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 2.4 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....24
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.............................................................................................................................26
Bảng 3.3 Kết quả chuẩn độ dung dịch EDTA 0,010M bằng Ni2+ 0,00985M với chỉ thị Murexit.......28
Công thức tính:...............................................................................................................................29
........................................................................................................................................................29
Bảng 3.4 Kết quả chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M bằng EDTA 0,0100M với chỉ thị PAR...........30
Công thức tính:...............................................................................................................................31
Bảng 3.5 Kết quả chuẩn độ dung dịch Zn2+ 0,00999M bằng EDTA 0,0100M với chỉ thị PAN..........33
Công thức tính:...............................................................................................................................33
........................................................................................................................................................33
Bảng 3.6 Kết quả chuẩn độ EDTA 0,0100M bằng dung dịch Zn2+ 0,00999M với chỉ thị PAR...........35
Công thức tính:................................................................................................................................35
........................................................................................................................................................35
Bảng 3.7 Kết quả chuẩn độ EDTA 0,0100M bằng dung dịch Zn2+ 0,00999M với chỉ thị PAN...........37
Công thức tính:................................................................................................................................37
........................................................................................................................................................37
Bảng 3.8 Bảng kết quả chuẩn độ hỗn hợp Fe-Zn với các thuốc thử PAR, PAN.................................41
Công thức tính:................................................................................................................................42
........................................................................................................................................................42
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).........................................................................................................45


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Đường chuẩn độ của ion kim loại Mn+ bằng EDTA...........................................................12
Hình 3.1: Phép chuẩn độ Ni2+ với Murexit, màu của dung dịch (từ trái sang phải) trước khi cho chỉ
thị, trước và tại điểm kết thúc chuẩn độ ........................................................................................24



MỞ ĐẦU
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm. Thực nghiệm giúp người học
củng cố lý thuyết, hình thành và phát triển các kĩ năng thực hành, khả năng tư
duy sáng tạo. Thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết, tạo niềm tin khoa học, từ
đó giúp người học thêm hứng thú học tập và nghiên cứu.
Trong dạy và học Hóa học ở phổ thông, thí nghiệm đóng vai trò đặc
biệt quan trọng, nhưng vẫn chưa được chú ý đúng mức. Học sinh chủ yếu
được cung cấp kiến thức lý thuyết, phần thực hành rất ít. Tâm lý học sinh ngại
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


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+

=

C V2
25, 00

c) Định lượng tổng Zn2+ và Cu2+ (Bài tập IChO tại 45 - 2013) [6]
A.

Hòa tan hợp kim
a) Cân chính xác khoảng 250 mg mẫu hợp kim brass cho vào cốc thủy

tinh. Chú ý nếu không có mẫu hợp kim thì có thể sử dụng dung dịch gồm ion
Cu2+ và Zn2+ với nồng độ như giới thiệu ở phần trên.
b) Cho từ từ 5 mL dung dịch HNO3 đặc vào cốc đựng mẫu hợp kim (thí
nghiệm nên được tiến hành trong tủ hút để hạn chế ảnh hưởng của khí NO2).

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


4. Tính phân số nồng độ của ion H2EDTA2- ở pH = 6. Cho biết EDTA
là axit yếu có các hằng số phân li axit như sau : K 1 = 1,0x10-2; K2 = 2,1x10-3 ;
K3 = 6,9x10-7; K4 = 5,5x10-11.
5. Thiết lập công thức và tính nồng độ của Cu 2+ và Zn2+ trong dung dịch
cần chuẩn độ. Tính tỉ lệ khối lượng của Cu và Zn trong hợp kim trên.
1.1.2 Định lượng Ni2+ [3]
a) Chuẩn độ trực tiếp
Chuẩn độ trực tiếp Ni 2+ bằng EDTA dùng Murexit làm chỉ thị. Lấy
chính xác 25,00 mL dung dịch Ni2+ (môi trường axit) không được chứa quá
0,4 mg Ni2+. Thêm NH3 vào dung dịch cho đến khi tạo phức hoàn toàn với
Ni2+. Thêm chất chỉ thị Murexit vào cho đến khi xuất hiện màu vàng rõ (nếu
chỉ có màu vàng da cam chứng tỏ pH < 10 thì phải thêm tiếp NH 3 cho đến
màu vàng). Pha loãng dung dịch với nước cất (thêm độ ~100 mL nước cất).
Chuẩn độ bằng EDTA 0,10M đến xuất hiện màu tím. Gần cuối phép chuẩn
độ, cần thêm tiếp vài mL NH 3 và lại chuẩn độ cho đến khi màu chuyển hẳn từ
vàng sang tím xanh rõ.
b) Chuẩn độ ngược

A
N

B
= C N .VB

VA

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
6


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…
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

Các chất chuẩn để chuẩn hóa các bazơ thường dùng: kalihiđrophtalat,
axit oxalic…
1.3.2 Chuẩn độ oxi hóa – khử
Dựa trên phản ứng trao đổi electron để xác định các chất ở dạng oxi
hóa hoặc dạng khử. Để xác định một chất oxi hóa người ta dùng dung dịch
chuẩn là dung dịch chất khử có nồng độ chính xác và ngược lại để xác định
một chất khử người ta dùng dung dịch chuẩn là dung dịch chất oxi hóa.
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
8


+ Axit điphenylamin sunfonic
+ Ferroin
1.3.3 Chuẩn độ kết tủa
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-

hành khi có mặt các chất tạo phức phụ để duy trì pH xác định, nhằm tránh sự
tạo kết tủa hidroxit kim loại cũng như là cơ sở để chọn chỉ thị cho phép chuẩn
độ một cách thích hợp.
1.4.2 Đường chuẩn độ
Xét quá trình chuẩn độ ion M n+ bằng EDTA (H4Y) khi có mặt chất tạo
phức phụ X, và chỉ thị In4-. Các cân bằng xảy ra trong hệ như sau:
Sự phân li của EDTA:
H4Y

⇌

H3Y- + H+

H3Y-

⇌

H2Y2- + H+

Ka2=10-2,67

H2Y2-

⇌

HY3- + H+

Ka3=10-6,16

HY3-

Mn+

+

2X ⇌

MX2

…………………..
Mn+

+

nX ⇌ MXn

Phản ứng tạo phức chính giữa EDTA và kim loại
10


Mn+

+ Y4− ⇌

MY(n-4)

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 ]

C 0 V0 − CV
V + V0

=> q= P -1 = ([Y]’ – [M]’)

V + V0
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:

11


P


H+ + HIn2-

⇌

pKa

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.


> 11,9
màu vàng

màu đỏ

PAR tạo phức với một số ion kim loại cho phức chất màu đỏ.
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 :

⇌

H4In ⇌

H+ + H3In2- ⇌ H+

pKa

9,2

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.
1.4.4 Các kĩ thuật chuẩn độ complexon
1.4.4.1. Chuẩn độ trực tiếp
Nguyên tắc chuẩn độ là thiết lập pH chuẩn độ thích hợp, sau đó thêm


:

MII

+ Y

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 .

thì có thể định lượng bằng cách chuẩn độ gián tiếp với EDTA.
Ví dụ, có thể xác định sunfat bằng cách cho vào dung dịch phân tích
một lượng dư chính xác Ba2+ và sau khi tách kết tủa BaSO4 thì chuẩn độ
lượng Ba2+ dư bằng EDTA. Tương tự như vậy để định lượng PO 43- người ta
16


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.

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
- 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

18


3) Pha chế và chuẩn hóa dung dịch NiSO4 0,0100M
3.1) Pha chế dung dịch NiSO4 0,0100M
Cân 2,9079 g NiSO4. 6H2O bằng cân phân tích. Hòa tan tinh thể rồi
định mức thành 1000 mL dung dịch NiSO4.
3.2) Chuẩn hóa dung dịch NiSO4
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:

10,00
10,00
10,00
9,99

Nồng độ dung dịch Zn2+ tính từ kết quả chuẩn độ dung dịch là:
9,99.0, 0100 =0,00999 M
CZn2+ =
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)

1
2
3
Trung bình

9,95