Tài liệu Phương pháp chuẩn độ acid bazo

BAØI 7.3.1 0 1 0 2 0 3 0 PHÖÔNG PHAÙP CHUAÅN ÑOÄ ACID – BAZ 4 0 Burette (C) 5 0 Erlen (X) HAÈNG SOÁ ÑAËC TRÖNG CUÛA ACID–BAZ HAÈNG SOÁ ÑAËC TRÖNG CUÛA ACID HA (1) ⇄ (2) A– + H+ HA : acid; A– : baz lieân hôïp Theo chieàu (1) : haèng soá phaân li acid k HA  kacid  ka  k A / B [ H  ][ A ]  [ HA] Theo chieàu (2) : haèng soá beàn βHA HAÈNG SOÁ ÑAËC TRÖNG CUÛA ACID–BAZ HAÈNG SOÁ ÑAËC TRÖNG CUÛA BAZ (1) A- + H2O ⇄ HA + OH– (2) Theo chieàu (1): haèng soá phaân li baz k A   kbaz Theo chieàu (2) : haèng soá beànβA- [ HA][OH  ]  kb  [ A ][ H 2O] Lieân heä giöõa kHA vaø kA[ H  ][ A ] [ HA][OH  ] k HA .k A     k H 2O  10 14 (250 C ] [ HA] [ A ][ H 2O] Acid caøng maïnh thì baz lieân hôïp caøng yeáu HAÈNG SOÁ ÑAËC TRÖNG CUÛA ACID–BAZ VÍ DUÏ HCl Cl– + H+ CH3COOH ⇄ CH3COO– + H+ NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH– H3PO4 ⇄ H2PO4– + H+ H2PO4– ⇄ HPO42– + H+ HPO42– ⇄ PO43– + H+ HCl, CH3COOH, NH4+ : ñôn acid; H3PO4 : ña acid CH3COO– , NH3 : ñôn baz; PO43– : ña baz TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH pH =– lg[H+] [H+] coù ñöôïc baèng caùch giaûi PT toång quaùt (nhaän ñöôïc töø söï toå hôïp caùc PT lieân quan nhö PT trung hoøa ñieän, PT tích soá ion cuûa nöôùc, caùc PT baûo toaøn vaät chaát, caùc PT haèng soá phaân li acid (baz)… thaønh moät PT duy nhaát) TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH ACID pH cuûa dung dòch ñôn acid HA Xeùt ñôn acid HA coù noàng ñoä ban ñaàu CHA, haèng soá phaân li kHA. Trong dung dòch nöôùc: HA⇄ H++A – H2O⇄ H++OH – Trong DD coù 4 aån soá : [H+, [OH –], [A- ] vaø [HA] Ñeå tính pH, chuùng ta giaûi PT chöùa [H+] nhaän ñöôïc töø söï toå hôïp caùc phöông trình lieân quan (PT haèng soá phaân li acid, PT baûo toaøn ñieän tích, PT baûo toaøn khoái löôïng, PT tích soá ion cuûa nöôùc) TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH ACID pH cuûa dung dòch ñôn acid HA PT HS phaân li acid : PT baûo toaøn khoái löôïng PT trung hoaø ñieän PT tích soá ion cuûa nöôùc k HA [ H  ][ A  ]  [ HA] HA ]+[ A - ] = CHA (b) [H+ ] = [OH- ] + [A -] (c) [H+ ][OH- ] = kH2O Töø (a), (b) vaø (c) suy ra: C HA  [ A  ] C HA  [ H  ]  [OH  ] [ HA] [ H ]  k HA   k HA  k HA  [A ] [A ] [ H  ]  [OH  ]  (a) (d) (e) TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH ACID pH cuûa dung dòch ñôn acid HA Thay [OH  ]  k H 2O [H  ] ruùt ra töø PT (d) vaøo (e) vaø bieán ñoåi, ta ñöôïc PT tính pH cuûa ñôn acid HA : [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = 0 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH ACID pH cuûa dung dòch ña acid HnA Töông töï, thaønh laäp ñöôc PT duøng ñeå tính pH cuûa dung dòch ña acid HnA (noàng ñoä ban ñaàu C0, caùc haèng soá phaân li k1, k2, k3 …) nhö sau: [H+]n+2 + k1 [H+]n+1 + (k1 k2–k1C0 –10–14) [H+]n + (k1 k2 k3 – 2 k1 k2 C0 – k1. kH2O)[H+]n-1 + (k1 k2 k3 k4 –3k1 k2 k3 C0 – k1k2 kH2O) [H+ ]n-2 +... – k1k2....kn. kH2O = 0 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH BAZ Taát caû PT tính pH cuûa DD acid aùp duïng ñöôïc ñeå tính pOH cho DD baz, chæ caàn thay [H+] baèng [OH–], thay kacid baèng kbaz …vaøo PT töông öùng TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH ÑEÄM (CHÖÙA ACID VAØ BAZ LIEÂN HÔÏP) Dung dòch chöùa acid yeáu vaø muoái cuûa noù DD chöùa acid yeáu HA (noàng ñoä CA) vaø baz lieân hôïp A– (noàng ñoä CB) trong daïng muoái NaA, ví duï (CH3COOH + CH3COONa): [H+]3 +(CB+ kHA)[H+]2 – (CAkHA + kH2O ) [H+] – kHA . kH2O = 0 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH PT TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH ÑEÄM (CHÖÙA ACID VAØ BAZ LIEÂN HÔÏP) Dung dòch chöùa baz yeáu vaø acid lieân hôïp DD chöùa baz yeáu A- (noàng ñoä CB) vaø acid lieân hôïp HA (noàng ñoä CA), ví duï (NH4OH + NH4Cl): OH–]3 + (CA + kA)[OH–] 2 – (CB kA + kH2O ) [OH–] – kA . kH2O = 0 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa dung dòch ñôn acid HA Töø PT ñaày ñuû: [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = 0 Coù theå haï baäc thaønh PT ñôn giaûn töông öùng vôùi caùc tröôøng hôïp: -HA laø acid maïnh -HA laø acid trung bình -HA laø acid yeáu -HA laø acid raát yeáu TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa dung dòch ñôn acid HA [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = 0 Coâng thöùc ñôn giaûn Acid maïnh pH = – lg CHA Phaïm vi aùp duïng Ñieàu kieän cuûa k k  10 – 1 Ñieàu kieän cuûa noàng ñoä (M) 10 – 6  CHA  10 – 2 10– 4 k 10 –2 10 – 6  CHA  10 – 5 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa dung dòch ñôn acid HA [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = 0 Coâng thöùc ñôn giaûn Phaïm vi aùp duïng Ñieàu kieän cuûa k acid yeáu pH= ½ pkHA – ½ lg CHA 10– 8  k  10 – 4 (Neáu kHA khoâng lôùn vaø [H+]<< CHA) Ñieàu kieän cuûa noàng ñoä (M) 10–3CHA 1 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa dung dòch ñôn acid HA [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = 0 Coâng thöùc ñôn giaûn Phaïm vi aùp duïng Ñieàu kieän cuûa k Acid trung bình [H+]2+kHA [H+]–kHACHA = 0 (kHAkhoâng quaù beù vaø [OH–] <<[H+]) Ñieàu kieän cuûa noàng ñoä (M) k ≥ 10–7 CHA  10 – 6 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa dung dòch ñôn acid HA [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = 0 Phaïm vi aùp duïng Coâng thöùc ñôn giaûn Ñieàu kieän cuûa k Ñieàu kieän cuûa noàng ñoä (M) acid raát yeáu pH= 7 (CHA raát beù) Moïi k CHA < 10 – 8 TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa dung dòch ñôn baz A– Baz maïnh pOH = –lg CA- hay pH = 14 + lg CABaz trung bình [OH–]2+kA [OH–]–kACA = 0 Baz yeáu : pOH = ½ pkA- – ½lg CAhay pH = 7 + ½ pkHA + ½ lg CA( HA : acid lieân hôïp vôùi baz A– ) TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa ña acid HnA /ña baz An– Ñieàu kieän chung ñeå xem ña acid (baz) töông ñöông ñôn acid hoaëc ñôn baz k1  10 3 vaø 10 – 3 M  C  10 – 1 M k2 (chæ aùp duïng cho caùc tröôøng hôïp töông töï vôùi caùc tröôøng hôïp ñöôïc neâu trong caùc ví duï döôùi ñaây) TÍNH pH CUÛA DUNG DÒCH MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC ÑÔN GIAÛN TÍNH pH CUÛA DD pH cuûa ña acid HnA /ña baz An– Ví duï 1: H2CO3 ( ka1 = 10 – 6,35 ; ka2 = 10 – 10,32 )0,01M: töông ñöông ñôn acid coù kHA = ka1 =10–6,35 (acid yeáu) pH= ½ 6,35 – ½ lg 0,01 = 4,18 Ví duï 2: H3PO4 ( ka1 = 10 – 2,12 ;ka2=10 – 7,21;ka3=10 – 12,34) 0,1M: töông ñöông ñôn acid coù kHA= ka1=10–2,12 (acid trung bình) [H+]2+ ka1 [H+]– ka1 CHA = 0