Chuẩn độ oxi hóa khử là một trong những phương pháp quan trọng trong phân tích hóa học, được sử dụng để xác định nồng độ của một dung dịch chưa biết (chất phân tích). Đây là một kỹ thuật đơn giản và hiệu quả, thường được áp dụng trong các phòng thí nghiệm và công nghiệp. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các khái niệm cơ bản, các phương pháp và ứng dụng của chuẩn độ oxi hóa khử, cùng với một số bài tập thực hành thường gặp. Show
Các khái niệm cơ bản về chuẩn độ oxi hóa khử.Trước khi đi vào chi tiết về các phương pháp và bài tập chuẩn độ oxi hóa khử, chúng ta cần hiểu rõ về các khái niệm cơ bản liên quan đến nó. Chuẩn độ oxi hóa khử là gì?Chuẩn độ oxi hóa khử là một phương pháp xác định nồng độ của một chất trong một dung dịch bằng cách sử dụng một chất chuẩn có nồng độ đã biết. Trong quá trình chuẩn độ, chất chuẩn này sẽ tác dụng với chất phân tích theo một tỉ lệ nhất định, từ đó xác định được nồng độ của chất phân tích. Sự khác biệt giữa chuẩn độ axit-bazơ và chuẩn độ oxi hóa khử.Hai phương pháp chuẩn độ được sử dụng phổ biến nhất là chuẩn độ axit-bazơ và chuẩn độ oxi hóa khử. Các sự khác biệt chính giữa hai phương pháp này là bản chất của phản ứng xảy ra giữa chất chuẩn độ và chất phân tích trong phép chuẩn độ. Trong chuẩn độ axit-bazơ, phản ứng trung hòa diễn ra và trong chuẩn độ oxi hóa khử, phản ứng oxi hóa khử diễn ra (phản ứng oxi hóa và phản ứng khử). Chất chỉ thị trong chuẩn độ oxi hóa khử.Một trong những yếu tố quan trọng trong phép chuẩn độ oxi hóa khử là việc sử dụng chất chỉ thị. Chất chỉ thị là một chất có khả năng thay đổi màu khi có sự thay đổi về tính chất hoá học của dung dịch. Việc sử dụng chất chỉ thị là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xác định điểm kết thúc của phản ứng. Các phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử.Có nhiều phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử được sử dụng trong thực tế, tùy thuộc vào tính chất của chất phân tích và mục đích của quá trình chuẩn độ. Dưới đây là một số phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử phổ biến. Phương pháp chuẩn độ trực tiếp.Phương pháp này được sử dụng khi chất phân tích có thể tác dụng trực tiếp với chất chuẩn độ. Ví dụ, trong trường hợp muốn xác định nồng độ của một kim loại trong dung dịch, ta có thể sử dụng phương pháp chuẩn độ trực tiếp bằng cách sử dụng một dung dịch chuẩn của kim loại đó để chuẩn độ với dung dịch chứa chất phân tích. Phương pháp chuẩn độ gián tiếp.Phương pháp này được sử dụng khi chất phân tích không thể tác dụng trực tiếp với chất chuẩn độ. Thay vào đó, ta sẽ sử dụng một chất trung gian để tạo ra một phản ứng thay thế và từ đó xác định nồng độ của chất phân tích. Ví dụ, trong trường hợp muốn xác định nồng độ của một axit yếu, ta có thể sử dụng phương pháp chuẩn độ gián tiếp bằng cách sử dụng dung dịch chuẩn NaOH để tạo ra phản ứng trung hòa với axit đó. Phương pháp chuẩn độ sử dụng dung dịch chuẩn Kali permanganat.Kali permanganat (KMnO4) là một chất oxi hóa mạnh, thường được sử dụng trong các phép chuẩn độ oxi hóa khử. Trong quá trình chuẩn độ, KMnO4 sẽ tác dụng với chất phân tích theo tỉ lệ nhất định, từ đó xác định được nồng độ của chất phân tích. Điểm kết thúc của phản ứng được xác định bằng việc theo dõi sự thay đổi màu của dung dịch, từ tím sang xanh lá cây. Phương pháp chuẩn độ sử dụng dung dịch chuẩn Natri hyposulfit.Natri hyposulfit (Na2S2O3) là một chất khử mạnh, được sử dụng trong các phép chuẩn độ oxi hóa khử. Trong quá trình chuẩn độ, Na2S2O3 sẽ tác dụng với chất phân tích theo tỉ lệ nhất định, từ đó xác định được nồng độ của chất phân tích. Điểm kết thúc của phản ứng được xác định bằng việc theo dõi sự thay đổi màu của dung dịch, từ vàng nhạt sang trắng. Phương pháp chuẩn độ sử dụng dung dịch chuẩn Cerium (IV) sulfat.Cerium (IV) sulfat (Ce(SO4)2) cũng là một chất oxi hóa mạnh, thường được sử dụng trong các phép chuẩn độ oxi hóa khử. Tương tự như KMnO4 và Na2S2O3, Ce(SO4)2 sẽ tác dụng với chất phân tích theo tỉ lệ nhất định, từ đó xác định được nồng độ của chất phân tích. Điểm kết thúc của phản ứng được xác định bằng việc theo dõi sự thay đổi màu của dung dịch, từ vàng nhạt sang trắng. Các ứng dụng của chuẩn độ oxi hóa khử.Chuẩn độ oxi hóa khử có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, đặc biệt là trong các lĩnh vực liên quan đến phân tích hóa học. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của phương pháp này. Xác định nồng độ của các chất trong mẫu nước.Trong các phòng thí nghiệm và công nghiệp, việc xác định nồng độ của các chất trong mẫu nước là rất quan trọng. Chuẩn độ oxi hóa khử là một trong những phương pháp được sử dụng để xác định nồng độ của các chất như kim loại nặng, chất hữu cơ hay các chất gây ô nhiễm khác trong mẫu nước. Kiểm tra chất lượng sản phẩm trong công nghiệp.Trong các ngành công nghiệp, việc kiểm tra chất lượng sản phẩm là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn và an toàn cho người sử dụng. Chuẩn độ oxi hóa khử là một trong những phương pháp được sử dụng để xác định nồng độ của các chất trong sản phẩm, từ đó đánh giá chất lượng của sản phẩm. Xác định thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm.Trong lĩnh vực dinh dưỡng, việc xác định thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và an toàn của thực phẩm. Chuẩn độ oxi hóa khử có thể được sử dụng để xác định nồng độ của các chất dinh dưỡng như vitamin C, sắt hay canxi trong thực phẩm. Sự khác biệt chính – Chuẩn độ axit-bazơ so với chuẩn độ oxy hóa khửNói chung, các phép chuẩn độ được sử dụng để xác định nồng độ của một dung dịch chưa biết (chất phân tích). Hai phương pháp chuẩn độ được sử dụng phổ biến nhất là chuẩn độ axit-bazơ và chuẩn độ oxi hóa khử. Các sự khác biệt chính giữa chuẩn độ axit-bazơ và chuẩn độ oxi hóa khử là bản chất của phản ứng xảy ra giữa chất chuẩn độ và chất phân tích trong phép chuẩn độ. Trong chuẩn độ axit-bazơ, phản ứng trung hòa diễn ra và trong chuẩn độ oxi hóa khử, phản ứng oxi hóa khử diễn ra (phản ứng oxi hóa và phản ứng khử). lize.vnệc sử dụng chất chỉ thị là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xác định điểm kết thúc của phản ứng. Sự khác biệt giữa chuẩn độ axit-bazơ và chuẩn độ oxy hóa khử là gì?Bản chất của phản ứng:Chuẩn độ axit-bazơ:Chuẩn độ axit-bazơ liên quan đến phản ứng trung hòa giữa chất phân tích (dung dịch có nồng độ chưa biết) và chất chuẩn độ axit hoặc bazơ. Xem thêm: Công Thức Tính Công Suất Trung Bình, Công Thức Tính Công Suất Chuẩn độ oxy hóa khử:Phản ứng oxy hóa khử bao gồm phản ứng oxy hóa và phản ứng khử giữa chất phân tích và chất chuẩn độ. Không có quy luật nào như vậy thành phần oxi hóa và thành phần nào khử. Chất phân tích hoặc chất chuẩn độ bị oxy hóa, và thành phần còn lại giảm tương ứng. Xác định điểm cuối:Chuẩn độ axit-bazơ:Nói chung, chỉ thị pH, máy đo pH hoặc máy đo độ dẫn được sử dụng để xác định điểm kết thúc của chuẩn độ axit-bazơ. Chuẩn độ oxy hóa khử:Các phương pháp thông dụng nhất để xác định điểm kết thúc của phản ứng oxy hóa khử là sử dụng chiết áp hoặc chỉ thị oxy hóa khử. Nhưng, thường xuyên nhất là chất phân tích hoặc chất chuẩn độ tạo ra màu ở điểm cuối. Vì vậy, các chỉ số bổ sung là không cần thiết trong những trường hợp đó. Xem thêm: Researchgate – Polyalumunium Klorida Dari Alumunium Hidroksida Ví dụ:Chuẩn độ axit-bazơ:
Chuẩn độ oxy hóa khử: 2 KMnO4 + 5 giờ2C2O4 + HCl 6→ 2 MnCl2 + 2KCl + 10 CO2 + 8 giờ2O (+7) (+3) (+2) (+4) Trong phản ứng trên, pemanganat bị khử còn axit oxalic bị oxi hóa. Khi phản ứng kết thúc, màu tím của pemanganat chuyển thành không màu. KMnO4 + 5FeCl2 + 8HCl→ 5FeCl3+ MnCl2+ KCl + 4H2O (+7) (+2) (+3) (+2) Một số bài tập chuẩn độ oxi hóa khử thường gặp.Để hiểu rõ hơn về cách thực hiện phép chuẩn độ oxi hóa khử, chúng ta cùng thực hành một số bài tập thường gặp trong thực tế. Bài tập chuẩn độ oxi hóa khử theo phương pháp trực tiếp.Bài tập: Xác định nồng độ của dung dịch HCl bằng phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử với dung dịch chuẩn NaOH. Bước 1: Chuẩn bị các dung dịch và chất chỉ thị cần thiết. Trong trường hợp này, ta cần chuẩn bị dung dịch HCl có nồng độ chưa biết, dung dịch chuẩn NaOH có nồng độ đã biết và chất chỉ thị phenolphthalein. Bước 2: Đo lường một lượng nhất định của dung dịch HCl vào một bình định mức. Bước 3: Thêm một lượng nhỏ chất chỉ thị vào bình định mức và khuấy đều. Bước 4: Tiến hành chuẩn độ bằng cách thêm từng giọt dung dịch chuẩn NaOH vào bình định mức, khuấy đều và theo dõi sự thay đổi màu của dung dịch. Khi dung dịch chuyển từ màu hồng sang màu xanh nhạt, ta đã đạt được điểm tương đương và ghi lại số giọt dung dịch đã thêm vào. Bước 5: Tính toán nồng độ của dung dịch HCl bằng công thức: Nồng độ HCl = (số giọt dung dịch chuẩn NaOH đã thêm * nồng độ NaOH) / số giọt dung dịch HCl đã dùng. Bài tập chuẩn độ oxi hóa khử theo phương pháp gián tiếp.Bài tập: Xác định nồng độ của dung dịch axit acetic bằng phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử với dung dịch chuẩn NaOH. Bước 1: Chuẩn bị các dung dịch và chất chỉ thị cần thiết. Trong trường hợp này, ta cần chuẩn bị dung dịch axit acetic có nồng độ chưa biết, dung dịch chuẩn NaOH có nồng độ đã biết và chất chỉ thị phenolphthalein. Bước 2: Đo lường một lượng nhất định của dung dịch axit acetic vào một bình định mức. Bước 3: Thêm một lượng nhỏ chất chỉ thị vào bình định mức và khuấy đều. Bước 4: Tiến hành chuẩn độ bằng cách thêm từng giọt dung dịch chuẩn NaOH vào bình định mức, khuấy đều và theo dõi sự thay đổi màu của dung dịch. Khi dung dịch chuyển từ màu trắng sang màu hồng, ta đã đạt được điểm tương đương và ghi lại số giọt dung dịch đã thêm vào. Bước 5: Tính toán nồng độ của dung dịch axit acetic bằng công thức: Nồng độ axit acetic = (số giọt dung dịch chuẩn NaOH đã thêm * nồng độ NaOH) / số giọt dung dịch axit acetic đã dùng. Bài tập chuẩn độ oxi hóa khử sử dụng dung dịch chuẩn Kali permanganat.Bài tập: Xác định nồng độ của dung dịch FeSO4 bằng phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử với dung dịch chuẩn KMnO4. Bước 1: Chuẩn bị các dung dịch và chất chỉ thị cần thiết. Trong trường hợp này, ta cần chuẩn bị dung dịch FeSO4 có nồng độ chưa biết, dung dịch chuẩn KMnO4 có nồng độ đã biết và chất chỉ thị phenolphthalein. Bước 2: Đo lường một lượng nhất định của dung dịch FeSO4 vào một bình định mức. Bước 3: Thêm một lượng nhỏ chất chỉ thị vào bình định mức và khuấy đều. Bước 4: Tiến hành chuẩn độ bằng cách thêm từng giọt dung dịch chuẩn KMnO4 vào bình định mức, khuấy đều và theo dõi sự thay đổi màu của dung dịch. Khi dung dịch chuyển từ màu tím sang màu xanh lá cây, ta đã đạt được điểm tương đương và ghi lại số giọt dung dịch đã thêm vào. Bước 5: Tính toán nồng độ của dung dịch FeSO4 bằng công thức: Nồng độ FeSO4 = (số giọt dung dịch chuẩn KMnO4 đã thêm * nồng độ KMnO4) / số giọt dung dịch FeSO4 đã dùng. 4 đề bài tập về chuẩn độ oxi hóa khửĐề bài 1:
Vậy, 1 mol KMnO4 tương đương với 5 mol Fe2+.
Nồng độ KMnO4:
Lượng KMnO4 cần dùng để chuẩn độ:
Đề bài 2:
Đề bài 3:
= 10 ml/0,1 mol/l = 100 ml/mol Đề bài 4:
= 100 ml/mol * 10 ml/100 ml = 1 ml/mol Kết luận.Chuẩn độ oxi hóa khử là một phương pháp quan trọng trong phân tích hóa học, giúp xác định nồng độ của các chất trong mẫu. Có nhiều phương pháp và dung dịch chuẩn được sử dụng trong phép chuẩn độ này, tùy thuộc vào tính chất của chất phân tích. Việc thực hành các bài tập chuẩn độ oxi hóa khử cũng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thực hiện và tính toán kết quả. |
