BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
---------

VÕ THỊ THANH TRÚC

NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION KẼM VÀ NIKEN
THEO PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC VÀ
XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM TRONG
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60 44 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bích Ngân
Hà Nội – 10/2015


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đào Thị Phương Diệp và
TS Nguyễn Bích Ngân, cùng các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa Phân Tích đã tận
tình giúp đỡ, khích lệ kịp thời trong thời gian làm việc tại trường Đại Học sư
phạm Hà Nội.
Ngoài ra, em cũng xin cho em gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu
trường ĐH Tây Nguyên, Ban Giám Hiệu trường ĐH Sư Phạm Hà Nội, khoa
hóa học của trường ĐH Sư Phạm Hà Nội, phòng thực hành hóa phân tích đã
tạo điều kiện cho em được học hỏi, trau dồi kiến thức nhằm nâng cao sự hiểu
biết về chuyên môn.
Trong quá trình làm luận văn này, em luôn nhận được sự giảng dạy chỉ

Bảng 2.3 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Fe3+ bằng EDTA 0,0100 M.................................................20
Bảng 2.5 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Cu2+ bằng EDTA 0,0100M..................................................21
Bảng 3.1 Kết quả chuẩn độ dung dịch Ni2+ 0,00985M bằng EDTA 0,0100M với chỉ thị Murexit....25
Bảng 3.2 Kết quả chuẩn độ ngược Ni2+ 0,00985M và EDTA 0,0100M bằng Mg2+ 0,0100M với chỉ
thị Ericrom đen T.............................................................................................................................27
Bảng 3.4 Kết quả chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M bằng EDTA 0,0100M với chỉ thị PAR...........30
Bảng 3.5 Kết quả chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M bằng EDTA 0,0100M với chỉ thị PAN..........32
Bảng 3.6 Kết quả chuẩn độ EDTA 0,0100M bằng dung dịch Zn2+ 0,00999M với chỉ thị PAR...........34
Bảng 3.7 Kết quả chuẩn độ EDTA 0,0100M bằng dung dịch Zn2+ 0,00999M với chỉ thị PAN...........36
Bảng 3.8 Bảng kết quả chuẩn độ hỗn hợp Fe-Zn với các thuốc thử PAR, PAN.................................40
Bảng 3.9 Bảng kết quả chuẩn độ hỗn hợp Cu-Zn với các thuốc thử PAR, Murexit (= 0,00999 M; =
0,01033 M; CEDTA= 0,0100M).........................................................................................................44

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Đường chuẩn độ của ion kim loại Mn+ bằng EDTA.............................................................9
Hình 3.1: Phép chuẩn độ Ni2+ với Murexit, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho chỉ
thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ .......................................................................................25
Hình 3.2: Phép chuẩn độ ngược Ni2+ bằng Mg2+, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi
cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ............................................................................27
Hình 3.3: Phép chuẩn độ EDTA bằng Ni2+ với chỉ thị Murexit, màu của dung dịch (từ trái sang phải)
trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ............................................................28
Bảng 3.3 Kết quả chuẩn độ dung dịch EDTA 0,010M bằng Ni2+ 0,00985M với chỉ thị Murexit.......28
Hình 3.4: Phép chuẩn độ Zn2+ với chỉ thị PAR của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho chỉ
thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ........................................................................................30
Hình 3.5: Phép chuẩn độ Zn2+ với chỉ thị PAN, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho
chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ..................................................................................32
Hình 3.6: Phép chuẩn độ EDTA bằng Zn2+ với chỉ thị PAR, màu của dung dịch (từ trái sang phải)
trước khi cho chỉ thị, trước và sau điểm kết thúc chuẩn độ............................................................34



học và khó áp dụng hóa học vào cuộc sống là phổ biến. Do đó, thực nghiệm
hóa học ở phổ thông cần phải được đẩy mạnh và đầu tư nhiều hơn.
Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi những năm qua, việc dạy và
học thực hành hóa học chưa được chú trọng đúng mức. Yêu cầu của nội dung
thi chọn học sinh giỏi Hóa học các tỉnh và Quốc gia trước năm 2011 chưa đề
cập tới phần thực hành. Trong khi ở các kì thi Olympic Hóa học quốc tế
(IChO), phần thực hành đều có các bài thực hành hóa phân tích, tổng hợp vô
cơ, hữu cơ, nên rất khó khăn cho các em học sinh đội tuyển Việt Nam.
Bắt đầu từ năm học 2011-2012, theo Quy chế thi chọn Học sinh giỏi
cấp Quốc gia được ban hành theo Thông tư số 56/2011/TT-BGDĐT ngày
25/11/2011, kỳ thi chọn học sinh giỏi Quốc gia có thêm phần thực hành đối
với các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học. Năm học 2011-2012, phần thi thực
hành đối với các môn này được thực hiện thông qua phương thức thi viết (viết
phương án thực hành). Bắt đầu từ năm học 2012-2013, phần thi thực hành
chính thức được áp dụng trong kì thi chọn học sinh giỏi Quốc gia. Đây là cải
tiến tích cực của kì thi chọn Học sinh giỏi Quốc gia, đồng thời cũng đặt ra
nhiều thách thức cho giảng dạy thực hành hóa học ở bậc phổ thông.

1


Trên cơ sở khảo sát các đề thi Olympic hóa học quốc tế (IChO) từ năm
1996-2015, kết quả thống kê trong 20 lần thi IChO thì có đến 26 bài thực
hành liên quan đến chuẩn độ thể tích. Cụ thể là:
Phương pháp chuẩn độ Axit – Bazơ xuất hiện 2 lần ở vào kì IChO 38;
Phương pháp chuẩn độ tạo phức xuất hiện 10 lần vào các kì IChO 29, 32, 33,
36, 40, 42, 44, 45, 46, 47; Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử xuất hiện 13
lần vào các kì IChO 28, 30, 31, 32, 33, 36, 37,41, 42, 43, 44, 46, 47; Phương
pháp chuẩn độ kết tủa xuất hiện 1 lần vào kì IChO 40.
Do đó với mục đích xây dựng các bài thí nghiệm hoàn chỉnh, không

Dung dịch A cần xác định nồng độ được gọi là dung dịch cần chuẩn.
Dung dịch B đã biết nồng độ chính xác và được dùng để xác định nồng độ các
dung dịch khác được gọi là dung dịch chuẩn. 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 đủ để phản ứng vừa hết với toàn bộ chất A có trong dung dịch thì ta
nói phép chuẩn độ đã đạt đến điểm tương đương. Trong chuẩn độ thể tích
người ta thường dựa vào một số tín hiệu nào đó (ví dụ sự thay đổi màu, sự
xuất hiện kết tủa…) của một trong các chất tham gia phản ứng hoặc một chất
phụ có trong dung dịch để xác định điểm tương đương. Chất thay đổi tín hiệu
khi chuẩn độ được gọi là chất chỉ thị. Thực tế chúng ta thường ngừng chuẩn
độ khi chất chỉ thị thay đổi tín hiệu, thời điểm tại đó chất chỉ thị đổi tín hiệu
được gọi là điểm kết thúc chuẩn độ hoặc điểm dừng chuẩn độ. Trong thực tế,
điểm dừng chuẩn độ có thể không trùng với điểm tương đương và điều đó gây
ra sai số chuẩn độ. Sai số chuẩn độ thường do hai yếu tố:
- Do sử dụng chất chỉ thị không thích hợp (sai số chỉ thị).
- Do kĩ thuật chuẩn độ : sử dụng các pipet, buret không đúng cách…
3


Trong các phương pháp phân tích thể tích, phải nghiên cứu các yếu tố có thể
làm giảm sai số đến mức thấp nhất.
Các ưu điểm của phương pháp chuẩn độ thể tích là hóa chất dễ kiếm và rẻ
tiền, màu sắc phong phú, chỉ thị nhiều, độ nhạy cao, độ chính xác cao, độ
chọn lọc cao.
1.2 Phân loại
Dựa vào tính chất của phản ứng, chuẩn độ thể tích chia làm 4 loại:
chuẩn độ axit- bazơ, chuẩn độ oxi hóa khử, chuẩn độ kết tủa, chuẩn độ tạo
phức. Trong chuẩn độ tạo phức dựa trên các phản ứng complexon.
1.2.1 Chuẩn độ axit – bazơ
Đặc điểm của phương pháp là dựa vào phản ứng axit với bazơ để xác

Dung dịch chuẩn oxi hóa : KMnO4, K2Cr2O7, I2-Na2S2O3, KBrO3,
KIO3….
Dung dịch chuẩn khử : TiCl3, Muối Mohr….
Trong phương pháp oxi hóa khử có trường hợp không cần sử dụng chất
chỉ thị mà vẫn nhận ra điểm cuối. Ví dụ khi chuẩn các chất khử bằng dung
dịch KMnO4, một giọt dung dịch KMnO4 dư sẽ làm cho dung dịch có màu
hồng đó là dấu hiệu để kết thúc chuẩn độ. Còn trong đa số trường hợp phải
dùng chất chỉ thị. Chất chỉ thị oxi hóa khử là những chất mà dạng oxi hóa và
dạng khử có màu khác nhau. Màu sắc của chất chỉ thị biến đổi phụ thuộc vào
thế oxi hóa của dung dịch. Một số chất chỉ thị oxi hóa khử quan trọng:
+ Điphenylamin
+ Điphenylbenziđin
+ Axit điphenylamin sunfonic
+ Ferroin
1.2.3 Chuẩn độ kết tủa

5


Chuẩn độ kết tủa là phương pháp chuẩn độ thể thích dựa trên các phản
ứng tạo hợp chất ít tan. Trong đó quan trọng nhất là phương pháp chuẩn độ đo
bạc. Phương pháp chuẩn độ đo bạc là phương pháp chuẩn độ kết tủa dựa trên
việc dùng dung dịch chuẩn là AgNO3 để xác định các halogenua (X-).
Ag+ + X-

AgX↓ ;

(X- = Cl-, Br-, I-, SCN-….)

1.2.4 Chuẩn độ tạo phức

Sự phân li của EDTA:
H4Y

⇌

H3Y- + H+

H3Y-

⇌

H2Y2- + H+

Ka2=10-2,67

H2Y2-

⇌

HY3- + H+

Ka3=10-6,16

HY3-

⇌

Y4- + H+

Ka1 =10-2,00

MX2

…………………..
Mn+

+

nX ⇌ MXn

Phản ứng tạo phức chính giữa EDTA và kim loại
Mn+

+ Y4− ⇌

MY(n-4)

7


Dựa vào những phản ứng trên, có thể thấy việc tính cân bằng khi chuẩn độ tạo
phức là rất phức tạp. Và để đơn giản hơn cho quá trình tính đường chuẩn độ,
người ta sử dụng phương pháp gần đúng dựa trên hằng số bền điều kiện β ' :

[ MY ]
β' =
'
'
[ M ] .[ Y ]
'


C0 V 0

(2)

Trong đó: q là sai số chuẩn độ
Từ (1) và (2) ta có phương trình tính [M]’ tại các thời điểm bất kỳ:
1
1 C V
C V 
+ q. 0 0 .[ M ]' - . o 0 =0
'
β' V + Vo
V + V0 
β

[M]’2+ 

Như vậy, đường chuẩn độ của phép chuẩn độ trực tiếp ion kim loại sẽ có dạng
sau:

8


Hình 1.1. Đường chuẩn độ của ion kim loại Mn+ bằng EDTA

1.3.3 Các chất chỉ thị trong chuẩn độ compexon.
Các chất chỉ thị trong chuẩn độ complexon phải thỏa mãn các điều kiện:
có độ nhạy cao để có thể quan sát sự đổi màu khi nồng độ chỉ thị thấp, phức của
kim loại với chỉ thị phải có độ bền trong phạm vi xác định (độ bền tương đối
cao nhưng phải kém bền hơn phức ion kim loại với EDTA, thường chọn chỉ

6,3

11,6

pH

11

Màu chỉ thị:

màu đỏ

màu xanh

H+ +

In3-

màu vàng da cam

Eriocrom đen T tạo phức với một số kim loại cho phức màu đỏ vang.
Thuốc thử PAR ( 4-(2-piriđinazo)-rezoxin )
Thuốc thử 4-(2-piriđinazo)-rezoxin (PAR) là chất bột màu đỏ thắm, tan
tốt trong nước, ancol và axeton, dung dịch thuốc thử có màu vàng da cam, bền
trong thời gian dài và có công thức cấu tạo:

H3In+ ⇌ H+ + H2In
pKa

Thuốc thử PAN ( 1-(2-piriđinazo)2-naphtol )
Thuốc thử 1-(2-piriđinazo)2-naphtol (PAN) là chất bột màu vàng đỏ,
tan tốt trong nước, ancol và axeton, metylclorua…dung dịch thuốc thử có màu
vàng, bền trong thời gian dài, PAN có công thức cấu tạo là:

N

N

N
HO

H2In+
pKa

H+ + HIn

1,9

pH
Màu chỉ thị :

⇌

⇌

H+ +

In-



10,9

pH

9,0

11

Màu chỉ thị : đỏ tím

tím

+ H2In3- ⇌ H+

+ In4-

xanh tím

Murexit tạo phức với một số ion kim loại cho phức chất màu vàng.
1.3.4 Các kĩ thuật chuẩn độ complexon
1.3.4.1. Chuẩn độ trực tiếp
Nguyên tắc chuẩn độ là thiết lập pH chuẩn độ thích hợp, sau đó thêm
dung dịch chuẩn (EDTA) bằng buret đến đổi màu dung dịch. Thêm chất tạo
phức phụ (nếu cần) để ngăn chặn sự tạo phức phụ của ion kim loại. Chọn chỉ
thị thích hợp sao cho thoả mãn điều kiện :
'
'
β ' MY 10 −4 < β MIn
< 10+4 β MY

Điểm cuối chuẩn độ

:

MII + In

β 2'

⇌ MIIY
⇌

MIIIn

Tại điểm cuối chuẩn độ màu của dung dịch chuyển từ màu của chỉ thị dạng tự
do sang chỉ thị dạng tạo phức với MII .
'
'
Chú ý: Điều kiện để chuẩn độ ngược: β M Y ≥ β M
I

II Y

≥ 107 .

1.3.4.3 Phương pháp chuẩn độ thế
Nguyên tắc chuẩn độ là thay thế lượng ion kim loại MI (là kim loại
không chuẩn độ trực tiếp được bằng EDTA) bằng 1 lượng tương đương ion
kim loại MII (là kim loại chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA).
Cụ thể: Người ta cho một lượng dư phức MIIY vào dung dịch chuẩn độ
chứa ion MI. Để phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi chuẩn độ MII bằng dung dịch

làm kết tủa nó dưới dạng magie amoni photphat MgNH 4PO4. Sau khi tách kết
tủa, hòa tan trong axit và chuẩn độ Mg2+ tạo thành bằng EDTA, từ đó, suy ra
nồng độ photphat trong dung dịch phân tích.
Phương pháp gián tiếp cũng được áp dụng khi phân tích các hỗn hợp kim
loại. Ở đây kim loại trong hỗn hợp phân tích được thay bằng một kim loại khác
(bằng một phản ứng hóa học thích hợp) có thể chuẩn độ chọn lọc bằng EDTA
hoặc có thể tách dễ dàng khỏi kim loại thứ hai có hỗn hợp phân tích.
1.4 Một số phép chuẩn độ Ni2+, Zn2+ trong tài liệu tham khảo.
1.4.1 Định lượng hỗn hợp Zn2+ và Mg2+.
a) Định lượng tổng số Zn2+ và Mg2+:
Dùng pipet lấy 25,00 mL dung dịch phân tích cho vào bình eclen 250 mL.
Trung hòa axit bằng NaOH (nếu cần). Thêm 25 mL dung dịch đệm (NH 3 +
NH4Cl) một ít chỉ thị Eriocrom đen T, rồi chuẩn bằng EDTA (hết V 1 mL EDTA
CM).

CZn2+ + Mg 2+

=

C V1
25,00

b) Định lượng Mg2+:
Lấy chính xác 25,00 mL dung dịch phân tích cho vào bình eclen 250
mL. Thêm 25 mL dung dịch đệm, 2g KCN để che Zn 2+ (dưới dạng phức với
xianua), một ít chỉ thị Eriocrom đen T và 50 mL nước cất. Chuẩn độ bằng
ETDA hết V2 mL

CMg 2+


dung dịch chỉ thị PAR, lắc để trộn đều.
g) Chuẩn độ dung dịch trong bình bằng dung dịch EDTA chuẩn, nồng
độ 0,05 M cho đến khi dung dịch đổi từ màu xanh tím sang màu xanh nước
biển hoặc màu xanh vàng. (Nếu dùng chỉ thị Xylenol da cam thì màu chuyển
từ đỏ sang màu xanh lá cây). Làm lại thí nghiệm thêm ít nhất 2 lần.
C.
Xác định hàm lượng Zn2+
h) Lấy chính xác 10 mL dung dịch mẫu vào bình tam giác 100 mL,
thêm vào bình 10 mL nước cất, 5 mL dung dịch đệm axetat, 2 mL dung dịch
Na2S2O3 và thêm 3 giọt dung dịch chỉ thị PAR, lắc để trộn đều.
i) Chuẩn độ dung dịch trong bình bằng dung dịch EDTA chuẩn, nồng
độ 0,05 M cho đến khi dung dịch đổi từ màu đỏ sang màu vàng. (Nếu dùng
chỉ thị Xylenol da cam thì màu cũng tương tự).
D.
Xác định Cu2+

15


j) Thể tích cần thiết dùng để chuẩn độ lượng Cu 2+ được tính bằng cách
lấy thể tích dùng trong thí nghiệm B (chuẩn độ cả Cu 2+ và Zn2+) trừ đi thể tích
dùng trong thí nghiệm C (dùng chuẩn độ riêng lượng Zn2+).
Câu hỏi và phân tích số liệu
1. Viết và cân bằng các phương trình phản ứng xảy ra khi:
• Hòa tan hợp kim trong axit nitric.
• Chuẩn đồng và kẽm bằng Na2H2EDTA.
2. Giải thích tại sao có thể dùng dung dịch Na 2S2O3 để che ion Cu2+,
viết phương trình phản ứng minh họa.
3. Tại sao phải giữ pH của dung dịch trong khoảng 5-6.
4. Tính phân số nồng độ của ion H2EDTA2- ở pH = 6. Cho biết EDTA

2. Chuẩn bị buret chứa MgSO4, đọc vạch ban đầu. Chuẩn độ dung dịch
hỗn hợp cho đến khi dung dịch chuyển sang màu đỏ mận bền. Đọc vạch sau
khi dùng chuẩn độ. Lặp lại phép chuẩn độ cho đến khi thu được kết quả lặp.
3. Tính lượng Na2H2EDTA đã dùng để chuẩn độ Ni 2+ dựa vào tổng
lượng Na2H2EDTA cho vào và lượng MgSO4 đã dùng để chuẩn độ.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và dụng cụ
2.1.1 Hóa chất:
- EDTA tinh khiết phân tích. (Merck, M = 372,25 g/mol).
- MgSO4.7H2O, Zn(NO3)2, NiSO4.6H20 tinh khiết phân tích (Merck).
- CuSO4.5H2O, Fe(NO3)3.9H2O (Trung Quốc).
- PAR, PAN (Merck).
- Murexit, Eriocrom đen T (Trung Quốc).
- NH3, NH4Cl, CH3COOH, CH3COONa.
- Pyrophotphat ( Na4P2O7), Na2S2O3.
2.1.2 Dụng cụ
17


- Buret 25 mL , buret 10 mL
- Pipet 10 mL
- Bình định mức 2000 mL, 1000 mL, 500 mL, 250 mL, 100 mL
- Cân phân tích
2.2. Pha chế và chuẩn hóa các dung dịch
Dung dịch NH3 6M được pha chế bằng cách lấy gần 205 mL NH 3
(d=1,00) đặc (25-27%) và pha loãng thành 500 mL.
Dung dịch đệm NH3 1M - NH4Cl 1M được pha chế bằng cách trộn
53,5 g NH4Cl với 68,12 mL NH3 đặc (d=1,00) (25-27%) và pha loãng thành
1000 mL.

Lấy chính xác 10,00 mL dung dịch vừa pha, thêm 3 mL dung dịch NH 3
6M; thêm 6 giọt chỉ thị Murexit. Chuẩn độ bằng EDTA 0,0100 M, lặp lại thí
nghiệm 5 lần. Kết quả chuẩn độ được ghi lại trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Ni2+ bằng EDTA 0,0100M.

Lần
1
2
3
4
5
Trung bình

VEDTA (mL)
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85
9,85

Nồng độ dung dịch Ni2+ tính từ kết quả chuẩn độ dung dịch là:
CNi2+ =

9,85.0, 0100
=0,00985 M
10, 00

4) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch Zn(NO3)2 0,0100M
4.1) Pha chế dung dịch Zn(NO3)2 0,0100M

10, 00

5) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch Fe(NO3)3 0,0100M
5.1) Pha chế dung dịch Fe(NO3)3 0,0100M
Cân 4,04 g Fe(NO3)3.9H2O bằng cân phân tích. Hòa tan tinh thể rồi định mức
thành 1000 mL dung dịch Fe(NO3)3.
5.2) Chuẩn hóa dung dịch Fe(NO3)3 .
Lấy chính xác 10,00ml dung dịch Fe3+ , thêm 10 giọt chỉ thị axit sunfosalixilic (lúc
này dung dịch có màu tím). Đun nóng đến 700C. Chuẩn độ bằng EDTA 0,0100 M
cho đến khi dung dịch chuyển từ màu tím sang màu vàng nhạt, lặp lại thí nghiệm
3 lần.Các kết quả chuẩn độ được ghi lại trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Kết quả chuẩn hóa dung dịch Fe3+ bằng EDTA 0,0100 M
Lần

VEDTA(mL)
20