Trong phòng thí nghiệm, một nhóm học sinh tìm hiểu ảnh hưởng của thời gian lưu giữ tới nồng độ FeSO₄
27/28
Trong phòng thí nghiệm, một nhóm học sinh tìm hiểu ảnh hưởng của thời gian lưu giữ tới nồng độ FeSO₄ trong dung dịch. Giả thuyết của nhóm học sinh là: “Khi để lâu, nồng độ FeSO4 trong dung dịch giảm.” Nhóm học sinh chuẩn bị 250,0 mL dung dịch FeSO4 (nồng độ khoảng 0,1 M) đựng trong bình kín (dán nhãn bình là Y) và tiến hành các thí nghiệm ở hai thời điểm khác nhau như sau:
- Ngày thứ nhất:
Bước 1: Lấy 10,00 mL dung dịch trong bình Y cho vào bình tam giác rồi thêm tiếp 5 mL dung dịch H2SO4 2 M.
Bước 2: Chuẩn độ dung dịch trong bình tam giác bằng dung dịch KMnO4 2,20×10⁻2 M đến khi xuất hiện màu hồng nhạt (bền trong khoảng 20 giây) thì dừng. Ghi lại thể tích dung dịch KMnO4 đã dùng.
Lặp lại thí nghiệm chuẩn độ thêm 2 lần. Thể tích trung bình của dung dịch KMnO4 sau 3 lần chuẩn độ là 10,70 mL. Nồng độ của Fe(II) xác định được là C1 M.
- Ngày thứ tám:
Xác định lại hàm lượng Fe(II) của dung dịch chứa trong bình Y theo các bước tương tự như ngày thứ nhất. Thể tích trung bình của dung dịch KMnO4 sau 3 lần chuẩn độ là 9,92 mL. Nồng độ của Fe(II) xác định được là C2 M.
Nồng độ dung dịch KMnO4 như nhau trong các thí nghiệm chuẩn độ. Sự thay đổi nồng độ của Fe(II) (q%) được tính theo công thức:
\[{\rm{q\% }} = \frac{{{{\rm{C}}_{\rm{1}}} - {{\rm{C}}_2}}}{{{{\rm{C}}_1}}} \times 100{\rm{\% }}\]
Khi chuẩn độ, dung dịch KMnO₄ được nhỏ trực tiếp vào bình tam giác từ dụng cụ kí hiệu là (B) được minh họa ở Hình 1.
Giá trị của q là 7,9. (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến hàng phần mười.)
Giá trị của C2 là 0,109. (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến hàng phần nghìn.)
Kết quả thu được từ các thí nghiệm phù hợp với giả thuyết ban đầu của nhóm học sinh.
Phương trình chuẩn độ: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
Hoặc bảo toàn electron: \[{n_{FeS{O_4}}} = 5{n_{KMn{O_4}}}\]hay \[{C_{FeS{O_4}}}.{V_{FeS{O_4}}} = 5{C_{KMn{O_4}}}.{V_{KMn{O_4}}}\]
- Ngày thứ nhất: C1 = \[5.\frac{{{C_{KMn{O_4}}}.{V_{KMn{O_4}}}}}{{{V_{FeS{O_4}}}}} = 5.\frac{{2,{{2.10}^{ - 2}}.10,7}}{{10}} = 0,1177\,M.\]
- Ngày thứ tám: C1 = \[5.\frac{{{C_{KMn{O_4}}}.{V_{KMn{O_4}}}}}{{{V_{FeS{O_4}}}}} = 5.\frac{{2,{{2.10}^{ - 2}}.9,92}}{{10}} = 0,10912\,M\, \approx 0,109\,M.\]
- Sự thay đổi nồng độ của Fe(II) là:
\[{\rm{q\% }} = \frac{{{{\rm{C}}_{\rm{1}}} - {{\rm{C}}_2}}}{{{{\rm{C}}_1}}} \times 100{\rm{\% }}\] = \[\frac{{0,1177 - 0,10912}}{{0,1177}}.100\% = 7,2897\% \approx 7,3\% .\]
a. Sai. Phải cho vào burette (A) để xác định điểm tương đương và đo thể tích phản ứng được chính xác.
b. Sai. q = 7,3.
c. Đúng.
d. Đúng. Sau 8 ngày nồng độ giảm FeSO4 giảm 7,3%.