Trong dung dịch, ion Fe2+ có thể bị oxi hoá bởi ion Ag+ theo cân bằng sau:
Fe2+(aq) + Ag+(aq) ⇌ Fe3+(aq) + Ag(s) (∗)
Để xác định hằng số cân bằng KC của cân bằng trên, một học sinh tiến hành các thí nghiệm như sau ở 25°C:
– Đầu tiên, trộn 100,0 mL dung dịch AgNO3 0,20 M vào bình tam giác chứa 100,0 mL dung dịch Fe(NO3)2 0,20 M, lắc nhẹ và để dung dịch phản ứng đạt đến cân bằng trong 1 giờ.
– Tiếp theo, dùng pipette hút 20,0 mL dung dịch sau phản ứng cho vào bình tam giác 250 mL; thêm 5,0 mL dung dịch NaCl 1,0 M vào bình tam giác thấy xuất hiện kết tủa trắng; thêm tiếp 20,0 mL dung dịch H2SO4 1,0 M vào bình tam giác và tiến hành chuẩn độ.
– Chuẩn độ dung dịch trong bình tam giác bằng dung dịch KMnO4 0,020 M (dung dịch trên burette). Sau 3 lần chuẩn độ, giá trị thể tích đọc được trên burette lần lượt là 16,70 mL; 16,80 mL và 16,90 mL.
Tính giá trị hằng số cân bằng KC của phản ứng (∗) ở 25°C (Kết quả được làm tròn đến hàng phần trăm).
Câu trả lời tốt nhất
VddKMnO4 trung bình = 16,80 mL
nFe2+ trong 20 mL dung dịch sau phản ứng = 5nKMnO4 = 5.16,8.0,02 = 1,68 mmol
—> nFe2+ trong 200 mL dung dịch sau phản ứng = 16,8 mmol
Ban đầu: nFe2+ = nAg+ = 20 mmol;
nFe3+ = nFe2+ phản ứng = 20 – 16,8 = 3,2 mmol
nAg+ dư = nFe2+ dư = 16,8 mmol
[Fe3+] = 0,016M; [Ag+] = [Fe2+] = 0,084M
Kc = [Fe3+]/[Ag+][Fe2+] = 2,27
Chú ý: Ag là chất rắn nên lấy 20 mL dung dịch sau phản ứng sẽ không chứa Ag. Việc thêm NaCl để kết tủa hết Ag+, coi như “đóng sổ” cân bằng (∗) bằng cách loại bỏ Ag, Ag+. Fe2+ không tạo thêm hay mất đi, lúc đó việc chuẩn độ sẽ xác định chính xác nồng độ Fe2+ tại thời điểm cân bằng.