Để xác định hàm lượng nitrogen trong phân vô cơ amoni sulfate, người ta tiến hành xác định hàm lượng ion amoni bằng phương pháp urotropin. Hãy thiết lập quy trình phân tích cho mẫu phân vô cơ trên biết khi phản ứng với formaldehyde, ion ammoni sẽ tạo thành dạng acid liên hợp của urotropin (CH2)6N4H4+ có 3 nấc đầu tiên là acid mạnh và pKa4= 5.13. Cho biết dung dịch fomaldehyde có hàm lượng HCHO gần bằng 35% và hàm lượng ammoni sulfate trong phân SA nằm trong khoảng 70 – 90 %. Hãy chọn cỡ dụng cụ thích hợp cho phép phân tích.
Bài giải:
Vì NH4+ là một acid yếu pKa= 9.25 nên không thể chuẩn độ định lượng trực tiếp với NaOH. ( pCo + pDF + pKa < 10 vậy Co>10^-0.45)
Nên người ta chuẩn độ thay thế bằng cách biến đổi bằng cách cho một thể tích chính xác NH4+ vào HCHO dư để tạo ra acid liên hợp của urotropin là acid 4 nấc 3 nấc đầu mạnh nấc 4 có pKa=5.13
Phương trình phản ứng
4NH4+ + 6HCHO = 3H+ + ( CH2)6N4H+ + 6H2O
3H+ + ( CH2)6N4H+ + 4OH- = (CH2)6N4 + 4 H2O
Ta nhận thấy 4 mol nito trong NH4+ tác dụng vừa đủ với 4 mol NaOH vậy đương lượng của NaOH là 1.
Điều kiện chuẩn độ 99,9%: pCo + pDF + pKa < 8
Nếu chọn nồng độ NaOH = với nồng độ của ion amoni thì ta có pDF=0.3
Vậy pCo < 8 – 5.13 – 0.3 = 2.57 Vậy Co> 10^-2.57 N
Ta chọn nồng độ chuẩn là 0.1 N
Đường cong chuẩn độ:
F= 0 . pH= ½(pKa + pCo)= ½( 5.13 + 1) = 3.056( tính thêm cho nhớ công thức)
F=0.999 pH= pKa + lg (0.999:0.001)= pKa + 3= 8.13 ( tính pH theo đệm)
F=1. pH = 14 – ½( pKb + pDF + pCo)= 8.915. ( tính pH theo bazo yếu)
F= 1.001. pH = 14 – ( pCo + pDF + p(F-1))= 14 – ( 1+ 0.3 + 3 ) = 9.7( bằng nồng độ bazo dư )
Với khoảng bước nhảy 8.13 – 9.7 ta có thể chọn chỉ thị 8.3 hay phenophatlein( vừa chớm chuyển màu pT= 9.6 – 9.8) ( yêu cầu tay nghề của người phân tích).
Khoảng bước nhảy khá hẹp do chọn điều kiện 99,9% , nếu chọn 99% thì khoản bước nhảy nới rộng ra 7.13 – 10.7 ta có thể chọn chỉ thị dễ dàng hơn.
Phần thực hành
Bình định mức : 100 mL.
Pipet bầu: 10 mL.
Buret 25 mL.
Dung dịch SA 0.1 N
Dung dịch NaOH 0.1 N.
Giả thiết hàm lượng acid trong mẫu là 80% lượng mẫu cần cân:
m= 132X 0.1 X 100: 1000 X 100:80= 1.65 gam vậy cân chính xác khoảng 1.65 g mẫu hòa tan vào bình định mức 100 mL.
Xác định lại nồng độ NaOH 0.1N bằng chất gốc H2C2O4 0.1N
Tính lượng fomalin thêm vào C= 0.1 * 6 :4 =0.15 N(chỗ này không có d của fomol nên không tính được lượng cần thiết thêm vào). Hình như là 6.5 mL. chỗ này em bị bí.
Do HCHO để trong không khí chuyển thành acid HCOOH có pKa=3.75 nên ảnh hưởng đến kết quả .
Ta lấy 10mL mẫu sau đó cho 6.5 mL HCHO vào để một thời gian cho phản ứng rồi ta chuẩn HCOOH sinh ra bằng NaOH chỉ thi phenolphtalein xuất hiện màu hồng nhạt không biến mất tron 30s.
Rồi thêm chị thị 8.3 chuẩn từ vàng sang tím phenolphatlein thì thoáng hồng.
Còn tính hàm lượng N trong SA các bạn tính nha.
Có một số câu hỏi:
Ta có thể chuẩn độ trực tiếp NH4+ bằng NaOH được không.
Còn bài mình làm thì nhờ anh chị thầy cô nhận xét giúp . cảm ơn
:tuongquan