TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
------------------------

BÙI THỊ THOA

XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH
HÀM LƯỢNG MỘT SỐ ION, ỨNG DỤNG
TRONG PHÂN TÍCH THỰC TẾ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa học phân tích
Người hướng dẫn khoa học
ThS. VŨ THỊ KIM THOA

HÀ NỘI - 2015


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới cô
giáo – ThS. Vũ Thị Kim Thoa, đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt
quá trình em thực hiện đề tài này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hóa, các
cô chú quản lí thư viện trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện
thuận lợi để em hoàn thành đề tài.
Vì thời gian có hạn nên chắc chắn đề tài của em còn nhiều thiếu sót

1.3.2.Phương pháp dicromat ...................................................................... 8
1.3.3. Phương pháp iot ............................................................................... 9
1.4. Chuẩn độ tạo phức ................................................................................ 10
1.4.1. Thuốc thử ....................................................................................... 10
1.4.2. Sự tạo phức của EDTA với các ion kim loại.................................. 11
1.5. Chuẩn độ kết tủa ................................................................................... 12
1.5.1. Phương pháp Mohr: dùng chỉ thị K2CrO4 ...................................... 12
1.5.2. Phương pháp Volhard..................................................................... 13
1.5.3. Phương pháp Fajans....................................................................... 14
1.6. Các phương pháp nâng cao độ chọn lọc của phép xác định ................ 15
1.6.1. Phương pháp che ............................................................................ 15

SV: Bùi Thị Thoa

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

1.6.2. Phương pháp giải che ..................................................................... 18
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ......................... 19
2.1. Xây dựng một số quy trình phân tích hàm lượng một số ion, ứng dụng
trong phân tích thực tế bằng phương pháp chuẩn độ thể tích. ..................... 19
2.2. Kết quả .................................................................................................. 50
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 54

SV: Bùi Thị Thoa

người làm phân tích vẫn thích đo đọc trên máy (ấn nút, bật, ngắt điện… để
đọc số liệu) hơn là chỉ đơn thuần lắc, đổ, đun nóng, quan sát … Điều đó càng
thúc đẩy sự mở rộng phạm vi ứng dụng của các phương pháp hiện đại. Tuy
nhiên, các phương pháp hóa học vẫn đóng vai trò quan trọng và cần thiết
trong phân tích hiện đại. Đối với nhiều nguyên tố nếu hàm lượng không quá

SV: Bùi Thị Thoa

1

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

bé thì độ chính xác của bất kì phương pháp nào cũng không thể vượt quá độ
chính xác của phương pháp phân tích hóa học. Mặt khác, phương pháp này
cho kết quả trực tiếp( Ví dụ: sự xuất hiện kết tủa trắng AgCl của phép chuẩn
độ ion Cl- bằng ion Ag+, hay là khi chuẩn độ Ag+ dư bằng SCN-, chỉ thị Fe3+
ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, tại điểm dừng chuẩn độ khi có dư SCN- thì
xuất hiện màu hồng của phức FeSCN2+…); các phương pháp hóa học chỉ đòi
hỏi các dụng cụ rẻ tiền, đơn giản, ở bất kì phòng thí nghiệm nào cũng có; rèn
luyện kĩ năng tiến hành thí nghiệm, một kĩ năng không thể thiếu với người
giáo viên giảng dạy bộ môn hóa học tại các trường phổ thông.
Hóa học phân tích thực chất là ngành phân tích đóng vai trò quan trọng
trong khoa học, kỹ thuật, trong nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản để phát
triển tiềm năng, khai thác tài nguyên khoáng sản, đánh giá chất lượng sản
phẩm. Xã hội ngày càng phát triển thì vấn đề ô nhiễm môi trường,sự nhiễm

phương pháp chuẩn độ thể tích.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp tiến hành thực nghiệm.

SV: Bùi Thị Thoa

3

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Phương pháp phân tích thể tích
Xét phản ứng hóa học:
aA + bB

cC + dD

Nếu cho B phản ứng vừa hết với VA (ml) dung dịch A, tại điểm tương
đương trong dung dịch không còn dư A hay B là CB (N) và thể tích chất B đã
dùng trong phản ứng là VB (ml):
VB .CB = VA .CA
=>CA = VB. CB / VA (N)
Quá trình thêm dần thuốc thử B vào dung dịch cần chuẩn được gọi là
quá trình chuẩn độ. Khi lượng chất B đã cho vào vừa đủ để phản ứng vừa hết

chia cho hệ số hợp phức của mỗi chất.
Chẳng hạn, đối với phản ứng :
vAA +

vAB

tổng số mol ban đầu,n0 CAVA

vCC + vDD

(1)

CBVB (mmol)

(trước phản ứng)
Tọa độ phản ứng cực đại,
Định luật hợp thức :
=> CB = =

.

=
mmol/l

(2)

Tính theo quy tắc đương lượng: Đối với phản ứng (1), giả sử
ĐA =

và ĐB =


Khoa Hóa Học

Để lựa chọn chất chỉ thị thích hợp cho từng trường hợp chuẩn độ cần phải
nắm được quy luật biến đổi pH của dung dịch theo lượng chất chuẩn tiêu thụ
khi chuẩn độ. Đường phụ thuộc giữa hai đại lượng này được gọi là đường
chuẩn độ. Việc tính toán và xây dựng đường chuẩn độ cho phép lựa chọn hợp
lí chất chỉ thị và đánh giá được sai số chuẩn độ.
Trong đường chuẩn độ có sự xuất hiện của bước nhảy chuẩn độ, sự
xuất hiện này cho phép mở rộng phạm vi mở rộng chất chỉ thị và có khả năng
chuẩn độ chính xác. Thực tế, muốn chuẩn độ chính xác phải chọn được chất
chỉ thị thỏa mãn 2 yêu cầu:
- Có chỉ số chuẩn độ trùng hoặc rất gần với pH tại điểm tương đương
của phép chuẩn độ (pT

pHtđ ).

- Phải đổi màu đột ngột tại điểm kết thúc chuẩn độ.
Tuy vậy, do sự xuất hiện bước nhảy chuẩn độ mà ta không nhất thiết
phải chọn chất chỉ thị có pT = pHtđ mà có thể chọn bất kì chất chỉ thị nào có
chỉ thị chuẩn độ nằm trong bước nhảy chuẩn độ tương ứng với sai số cho
phép (q =

0,1 – 0,2%). Bước nhảy chuẩn độ phụ thuộc vào nồng độ của các

axit và kiềm dùng trong chuẩn độ. Nếu nồng độ axit và kiềm càng lớn thì
bước nhảy chuẩn độ càng lớn và ngược lại nếu nồng độ các axit và bazơ càng
bé thì bước nhảy chuẩn độ càng hẹp và phép chuẩn độ càng kém chính xác.
1.2.1.Chất chỉ thị
Những chỉ thị axit – bazơ là những axit hoặc bazơ yếu. Phản ứng phân

màu của chúng bị mất chậm.
Các sunfonphtalein: Đặc trưng là có hai khoảng chuyển màu; một
khoảng quan sát thấy trong dung dịch khá axit, một khoảng khác trong môi
trường trung tính hoặc kiềm vừa phải. Khác với các chất màu phtalein, các chỉ
thị loại này có dạng kiềm màu đỏ rất bền trong môi trường kiềm mạnh.
Chỉ thị azo: Khi tăng độ kiềm của môi trường màu của phần lớn các
chỉ thị azo biến đổi từ màu đỏ sang vàng; điểm chuyển màu của chỉ thị
chuyển dịch một chút về vùng axit. Metyl da cam và metyl đỏ là những đại
diện phổ biến nhất của loại chỉ thị đó.
1.2.3. Các trường hợp trong chuẩn độ axit – bazơ
- Chuẩn độ bazơ mạnh bằng axit mạnh.
- Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh.
- Chuẩn độ đơn bazơ yếu bằng axit mạnh.
- Chuẩn độ đơn axit yếu bằng bazơ mạnh.
- Chuẩn độ hỗn hợp các đơn axit và đơn bazơ.
- Chuẩn độ các đa axit và đa bazơ.
1.3.Chuẩn độ oxi hóa - khử
Để mô tả quá trình xảy ra khi chuẩn độ ta dùng đường chuẩn độ để biểu
diễn sự phụ thuộc giữa thế với thể tích đã dùng (E – V) hoặc với tỉ số mol của
các chất tham gia phản ứng chuẩn độ (E – P).

SV: Bùi Thị Thoa

7

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2


MnO4-+ e

MnO42-

E0=0,564V

Nếu ion Permanganat được hòa tan trong dung dịch 1M axit percloric
và axit nitric 1M, thì điện thế lần lượt là 1,70 và 1,60V.
1.3.2.Phương pháp dicromat
Nguyên tắc:
Kali đicromatcó tính oxi hóa trong môi trường axit
Cr2O72- + 14H+ + 6e

2Cr3+ + 7H2O

E0 = 1,33V

Dung dịch chuẩn đicromat rất bền. Có thể axit hóa bằng axit sulfuric,
axit pecloric loãng. Có thể chuẩn độ bằng đicromat ở nhiệt độ thường khi có
mặt HCl đến nồng độ 3,5M. Ở nồng độ HCl đặc hơn và khi đun nóng thì có
clo bay ra.

SV: Bùi Thị Thoa

8

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

I3 -

và

I3- + 2e

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 Na2S2O3. Để chính xác
người ta dùng chỉ thị hồ tinh bột.
Cho các chất oxi hóa tác dụng với KI dư, sau đó chuẩn độ lượng Iot
giải phóng ra bằng Na2S2O3.

SV: Bùi Thị Thoa

9

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

Có thể thêm dư dung dịch chuẩn iot vào chất khử sau đó chuẩn độ KI
dư bằng dung dịch chuần Na2S2O3.
Phản ứng quan trọng là: I3- + 2S2O32-


Complexon I : là axit nitriltriaxetic (NTA), kí hiệu: H3Y, còn gọi là
trilon A
CH2 - COOH

N

Complexon I tạo phức kém bền với

CH2 - COOH

ion kim loại nên ít dùng.

CH2 - COOH

Complexon II là axit etylen diamin tetraaxetic (EDTA), kí hiệu: H4Y,
ít tan trong nước.
CH2 - COOH

HOOC – H2C
N – CH2 – CH2 - N

CH2 - COOH

HOOC – H2C

Complexon III (trilon B): Muối đinatri của axit etylen điaminotetra
axetic (muối đinatri của EDTA), kí hiệu: Na2H2Y, trong phòng thí nghiệm
vẫn hay quen gọi là EDTA.

SV: Bùi Thị Thoa

Phản ứng giữa complexon III và ion kim loại Men+ như sau:
Me2+ + H2Y2- →MeY2- + 2H+
Me3++ H2Y2- →MeY- + 2H+
Me4+ +H2Y2-→MeY+ 2H+
EDTA tạo phức bền và tan trong nước với nhiều ion kim loại. Tất cả
các cation phản ứng với EDTA, trừ ion kim loại kiềm đều tạo thành các phức
đủ bền, đó là cơ sở cho các phương pháp chuẩn độ.

SV: Bùi Thị Thoa

11

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

Ảnh hưởng của pH:
Sự nghiên cứu cân bằng trong dung dịch chứa ion kim loại và EDTA
chỉ rõ mức độ tạo phức phụ thuộc vào pH của dung dịch. Khi chuẩn độ các
cation tạo phức kém bền ( ví dụ : Mg2+, Ca2+) phải chuẩn độ trong môi trường
kiềm. Ngược lại, để chuẩn độ những cation tạo phức bền hơn ( ví dụ : Zn2+,
Ni2+…), có thể thực hiện ngay trong cả môi trường axit vừa phải.
Phép chuẩn độ bằng dung dịch EDTA thường thực hiện trong các dung
dịch đệm với các giá trị pH thích hợp, cố định.
Chất chỉ thị:Các chất chỉ thị kim loại thuộc phổ biến, thường thuộc các
loại sau:
Các thuốc nhuộm triphenylmetan: Ví dụ pirocatesin tím, xilen da cam,


Khoa Hóa Học

thì phải trung hòa bằng NaHCO3. Nếu trong dung dịch có ion NH4+ thì phải
chuẩn độ ở pH = 6,5 – 7,2 vì pH > 7,2 có sự hình thành rõ rệt NH3 làm tan
một phần kết tủa Ag2CrO4 và gây sai số.
Phương pháp này chủ yếu được dùng để chuẩn độ clorua mặc dù về
nguyên tắc có thể xác định chính xác bromua và clorua.
1.5.2. Phương pháp Volhard
Phương pháp Volhard dựa trên phép chuẩn độ ion Ag+ bằng SCN- dùng
Fe3+ làm chỉ thị:

Ag+ + SCN- AgSCN↓trắng

Tại điểm cuối chuẩn độ, khi có dư SCN- có sự xuất hiện màu đỏ của
ion phức FeSCN2+:

Fe3+ + SCN-

FeSCN2+

Phương pháp Volhard được dùng rộng rãi để chuẩn độ gián tiếp ion Cl-,
sau đó chuẩn độ Ag+ dư bằng SCN- dùng Fe3+ làm chỉ thị.
Tại điểm cuối chuẩn độ sẽ xuất hiện màu hồng của phức FeSCN2+ trên
nền của màu trắng của AgCl và AgSCN.
Ưu điểm của phương pháp là có thể thực hiện phép chuẩn độ trong môi
trường axit mạnh CH+ < 0,3M.
Tuy nhiên cần chú ý tới một số yếu tố có thể dẫn tới sai số:
- Khi chuẩn độ SCN- bằng AgNO3 cần lắc mạnh để tránh hiện tượng
hấp phụ Ag+ bởi kết tủa AgSCN dẫn tới sự xuất hiện màu FeSCN- trước điểm

phức hiđroxo của Fe3+. Nồng độ axit (thường dùng HNO3) không được bé
hơn 0,3M.
1.5.3. Phương pháp Fajans
Các chất chỉ thị thường dùng là fluoretxein và các dẫn xuất của nó:
điclofluoretxein,tetrabromfluoretxein(eozin),erythrosin( tetraiodofluoretxein).
Các chỉ thị hấp phụ là những axit yếu.
Trong dung dịch có cân bằng: HflX

H+ + Xfl-

Khi chuẩn độ NaCl bằng AgNO3 thì tại điểm cuối chuẩn độ có sự thay
đổi điện tích của kết tủa.
Trước điểm tương đương kết tủa tích điện âm do có dư Cl- :
AgCl, Cl- Na+
Sau điểm tương đương kết tủa tích điện dương do có dư Ag+:
AgCl, Ag+ NO3Trước điểm tương đương chất chỉ thị fluoretxein không bị hấp thụ vào
kết tủa, ngược lại sau điểm tương đương khi có dư Ag+ thì có cân bằng trao
đổi ion đối:
AgCl, Ag+ NO3- + fl- AgCl, Ag+ fl- + NO3 Như vậy một lớp tích điện dương được hình thành sẽ hút ion
điclofloretxein. Khi đó trên bề mặt kết tủa xuất hiện màu đỏ - hồng.
Độ chính xác của phép chuẩn độ với chất chỉ thị hấp phụ, phụ thuộc
vào các yếu tố sau:
Tính hấp phụ chọn lọc của chất chỉ thị: Trường hợp lí tưởng nhất là
chất chỉ thị phải đổi màu ngay sau điểm tương đương khi điện tích kết tủa vừa

SV: Bùi Thị Thoa

14

Lớp K37B Hóa

1.6.1.1. Che bằng phản ứng kết tủa
Phương pháp này người ta tách kim loại bị che ra khỏi dung dịch bằng
cách kết tủa, nhưng khác với phép tách, không cần lọc để tách trước khi chuẩn
độ. Nồng độ ion kim loại bị che bằng phản ứng kết tủa có thể được tính từ
tích số tan.

SV: Bùi Thị Thoa

15

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

Ví dụ: - Trong phép chuẩn độ Ca2+ khi có mặt Mg2+ trong dung dịch
kiềm mạnh, kết tủa Mg(OH)2 được tạo thành.
-Có thể che những kim loại khác bằng cách kết tủa hidroxit: sắt (III),
titan (IV), zirconi và thiếc (IV)
-Dùng ion F- để che ion Mg2+, Ca2+, Al3+, trong điều kiện đã biết cũng
có thể che Fe3+ bằng F-, …
Nhược điểm của phương pháp: có sự cộng kết một phần kim loại cần
xác định làm giảm độ chính xác của kết quả và là sự hấp phụ chất chỉ thị bởi
kết tủa làm cho sự chuyển màu của chất chỉ thị không rõ rệt. Kết tủa thường
gây khó khăn cho sự nhận biết sự đổi màu ngay cả trong trường hợp không
xảy ra sự hấp phụ chỉ thị.
1.6.1.2. Che bằng phản ứng tạo phức
Phần lớn các phương pháp che đều dựa trên sự tạo thành các phức bền,

phối trí, là những chất che lựa chọn đối với các kim loại tạo sunfua không tan.
Ion CN- tạo phức với hầu hết các kim loại, bền hơn ammoniac, dùng
CN- để che: Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+ và các kim loại quý khi xác
định kim loại kiềm thổ, các lactanoit, mangan và các kim loại khác.
Ion iođua: tác dụng rất lựa chọn, ở nồng độ nhỏ nó chỉ cản Hg (II), khi
sử dụng nồng độ lớn ion iodua có thể che cả Ca2+, Pb2+
H2O2: dùng làm chất che titan (IV). Trong dung dịch axit H2O2 cản trở
sự tạo phức đa nhân của titan (IV) chỉ tác dụng chậm với EDTA, do đó tạo
điều kiện chuẩn độ trực tiếp kim loại này.
1.6.1.3. Che bằng phản ứng oxi hóa – khử
Trong một số trường hợp có thể che kim loại cản trở bằng cách chuyển
chúng vào trạng thái hóa trị khác. Có thể che bằng cách khử :
Ví dụ: Đối với Fe (III) bằng cách thêm vào hidroxylamin hoặc axit
ascorbic. Những hằng số bền của phức Fe (II) và Fe (III) gần 1010 lần nên
những ion Fe (II) không cản trở phép chuẩn độ.
Có thể khử sắt khi che bằng CN-, khi đó ion [Fe(CN)6]4- tạo thành cản
trở ít hơn so với ion màu [Fe(CN)6]3- có tính oxi hóa khá mạnh.
Fe2+ + 6CN-

[Fe(CN)6]4-

Khi chuẩn độ Zn2+ hoặc Ni2+ có thể che Cu2+ bằng ion S2O32-, khi đó Cu
(II) bị khử đến Cu (I) và tạo phức với ion S2O32Những ion hóa trị cao thường tạo phức với EDTA bền hơn với những
ion có hóa trị thấp.

SV: Bùi Thị Thoa

17

Lớp K37B Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ
2.1.Xây dựng một số quy trình phân tích hàm lượng một số ion,ứng dụng
trong phân tích thực tế bằng phương pháp chuẩn độ thể tích.
Bài 1: Định lượng độ cứng của nước theo 2 dạng: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2,
và CaCl2, MgCl2
Nguyên tắc:
Hỗn hợp ion dung dịch gồm: Ca2+, Mg2+, HCO3- , Cl-.
Thí nghiệm 1: Xác định hàm lượng tổng Ca2+, Mg2+ trong nước bằng
phương pháp chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA, chỉ thị EriocrondenT, pH = 10,
đệm amoni
Do: βMgIn- = 107,0> βCaIn- = 105,4
=> Trước khi chuẩn độ có sự tạo phức giữa Mg2+ và EriocromdenT:
Mg2+ + H2In-

MgIn- + 2H+

βMgIn- = 107,0

Phản ứng chuẩn độ:
Mg2+ + H2Y2-

MgY2- + 2H+

β = 1010,57

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khoa Hóa Học

Trước khi chuẩn độ:
Cl- + Ag+

AgCl ↓

Ks-1 = 1010

Phản ứng chuẩn độ: Chuẩn độ lượng Ag+ bằng SCN-, chỉ thị Fe3+:
Ag+ + SCN-

AgSCN↓

Tại điểm dừng chuẩn độ: Khi dư SCN- thấy xuất hiện màu hồng của
phức FeSCN2+:
Fe3+ + SCN-

FeSCN2+

Quy trình thí nghiệm
Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất
Rửa sạch buret, pipet, bình tam giác, cốc có mỏ, ống đong bằng nước cất
Tráng buret bằng dung dịch chuẩn ở thí nghiệm 1: EDTA, thí nghiệm
2: SCNTráng pipet bằng dung dịch chuẩn độ ở mỗi thí nghiệm
Chỉ thị: EriocromdenT, Fe3+
Thí nghiệm 1:
Dùng pipet hút 10 ml (V0 ml) nước cho vào bình tam giác. Thêm 5ml


Tính kết quả
Thí nghiệm 1:
(CCa2+ + CMg2+) =

(1)

Thí nghiệm 2:
Số đương lượng Ag+ = số đương lượng Cl- + số đương lượng SCN=> CAg+ . VAg+ = CCl-. V0 + CSCN-.
=> CCl- =
=> Độ cứng của nước ở dạng MgCl2 và CaCl2 là:
CCa2+ + CMg2+ = CCl- =
Từ

(1) và (2)

(2)

=> Độ cứng của nước ở dạng

Mg(HCO3)2 và

Ca(HCO3)2 là :
CCa2+ + CMg2+ =

-

Bài 2: Xác định hàm lượng phần trăm NaCl và KIO3 có trong một loại bột
canh iot trên thị trường.
Nguyên tắc