Hướng dẫn giải bài tập Hóa phân tích - Khoa Công Nghệ Hóa Học
1
CHƢƠNG 6: CHUẨN ĐỘ OXY HÓA KHỬ
6.1. Cân bằng các phản ứng sau bằng phƣơng pháp thăng bằng ion- electron
Fe2+ + MnO4- + H+ Fe3+ + Mn2+ + H2O
C2O42- + MnO4- + H+ Mn2+ + H2O + CO2
H2O2 +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O + 5O2
NO2- +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O +NO3-
Cr2O72- + I- + H+ Cr3+ + I3- + H2O
Fe3+ + I- I3- + Fe2+
I3- + S2O32- 3 I- + S4O62
a. Fe2+ + MnO4- + H+ Fe3+ + Mn2+ + H2O
Fe2+ - 1e → Fe3+ x 5
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O x 1
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
b. C2O42- + MnO4- + H+ Mn2+ + H2O + CO2
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O x 2
C2O42- -2e → 2 CO2 x 5
5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2
c. H2O2 +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O + 5O2
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O (thiếu 8H+) x 2
H2O2 - 2e → O2 (thừa 2H+) x 5
Ở bán phản ứng khử khi đã nhân 2 cần 16 H+
Ở bán phản ứng oxy hóa khi x 5 thừa 10 H+
Sau khi quy đồng số e, số ion H+ thực sự thiếu là 6 H+
5H2O2 +2MnO4- + 6H+ 2Mn2+ + 8H2O + 5O2
Hướng dẫn giải bài tập Hóa phân tích - Khoa Công Nghệ Hóa Học
2
d. NO2- +MnO4- + H+ Mn2+ + H2O +NO3-
MnO4- + 5e → Mn2+ (thừa 4 O) x 2 Thừa 8 oxy
NO2- -2e → NO3- (thiếu 1 O) x 5 thiếu 5 oxy
Kết hợp hai bán phản ứng thừa 3 oxy
2MnO4- + 5NO2- → 2Mn2+ + 5NO3 (thừa 3 oxy)
Giải quyết 3 oxy này bằng cách cho kết hợp với 6 H+
2MnO4- + 5NO2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5NO3+ 3H2O
e. Cr2O72- + I- + H+ Cr3+ + I3- + H2O
Cr2O72- + 6e + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O x 1
2I- -2e → I2
I2 + I- → I3-
Cr2O72- + 9I- + 14H+ 2Cr3+ + 3I3- + 7H2O
f. Fe3+ + I- I3- + Fe2+
3I- - 2e → I3- x 1
Fe3+ + 1e → Fe2+ x 2
2Fe3+ + 3I- I3- + 2 Fe2+
g. I3- + S2O32- 3 I- + S4O62-
3I- - 2e → I3- x 1
2S2O32- + 2e → S4O62 x 1
I3- + 2 S2O32- 3 I- + S4O62
6.2 Viết phƣơng trình trao đổi electron của các hệ oxy hoá khử sau:
a.CrO2- , H2O/Cr, OH-
b.SO42-,H+/H2SO3, H2O
c.AsO43-,H+/AsO33-,H2O
a. CrO2- + 3e + 2H2O → Cr + 4OH-
3I- - 2e →I3- x 3
Hướng dẫn giải bài tập Hóa phân tích - Khoa Công Nghệ Hóa Học
3
b, SO42- + 2e + H2SO3 (thiếu 2H+ và thừa 1oxy)
SO42- + 2e + 4H+ H2SO3 + H2O
c. AsO43-,H+/AsO33-,H2O
AsO43- + 2e + 2H+ AsO33- + H2O
6.4 Cho biết thế oxy hóa khử chuẩn của các cặp sau: E0 (H3AsO4/ H3AsO3)= 0,559 V: E0(
I2/I-)=0,54V
a. Phản ứng sẽ xảy ra theo chiều nào ở điều kiện tiêu chuẩn
AsO
3
4
+ 2I- + 2H+ AsO
3
3
+ I2 + H2O
b. Phản ứng sẽ xảy ra theo chiều nào ở pH = 8
Các bán phản ứng
AsO
3
4
+ 2e + 2H+ AsO
3
3
+ H2O
2I- - 2e I2
Thế oxy hóa khử của cặp AsO
3
4
/ AsO
3
3
xác định bởi phƣơng trình:
E = Eo +
2
0,059
lg [H+]2 +
2
0,059
lg
]
]
-3
3
-3
4
[AsO
[AsO
Thế ở điều kiện chuẩn là thế khi:
[AsO
3
4
] = [AsO
3
3
] = 1(M) và [H+]= 100 (M).
. Ở dktc E0 (H3AsO4/ H3AsO3)= 0,559 V > E0( I2/I-)=0,54V
Nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận
Khi pH=8. E = Eo +
2
0,059
lg [H+]2 +
2
0,059
lg
]
]
-3
3
-3
4
[AsO
[AsO
Thế chuẩn điều kiện Eo' ở pH = 8 là thế khi:
[AsO
3
4
] = [AsO
3
3
] = 1(M) và [H+]= 10-8 (M).
Eo'= Eo –
2
20,059
pH = 0,57 – 0,059 × 8 = 0,098V
NHƣ vậy ở pH =8 , [AsO
3
4
] = [AsO
3
3
] = 1(M) có E’o=0.098v < E0( I2/I-)=0,54V. Nên I2
sẽ phản ứng với AsO
3
3
. Phản ứng trên sẽ xảy ra theo chiều ngƣợc.
6.5. Thế oxy hoá khử chuẩn của cặp Ag+/Ag là 0,8V. Tính thế oxy hoá khử chuẩn điều
Hướng dẫn giải bài tập Hóa phân tích - Khoa Công Nghệ Hóa Học
4
kiện của cặp Ag+/Ag khi có mặt Cl-
Ở điều kiện chuẩn : Ag+ + 1e Ag
(1)
Khi có mặt Cl- Ag+ + Cl- AgCl
Bán phản ứng trở thành AgCl + 1e Ag + Cl-
(2)
Trong dung dịch E của các cặp oxy hóa khử liên hợp trong dung dịch bằng nhau và bằng
E của dung dịch . Do đó so (1) và (2)
là thế chuẩn của cặp {AgCl / Ag, Cl- } và là thế chuẩn điều kiện của cặp
Ag+/Ag khi có mặt Cl-
=>
6.7. Viết phƣơng trình phản ứng khử MnO4- trong các môi trƣờng axit mạnh, trung tính
và baz mạnh. Và tính đƣơng lƣợng gam của MnO4- trong mỗi trƣờng hợp.
Trong môi trƣờng axit mạnh: ion MnO4- bị khử thành Mn2+ không màu
MnO4- + 5e- + 8H+ Mn2+ + 4H2O ĐMnO4=MMnO4/5
Trong môi trƣờng axit yếu, trung tính hoặc kiềm yếu, ion MnO4- bị khử thành MnO2
MnO4- + 3e- + 4H+ MnO2 + 2H2O ĐMnO4=MMnO4/3
MnO4- + 3e- + 2H2O MnO2 ↓ + 4OH-
Trong môi trƣờng kiềm mạnh, ion MnO4- bị khử thành manganat.
MnO4- + 1e- → MnO42- ĐMnO4=MMnO4/1
6.8. Giải thích tại sao KMnO4 không phải là chất gốc? Tại sao chỉ xác định độ chuẩn của
Hướng dẫn giải bài tập Hóa phân tích - Khoa Công Nghệ Hóa Học
5
KMnO4 vài ngày sau khi pha chế?
KMnO4 là chất rắn có tính oxy hóa mạnh, tinh thể màu tím đen và thƣờng có tạp chất,
chủ yếu là MnO2. Khi hòa tan trong nƣớc KMnO4 có thể bị phân hủy bởi vết các chất khử
có trong nƣớc nhƣ các chất hữu cơ theo bụi rơi vào nƣớc tạo thành MnO2. Vì vậy sau khi
pha chế xong, nồng độ dung dịch giảm dần, phải sau 7 – 10 ngày nồng độ dung dịch mới
ổn định. Nếu đun nóng dung dịch KMnO4, quá trình oxy hóa xảy ra nhanh, sau vài giờ có
thể lọc bỏ kết tủa và đƣợc dung dịch KMnO4 có nồng độ ổn định.
Để dung dịch KMnO4 đƣợc bền và nồng độ của nó không thay đổi, cần phải lọc bỏ
kết tủa MnO2 có lẫn trong dung dịch vì chúng có tác dụng xúc tác làm tăng sự phân hủy
tiếp tục của KMnO4 :
KMnO4 + H2O = MnO2 + 4KOH + 3O2 (1)
Cũng nên chú ý pemanganat oxy hóa đƣợc cao su, nút bấc và giấy, Do đó không lọc
KMnO4 qua giấy lọc mà phải lọc bằng chén lọc thủy tinh, hoặc tách dung dịch khỏi kết
tủa MnO2 bằng ống xiphông.
Bảo quản dung dịch KMnO4 trong tối, hoặc trong chai màu tối vì ánh sáng làm tăng
nhanh sự phân hủy của KMnO4 theo phƣơng trình (1)
6.9. Tính khối lƣợng KMnO4 ( M= 158 ; P=95% ) cần để pha 100ml KMnO4 1N.
Tính thể tích KMnO4 1N cần lấy để pha đƣợc 100ml KMnO4 0,05N. Biết KMnO4
đƣợc sử dụng là chất chuẩn trong môi trƣờng axit mạnh.
- Công thức m = VNM/10ZP. (Z=5)
- (VN)đ = (VN)s
ĐS: 3,33g; 5ml
6.10. Tính khối lƣợng H2C2O4.2H2O ( M=126,07 ; 99,5% ) để pha 100 ml H2C2O4 chuẩn
0,05N dùng trong phƣơng pháp Permanganat
ĐS: 0,3168g
6.11. Trình bày cách pha chế 2 lít H2SO4 6N từ H2SO4 đậm đặc 98% d=1,84.
- Tính số ml H2SO4 cần dùng V (ml) = VNM/10ZPd (Z=2)=326ml
- Dung dịch H2SO4 6N thƣờng đƣợc dùng làm môi trƣờng nên khi pha chế không cần