Lý thuyết chuẩn độ dung dịch khoa học tự nhiên, công nghệ và khoa học xã hội ĐGNL

I. Chuẩn độ acid – base (chuẩn độ trung hòa)

1. Nguyên tắc chung

– Dùng dung dịch kiềm (NaOH hoặc KOH) đã biết chính xác nồng độ làm dung dịch chuẩn để chuẩn độ dung dịch acid hoặc dùng dung dịch acid mạnh (HCl, H₂SO₄, HNO₃) đã biết chính xác nồng độ để chuẩn độ dung dịch base.

Ví dụ:

(1) Chuẩn độ dung dịch HCl chưa biết nồng độ bằng dung dịch chuẩn NaOH:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

(2) Chuẩn độ dung dịch CH₃COOH bằng dung dịch chuẩn NaOH:

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

– Để nhận ra điểm tương đương (thời điểm dung dịch chuẩn vừa phản ứng hết với dung dịch cần xác định) của phản ứng chuẩn độ trung hòa, người ta dùng chất chỉ thị acid – base (hay chỉ thị pH, là những acid yếu có màu sắc thay đổi theo pH).

– Với mỗi phản ứng chuẩn độ acid – base, người ta chọn chất chỉ thị nào có khoảng pH đổi màu trùng hoặc rất sát với pH của điểm tương đương.

2. Bài tập áp dụng

Cần thêm vào bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,25M vào 50 ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,1M và H₂SO₄ 0,05M để thu được dung dịch có pH = 2?

A. 0,0365 lit                                B. 0,073 lit

C. 0,0024 lit                                D. 0,3 lit                      

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính nồng độ mol H⁺

– n_H⁺ = n_HCl + 2n_H2SO4 = 0,05.0,1 + 0,05.2.0,05 mol

– pH = 2 ⇒ [H⁺] = 10 – 2 M = 0,01 mol

Bước 2: Tính thể tích dd NaOH 0,025M

– \({n_{NaOH}}\, = \,{n_{O{H^ – }}}\, = \,0,25.V\,(mol)\)

– Ta có: \(\frac{{0,01\, – \,0,025V}}{{0,05\, + \,V}}\, = \,{10^{ – 2}}\)

⇒ 0,01 – 0,25.V = 0,01.0,05 + 0,01.V ⇒ 0,26.V = 0,01 – 0,01.0,05

-Vậy V = 0,0365 lit

Đáp án: A

II. Chuẩn độ oxi hóa khử bằng phương pháp pemanganat

1. Nguyên tắc chung

 – Chuẩn độ oxi hóa – khử (phương pháp pemangant): được dùng để chuẩn độ dung dịch của các chất khử (Ví dụ: Fe²⁺, H₂O₂, H₂C₂O₄, .. ) trong môi trường acid mạnh (thường dùng dung dịch H₂SO₄ loãng), khi đó MnO₄^– bị khử về Mn²⁺ không màu:

MnO₄^– + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

– Trong phương pháp này chất chỉ thị chính là KMnO₄ vì ion Mn²⁺ không màu do đó khi dư một giọt KMnO₄ dung dịch từ không màu chuyển sang màu hồng rất rõ giúp ta kết thúc chuẩn độ.

Ví dụ:

MnO₄^– + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

2MnO₄^– + 5H₂O₂ + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 5O₂ + 8H₂O

  5H₂C₂O₄ + 2MnO₄^– + 16H⁺ → 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

2. Bài tập áp dụng

Để xác định nồng độ dung dịch H₂O₂, người ta hòa tan 0,5 gam nước oxi già vào nước, thêm H₂SO₄ tạo môi trường axit. Chuẩn độ dung dịch thu được cần vừa đủ 10 ml dung dịch KMnO₄ 0,1M. Xác định hàm lượng H₂O₂ trong nước oxi già.

A. 9%                                       B. 17%

C. 12%                                     D. 21%

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính số mol của H₂O₂

\({n_{KMn{O_4}}} = 0,01.0,1 = 0,001\left( {mol} \right)\)

Bước 2: Xác định hàm lượng H₂O₂

\({m_{{H_2}{O_2}}} = 0,0025.34 = 0,085\left( g \right)\)

⟹ Hàm lượng H₂O₂ trong nước oxi già là:

\(\frac{{0,085}}{{0,5}}.100\%  = 17\% {\text{ }}\)

Đáp án: B