Bài giảng Hóa phân tích tham khảo - Bài 2: Nhắc lại một số kiến thức cần cho hóa phân tích

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích tham khảo - Bài 2: Nhắc lại một số kiến thức cần cho hóa phân tích

1. AB laø acid hay baz Ñöông löôïng cuûa AB laø löôïng AB coù khaû naêng cho 1 mol H + hay 1 mol OH − . Nhö vaäy, n laø soá ion H + hay OH − thöïc söï tham gia phaûn öùng tính cho 1 mol chaát. Vôùi caùc phaûn öùng trung hoøa hoaøn toaøn : Ñ HCl = M/1 ; Ñ H2SO4 = M / 2 ; Ñ H3PO4 = M/ 3 Ñ NaOH = M/1 ; Ñ Ca(OH)2 = M/2 ; Ñ NH3 = M/1 ; Ñ Na2CO3 = M/2 AB laø hôïp chaát ion (hay muoái) Ñöông löôïng cuûa AB laø löôïng AB coù khaû naêng trao ñoåi vôùi 1 mol ion mang ñieän tích 1+ hay 1 − : Ñ BaCl2 = M/ 2 ; Ñ NaCl = M/ 1 ; Ñ FeSO4 = M/ 2 ; Ñ Fe2(SO4)3 = M/ 6 AB laø phöùc chaát n+ Neáu AB laø phöùc chaát [ ML x ] ñöôïc taïo thaønh theo phaûn öùng : n+ n+ M + xL [ ML x ] Mn+ thöôøng laø nguyeân toá kim loaïi chuyeån tieáp, töùc coù phuï taàng d chöa laáp ñaày ñieän töû; caùc ligand L laø nguyeân toá hoaëc nhoùm nguyeân toá coù caùc electron töï do. Ñöông löôïng cuûa ph c ho c caùc thaønh phaàn cuûa phöùc ñöôïc xaùc ñònh gioáng ñöông löôïng cuûa muoái hoaëc hôïp chaát ion. 2+ 2+ Ví duï: Cu + 4 NH 3 → [Cu(NH 3 ) 4] 2+ ÑCu2+ = M/2 ; Ñ NH3 = M/ ½ = 2M ; Ñ ([Cu(NH 3 ) 4] ) = M/2 II. DUNG DÒCH – NOÀNG ÑOÄ DUNG DÒCH 1. Ñònh nghóa Dung dòch laø heä ñoàng theå thu ñöôïc do söï phaân taùn cuûa phaân töû hay ion (ñöôïc goïi laø chaát tan) trong moâi tröôøng phaân taùn (ñöôïc goïi laø dung moâi). Chaát tan vaø dung moâi ñeàu coù theå toàn taïi daïng raén (R), loûng (L) hoaëc khí (K). Noùi caùch khaùc, dung dòch bao goàm hai hay nhieàu chaát maø thaønh phaàn cuûa chuùng coù theå thay ñoåi trong moät giôùi haïn roäng. Tuøy traïng thaùi taäp hôïp cuûa chaát tan vaø dung moâi, ta coù caùc loaïi dung dòch R / R nhö hôïp kim, dung dòch R / L nhö ñöôøng trong nöôùc, dung dòch L / L nhö röôïu trong nöôùc, dung dòch R / K nhö buïi trong khoâng khí vaø dung dòch L /K nhö söông muø Trong HPT, 2 loaïi dung dòch thöôøng gaëp phoå bieán nhaát laø dung dòch R/L hoaëc L/L. 2. Noàng ñoä cuûa dung dòch 2.1 Caùch bieåu dieãn noàng ñoä cuûa dung dòch Noàng ñoä dung dòch ñöôïc söû duïng ñeå bieåu dieãn löôïng chaát tan coù trong moät löôïng dung moâi hoaëc dung dòch xaùc ñònh. Ngöôøi ta phaân bieät: - Dung dòch loaõng: löôïng chaát tan chieám tyû leä nhoû - Dung dòch ñaäm ñaëc:löôïng chaát tan chieám tyû leä lôùn - Dung dòch baõo hoaø:dung dòch chöùa chaát tan toái ña (ôû t oC, P xaùc ñònh) - Dung dòch quaù baõo hoøa: ñöôïc taïo thaønh khi ñun noùng dung dòch baõo hoøa trong söï hieän dieän cuûa chaát tan vaø laøm nguoäi töø töø dung dòch thu ñöôïc. Traïng thaùi quaù baõo 10
2. Neáu maãu ôû daïng loûng vaø coù noàng ñoä chaát tan beù (dung dòch loaõng) vaø neáu dung moâi coù d o ~ 1 töùc d ≈ 1 , 1 ppm = 1 mg chaát tan/ 1 kg hay 1 lít dung dòch. Noàng ñoä phaàn trieäu baây giôø trôû thaønh moät loaïi noàng ñoä khoái löôïng (mg/l). Ngoaøi ppm, ñeå bieåu dieãn noàng ñoä caùc dung dòch loaõng hôn, ngöôøi ta coøn söû duïng ppb (noàng ñoä phaàn tæ ); ppt (phaàn ngaøn cuûa tæ). Noàng ñoä mol C M Bieåu dieãn soá mol chaát tan / 1 lít dung dòch : m 1000 C = × M M V Noàng ñoä molan Cm Bieåu dieãn soá mol chaát tan/ 1000 gram dung moâi: m 1000 Cm = × M q Noàng ñoä phaân mol Ni Bieåu dieãn tyû soá giöõa soá mol cuûa caáu töû i (n i) treân toång soá mol N cuûa caùc chaát taïo thaønh dung dòch: n N = i i N Noàng ñoä ñöông löôïng C N Bieåu dieãn soá ñöông löôïng chaát tan trong 1 lít dung dòch: m 1000 C = × N Ñ V 2.2 Noàng ñoä cuûa dung dòch sau khi pha troän Troän dung dòch a% vôùi dung dòch b% (cuûa cuøng moät chaát) seõ ñöôïc dung dòch c % vôùi a > c > b neáu a>b. Tyû leä pha troän ñöôïc xaùc ñònh baèng quy taéc ñöôøng cheùo : a (c −b) = m a c b (a −c) = m b m c − b töùc: a = mb a − c 2.3 Moái lieân heä giöõa moät soá noàng ñoä thoâng duïng m 1000 m 1000 m Töø C = × ; C = × ; C % = × 100 , ta coù : M M V N Ñ V q + m 12
3. Hoaït ñoä thöôøng ñöôïc kyù hieäu baèng daáu ( ). Neáu dung dòch loaõng ≈ 0 ⇒ f = 1 ⇒ a = c. Trong HPT, caùc dung dòch ñöôïc söû duïng coù noàng ñoä thöôøng khoâng lôùn, ñieàu naøy laøm cho f tieán khaù gaàn ñeán 1. Trong caùc baøi sau, ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc tính toaùn, f thöôøng ñöôïc laáy = 1 . III. ÑÒNH LUAÄT TAÙC DUÏNG ÑÖÔNG LÖÔÏNG Ñònh luaät taùc duïng ñöông löôïng ñöôïc Dalton phaùt bieåu nhö sau : “Trong moät phaûn öùng hoùa hoïc, soá ñöông löôïng cuûa caùc chaát tham gia phaûn öùng phaûi baèng nhau. Noùi caùch khaùc, trong moät phaûn öùng hoùa hoïc, moät ñöông löôïng cuûa chaát naøy chæ thay theá hay keát hôïp vôùi moät ñöông löôïng cuûa chaát khaùc maø thoâi”. Xeùt phaûn öùng : A + B → D+ E Goïi: - m A, m B : khoái löôïng (tính baèng g) cuûa A, B nguyeân chaát taùc duïng vöøa ñuû vôùi nhau . - ÑA, Ñ B : ñöông löôïng gram cuûa A, B. - VA, V B : theå tích (tính baèng ml) cuûa A, B taùc duïng vöøa ñuû vôùi nhau - CA, C B : noàng ñoä ñöông löôïng cuûa dung dòch A, B AÙp duïng ñònh luaät taùc duïng ñöông löôïng ñoái vôùi caùc taùc chaát A, B (soá ñöông löôïng cuûa A baèng soá ñöông löôïng cuûa B), ta coù: m m m Ñ A = B hay A = A ÑA ÑB m B ÑB – 3 – 3 vaø V A . C A . 10 = V B . C B . 10 hay V A . C A = V B . C B IV. CAÂN BAÈNG HOÙA HOÏC- ÑÒNH LUAÄT TAÙC DUÏNG KHOÁI LÖÔÏNG Khi cho caùc chaát taùc duïng vôùi nhau, coù nhöõng phaûn öùng hoùa hoïc xaûy ra hoaøn toaøn, nghóa laø toaøn boä caùc taùc chaát phaûn öùng heát vôùi nhau ñeå taïo thaønh saûn phaåm, ví duï : 2H 2 + O 2 → 2H 2O Trong thöïc teá, ña soá caùc phaûn öùng thöôøng gaëp laïi laø thuaän nghòch, nghóa laø caùc phaûn öùng khoâng dieãn ra ñeán cuøng maø chæ dieãn ra ñeán traïng thaùi caân baèng, trong ñoù coù söï toàn taïi song song giöõa saûn phaåm vaø taùc chaát. Ví duï : H2 + I 2 2HI Theo ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng, tyû soá giöõa tích hoaït ñoä saûn phaåm treân tích hoaït ñoä taùc chaát laø moät haèng soá, ñöôïc goïi laø haèng soá caân baèng K. Xeùt phaûn öùng thuaän nghòch toång quaùt: (1) aA + bB dD + eE (2) Ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng aùp duïng cho phaûn öùng thuaän nghòch treân: 14
4. 1.21 Fe 2(SO 4 )3 + KI → FeSO 4 + I2 + K 2SO 4 1.22 CH 3CHO + KMnO 4 + H 2SO 4 → CH 3COOH+MnSO 4+ K 2SO 4 + H 2O 1.23 C2H5OH + K2Cr 2O7 + H 2SO 4 →CH 3CHO +Cr 2(SO 4)3 + K 2SO 4 + H 2O 2. Caàn bao nhieâu gam NaOH ñeå pha 3 lít dung dòch NaOH 1O %, bieát dung dòch NaOH 10 % coù d =1,110g/ml. 3. Coù dung dòch HCl 36,5 % ( d = 1,180g/ml): - Tính soá gam HCl nguyeân chaát trong moãi ml dung dòch ? - Tính noàng ñoä mol cuûa dung dòch? - Tính soá ml dung dòch treân caàn duøng ñeå pha 200 ml dung dòch HCl 3M? 4. Caàn theâm bao nhieâu ml nöôùc vaøo 100ml dd HCl 2O % (d=1,1O g/ml) ñeå coù dung dòch HCl 5% ? 5. Xaùc ñònh löôïng nöôùc caàn hoøa tan 44,8 lít HCl (ôû ñieàu kieän tieâu chuaån) ñeå ñöôïc dd HCl 14,6 %? 6. Phaûi hoøa tan bao nhieâu ml dd HNO 3 98 % vaøo 100 ml nöôùc ñeå ñöôïc dd HNO 3 coù khoái löôïng rieâng d = 1,200 g/ml? 7. Phaûi duøng bao nhieâu ml dd CH 3COOH 98 % ñeå pha 250 ml dd acid acetic 1M? 8. Caàn bao nhieâu ml dd H 2SO 4 96 % (d=1,84 g/ml) ñeå pha l lít dd H 2SO 4 0,5N? 9. Xaùc ñònh noàng ñoä mol - noàng ñoä ñöông löôïng theo chöùc thöù nhaát, theo hai chöùc ñaàu vaø theo caû ba chöùc cuûa dd H 3PO 4 17,9 % ? 10. Tính khoái löôïng rieâng cuûa dd H 3PO 4 17,87 %, bieát C M = 2,005 M. 11. Tính khoái löôïng tinh theå Na 2SO 4. 10 H 2O thu ñöôïc khi coâ caïn 500 ml dung dòch Na 2SO 4 2N, bieát raèng Na 2SO 4 laø saûn phaåm cuûa quaù trình trung hoøa hoaøn toaøn NaOH baèng H 2SO 4. 12. Tính noàng ñoä ñöông löôïng cuûa dd Al 2(SO 4)3 15% KL/KL (d=1,12 g/ml), bieát raèng Al 2(SO 4)3 laø saûn phaåm cuûa quaù trình trung hoøa hoaøn toaøn Al(OH) 3 baèng dd H 2SO 4 . 13. Tính soá gam K 2Cr 2O7 caàn duøng ñeå pha 250 ml dung dòch 0,050 N, bieát raèng 3+ K2Cr 2O7 sau khi tham gia phaûn öùng bò chuyeån thaønh Cr ? 14. Cho phaûn öùng thuaän nghòch A + B D + E. Tính haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng treân, bieát raèng ôû traïng thaùi caân baèng, [A] = [B] = 0,25M; [D] = [E] = 0,75M 15. Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng thuaän nghòch A + B D + E baèng 9. Xaùc ñònh noàng ñoä caân baèng cuûa [D] vaø [E], bieát noàng ñoä ban ñaàu cuûa A vaø B ñeàu baèng 1M. 16. Xaùc ñònh noàng ñoä caân baèng cuûa [D] vaø [E] sau khi troän 1 lít dd chaát A coù noàng ñoä 2M vôùi 1 lít dd chaát B coù noàng ñoä 4M, neáu haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng thuaän nghòch A + B D + E baèng 9. So saùnh keát quaû vôùi baøi 16 vaø neâu nhaän xeùt. 16