Bài tập phân tích định tính

[Trần Văn Quyết]

Tại sao lại là PbS/Pb mà không phải là Pb2+/Pb? Em cám ơn nhé!

[Hồ Sỹ Phúc]

Nguyên văn bởi Trần Văn Quyết

Tại sao lại là PbS/Pb mà không phải là Pb2+/Pb? Em cám ơn nhé!

Thì cũng là Pb2+/Pb thôi, nhưng vì sự có mặt S2- làm cho Pb2+ phụ thuộc vào Tích số tan của PbS và nồng độ S2-, do đó người ta ký hiệu là PbS/Pb để cho người đọc dễ hiểu. Ok?

[Trần Văn Quyết]

Đánh giá khả năng oxy hóa Fe{2+} bằng KMnO4 ở pH = 2.0
Cho:
C(Fe2+) = 0.10M; C(KMnO4) = 0.10M
lg*β(Fe2+) = -5.92
lg*β(Fe3+) = -2.17
lg*β(Mn2+) = -10.6
E°(Fe3+/Fe2+) = 0.771V
E°(MnO4-/Mn2+) = 1.51V

Mọi người giải giúp mình bài này nhé.
Trong sách có đáp án nhưng mình thấy không ổn.
Ai có cách nào hay thì đăng lên giúp, mình cảm ơn nhiều!

[giotnuoctrongbienca]

Nguyên văn bởi Trần Văn Quyết

Đánh giá khả năng oxy hóa Fe{2+} bằng KMnO4 ở pH = 2.0
Cho:
C(Fe2+) = 0.10M; C(KMnO4) = 0.10M
lg*β(Fe2+) = -5.92
lg*β(Fe3+) = -2.17
lg*β(Mn2+) = -10.6
E°(Fe3+/Fe2+) = 0.771V
E°(MnO4-/Mn2+) = 1.51V

Mọi người giải giúp mình bài này nhé.
Trong sách có đáp án nhưng mình thấy không ổn.
Ai có cách nào hay thì đăng lên giúp, mình cảm ơn nhiều!

Chào bạn,
tôi thắc mắc không biết
lg*β(Fe2+) = -5.92
lg*β(Fe3+) = -2.17
lg*β(Mn2+) = -10.6
nghĩa là gì?
Thân ái

[hieu-manu]

Nguyên văn bởi giotnuoctrongbienca

Chào bạn,
tôi thắc mắc không biết
lg*β(Fe2+) = -5.92
lg*β(Fe3+) = -2.17
lg*β(Mn2+) = -10.6
nghĩa là gì?
Thân ái

Chắc là hằng số tạo phức hidroxo, bài này không khó. Bạn tìm trong mấy quyển bài tập hóa phân tích kiểu gì cũng có. Tuy nhiên tôi cũng gợi ý là: Vì Ph=2 nên có thể bỏ qua sự tạo phức hidroxo của Mn và Fe2+.

[giotnuoctrongbienca]

Nguyên văn bởi hieu-manu

Chắc là hằng số tạo phức hidroxo, bài này không khó. Bạn tìm trong mấy quyển bài tập hóa phân tích kiểu gì cũng có. Tuy nhiên tôi cũng gợi ý là: Vì Ph=2 nên có thể bỏ qua sự tạo phức hidroxo của Mn và Fe2+.

lg*β(Fe2+) = -5.92
lg*β(Fe3+) = -2.17
lg*β(Mn2+) = -10.6

Tôi thấy những giá trị trên hình như không phải các hằng số không bền của phức hydroxo vì tôi tra trong hankbook thấy hằng số không bền của phức hydroxo của các ion trên như sau:
Fe(II) có: pK1 = 5.56, pK12=9.77, pK123 =9.67 và pK1234 = 8.56.
Fe(III) có: pK1 = 11.87, pK12=21.17, pK123 =30.67.
Mn(II) có: pK1 = 3.9, pK12=???, pK123 =8.3.

Nói chung chúng ta viết gì thì nên viết đầy đủ tránh gây tình huống không rõ ràng cho người đọc.
Thân ái

[Hồ Sỹ Phúc]

Đúng là hiện nay nhiều tác giả có nhiều cách viết khác nhau nên có thể gây hiểu nhầm như thầy giotnuoc... đã nói. Ở đây tôi xin chú thích một chút để thống nhất các ký hiệu để chúng ta có thể hiểu được vấn đề này, tránh dẫn đến sự tranh cãi không cần thiết.
- Trước hết là kí hiệu *β, đây chính là hằng số cân bằng của:
M^(n+) + H2O <-> MOH^{(n-1)+} + H^+-----------*β
Kí hiệu này, sách trước đây được ký hiệu bằng "chữ n có đuôi kéo dài" đọc là "eta"
- Theo kí hiệu thầy giotnuoc...đưa ra (K1, K12...), đây chính là các hằng số không bền, thì nó chính là hằng số cân bằng của các cân bằng sau:
MOH^{(n-1)+} <-> M^(n+) + OH^----------------------K1.
M(OH)2^{(n-2)+} <-> MOH^{(n-1)+} + OH^----------K12...
Ở đây chỉ xét nấc thứ nhất nên ta cần chú ý 2 cân bằng sau:
M^(n+) + H2O <-> MOH^{(n-1)+} + H^+-----------*β
MOH^{(n-1)+} <-> M^(n+) + OH^----------------------K1.
Các bạn dễ thấy *β.K1 = Kw -> lg*β = pK1 - 14.
Các bạn hãy kiểm tra lại các giá trị *β, K1 của các ion trên sẽ thấy sự hợp lý (Sự khác nhau tương đối là do tham khảo sách của các tác giả khác nhau).

Thân!

[giotnuoctrongbienca]

Nguyên văn bởi Hồ Sỹ Phúc

Đúng là hiện nay nhiều tác giả có nhiều cách viết khác nhau nên có thể gây hiểu nhầm như thầy giotnuoc... đã nói. Ở đây tôi xin chú thích một chút để thống nhất các ký hiệu để chúng ta có thể hiểu được vấn đề này, tránh dẫn đến sự tranh cãi không cần thiết.
- Trước hết là kí hiệu *β, đây chính là hằng số cân bằng của:
M^(n+) + H2O <-> MOH^{(n-1)+} + H^+-----------*β
Kí hiệu này, sách trước đây được ký hiệu bằng "chữ n có đuôi kéo dài" đọc là "eta"
- Theo kí hiệu thầy giotnuoc...đưa ra (K1, K12...), đây chính là các hằng số không bền, thì nó chính là hằng số cân bằng của các cân bằng sau:
MOH^{(n-1)+} <-> M^(n+) + OH^----------------------K1.
M(OH)2^{(n-2)+} <-> MOH^{(n-1)+} + OH^----------K12...
Ở đây chỉ xét nấc thứ nhất nên ta cần chú ý 2 cân bằng sau:
M^(n+) + H2O <-> MOH^{(n-1)+} + H^+-----------*β
MOH^{(n-1)+} <-> M^(n+) + OH^----------------------K1.
Các bạn dễ thấy *β.K1 = Kw -> lg*β = pK1 - 14.
Các bạn hãy kiểm tra lại các giá trị *β, K1 của các ion trên sẽ thấy sự hợp lý (Sự khác nhau tương đối là do tham khảo sách của các tác giả khác nhau).

Thân!

Chào các bạn,
Tôi cũng có một hình thức giải quyết hơi khác so với bạn Phúc. Mời tham khảo trong file đính kèm. Tuy vậy thì đuờng nào cũng về Rome thôi.

Thân ái

[Trần Văn Quyết]

Cảm ơn mọi người nhiều nhé!
Trong sách viết chính xác như thế này:
lg*βII(Fe2+) = -5.92
lg*βIII(Fe3+) = -2.17
lg*βII(Mn2+) = -10.6
Đó chính là hằng số của pư tạo phức hydroxo của M(n+).
Đây là bài tập trong đề đề nghị của trường Quốc học Huế - Olympic 30-4 năm 2008. Cách của thầy giotnuoctbc giống với cách giải của trường này:
Fe(3+) + e <--> Fe(2+)
E = E'(Fe3+/Fe2+) + 0.0592lg([Fe3+]'/[Fe2+]')_________ (1)

[Fe3+]' = [Fe3+] + [FeOH(2+)] = [Fe3+].(1+ *βIII.h^-1) (2)
[Fe2+]' = [Fe2+] + [FeOH+] = [Fe2+].(1+ *βII.h^-1)___ (3)

PT Nernst:

E = E°(Fe3+/Fe2+) + 0.0592lg([Fe3+]/[Fe2+])_________ (4)]

Từ (1) (2) (3) (4)
E'(Fe3+/Fe2+) = E°(Fe3+/Fe2+) - 0.0592lg[(1+ *βIII.h^-1)/(1+ *βII.h^-1)

Thay h = 10^-2 ; *βIII = 10^-2.17 ; *βII = 10^-5.92
E'(Fe3+/Fe2+) = 0.758 V

Tương tự với cặp MnO4-/Mn2+:
E'(MnO4-/Mn2+) = 1.321 V

=======================
Em nghĩ dấu phẩy ' chỉ nồng độ ban đầu của mỗi chất (như kí hiệu C). Và E' là thế của pư lúc ban đầu, E là thế ở thời điểm cân bằng. Tuy nhiên ban đầu thì nồng độ Fe3+ bằng 0, như vậy thì thế pư phải lớn vô cùng, phù hợp với thực tế vì pư là thuận nghịch, không thế tồn tại trạng thái cân bằng mà một vế phương trình có nồng độ 0 được.
Vậy muốn đánh giá 1 pư phải đánh giá E ở thời điểm nào? Em thấy có nhiều bài giải thường đánh giá E ở thời điểm cân bằng, và có lược bớt một số tham số nồng độ, giống như bài của anh Phúc.
Mong thầy giotnuoc... nói giúp em bản chất của bài giải đó nhé, em muốn hiểu rõ để áp dụng cho các bài khác. Em cám ơn thầy nhiều!

[giotnuoctrongbienca]

Nguyên văn bởi Trần Văn Quyết

Cảm ơn mọi người nhiều nhé!
Trong sách viết chính xác như thế này:
lg*βII(Fe2+) = -5.92
lg*βIII(Fe3+) = -2.17
lg*βII(Mn2+) = -10.6
Đó chính là hằng số của pư tạo phức hydroxo của M(n+).
Đây là bài tập trong đề đề nghị của trường Quốc học Huế - Olympic 30-4 năm 2008. Cách của thầy giotnuoctbc giống với cách giải của trường này:
Fe(3+) + e <--> Fe(2+)
E = E'(Fe3+/Fe2+) + 0.0592lg([Fe3+]'/[Fe2+]')_________ (1)

[Fe3+]' = [Fe3+] + [FeOH(2+)] = [Fe3+].(1+ *βIII.h^-1) (2)
[Fe2+]' = [Fe2+] + [FeOH+] = [Fe2+].(1+ *βII.h^-1)___ (3)

PT Nernst:

E = E°(Fe3+/Fe2+) + 0.0592lg([Fe3+]/[Fe2+])_________ (4)]

Từ (1) (2) (3) (4)
E'(Fe3+/Fe2+) = E°(Fe3+/Fe2+) - 0.0592lg[(1+ *βIII.h^-1)/(1+ *βII.h^-1)

Thay h = 10^-2 ; *βIII = 10^-2.17 ; *βII = 10^-5.92
E'(Fe3+/Fe2+) = 0.758 V

Tương tự với cặp MnO4-/Mn2+:
E'(MnO4-/Mn2+) = 1.321 V

=======================
Em nghĩ dấu phẩy ' chỉ nồng độ ban đầu của mỗi chất (như kí hiệu C). Và E' là thế của pư lúc ban đầu, E là thế ở thời điểm cân bằng. Tuy nhiên ban đầu thì nồng độ Fe3+ bằng 0, như vậy thì thế pư phải lớn vô cùng, phù hợp với thực tế vì pư là thuận nghịch, không thế tồn tại trạng thái cân bằng mà một vế phương trình có nồng độ 0 được.
Vậy muốn đánh giá 1 pư phải đánh giá E ở thời điểm nào? Em thấy có nhiều bài giải thường đánh giá E ở thời điểm cân bằng, và có lược bớt một số tham số nồng độ, giống như bài của anh Phúc.
Mong thầy giotnuoc... nói giúp em bản chất của bài giải đó nhé, em muốn hiểu rõ để áp dụng cho các bài khác. Em cám ơn thầy nhiều!

Chào bạn Quyết,
- Nồng độ trong dấu phẩy trong trường hợp này chỉ tổng nồng độ của Fe(III) hoặc Fe(II) hoặc ... trong dung dịch.
- Dung dịch ban đầu Fe(II) luôn có một luợng nhất định Fe(III) chứ không phải nồng độ Fe(III) bằng zero đâu. Trong một hệ thực tế, luôn có rất nhiều cặp oxyhóa khử cùng tồn tai (trong trường hợp này sẽ có tồn tại cặp O2/H2O) nên luôn có sự cân bằng nồng độ của các cấu tử để thế oxyhóa khử của dung dịch không quá cao hay không quá thấp. Nếu giả sử muối Fe(II) ban đầu vô cùng tinh khiết, "không" chứa Fe(III) thì khi cho vào nước, Fe(II) sẽ phản ứng với O2 hòa tan sinh ra Fe(III) để thiết lập cân bằng. Mức độ phản ứng này nhiều hay ít tùy thuộc vào nồng độ của các cấu tử trong dung dịch lúc đó nhiều hay ít (ví dụ nồng độ O2 hòa tan) và phản ứng oxyhóa khử cũng là phản ứng cân bằng (thuận nghịch) nên các cấu tử sẽ phản ứng và đạt cân bằng theo hằng số K'cb.
Để đánh giá hệ, người ta thường đánh giá qua các giá trị thế oxyhóa khử điều kiện, đây là tổ hợp của thế oxyhóa khử chuẩn và các ảnh huởng "môi trường" của hệ. Các ảnh hưởng "môi trường" này thuờng rất ổn định.
Thực ra ta không nên (và không có quyền) lược bớt một số các nồng độ hay tự ý giả sử các nồng độ này kia bằng 1M mà nên khéo léo "tránh né" chúng một khi không biết chính xác giá trị của chúng. Việc "tránh né" này dựa vào tiên đề đã nói ở trên tức là xét tổng quát hệ phản ứng bao gồm các cân bằng của các cặp oxyhóa khử khác nhau và chọn cặp nào có giá trị nồng độ đã biết. Trong trường hợp không tìm thấy thì dùng thế oxyhóa khử chuẩn điều kiện là đuợc.
Trường hợp bài toán vừa rồi, việc đầu tiên là tính các giá trị thế oxyhóa khử chuẩn điều kiện của các cặp oxyhóa khử liên hợp chính để biết xu hướng của phản ứng oxyhóa khử xảy ra theo chiều nào. Sau đó nếu cần tính thế thì xét nồng độ của từng cấu tử là bao nhiêu tại một điều kiện nhất định do người tính lựa chọn. Ví dụ nếu tính thế của hệ khi trộn 2 dung dịch có nồng độ như trên thì phải xét tại thời điểm cân bằng mà thôi. Tại thời điểm này, phản ứng diễn ra hoàn toàn (đã tính theo K'cb), MnO4 dư, Fe2+ hết (nhưng nồng độ không phải bằng zero mà là rất nhỏ), nồng độ Mn2+ và Fe3+ đã biết. Dựa vào K'cb ta dễ dàng suy ra nồng độ Fe2+ là bao nhiêu. Thế của dung dịch lúc này tính dựa vào phương trình Nernst của một trong hai bán phản ứng MnO4/Mn2+ hay Fe3+/Fe2+. Tuy vậy theo ý tôi thì tôi thích tính dựa vào bán phản ứng MnO4/Mn2+ hơn vì các nồng độ này đã biết trước.
Lên đại học, Quyết sẽ học đến phần chuẩn độ oxyhóa khử, lúc này mọi chuyện sẽ rõ ràng và sẽ "hiển nhiên" thôi.
Có thắc mắc gì thì trao đổi thêm nhé
Thân ái