Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm. Để xác định phần trăm khối lượng đồng trong một mẫu đồng thau (giả sử không có tạp chất khác), một học sinh thực hiện thí nghiệm theo các bước sau:
• Bước 1: Hòa tan hoàn toàn 1,00 gam đồng thau vào bình nón A chứa dung dịch HNO3 đậm đặc (dư).
• Bước 2: Thêm từng giọt dung dịch Na2CO3 vào bình A cho đến khi xuất hiện kết tủa. Sau đó, nhỏ từng giọt dung dịch CH3COOH loãng cho đến khi kết tủa tan hoàn toàn.
• Bước 3: Chuyển toàn bộ dung dịch trong bình A sang bình định mức B và định mức đến 100 mL bằng nước cất.
• Bước 4: Chuyển 10 mL dung dịch trong bình B vào bình nón C. Thêm 10 mL dung dịch KI (dư) vào bình C.
• Bước 5: Thêm dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,06 M vào burette, rồi chuẩn độ dung dịch trong bình C với chất chỉ thị D.
Các bước chuẩn độ được lặp lại 3 lần.
a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra ở bước 1 biết NO2 là sản phẩm khử duy nhất của N+5.
b) Nêu rõ mục đích của bước 2.
c) Viết phương trình hóa học xảy ra ở bước 4 và xác định tên chất chỉ thị được dùng ở bước 5.
Biết:
– Ở bước 4, chỉ có một cation bị khử bởi I- về mức oxi hoá +1 và sản phẩm khử của I- là I2 (tồn tại ở dạng KI3 trong dung dịch KI dư).
– Ở bước 5, KI3 được tạo thành sau bước 4 phản ứng với Na2S2O3 theo phương trình hóa học:
KI3 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI + KI
d) Tính phần trăm khối lượng đồng trong mẫu đồng thau. Biết tại điểm kết thúc chuẩn độ, thể tích dung dịch Na2S2O3 0,06 M của ba lần chuẩn độ có giá trị như sau:
…………………………………………….Lần 1…. Lần 2…. Lần 3
VddNa2S2O3 ban đầu (mL)…….. 24,80… 45,35… 22,50
VddNa2S2O3 sau chuẩn độ (mL)… 4,50… 24,80…. 2,00
Câu trả lời tốt nhất
(a)
Zn + 4HNO3 —> Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Cu + 4HNO3 —> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
(b) Mục đích của bước 2 là loại bỏ acid HNO3 dư nhưng không làm mất mát Zn2+, Cu2+:
Na2CO3 + 2HNO3 —> 2NaNO3 + CO2 + H2O
Một phần nhỏ Zn2+, Cu2+ đã kết tủa (giúp ta nhận ra HNO3 dư đã hết và ngừng nhỏ thêm dung dịch Na2CO3):
Zn2+ + CO32- —> ZnCO3
Cu2+ + CO32- —> CuCO3
Để đảm bảo sự nguyên vẹn của Zn2+, Cu2+, ta dùng CH3COOH (một acid yếu hơn và tính oxi hóa kém) hòa tan kết tủa vừa tạo ra:
ZnCO3 + 2CH3COOH —> (CH3COO)2Zn + CO2 + H2O
CuCO3 + 2CH3COOH —> (CH3COO)2Cu + CO2 + H2O
(c)
Bước 4: 2Cu2+ + 5I- —> 2CuI + I3-
Chuẩn độ I2 tạo ra (dưới dạng KI3) bằng chất chỉ thị D là hồ tinh bột.
(d)
VddNa2S2O3 trung bình = [(24,80 – 4,50) + (45,35 – 24,80) + (22,50 – 2,00)]/3 = 20,45 mL
nCu2+ = nNa2S2O3 = 20,45.0,06 = 1,227 mmol
—> %Cu = 1,227.64.10/1000 = 78,528%