Bài giảng Hóa phân tích 1 - Axit và bazơ- Phản ứng trao đổi proto

Slide 1 of 56 2HÓA PHÂN TÍCH 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Tp HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÃ HỌC PHẦN: 04200055 3GiỚI THIỆU MÔN HỌC Giảng viên: GVC.ThS. TRƯƠNG BÁCH CHIẾN Phone: 01686.151.042 Website: truongbachien.co.cc Email: truongbachien@yahoo.com 4Giới thiệu về nội dung môn học Stt Nội dung Số tiết 1 Chương 1: Cân bằng hóa học và hoạt độ 4 2 Chương 2: Axit và bazơ- phản ứng trao đổi proton 8 3 Chương 3: Phức chất trong dung dịch 6 4 Chương 4: Phản ứng kết tủa 6 5 Chương 5: Phản ứng oxihóa khử 6 5Tài liệu tham khảo
[1] Trần Tử Hiếu, Hóa học phân tích,
[2] Phạm Luận ,Các phương pháp phân tích phổ quang học , trường Đại học Tổng hợp Quốc Gia Hà Nội, 1999.
[3] Từ Văn Mặc, Các phương pháp phân tích hóa lý, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1995
[4] Nguyễn Thị Thu Vân, Phân tích định lượng, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
[5] V.N.Alexeev, Phân tích định lượng,.
[6] Modern Thin layer chromatography, Merck, 1993
[7] S.Suzanne Nielsen, Food Analysis Second Edition, Gaithersburg,Maryland, 1998.
[8] R.P. Bauman ,Absorption spectroscopy,Willey New York, 1962.
[9] A.P.Kreskov, Cơ sở lý thuyết phân tích định lượng, Nhà xuất bản Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội. 6CHƯƠNG 2: ACID - BAZ PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI PROTON 2.1. Định nghĩa acid - baz 2.2. Tích số ion của nước - pH 2.3. Cường độ acid - baz 2.4. Phương trình proton 2.5. pH trong dung dịch nước 72.1. Định nghĩa acid - baz 2.1.1. Theo Arrhenius 2.2.2. Theo Bronsted 8Khái niệm về acid - baz Thuyết Arrhénius Acid là chất khi phân ly tạo thành các ion hydro, và baz là chất khi phân ly tạo thành các ion hydroxyt. HCl + NH3→ NH4+ + Cl- KHÔNG CHÍNH XÁC Ví dụ: HCl = H+ + Cl- 9Thuyết Browsted (thuyết proton) Acid là chất có khả năng cho proton baz là chất có khả năng nhận proton HCl + NH3→ NH4+ + Cl- Ưu điểm Ví dụ: CH3COOH + H2O
CH3COO- + H3O+ Khái niệm về acid - baz 10 Định nghĩa axit, bazơ Quan điểm: Bronsted Quan điểm: Lewis So sánh theo Lewis 11 2.2. Tích số ion của nước - pH 2.2.1. Tích số ion của nước 2.2.2. Thang pH 12 2.2.1. Tích số ion của nước - Tính lưỡng tính của nước - Biểu thức wK H OH + −   =     13 2.2.1. Tích số ion của nước Ở 250C, quy ước: 1410]].[[ −−+ == OHHKW 14 2.2.2. Thang pH Quy ước: pH = - lg[H] Trong dung dịch acid: pH < 7 Trong dung dịch trung hòa: pH = 7 Trong dung dịch baz: pH > 7 Quan trọng: pH + pOH = 14 15 pH của dung dịch 16 2.3. Cường độ acid - baz 2.3.1. Cường độ acid 2.3.2. Cường độ baz 2.3.3. Mối quan hệ 17 Cho phương trình phân ly tổng quát của một acid đơn chức: HA
H+ + A- Hằng số cân bằng có dạng: (viết tắt không dầu ion) HA HAK ]].[[= Gọi là Hằng sốACID - Ka 2.3.1. Cường độ acid 18 Cho phương trình phân ly tổng quát của một baz : H+ + A-
HA Hằng số cân bằng có dạng: (viết tắt không dấu ion) ]].[[ 10].[ ]].[[ ][ 14 OHA HA HA HAK − == Gọi là Hằng số BAZ- Kb 2.3.2. Cường độ baz 19 MỐI LIÊN HỆ 2 HẰNG SỐ NÀY Bằng với tích số ion của nước HA HAKa ]].[[ = ]].[[ 10].[ 14 OHA HAKb − = 1410. −=ba KK 2.3.3. Mối quan hệ 20 Ví dụ 1 Tính hằng số baz của các baz sau: CH3COO-; CN-; NH3; biết các hằng số axit tương ứng là: 1,7.10-5-7,2.10-10-5,6.10-10- 21 Ví dụ 2 Tính các hằng số bazơ từng nấc của các đa bazơ: CO32-, PO43- ; biết hằng số axit từng nấc của H3PO4 lần lượt là: K1 = 7,6.10-3, K2 = 6,2.10-8, K3 = 4,2.10-13. Axit cacbonic lần lượt là: K1 = 10-6, K2 = 10-10 22 2.4. Phương trình bảo toàn proton 2.4.1. Khái niệm 2.4.2. Cân bằng trong phương trình 23 2.4.1. Khái niệm H+ + OH-→ H2O Số mol proton của các axit cho luôn bằng số mol proton của các bazơ nhận 24 Trong dung dịch nước Tổng điện tích dương = tổng điện tích âm có trong dung dịch Tổng điện tích q của loại ion = tích nồng độ cân bằng của ion đó nhân với tích của số Avogadro và số điện tích của ion qX = [X].NX. nX 25 2.4.2. Cân bằng trong phương trình Trong dung dịch CH3COOH, có cân bằng proton như thế nào? 26 Viết phương trình proton trong dung dịch NH3 27 Viết phương trình proton trong dung dịch H2CO3 28 2.5. pH trong dung dịch nước 2.5.1. Đơn acid – baz mạnh 2.5.2. Đơn acid – baz yếu 2.5.3. Hỗn hợp các acid - baz 2.5.4. Hệ đệm 29 Trong hệ đơn acid mạnh : pH = - lg (Ca) 2.5.1. pH dung dịch đơn acid mạnh 30 Ví dụ Tính pH của dung dịch HNO3 ở các mức nồng độ sau: a. 10-3M b. 10-8M 31 Trong hệ đơn Baz mạnh pH = 14 + lg (Cb) 2.5.1. pH dung dịch đơn baz mạnh 32 Ví dụ 1 Tính pH của dung dịch NaOH ở 250C, với các nồng độ sau: a. 10-5M b. 10-8M 33 Ví dụ 2 Nhỏ từng giọt dung dịch HCl 0,1M vào 10mL dung dịch NaOH 0,1M. Tính pH dung dịch thu được khi đã nhỏ HCl với thể tích (mL): 0 – 5 – 9 – 9,5 – 10 – 10,5 -12 34 Nếu acid có hằng số acid lớn, thì phải tính nồng độ ion [H+]=h, theo phương trình )lg( 2 1 aa CpKpH −= 2.5.2. pH dung dịch đơn acid yếu Nếu acid có nồng độ lớn và hằng số acid nhỏ (<10-6), thì: 0..2 =−+ KChKh 35 Ví dụ Tính pH của dung dịch HCN có Ca = 10-4M và Ka = 10-9,4 36 Ví dụ Tính pH của dung dịch HF có Ca = 10-3M, Ka = 6,8.10-4M 37 )lg( 2 1 bb CpKpOH −= 2.5.2. pH dung dịch đơn baz yếu Nếu baz có hằng số baz lớn, thì phải tính nồng độ ion [OH-]=x, theo phương trình Nếu baz có nồng độ lớn và hằng số baz nhỏ (<10-6), thì: 0..2 =−+ KCxKx 38 Ví dụ Tính pH của Dung dịch NH3 0,01M. (pKb= 4,75 ). 39 Tổng kết về pH cho acid ACID mạnh ACID yếu ( )aa CpKpH lg2 1 −=Tính gần đúng: Tính chính xác: giải tìm [H+]=h theo phương trình 0..2 =−+ KChKh 40 Tổng kết về pH cho baz BAZƠ mạnh BAZƠ yếu )lg( 2 1 bb CpKpOH −= Tính chính xác: giải phương trình theo x = [OH-] Từ đó tính pOH rồi suy ra lại pH Tính gần đúng: 0..2 =−+ KCxKx 41 Ví dụ 1 Tính pH của dung dịch gồm CCH3COOH= 5.10-4M và CHCN = 0,1M ; biết pKAC=4,75 & pKHCN=9,4 42 Ví dụ 2 Tính pH của dung dịch gồm CCH3COOH= 0,1 M và CHCOOH = 0,1M ; biết pKAC=4,75 & pKAF=3,74 43 Ví dụ 3 Tính pH của dung dịch H3PO4 0,05M, từ đó tính nồng độ cân bằng của các cấu tử có trong dung dịch,biết pK1=2,12, pK2= 7,21, pK3=12,38 44  Dung dòch muoái Muối phát xuất từ acid mạnh và baz mạnh: pH = 7. Muối phát xuất từ acid mạnh và baz yếu: )lg( 2 1 2 MbOH CpKpKpH −−= Muối phát xuất từ acid yếu và baz mạnh )lg( 2 1 2 MaOH CpKpKpOH −−= Tính pH của một số dung dịch Dung dịch MUỐI ÁP DỤNG 45 Ví dụ Tính pH trong dung dịch CH3COONa 0,1M, biết acid acetic có pKa = 4,75 46  Dung dòch muoái Muối phát xuất từ acid mạnh và baz mạnh: pH = 7. Muối phát xuất từ acid mạnh và baz yếu: )lg( 2 1 2 MbOH CpKpKpH −−= Muối phát xuất từ acid yếu và baz mạnh )lg( 2 1 2 MaOH CpKpKpOH −−= Tính pH của một số dung dịch Dung dịch MUỐI ÁP DỤNG 47 Dung dịch đệm là dung dịch tạo thành khi trộn lẫn một axit yếu (hoặc một baz yếu) với baz liên hợp của nó (hoặc axit liên hợp của nó). Hỗn hợp gồm CH3COOH + CH3COO- hay NH3 + NH4+ HA + A- hay B + BH+ Ví dụ Dung dịch đệm 48 Dung dịch đệm Ý NGHĨA Là dung dịch có pH ít thay đổi khi ta thêm một lượng acid nhỏ hay baz nhỏ, hay pha loãng bằng dung môi 49 Công thức tính Dung dịch đệm acid b a a C CpKpH lg−= Dung dịch đệm 50 Công thức tính Dung dịch đệm baz a b b C CpKpOH lg−= Dung dịch đệm 51 Ví dụ Tính pH của dung dịch đệm gồm HF 0,1M + NaF 0,63M Biết với NaF có pka=3,2 52 Bài tập áp dụng 1. Tính pH các dung dịch sau: - Dung dịch CH3COONa 0,0001M - Dung dịch NH4Cl 0,005M - Dung dịch hỗn hợp H2SO4 0,01M và HCl 0,001M - Dung dịch hỗn hợp NH4Cl 0,01M và NH4OH 0,1M 53 Bài tập áp dụng 2. Cần thêm bao nhiêu mL dung dịch HCl 0,01M vào 1 lít dung dịch NH4OH 0,1M để được Dung dịch có pH = 10 3. Thêm 0,001mol HCl vào 1 lít dung dịch hỗn hợp CH3COONa 0,1M và CH3COOH 0,1M, thì pH dung dịch thu được là bao nhiêu? 54 Bài tập áp dụng 4. Cần thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl 1M vào 250ml dung dịch NH3 0,5M để dung dịch có pH = 9,0. Tính đệm năng của dung dịch 5. Tính khối lượng CH3COONa (M = 82,07, α = 90%) và thể tích dung dịch CH3COOH 99% (d= 1,05) cần để pha được 1 lít dung dịch đệm có pH = 5. Biết nồng độ muối trong dung dịch đệm là 1M