Download doc - bai tap lon phan tich dinh luong

V, Cr, Mn

VO2+,,

VO2+, Cr3+, Mn2+

VO2+, Cr3+, Mn2+

VO2+, Cr3+, Mn3+

CHƯƠNG III : CHUẨN ĐỘ OXI HÓA KHỬ

BÀI GIẢI:Tóm tắt sơ đồ chuẩn độ như sau:

Chế hóa

Fe2+

Trong mẫu phân tích chứa V, Cr , Mn

Sau khi chế hoá ta được dung dịch gồm: , , .

* Chuẩn độ dung dịch bằng dung dịch tiêu chuẩn Fe2+ 0,1M hết 50ml.

Ta có: = 0,771(V) = 1,33 (V)

1Trần Thị Mỹ Lệ Lớp Hóa 3B Bài tập lớn

BÀI 1: 0,1 g mẫu phân tích chứa V, Cr, Mn được phân hủy thành dung dịch . Sau khi chế hóa dung dịch các nguyên tố tồn tại dưới dạng VO2

+ , Cr2O72- , MnO4

- .Chuẩn độ dung dịch đó bằng dung dịch chuẩn Fe2+ 0,1 M chỉ hết 50 ml . Ion VO2+tạo thành được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,01M thì hết 5ml . Sau đó thêm vào lượng đủ muối pitôphôtphat để tạo phức với Mn(III) khi chuẩn độ Mn2+ bằng dung dịch KMnO4 trên , thể tích tiêu tốn lần chuẩn độ này là 10ml . Tính hàm lượng % mỗi kim loại trong mẫu ( V=50,49 ; Cr =52 ; Mn=54,94 ). Biết E0

Fe3+

/Fe2+ = 0,77V ; E0

VO2+

/VO2+=1 V ;

E0Cr2O7

2-/ 2Cr3+= 1,36V ;E0

MnO4-/Mn

2+= 1,51V


= 1 (V) = 1,51 (V)

Vậy thứ tự phản ứng chuẩn độ xảy ra là:

+ Đầu tiên Fe2+ khử thành Mn2+:

5 Fe2+ Fe3+ + e

+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5Fe2+ + + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O (1)

+ Sau đó: Fe2+ khử thành Cr3+:

6 Fe2+ Fe3+ + e

+ 14H+ + 6e 2Cr 3+ + 7H2O

6Fe2+ + + 14H+ 2Cr 3+ +6Fe3+ + 7H2O

+ Cuối cùng Fe2+ khử thành VO2+:

Fe2+ Fe3+ + e

+ 2H+ + e VO2+ + H2O

Fe2+ + + 2H+ Fe3+ + VO2+ + H2O

Vậy ta có:

Số đlg + Số đlg + Số đlg = Số đlg Fe2+ (Số đlg: số đương lượng gam)

+ + = (*) (S: số đương lượng gam )

Gọi x, y, z lần lượt là số đương lượng gam của V, Cr và Mn trong mẫu phân tích ban đầu.

Sau khi chế hoá ta được dung dịch gồm: , , .



Ta có : = SV = x

= 3 SCr = 3y

= 5 SMn = 5z

= 5.10-3

Thay vào (*) ta có : x + 3y + 5z = = 5.10-3 (**)

*Sau đó chuẩn độ ion VO2+ tạo thành bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,01M hết 5ml.

5 VO2+ + H2O + 2H+ + e

+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5VO2+ + H2O + Mn2+ +5 + 2H+ (2)

Ta có:

= = = 2,5.10-4 = x (***)

* Mặt khác quá trình chuẩn độ VO2+ bằng dung dịch chuẩn KMnO4 tạo ra Mn2+ , vậy Mn2+ trong dung dịch lúc này được tao ra từ phương trình (1) và (2).

+ Ơ (1) : SMn2+ tạo ra = SMn ban đầu = z

+ Ở (2) : SMn2+ tạo ra = chuẩn độ = = 5. 10-5

Vậy tổng số đương lượng của Mn2+ trong dung dịch lúc này là:

SMn2+ = z + 5. 10-5



*Chuẩn độ Mn2+ bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,01M hết 10ml:

4 Mn2+ Mn3+ + e

+ 8H+ + 4e Mn3+ + 4H2O

4Mn2+ + + 8H+ 4Mn3+ + 4H2O

Ta có:

SMn2+ =

Hay : z + 5. 10-5 = = 4.10-4 z = 3,5 .10-4 (****)

Từ (**) ; (***) ;(****) ta có hệ sau :

x + 3y + 5z = 5.10-3

x = 2,5 . 10-4 → y = 10-3

z = 3,5 .10-4

Vậy:

+ SV = x = 2,5.10-4

Khối lượng của V là : mV = SV v = 2,5.10-4 50,94 = 0,0127 (g )

Phần trăm của V là : 12,7 %

+ SCr = y = 10-3

Khối lượng của Cr là : mCr = SCr Cr = 10-3 = 0,052 (g)

Phần trăm của Cr là : = 52 %



+ SMn = z = 3,5.10-4

Khối lượng của Mn là : mMn =SMn Mn = 3,5.10-4 . 54,94 = 0,0192(g )

Phần trăm của Mn là : = 19,2% ( : Đương lượng gam )

BÀI GIẢI:

Tóm tắt sơ đồ chuẩn độ như sau:


BÀI 2: Để định phân Fe , Cr ,Ti trong hỗn hợp người ta chế hóa và thu được 100 ml dung dịch chứa Cr3+ ; Fe3+ ; TiO2+ ( Dung dịch A).

Lấy 20 ml dung dịch A cho qua cột khử kẽm và hứng dung dịch chảy ra khỏi cột vào một bình kín có khí quyển không khí chứa oxi .Chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,02 M thì hết 43 ml .

Lấy 20ml dung dịch A nữa, cho qua cột khử bạc , chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,01M thì hết 25,2ml .

Lấy 20 ml dung dịch A thêm vào đó NH3 và H2O2 , đun sôi để phân hủy hết H2O2

dư , lọc bỏ kết tủa , axít hóa nước lọc thu được và chuẩn độ bằng dung dịch Fe2+ 0,05 M thì hết 12,4 ml .

Tính hàm lượng ( số mg) của mỗi kim loại trong dung dich ban đầu .

(Biết Cr =52 ; Fe = 56; Ti = 48 ) .Biết E0TiO

2+/Ti

3+ = 0,1 V ; E0MnO4

-/Mn

2+= 1,51V ;

E0Cr2O7

2-/ 2Cr3+= 1,36V ;E0

Fe3+

/Fe2+ = 0,77V

Fe3+, Cr3+, TiO2+Fe3+, Cr3+, TiO2+

Fe2+, Cr2+, Ti3+ Fe2+, Cr3+, TiO2+ Fe3+Cr2O72- TiO2+

Fe3+, Cr3+, TiO2+ Fe3+, Cr3+, TiO2+ Fe3+, Cr3+, TiO2+

Fe, Cr, Ti


Chế hoá

Cột khử kẽm cột khử bạc NH3,H2O2

KMnO4 K2Cr2O7Fe2+

*Xét trong 20ml dung dịch A:



Ta có:

= 0,771 (V) ; = - 0,408 (V)

= 0,099 (V) ; = - 0,763 (V)

*Cho 20 ml dung dịch A qua cột khử kẽm, khi đó Cr3+, Fe3+, TiO2+ đều bị khử:

Vậy thứ tự phản ứng xảy ra:

+ Đầu tiên Zn khử Fe3+ về Fe2+ :

Fe2+ Fe3+ + e

Zn Zn2+ + 2e

Zn + Fe3+ Fe2+ + Zn2+

+ Sau đó Zn khử TiO2+ thành Ti3+

Zn Zn2+ + 2e

2 TiO2+ + 2H+ + e Ti3+ + H2O

Zn + 2TiO2+ + 4H+ 2Ti3+ + Zn2++ 2H2O

+ Cuối cùng Zn khử Cr3+ thành Cr2+:

Zn Zn2+ + 2e

2 Cr3+ +1e Cr2+

Zn + 2Cr3+ 2Cr2+ + Zn2+

*Xét trong 20ml dung dịch A:



Gọi số đương lượng gam của Fe3+ ,Cr3+, TiO2+ trong 20ml dung dịch A lần lượt là x, y, z.

Ta có : = = x

= = y

= = z

Vậy dung dịch sau khi cho đi qua cột khử kẽm là: Fe2+, Cr2+, Ti3+

Chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,02M hết 43ml.

Ta có: = 1,51 (V) nên thứ tự chuẩn độ là:

+ Đầu tiên KMnO4 oxi hoá Cr2+ thành Cr3+

5 Cr2+ Cr3+ + e

+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5Cr2+ + + 8H+ 5Cr3+ + Mn2+ + 4H2O

+ Sau đó KMnO4 oxi hoá Ti3+ thành TiO2+:

5 Ti3+ + H2O TiO2+ + 2H+ + e

+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5Ti3+ + H2O + Mn2+ + 5TiO2+ + 2H+

+ Cuối cùng KMnO4 oxi hoá Fe2+ thành Fe3+:

5 Fe2+ Fe3+ + e

+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5Fe2+ + + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

Ta có: + + =



x + y + z = = 4,3.10-3 ( *)

Ta có : E0Ag

+ / Ag = 0,799 V

*Lấy 20ml dung dịch A cho qua cột khử bạc thì:

Khi đó chỉ có Fe3+ bị khử tạo thành Fe2+:

Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+

Vậy dung dịch sau khi cho qua cột khử bạc gồm : Fe2+ , Cr3+, TiO2+.

*Sau đó chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,01M hết 25,2 ml. Lúc này K2Cr2O7 chỉ oxi hoá Fe2+ thành Fe3+:

6 Fe2+ Fe3+ + e

+ 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

6Fe2+ + + 14H+ 6Fe3+ +2 Cr3+ + 7H2O

Ta có:

=

Hay x = = 1,512.10-3 (**)

*Lấy 20ml dung dịch A, thêm vào đó NH3 và H2O2. Khi đó chỉ có Cr3+ bị oxi hoá thành

.

3 H2O2 2OH- + 2e

2Cr3+ + 14OH- + 6e + 7H2O

2Cr3+ + 3H2O2 + 8OH- + 7H2O (1)

Vậy dung dịch sau khi cho thêm NH3 và H2O2 gồm: Fe3+ , , TiO2+



Ta có:E0Cr2O7

2-/ 2Cr3+= 1,36V

*Chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch tiêu chuẩn Fe2+ 0,05M hết 12,4ml. Lúc

này chỉ có bị Fe2+ khử thành Cr3+ :

6 Fe2+ Fe3+ + e

+ 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

6Fe2+ + + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

Ta có: = = = 6,2 . 10-4

Vì: + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

Nên : =

Nhưng từ phương trình (1) ta có cứ 2mol Cr3+ thì tạo ra 1 mol

Nên : = 2.

Hay y = 2. .6,2 . 10-4 = 2,0667 .10-4 (***)

Từ (*) ;(**) ;(***) ta có hệ sau :



x + y + z = 4,3.10-3

x = 1,512.10-3 → z = 2,5813.10-3

y = 2,0667 .10-4

Gọi mFe , mCr , mTi lần lượt là khối lượng của Fe, Cr, Ti trong hỗn hợp phân tích

Trong 20ml ta có:

= x = SFe= 1,512.10-3

→ mFe= SFe =1,512 .10-3 56 = 84,672.10-3 g = 84,672 mg

= y = SCr = 2,0667.10-4

→ mcr= SCr = 2,0667.10-4 52 = 10,746.10-3 g = 10,746 mg

= z =STi = 2,5813.10-3

→ mTi= STi .10-3 48 = 132,902 .10-3 g = 132,902 mg

Vậy trong 100ml dung dịch A ta có:

mFe= 84,672 = 423,4 mg

macr= 10,746 = 53,73 mg

mTi= 132,902 = 619,51mg



BÀI GIẢI :

Ôlêum ( H2SO4 ; SO3 ; SO2 ) vào nước pha thành 250 ml ta được dung dịch có chứa H2SO4; H2SO3 do:

SO3 +H2O H2SO4

SO2 +H2O H2SO3

Ta có :

H2SO3 H+ + HSO3- K1 = 10-1,76

HSO3- H+ +SO3

2- K2 = 10-7,21

Nhận xét :

pH = = 4,49 pH =4

Chuẩn độ đến pH = 4

H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O

H2SO3 + NaOH NaHSO3 + H2O

=

SO3 =

SO2 =

Gọi x là số gam H2SO4 , y là số gam SO3 , z là số gam SO2

Ta có:

Số đlg H2SO4 + Số đlg SO3 + Số đlg SO2 = Số đlg NaOH


BÀI 3 : Cho 1g mẫu Ôlêom ( thành phần H2SO4 , SO3 và SO2 ) vào nước pha thành 250 ml . Chẩn độ 25 ml dung dịch hết 21,2 ml NaOH 0,1 M ( chuẩn độ đến pH = 4) . Mặc khác , cũng chuẩn độ 100 ml dung dịch phân tích trên bằng dung dịch Iốt hết 37 ml dung dịch I2

0,025 N . Tính thành phần % các cấu tử có trong mẫu ( Biết H2SO3 có pK1 =1,76 ; pK2 = 7,21 ).


Chuẩn độ với I2:

SO2 + 2 H2 + I2 H2SO4 + 2HI

SO2 =

Số đlg SO2 = Số đlg I2

z = 0,148 (2)

x +y +z = 1 (3)Giải phương trình (1) ,(2) ,(3) ta được

x= 0,5254 ; y= 0,3266 ; z = 0,1480

Phần trăm của H2SO4 trong ôlêum là :

Phần trăm của SO3 trong ôlêum là :

Phần trăm của SO2 trong ôlêum là :

100-52,54 -32,66 = 14,8 %


BÀI 4: 1,234 g chất phân tích chứa PbO và PbO2 được chế hóa với 20ml H2C2O4 0,25 M để khử PbO2 thành Pb2+ . Sau đó dung dịch được trung hòa bằng NH3 để kết tủa toàn bộ chì dưới dạng ôxalat chì . Chuẩn độ nước lọc thu được bằng dung dịch KMnO4 0,04M thì hết 10ml. Hoà tan kết tủa trong axit và chuẩn độ dung dịch bằng dungdịch KMnO4 0,04M hết30 ml.Hãy tính thành phần % của PbO và PbO2 trong mẫu phân tích biết PbO = 223 ; PbO2 = 239 .

PbO, PbO2

Pb2+,PbC2O4

PbC2O4

H2C2O4dư

CO2, H2OH2C2O4

CO2, H2O


BÀI GIẢI : Tóm tắt quá trình phân tích mẫu:

H2C2O4

H2C2O4

KMnO4Axit hoá

KMnO4

Gọi số đương lượng gam của PbO và PbO2 lần lượt là x và y

Chế hoá hỗn hợp bằng dung dịch H2C2O4. Khi cho H2C2O4 vào thì:

*Một phần H2C2O4 dùng để hoà tan PbO, sau đó tạo kết tủa PbC2O4

PbO + H2C2O4 PbC2O4 + H2O (1)

Gọi S1 là số đương lượng gam của H2C2O4 dùng trong phản ứng (1).

Vậy ta có:

x = S1

*Một phần dùng để khử PbO2 thành Pb2+:

2 H2C2O4 2H+ + C2O42-

PbO2 + 4H+ +2e Pb2+ +2 H2O

C2O42- 2CO2+2e



PbO2 + 2H2C2O4 Pb2++2CO2 +2 H2O + C2O42- (2)

Gọi S2 là số đương lượng gam của H2C2O4 dùng trong phản ứng (2).

Vậy ta có:

y = S2

*Một phần H2C2O4 dùng để tạo kết tủa PbC2O4 với Pb2+ ở phản ứng (2)

Pb2+ + C2O42- PbC2O4 (3)

Ta có tạo ra ở phản ứng (2) = = y

Gọi S3 là số đương lượng gam của H2C2O4 dùng trong phản ứng (3)

Ta có:

y = S3 hay S2 = S3

*Phần H2C2O4 còn dư là phần nước lọc thu được, được chuẩn độ bằng dung dịch KMnO 4

0,04M hết 10ml

5 H2C2O4 2H+ + C2O42-

2 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5 C2O42- 2CO2+2e

5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O (4)

Gọi S4 là đương lượng gam của H2C2O4 con dư trong dung dịch.

Ta có:



S4 = = = 2.10-3

*Phần kết tủa PbC2O4 thu được là ở phản ứng (1) và (3). Hoà tan kết tủa trong axit:

PbC2O4+ H+ Pb2+ + H2C2O4 (5)

Vì vậy :

(5) = S1 + S3

*Chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch KMnO4 0,04M hết 30 ml. Tức là chuẩn độ lượng H2C2O4 tạo thành:

5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

Ta có: =

Hay : S1 + S3 = = 6.10-3

*Mặt khác : tổng số đương lương gam của H2C2O4là:

S = S1 + S2 + S3 + S4 = = 0,01

Vậy ta có:

S1 + S2 + S3 + S4 = 0,01 S1 = 4.10-3 =x

S2 = S3 → S2 = 2.10-3 = y

S4 = 2.10-3 S3 = 2.10-3

S1 + S3 = 6.10-3 S4 = 2.10-3

Vậy :

SPbO = S1 = 4.10-3 =x

Khối lượng của PbO là : mPbO = SPbO 4.10-3 = 0,446 (g)



Phần trăm của PbO trong mẫu phân tích:

= S2 = 2.10-3 = y

Khối lượng của PbO2 là : mPbO2 = = 2.10-3 = 0,239 (g)

Phần trăm của PbO2 trong mẫu phân tích là :

BÀI GIẢI :

*Xét trường hợp chuẩn độ của KOH :

3 KOH + KHC2O4.H2C2O4.2H2O → K2C2O4.K2C2O4.2H2O + 3 H2O (1)

Đương lượng của KHC2O4.H2C2O4.2H2O là : = = 84,667

Ta có :


BÀI 5 : Để xác định độ chuẩn của KOH và KMnO4 người ta dùng kalitêtraôxalat ( KHC2O4.H2C2O4.2H2O ) làm chất đầu .Nồng độ dung dịch KOH đã xác định được là 0,09963 N và của KMnO4 là 0,1328 N . Biết rằng trong cả hai trường hợp trong cả hai trường hợp thể tích của các dung dịch KOH và KMnO4 lấy để chuẩn độ đều bằng 50ml .Hãy tính số gam oxalate đã tiêu thụ trong phản ứng trên


Số đlg KHC2O4.H2C2O4.2H2O (1) = Số đlg KOH = = =4,9815.10-3

Khối lượng của KHC2O4.H2C2O4.2H2O tham gia khi chuẩn độ KOH là :

4,9815.10-3 84,667 = 0,4218 (g)

*Xét trường hợp chuẩn độ của KMnO4 :

5 H2C2O4 2H+ + C2O42-

2 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

5 C2O42- 2CO2+2e

5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O (2)

Ta có :

Số đlg = Số đlg H2C2O4 = = = 6,64.10-3

Số đlg của KHC2O4.H2C2O4.2H2O tham gia khi chuẩn độ KMnO4 =Số đlg H2C2O4 =6,64.10-3

Đương lượng của KHC2O4.H2C2O4.2H2O là : = = 63,5

Khối lượng của KHC2O4.H2C2O4.2H2O tham gia khi chuẩn độ KMnO4 là :

6,64.10-3 63,5 = 0,4216 (g)

Vậy :

Khối lượng của KHC2O4.H2C2O4.2H2O đã tiêu thụ trong các quá trình chuẩn độ trên là :

0,4218 + 0,4316 = 0,8434 (g)



BÀI GIẢI :

a) Các phản ứng lần lượt là:

MnO2 + 2e +4H+ Mn2+ + 2H2O

H2C2O4 2H+ + C2O42-

C2O42- 2CO2+2e

H2C2O4 +MnO2 + 2H+→ Mn2+ + 2CO2 +2H2O (1)

H2C2O4 +MnO2→ MnCO3 + 2CO2 +H2O (2)


BÀI 6: Một mẫu phân tích có chứa MnO2 và tạp chất trơ . Để xác định % MnO2 có trong mẫu , người ta chế hóa 0,25 g mẫu phân tích với 25 ml H2C2O4 0,25 N .Cho thêm 5ml dung dịch HNO3 1M để kết tủa hoàn toàn , sau đó cho vào dung dịch 1ml KI 10% và 0,5 ml hồ tinh bột .Chuẩn độ hổn hợp trên bằng K2Cr2O7 0,02 M thì hết 10,75 ml để dung dịch chuyển từ màu xanh nhạt sang màu xanh đậm .

a) Hãy giải thích nội dung thí nghiệm trên bằng phương trình phản ứng .

b) Tính % MnO2 trong mẫu phân tích .


3 H2C2O4 2H+ + C2O42-

3 C2O42- 2CO2+2e

2 HNO3 + 3H+ + 3e NO + 2H2O

3H2C2O4 +2HNO3 → 6CO2 + 4H2O + 2NO (3)

6 Mn2+ + 4H2O MnO4- + 8H+ + 5e

5 + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

5Cr2O72- +6Mn2+ + 22H+→10Cr3+ + 6MnO4

- + 11H2O (4)

+ 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

3 2I- I2 + 2e

Cr2O72-+ 6I- + 14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O (5)

Từ phương trình ta có: màu xanh nhạt là màu của ion Cr3+ , còn xanh đậm là do iot sinh ra ở (5) kết hợp với hồ tinh bột nên có màu xanh đậm . Nên ta thấy hiện tượng dung dịch chuyển từ màu xanh nhạt sang màu xanh đậm



b) Ta có : = = 6,25 10-3

= = 1,29 10-3

= = 2,48 10-3

Khối lượng MnO2 trong mẫu phân tích là : 2,48 10-3 87 = 0,215 (g)

Vậy phần trăm MnO2 trong mâu phân tích là :

% = = 86 %



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

KHOA HÓA HỌC

Cán bộ hướng dẫnThầy Nguyễn Hữu Hiền

Sinh viên Trần Thị Mỹ LệLớp: Hóa 3B

HUẾ, 11 /2011




KHOA HÓA HỌC

Cán bộ hướng dẫnThầy Nguyễn Hữu Hiền

Sinh viên Trần Thị Mỹ LệLớp: Hóa 3B

HUẾ, 11 /2011




KHOA HÓA HỌC

HUẾ, 11 /2011


