Một dung dịch mẫu A chứa hỗn hợp hai muối Fe2+ và Fe3+ được phân tích bằng phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử với dung dịch thuốc tím (KMnO4) trong môi trường acid. Quy trình được thực hiện qua 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Chuẩn độ trực tiếp
• Lấy 4,0 mL mẫu A, pha loãng bằng nước cất sau đó thêm 2 mL dung dịch H2SO4 0,5 M rồi chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4, xác định được lượng Fe2+ ban đầu là 2,54 mmol.
Giai đoạn 2: Chuẩn độ sau khi khử
• Lấy 20,0 mL mẫu A, thêm vào 10 mL dung dịch H2SO4 0,5 M sau đó cho hỗn hợp đi qua cột khử chứa Zn hạt để chuyển toàn bộ Fe3+ về dạng Fe2+. Rửa sạch hóa chất trên cột khử bằng nước cất sau đó pha loãng để được 50 mL dung dịch B. Lấy 10 mL dung dịch B và tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4, xác định được tổng lượng sắt (bao gồm cả Fe2+ và Fe3+) là 3,58 mmol.
a) Nồng độ (mol/L) của Fe3+ có trong mẫu A là 0,26 M.
b) Ion Zn2+ hình thành từ cột khử ở giai đoạn 2 ảnh hưởng đến kết quả của phép chuẩn độ dung dịch B bằng dung dịch KMnO4 nên cần loại bỏ trước khi chuẩn độ.
c) Dung dịch sau khi đi qua cột khử có lượng dư acid nên không tạo được Fe kim loại.
d) Trong quá trình chuẩn độ không cần dùng chất chỉ thị vì KMnO4 đóng vai trò chỉ thị trực tiếp cho phản ứng.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng
Trong 4 mL A có nFe2+ = 2,54 mmol
20 mL A tạo ra 50 mL B
—> 4 mL A tạo ra 10 mL B
Trong 4 mL A có nFe2+ + nFe3+ = 3,58 mmol
—> nFe3+ = 3,58 – 2,54 = 1,04 mmol
—> CM Fe3+ = 1,04/4 = 0,26M
(b) Sai, Zn2+ không phản ứng với H2SO4, KMnO4, cũng không có màu sắc nên không ảnh hưởng gì đến kết quả chuẩn độ, vì vậy không cần loại bỏ Zn2+.
(c) Đúng, trong H+ dư, Zn chỉ khử Fe3+ về Fe2+ và một phần H+ về H2, không có Fe tạo ra.
(d) Đúng, KMnO4 đóng luôn vài trò chất chỉ thị, tại điểm kết thúc, giọt KMnO4 dư làm dung dịch có màu hồng bền là tín hiệu để dừng lại.