Muối Mohr có công thức (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O. Để xác định độ tinh khiết của một loại muối Mohr (cho rằng trong muối Mohr chỉ có muối kép ngậm nước nêu trên và tạp chất trơ), một học sinh tiến hành các thí nghiệm sau: Cân chính xác 7,237 gam muối Mohr, pha thành 100 ml dung dịch X. Lấy chính xác 10 mL dung dịch X, thêm 10 mL dung dịch H2SO4 10%, được dung dịch Y. Chuẩn độ dung dịch Y bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,023M. Thực hiện chuẩn độ 3 lần. Kết quả đạt được như sau:
| Lần chuẩn độ | 1 | 2 | 3 |
| Thể tích dung dịch KMnO4 (ml) | 16 | 16,1 | 16 |
a) Dung dịch H2SO4 được thêm vào dung dịch chuẩn độ để tạo môi trường acid, giúp phản ứng xảy ra theo hướng tạo thành Mn2+.
b) Theo kết quả chuẩn độ ở trên, trong số các giá trị: 93,32; 98,45; 97,36; 99,87, độ tinh khiết (% khối lượng (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O) của muối Mohr có giá trị gần nhất với 98,45.
c) Trong mỗi lần chuẩn độ, dung dịch KMnO4 được xem là phản ứng vừa đủ với muối Mohr (điểm dừng) khi giọt dung dịch KMnO4 cuối cùng nhỏ vào dung dịch Y không mất màu.
d) Có thể thay dung dịch H2SO4 đã dùng bằng dung dịch acid mạnh như HCl, HNO3 nhưng phải đảm bảo lượng H+ dư sau phản ứng.
(a) Đúng, môi trường acid mạnh đảm bảo ion MnO4– bị khử hoàn toàn về Mn2+ (màu hồng nhạt, gần như không màu khi loãng, giúp người chuẩn độ quan sát điểm dừng khi KMnO4 bắt đầu dư). Nếu môi trường trung tính hoặc kiềm, MnO4– sẽ bị khử thành MnO2 (kết tủa nâu đen) làm sai lệch kết quả chuẩn độ.
(b) Sai, độ tinh khiết gần nhất với 99,87%:
V trung bình = (16 + 16,1 + 16)/3 = 16,0333 ml
—> nKMnO4 = 16,0333.0,023 = 0,3688 mmol
Phản ứng chuẩn độ:
5Fe2+ + 8H+ + MnO4– —> 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
—> nFe2+ (10 mL X) = 5nMnO4– = 1,844 mmol
—> n(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = nFe2+ (100 mL X) = 18,44 mmol
—> %(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = 18,44.392/(7,237.1000) = 99,88%
(c) Đúng, KMnO4 có màu tím đậm trong khi các ion Fe3+, Mn2+ gần như không màu khi loãng nên giọt dung dịch KMnO4 đầu tiên không bị mất màu là điểm dừng.
(d) Sai, nếu thay bằng HCl thì Cl– khử MnO4–/H+, nếu thay bằng HNO3 thì NO3–/H+ oxi hóa Fe2+ làm ảnh hưởng đến kết quả chuẩn độ.