Trình bày nguyên tắc và cách tiến hành thí nghiệm xác định hàm lượng ion Fe2+ trong dung dịch bằng thuốc tím KMnO4. Nêu phương trình phản ứng xảy ra.

Question

Rei · Accepted Answer

{"userId":5329592,"userName":"Khánh Lê Huy"}

Dưới đây là nguyên tắc, cách tiến hành thí nghiệm và phương trình phản ứng để xác định hàm lượng ion Fe²⁺ trong dung dịch bằng thuốc tím (KMnO₄):

1. Nguyên tắc:

Dựa trên phản ứng oxi hóa - khử giữa ion Fe²⁺ (dạng khử) và ion MnO₄⁻ trong môi trường axit (dạng oxi hóa).

KMnO₄ có tính oxi hóa mạnh trong môi trường axit, oxi hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺.
Phản ứng được chuẩn độ bằng phương pháp thể tích (chuẩn độ oxy hóa – khử) với KMnO₄ là chất chuẩn.

2. Phương trình phản ứng:

Phản ứng xảy ra trong môi trường axit (thường là H₂SO₄ loãng):

5Fe2++MnO4−+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O5Fe^{2+} + MnO_4^- + 8H^+ \rightarrow 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O5Fe2++MnO4−+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O3. Cách tiến hành thí nghiệm:

Chuẩn bị:

Dung dịch chứa ion Fe²⁺ cần xác định.
Dung dịch KMnO₄ có nồng độ xác định (chuẩn).
Dung dịch H₂SO₄ loãng để tạo môi trường axit.
Buret, bình nón, pipet, giá đỡ…

Các bước tiến hành:

Dùng pipet lấy một thể tích xác định dung dịch chứa Fe²⁺ cho vào bình nón.
Thêm vào bình nón một lượng dư H₂SO₄ loãng để tạo môi trường axit.
Đặt bình nón dưới buret, nhỏ giọt dung dịch KMnO₄ từ buret xuống.
Lắc đều trong khi nhỏ, cho đến khi dung dịch trong bình nón chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt bền vững, chứng tỏ kết thúc phản ứng.
Ghi lại thể tích KMnO₄ đã dùng để tính hàm lượng Fe²⁺.

Timi · Answer

Để xác định hàm lượng ion Fe2+ trong dung dịch bằng thuốc tím KMnO4, ta sẽ tiến hành một phản ứng oxy hóa khử. Dưới đây là nguyên tắc, cách tiến hành và phương trình phản ứng xảy ra.

### Nguyên tắc:
Ion KMnO4 (thuốc tím) trong môi trường axit sẽ oxy hóa ion Fe2+ thành ion Fe3+. Đồng thời, ion MnO4- sẽ bị khử thành ion Mn2+. Phản ứng này diễn ra khi ta thêm từ từ dung dịch KMnO4 vào dung dịch chứa ion Fe2+, cho đến khi màu tím của KMnO4 không còn biến mất nữa, tức là đã oxy hóa hết ion Fe2+.

### Cách tiến hành:
1. **Chuẩn bị dung dịch:**
   - Chuẩn bị dung dịch chứa ion Fe2+ (ví dụ dung dịch FeSO4).
   - Chuẩn bị dung dịch H2SO4 loãng để tạo môi trường axit cho phản ứng.
   - Chuẩn bị dung dịch KMnO4 có nồng độ xác định (có thể là 0.02 M).

2. **Tiến hành thí nghiệm:**
   - Đo một thể tích nhất định dung dịch chứa ion Fe2+ (ví dụ 25 ml) vào một bình định mức.
   - Thêm một vài giọt dung dịch H2SO4 loãng vào bình để tạo môi trường axit.
   - Sử dụng buret, từ từ nhỏ dung dịch KMnO4 vào bình chứa dung dịch Fe2+ và khuấy đều.
   - Theo dõi sự thay đổi màu sắc của dung dịch. Khi dung dịch chuyển sang màu tím và không còn biến mất khi khuấy, nghĩa là phản ứng đã xảy ra hoàn toàn.

3. **Tính toán:**
   - Ghi lại thể tích KMnO4 đã sử dụng (V KMnO4).
   - Sử dụng nồng độ của KMnO4 để tính số mol KMnO4 đã sử dụng.
   - Sử dụng tỷ lệ mol trong phương trình phản ứng để tính số mol Fe2+ có trong dung dịch.

### Phương trình phản ứng:
Phản ứng xảy ra như sau:

$$ 
5 \text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^{-} + 8 \text{H}^{+} \rightarrow 5 \text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} 
$$

### Kết luận:
Thông qua thí nghiệm này, chúng ta có thể xác định hàm lượng ion Fe2+ trong dung dịch dựa trên thể tích dung dịch KMnO4 đã sử dụng.