Để xác định nồng độ của dung dịch HCl loãng (dung dịch X), một học sinh sử dụng phương pháp chuẩn độ với dung dịch Na2CO3. Học sinh dự định chuẩn bị 250,00 mL dung dịch Na2CO3 0,50 M.
a) Tính khối lượng Na2CO3 cần dùng để pha chế 250,00 mL dung dịch Na2CO3 0,50 M, sử dụng cân phân tích hai chữ số thập phân. Mô tả cách pha chế 250,00 mL dung dịch Na2CO3 0,50 M từ Na2CO3 rắn.
b) 250,00 mL dung dịch Na2CO3 mà học sinh đã chuẩn bị có nồng độ khác 0,50 M (dung dịch Y). Học sinh thực hiện các bước sau để xác định đồng thời nồng độ của dung dịch X và dung dịch Y:
• Bước 1. Dùng pipette lấy 25,00 mL dung dịch Y vào bình tam giác. Thêm vài giọt methyl da cam.
• Bước 2: Chuẩn độ mẫu trong bình tam giác bằng dung dịch X.
• Bước 3: Dùng burette để thêm thể tích dung dịch X đã dùng ở bước 2 vào bình tam giác thứ hai chứa 25,00 mL dung dịch Y.
• Bước 4: Chuyển toàn bộ dung dịch trong bình tam giác thứ hai vào bình cô cạn có khối lượng m1 gam.
• Bước 5: Sử dụng nồi cách thủy để đun nóng dung dịch trong bình cô cạn cho đến khi nước bay hơi hết và chỉ còn lại chất rắn.
• Bước 6: Đo và ghi lại khối lượng m2 gam của bình cô cạn và cặn rắn.
i) Nêu cách rửa pipette trước khi thực hiện bước 1.
ii) Kết quả đo trên burette của học sinh ở bước 2 được thể hiện trong hình bên. Tính thể tích dung dịch X đã dùng.
iii) Giá trị của m1 và m2 tương ứng là 44,52 gam và 45,69 gam, phương trình hóa học của phản ứng chuẩn độ là:
2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2
Tính nồng độ mol.L–1 của dung dịch X và dung dịch Y.
(a) mNa2CO3 = 0,25.0,5.106 = 13,25 gam
Cách pha chế:
+ Dùng cân phân tích hai chữ số thập phân cân chính xác 13,25 gam Na2CO3 rắn.
+ Cho Na2CO3 vào cốc thủy tinh có mỏ, thêm một lượng nhỏ nước cất và dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan hoàn toàn.
+ Chuyển toàn bộ dung dịch trong cốc vào bình định mức 250,00 mL.
+ Tráng cốc và đũa thủy tinh (vừa sử dụng) vài lần bằng nước cất, chuyển toàn bộ nước tráng vào bình định mức.
+ Thêm nước cất đến gần vạch, sau đó dùng ống nhỏ giọt thêm từ từ đến khi đáy mặt khum trùng với vạch định mức.
+ Đậy nút, lắc/đảo bình nhiều lần để dung dịch đồng nhất.
(b)
i. Cách rửa pipette trước khi thực hiện bước 1:
+ Tráng pipette bằng nước cất: Dùng pipette hút nước cất, tráng đều thành trong của pipette rồi cho nước cất chảy hết ra ngoài (thải bỏ). Thực hiện lại 2, 3 lần.
+ Tráng pipette bằng dung dịch Y: Dùng pipette hút dung dịch Y, tráng đều thành trong của pipette rồi cho dung dịch Y chảy hết ra ngoài (thải bỏ). Thực hiện lại 2, 3 lần. Không được lau hoặc làm khô mà sử dụng luôn cho bước 1.
ii. Hình vẽ cho thấy burette có độ chính xác đến 0,1 mL nên khi đọc kết quả ta lấy đến hàng phần mười và hàng phần trăm thì ước lượng thêm:
Vtrước = 1,35 mL; Vsau = 14,85 mL
—> VddX đã dùng = V sau – V trước = 13,50 mL
iii. Sau khi cô cạn, chất rắn trong bình là NaCl.
nNaCl = (m2 – m1)/58,5 = 0,02 mol
nNa2CO3 = nNaCl/2 = 0,01 —> CM Na2CO3 = 0,01/0,025 = 0,4M
nHCl = nNaCl = 0,02 —> CM HCl = 0,02/0,0135 = 1,48M