ra từ quặng:

(0, 0502.100) − (6.0, 01052.23,5)
= 3,53668.10−3
1000

Số mol

2
Cr2O7 −

trong quặng là:
12

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
3,53668.10−3
= 5,89.10−4
6

Số mol Cr = 5,89.10-4 . 2 = 1,179.10-4
Số gam Cr = số mol Cr . 52 = 6,131.10-3
%Cr = = 6,04%.
Bài 11: Để chuẩn hóa dung dịch Na2S2O3 người ta hịa tan 0,1004 g KIO3 trong 100

ml nước, thêm 6 ml KI 6% và 1ml HCl 2M. Chuẩn độ

I 3−

giải phóng ra hết 28,75 ml

Na2S2O3. Tính nồng độ của dung dịch Na2S2O3.
Lời giải:
Phản ứng giữa KIO3 và KI:
IO3− + 8I − + 6 H + → 3I 3− + 3H 2O

(1)

Phản ứng chuẩn độ:
2
2
I 3− + 2S 2O3 − → S 4O6 − + 3I −

(2)

Từ (1) và (2) ta có:

Số mol

IO3−

= =

0,1004 CS2O32− .28, 75
=
214
6.1000

Suy ra

CNa2 S2O3

=

0,1004 1000.6.0,1004
=
= 0, 091791M
214
214.28.75

.

13

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm

Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Bài 12: Hịa tan 0,6521 g K2Cr2O7 có lẫn tạp chất vào nước và chuyển vào bình định
mức 200 ml. Thêm nước đến vạch. Dùng pipet hút 25ml dung dịch thu được, thêm 10 ml
H2SO4 1 M; 5 ml Na2CO3 0,1 M. Lắc đều trong vài phút cho đến khi hết bọt khí. Thêm
tiếp 20 ml KI 5%. Đậy kín bình và để yên trong tối 10 phút. Chuẩn độ bằng dung dịch
chuẩn Na2S2O3 0,1015 M cho đến màu vàng rơm. Sau đó, thêm 2 ml hồ tinh bột và chuẩn
độ trực tieepscho đến mất màu xanh lục thì phải dùng hết 12,56 ml Na 2S2O3. Tính độ tinh
khiết muối K2Cr2O7?
Lời giải:
Phương trình phản ứng oxi hóa I- bằng K2Cr2O7:
2
Cr2O7 − + 0 I − = 14 H + → 2Cr 3+ + 3I − + 7 H 2O

(1)

Phương trình phản ứng chuẩn độ:
2
2 S 2O3 − + I 3− → S 4O62− + 3I −

(2)

Gọi số gam K2Cr2O7 là a, ta có số mol K2Cr2O7 đã tham gia phản ứng là:
a
25
.
294,185 200

Và từ phản ứng (1) ta có:

I

Số mol

−
3

3a.25
294,185.200

= 3 số mol K2Cr2O7 =

(3)

Từ phản ứng (2) ta có:
=
I

Số mol

−
3

nNa2 S2O3
2

=

0,1015.12,56
1000.2

(4)
14

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Tổ hợp (3) và (4) ta có:
0,1015.12,56 294,185.200
.
= 0, 6001g
1000.2
3.25
0, 6001
% K 2Cr2O7 =
.100% = 92, 02%
0, 6521
a=

Bài 13: Một chất bột gồm có Na3AsO4.12H2O, Na2HAsO4 và tạp chất trơ. Hịa tan
1,012 gam bột trong nước và pha loãng thành 100 ml. Chuẩn độ hỗn hợp ở pH = 8 hết 15
ml dung dịch iot 0,01428 M trong KI 1 M. Sau đó axit hóa dung dịch bằng H2SO4, thêm
KI dư chuẩn độ iot giải phóng ra hết 30,51 ml Na2S2O3 0,085 M. Tính thành phần % của
mỗi chất trong hỗn hợp.
Lời giải:
Phản ứng chuẩn độ lần thứ nhất:
HAsO32− + I 3− + 2OH − → HAsO42− + H 2O + 3I −

(1)

Theo phản ứng (1) ta có:

Số mol

HAsO32 − =

a( g )
M Na2 HAsO3

=

=

Suy ra a

số mol

I 3−

0,01428
1000

0, 01428.15
.169,9073 = 0, 03639 g
1000

% Na2 HAsO3 =

0, 03630
.100 = 3,596%
1, 012

.
Chuẩn độ lần thứ hai:
15

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
3
AsO4 − + 3H + → H 3AsO 4

(2)

2
H 3AsO4 − + 2H + → H 3AsO 4

(3)

H 3AsO 4 + 2 H + + 2e → H 3AsO3 + H 2O
3I − → I 3− + 2e

H 3 AsO 4 + 3I − + 2 H + → H 3 AsO3 + I 3− + H 2O

Chuẩn độ

I 3−

(4)

bằng Na2S2O3:

−
I 3− + 2 S 2O3 → S 4O62− + 3I −

(5)

Từ phản ứng (1), (2) và (3) ta có:

Số mol

3
AsO4 −

+ số mol

HAsO32 −

= số mol

H 3AsO 4

(6)

Theo phản ứng (4) ta có:

Số mol

H 3AsO4

= số mol

Từ (5) ta có: số mol

I 3−

I 3−

(7)

=

(8)

Tổ hợp (6), (7) và (8) ta được:

Số mol

3
AsO4 −

+ số mol

HAsO32 −

=

(9)
16

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
Gọi b là số gam Na3AsO4.12H2O, từ (9) ta thu được:
b
a
0, 085.30,51
+
=
Na3 AsO4 − 12 H 2O Na2 HAsO3
1000.2

 0, 085.30,51 0, 03639 
b=
−
.424, 072
169,9073 
 1000.2

b = 0, 4591g

% Na3AsO4 .12 H 2O =

0, 4591
.100% = 43,36%
1, 012

.
Bài 14: Hòa tan 0,25g một mẫu phân tích chứa bột Fe và Fe2O3 trong HCl. Khử Fe3+
thành Fe2+. Chuẩn độ lượng Fe2+ thu được hết 25,18 ml KMnO4 0,03 M. Tính hàm lượng
% của Fe và Fe2O3 trong mẫu.
Lời giải:
Các phản ứng:
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑

(1)

Fe2O3 + 6H → 2Fe3+ +3 H2O

(2)

Fe3+ + e → Fe2+
Phương trình chuẩn độ:
−
5Fe2+ + MnO4 + 8 H + → 5 Fe3+ + Mn2 + + 4 H 2O

(3)

Gọi a và b lần lượt là số mol của Fe và Fe2O3
Từ (1), (2) và (3) ta có:
17

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
a + 2b = ∑ nFe2+ = 5nMnO−
4

a + 2b = 5. 25,18 . 0,03 = 3,777.10-3
Ta có:
56a + 160b = 0,25
và

a + 2b = 3,777.10-3

⇒ a = 2,173.10-3 (mol)
b = 8,018.10-4 (mol)

⇒

mFe

= 2,173.10-3 . 56 = 0,1217 (g)

mFe2O3

= 8,018.10-4 . 160 = 0,1283 (g)
% Fe =

0,1217
.100% = 48, 68
0, 25

Suy ra
% Fe2O3 =

0,1283
.100% = 51,32
0, 25

.
Bài 15: Để chuẩn hóa dung dịch chuẩn KMnO4 người ta hòa tan 1,2605 g
H2C2O4.2H2O trong nước và pha loãng thành 250 ml. Chuẩn độ 25 ml dung dịch thu
được hết 18,72 ml KMnO4. Tính nồng độ mol của KMnO4.
Lời giải:
Phương trình phản ứng chuẩn độ:
−
5H 2C2O4 + 2MnO4 + 6 H + → 2Mn 2+ + 10CO2 ↑ +8H 2O

18

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử

n0

1, 2605.25 CM .18, 72
126, 066.250
1000

1, 2605.25.1000
C .18, 72
= M
126, 066.250.18, 72.5
1000.2

suy ra
⟹ CM = 0,0214 M.
Bài 16: Tính sai số khi chuẩn độ dung dịch Fe2+ bằng dung dịch KMnO4 có cùng
nồng độ đương lượng 0,1 N, nếu kết thúc chuẩn độ của dung dịch bằng 0,95 V; 1,515 V.
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
−
5Fe2+ + MnO4 + 8 H + → 5 Fe3+ + Mn2 + + 4 H 2O

=

Ta có ETĐ của phép chuẩn độ: ETĐ
•

0, 77 + 5.1,55
= 1, 42V
6

Khi kết thúc chuẩn độ E = 0,95 tức là kết thúc chuẩn độ trước điểm tương đương.

⇒

 Fe3+  0,95 − 0, 77
lg  2+  =
= 3, 05
0, 059
 Fe 



 Fe3+ 
⇒  2+  = 103
 Fe 



⇒sai số
•

0,1.103
− 0,1
100 − 100,1
1001
p=
.100% =
.100% = −0,1%
0,1
100,1

.

Khi kết thúc chuẩn độ E = 1,515 tức là kết thúc sau điểm tương đương.

19

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử

Ta có:

⇒

⇒

−
0, 059  MnO4 


1,515 = 1,55 +
.lg
2+
5
 Mn 



−
 MnO4 

 = −3
lg
2+
 Mn 



−
 MnO4 

 = 10−3
2+
 Mn 



p=

0, 02(1 + 10−3 ) − 0, 02
.100% = 0,1%
0, 02

.
Bài 17: Chuẩn độ 25 ml FeSO4 0,05 M bằng KMnO4 0,01 Mở pH = 0. Tính E và pe
của điện cực Pt nhúng dung dịch chuẩn độ so với điện cực hidro tiêu chuẩn sau khi thêm:
a) 15 ml KMnO4
b) 25 ml KMnO4

c) 28 ml KMnO4.

Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
−
MnO4 + 5Fe2 + + 8 H + → Mn 2+ + 5 Fe3+ + 4 H 2O

Tại điểm tương đương số đương lượng
=

−
MnO4

= số đương lượng

Fe 2+

0, 05.25
= 25( ml )
5.0, 01

VTĐ
•

V1 = 15 ml < VTĐ. Dừng chuẩn độ trước điểm tương đương.

20

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm

Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
petr =

0, 68
5.0, 01.15
+ lg
= 13, 2
0, 059
1.0, 05.25 − 5.0, 01.15

Etr = 13,2 . 0,0592 = 0,781 V
•

V2 = 25 ml = VTĐ. Do đó ta có:

=

peTĐ

pe + 5. pe
6
'
Fe

'
Mn

1.

=

0, 68
1,51
+ 5.
0, 0592
0, 0592
= 23, 43
6

ETĐ = 23,43 . 0,0592 = 1,387 V.
•

V3 = 28 ml > VTĐ. Dừng chuẩn độ sau điểm tương đương. Ta có:
'
= peMn +

peS

n .CV − n2 .CoVo 1 5.0, 01.28 − 1.0, 05.25
n2
.lg 1
= .lg
= 25,32
n1
n2 .CoVo
5
1.0, 05.25

Bài 18: Hịa tan 0,51g một mẫu chất khống chứa SnO2 trong axit, khử Sn(IV) thành

Sn(II) bằng Pb. Sau đó chuẩn độ Sn(II) bằng K2Cr2O7 0,035 M. Thể tích K2Cr2O7 đã dùng
là 15,05 ml. Tính hàm lượng % của SnO2 trong mẫu phân tích.
Lời giải: Gọi a là số gam của SnO2

Phản ứng chuẩn độ:
3Sn 2 + + Cr2O72− + 14 H + → 3Sn 4 + + 2Cr 3+ + 7 H 2O

a
150, 7

.n0

15, 05.0, 035
1000

21

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
a
15, 05.0,035
=
150, 7.3
1000

Ta có:

⇒ a = 0,238 (g)
Bài 19: Tính E và pe khi chuẩn độ 20 ml FeSO4 0,015 M bằng K2Cr2O7 0,005 M ở
pH = 0 nếu thể tích K2Cr2O7 đã dùng là 8 ml.
Lời giải:
Phản ứng chuẩn độ:
2
Cr2O7 − + 6 Fe2+ + 14 H + → 2Cr 3+ + 6 Fe3+ + 7 H 2O

Tại thời điểm tương đương thì: số đ

Cr2O72−

= số đ

Fe 2+

20.0, 015
= 10
6.0, 005

VTĐ =

(ml)

VHCl < VTĐ, dừng trước điểm tương đương nên ta có:
E = E Fe3+ / Fe2+ +

(

)

E = 0, 68 +

⇒

pe =

0, 0592
n1CV
.lg
n2
n2C0V0 − n1CV

0, 0592
6.0, 005.8
.lg
= 0,8066(V )
1
1.0, 015.20 − 6.0, 005.8

0,8066
= 13, 625
0.0592

.

Bài 20: Cân 0,3325 g K2Cr2O7 bị nhiễm bẩn hòa tan định mức thành 500 ml (dung
dịch A). Chuẩn độ 20 ml dung dịch A bằng dung dịch FeSO4 0,01 M thì tốn 26,4 ml.
22

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
a) Viết và cân bằng phản ứng chuẩn độ bằng ion
b) Tính % K2Cr2O7 trong mẫu ban đầu?

Lời giải:
a) Phản ứng chuẩn độ:
−
6 Fe 2+ + Cr2O7 + 14 H + → 6 Fe3+ + 2Cr 3+ + 7 H 2O

b) Gọi a là số gam K2Cr2O7 ban đầu

Ta có:

n0

−
6 Fe 2+ + Cr2O7 + 14 H + → 6 Fe 3+ + 2Cr 3+ + 7 H 2O

a.20
0, 01.26, 4
291,393.500
1000

theo định luật hợp thức ta có:
0, 01.26, 4

a.20
=
1000.6
291,393.500.1

⇒ a = 0,3205 (g)
0,3205
.100% = 96, 4%
0,3325

% K2Cr2O7 =

.

Bài 21: Tính nồng độ thuốc thử và các sản phẩm của phản ứng trong điểm tương
đương khi chuẩn độ dung dịch Fe2+ 0,1N bằng dung dịch Ce4+ 0,1 N. Nếu cả hai dung
dịch đều có nồng độ của H2SO4 là 1 M.
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
Ce4+ + Fe2+ ⇒ Ce3+ + Fe3+

23

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
=

Ta có: ETĐ
= E Fe2+

(

Fe3+

ETĐ

1,06 = 0,68  Fe2+ 
lg  3+ 
 Fe 



1, 44 + 0, 68
= 1, 06V
2

)

 Fe 2+ 
+ 0, 0592 lg  3+ 
 Fe 



 Fe 2+ 
0, 0592 lg  3+ 
 Fe 




= 4.107

Tại điểm tương đương phần lớn Fe2+ được chuyển vào Fe3+ nên thực tế:
0,1
2+
 Fe3+  = 2 −  Fe 





= 0,05 M.

⇒

 Fe 2+ 



= 4.10-7 . 0,05 = 2.10-8.

Bài 22: Chuẩn độ 100 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,1 M bằng dung dịch TiCl3 0,2 M (pH
= 0). Tính thể tích TiCl3 cần dùng để thế của hệ E = 0,28 V?
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
Fe3+ + Ti 3+ + H 2O → Fe 2+ + TiO 2+ + 2 H +

=

ETĐ =

0, 771 + 0,1
=
2

0,4355 > Ec = 0,28 V. Dùng chuẩn độ trước điểm tương đương.
24

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử

0
TiO 2+ Ti3+

E
Ehệ =

TiO 2+  .  H + 
  
+ 0, 0952.lg 
Ti 3+ 



⇔ 0,28 = 0,1 + 0,0592 .

Với

⇒

H + 
 

Ti 3+ 



= 1;

=

2

TiO 2+  .  H + 

  
Ti 3+ 



2

CV
TiO 2+  = 0 0


 V +V
0

CV − C0V0
V + V0

→ V = 100,09 ml.

Bài 23: Chuẩn độ dung dịch 10 ml H2C2O4 0,05 M trong môi trường axit hết 0,75 ml
KMnO4. Hãy viết phương trình phản ứng chuẩn độ và tính nồng độ của dung dịch
KMnO4.
Lời giải: Phản ứng chuẩn độ:
−
5H 2C2O4 + 2MnO4 + 6 H + → 2Mn 2 + + 10CO2 + 8H 2O

n0

0, 75.CM
1000

Theo định luật hợp thức ta có:
0, 05.10 0, 75.CM
=
1000.5
1000.2

⇒ CM = 0.267 M.

25

GVHD: Hồ Thị Kim Hạnh

SVTH: Huỳnh Thị Xuân Diễm