Sự thay đổi giá trị pH trong quá trình chuẩn độ dung dịch (axít mạnh bazơ mạnh)


1. Mục tiêu:

Khám phá sự thay đổi giá trị pH khi axít mạnh nhỏ từ từ vào bazơ mạnh

Xác định nồng độ của bazơ từ đồ thị chuẩn độ thu được trên màn hình MGA

Phát triển kĩ năng cài đặt MGA với bộ đếm giọt, cảm biến pH và dụng cụ khác để tự động thu được đồ thị chuẩn độ

2. Chuẩn bị lý thuyết

Phương pháp chuẩn độ dung dịch axít – bazơ là một phản ứng trung hòa mà được thực hiện trong phòng thí nghiệm để xác định nồng độ của một axít hoặc bazơ chưa biết nồng độ. Mol của axít sẽ bằng mol của bazơ tại điểm trung hòa.

Ví dụ, nếu thực hiện chuẩn độ dung dịch của axít HCl và bazơ NaOH:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Ta có thể thấy tỉ lệ phân tử giữa HCl và NaOH là 1:1. Nếu bạn biết được rằng chuẩn độ 50 ml HCl (chưa biết nồng độ) cần 25 ml NaOH 1M, bạn có thể tính được nồng độ của dung dịch HCl như sau (theo nồng độ mol M và thể tích):

nmol HCl = nmol NaOH

MHCl x VHCl = MNaOH x VNaOH

MHCl = MNaOH x VNaOH / VHCl

MHCl = 25 ml x 1 M / 50 ml

MHCl = 0.5 M HCl

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Bộ đếm giọt

Dụng cụ: 1 aMixer MGA, 1 cảm biến pH, 1 Bộ đếm giọt, 1 ống buret nhựa, 1 cốc 250 ml gắn nhãn ‘R’ (rửa) đổ đầy 3/4 nước, 2 cốc 100 ml, 1 xi lanh đo 10 ml, 1 ống pipet 25 ml, 1 trợ pipet, 1 máy khuấy từ, 1 thanh khuấy từ

Hóa chất: Natri Hidrôxít  NaOH (dung dịch không biết nồng độ), Axít clohydric HCl (dung dịch nồng độ 0.2 M)

4. Tiến hành

I. Trước tiên ta tiến hành hiệu chuẩn để thu được thể tích trung bình của dung dịch rơi xuống

Bước 1: Mở MGA, kết nối cảm biến pH và bộ đếm giọt vào CH1 và CH2 của MGA.

Bước 2: Gắn bộ đếm giọt vào trục đỡ của máy khuấy từ. Đặt cốc 100 ml lên mặt máy khuấy từ. Gắn buret vào bộ đếm giọt (vị trí hình bên trên).  Ta thu được hình như dưới đây

sơ đồ lắp đặt

Chú ý: Van bên trên của ống buret  khóa.

Bước 3: Đổ vào ống buret 50 cm3 dung dịch HCl 0.2 M.

Bước 4: Mở hoàn toàn van dưới của buret và điều chỉnh  van trên sao cho tấc độ rơi khoảng 3-4 giọt/giây. Sau đó đóng van dưới lại.

van ống buret

Bước 5: Thay cốc 100 ml bằng xi lanh đo 10 ml. Trên màn hình Các thiết đặt bộ đếm giọt của MGA nhấn vào nút  “Có” để xác nhận.

thiết đặt bộ đếm giọthiệu chỉnh bộ đếm giọt

Bước 6. Nhấn vào nút “BẮT ĐẦU” và mở van dưới của buret.  Khi HCl rơi xuống khoảng 9-10ml thì đóng van dưới lại. Sau đó nhấn nút “DỪNG”. Đọc giá trị thể tích được trong mục “Tổng thể tích (ml)”. Nhấn vào nút “CẬP NHẬT” . Khi đó thể tích HCl trung bình rơi xuống sẽ được tính và hiển thị, và cũng được lưu lại trong MGA để sử dụng sau.

II. Tiếp theo ta thiết đặt trước khi thu thập dữ liệu

Bước 7: Dùng ống pipet (cùng với trợ pipet) cho 25 cm3 dung dịch NaOH vào cốc 100 ml còn lại. Cho thanh khuấy từ vào cốc.

thanh khuấy từ

Bước 8: Đổ vào buret đủ 50 ml HCl. Thay xilanh đo bằng cốc NaOH. Mở máy khuấy từ. Nhẹ nhàng rút đầu cảm biến pH ra khỏi lọ gel bảo vệ. Nhúng đầu cảm biến vào cốc nước ‘R’ khoảng 10 giây. Lau khô đầu cảm biến pH bằng giấy thấm. Lắp cảm biến vào lỗ ở trên Bộ đếm giọt (hình trên)  sao cho đầu cảm biến ngập trong dung dịch NaOH.

III. Thu thập dữ liệu.

Bước 9: Nhấn vào nút Untitled28 để bắt đầu thu thập dữ liệu.

thu thập dữ liệudừng thu thập dữ liệu

Bước 10: Đến khi đồ thị pH có dạng đối nghịch thì ta bắt đầu nhấn vào nút Untitled12  để dừng quá trình thu thập dữ liệu. Khóa van dưới của buret lại. Nhấn vào biểu tượng Untitled31 để thu được dạng đồ thị của pH theo thể tích. Ta có thể nhấn vào biểu tượng   icon1 để mở rộng đồ thị và nhấn vào biểu tượng icon2 để lưu lại đồ thị thu được.

Bước 11: Tắt máy khuấy từ lấy thanh khuấy từ ra khỏi dung dịch hỗn hợp NaOH và HCl. Lại nhẹ nhàng rút cảm biến pH ra khỏi bộ đếm giọt và nhúng vào cốc ‘R’ khoảng 10 giây. Lau khô đầu cảm biến pH và lại cho lại vào lọ chứa gel bảo vệ. Cất các dụng cụ.

5. Kết luận

Như vậy thí nghiệm sử dụng thiết bị của Addest cho kết quả một cách định lượng bằng số với độ chính xác rất cao.

Quá trình khuấy dung dịch thông thường lắc bằng tay thì đã được thay thế bằng máy khuấy từ.

Ngoài ra, ta cũng có thể kết nối cảm biến với máy tính.