Muối Mohr có công thức (NH${}_4$)${}_2$Fe(SO${}_4$)${}_2$.6H${}_2$O. 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 tro), một nhóm học sinh xác định độ tinh khiết (a%) của muối Mohr bằng cách tiến hành các thí nghiệm sau: Cân 3,443 gam muối Mohr, pha thành 100 mL dung dịch X. Lấy chính xác 10 mL dung dịch X, thêm 10 mL dung dịch H${}_2$SO${}_4$ 10%, được dung dịch Y. Chuẩn độ dung dịch Y bằng dung dịch chuẩn KMnO${}_4$ 0,01M. Thực hiện chuẩn độ 3 lần. Kết quả như sau:

Lần chuẩn độ	1	2	3
Thể tích dung dịch KMnO${}_4$ (mL)	16	16,1	16

Giá trị của a là (không làm tròn các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần trăm)

Hai hợp chất Fe(II) phổ biến trong phòng thí nghiệm là $(N{H}_4{)}_{2}S{O}_4\cdot FeS{O}_4\cdot 6H_{2}O$ và $FeS{O}_4\cdot 7H_{2}O$. Khi tìm hiểu về hợp chất Fe(II), bạn Nam biết được các chất này dễ hút ẩm và Fe(II) bị oxi hoá bởi oxygen trong không khí thành Fe(III). Quan sát các hoá chất này khi để lâu trong phòng thí nghiệm, Nam nhận thấy có sự chảy rữa và chuyển sang màu nâu đỏ ở cả hai chất với mức độ khác nhau. Dựa vào hiểu biết của bản thân và hiện tượng quan sát được, Nam đề xuất giả thuyết: "Trong cùng thời gian bảo quản, phần trăm Fe(II) bị oxi hoá trong $(N{H}_4{)}_{2}S{O}_4\cdot FeS{O}_4\cdot 6H_{2}O$ lớn hơn trong $FeS{O}_4\cdot 7H_{2}O$". Để kiểm chứng giả thuyết này, Nam tiến hành cân, ghi lại khối lượng ($m_0$ gam) mỗi chất tinh khiết rồi cho vào hai lọ sạch, đặt là mẫu X (chứa $(N{H}_4{)}_{2}S{O}_4\cdot FeS{O}_4\cdot 6H_{2}O$) và mẫu Y (chứa $FeS{O}_4\cdot 7H_{2}O$). Sau 1 tháng bảo quản trong cùng điều kiện, Nam thực hiện thí nghiệm lần lượt với mẫu X và mẫu Y theo các bước như sau:

Bước 1: Cân và xác định lại khối lượng mẫu trong lọ, thu được khối lượng $m_1$ gam. Hòa tan toàn bộ lượng mẫu và pha thành 100,0 mL dung dịch.

Bước 2: Lấy chính xác 10,00 mL dung dịch đã pha ở bước 1 vào bình tam giác, thêm khoảng 5 mL dung dịch $H_{2}S{O}_4$ 3 M. Chuẩn độ dung dịch trong bình tam giác bằng dung dịch $KMn{O}_4$ 0,020 M đến khi dung dịch có màu hồng bền thì dừng, ghi lại thể tích dung dịch $KMn{O}_4$ đã dùng. Lặp lại phép chuẩn độ thêm hai lần nữa. Lấy thể tích trung bình ($V_{tb}$, mL) của dung dịch $KMn{O}_4$ sau ba lần chuẩn độ.

Các kết quả thực nghiệm đối với mẫu X, mẫu Y được ghi vào bảng bên.

Biết: Các mẫu X, Y chỉ bị oxi hoá bởi oxygen và hút ẩm trong quá trình bảo quản; phần trăm Fe(II) bị oxi hoá trong mỗi mẫu được xác định bằng tỉ số phần trăm giữa số mol Fe(III) trong dung dịch ở bước 1 so với số mol Fe(II) trong mẫu ban đầu; đối với mẫu X, phần trăm Fe(II) đã bị oxi hoá là $x\%$.

Iron(II) sulfate ($FeS{O}_4$) là hoạt chất phổ biến trong điều trị thiếu máu. Một lô thuốc chỉ được phép lưu hành nếu hàm lượng $FeS{O}_4$ thực tế nằm trong khoảng sai số ±5% so với nhãn. Phòng Quản lý Chất lượng (QC) tiến hành kiểm định lô thuốc viên nén bao phim “Iron-F” có nhãn ghi 250 mg $FeS{O}_4$/viên. Quy trình thực hiện như sau:
- Bước 1: Nghiền mịn 1 viên thuốc, hòa tan bột vào bình nón chứa 30 mL dung dịch $H_{2}S{O}_4$ 10% (dư) để đảm bảo $FeS{O}_4$ tan hết và tạo môi trường acid mạnh.
- Bước 2: Cho từ từ dung dịch $KMn{O}_4$ 0,020M vào burette, điều chỉnh thể tích dung dịch trong burette về mức 0. Nhỏ từ từ dung dịch chuẩn $KMn{O}_4$ từ burette xuống, lắc đều bình tam giác sau mỗi lần nhỏ.
- Bước 3: Phép chuẩn độ dừng lại khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 20 giây. Quy trình được lặp lại 3 lần với các viên thuốc khác nhau trong cùng lô, thu được thể tích $KMn{O}_4$ tiêu thụ lần lượt là 14,9 mL; 15,0 mL và 15,1 mL.
Phương trình ion thu gọn của phản ứng: $Mn{O}_4^{-}+5F{e}^{2+}+8H^{+}\to M{n}^{2+}+5F{e}^{3+}+4H_{2}O$

Để xác định hàm lượng sắt có trong quặng, người ta cần 1,20 g mẫu quặng rồi xử lí theo quy trình thích hợp thu được 100,00 mL dung dịch FeSO${}_4$ trong môi trường H${}_2$SO${}_4$ loãng (dung dịch không chứa tạp chất tác dụng với KMnO${}_4$). Chuẩn độ 10,00 mL dung dịch trên bằng KMnO${}_4$ 0,02 M, thể tích KMnO${}_4$ sử dụng trung bình sau 3 lần chuẩn độ là 12,5 mL. Phần trăm khối lượng sắt có trong loại quặng trên là

Calcium oxalate ($Ca{C}_2{O}_4$) không tan trong nước. Tính chất này đã được sử dụng để phân lập và xác định lượng ion $C{a}^{2+}$ trong máu. Calcium oxalate phân lập từ máu được hòa tan trong acid và được chuẩn độ bằng dung dịch $KMn{O}_4$ theo phản ứng:

$$Mn{O}_4^{-}+C_2{O}_4^{2-}+H^{+}\to M{n}^{2+}+C{O}_2+H_{2}O$$

Trong một thí nghiệm, người ta thấy rằng calcium oxalate được phân lập từ 10,0 mL một mẫu máu phản ứng vừa đủ với 24,2 mL dung dịch $KMn{O}_4$ 0,001M. Tính số miligram calcium trong 10,0 mL mẫu máu trên.

Calcium oxalate $(Ca{C}_2{O}_4)$ không tan trong nước. Tính chất này đã được sử dụng để phân lập và xác định lượng ion $C{a}^{2+}$ trong máu. Calcium oxalate phân lập từ máu được hòa tan trong acid và được chuẩn độ bằng dung dịch $KMn{O}_4$ theo phản ứng:

$$Mn{O}_4^{-}+C_2{O}_4^{2-}+H^{+}-\to M{n}^{2+}+C{O}_2+H_{2}O$$

Trong một thí nghiệm, người ta thấy rằng calcium oxalate được phân lập từ 10,0 mL một mẫu máu phản ứng vừa đủ với 24,2mL dung dịch $KMn{O}_4$ 0,001M. Tính số miligram calcium trong 10,0 mL mẫu máu trên.

Nước máy được khử trùng bằng khí chlorine. Một nhóm học sinh tìm cách xác định hàm lượng chlorine trong nước máy. Nhóm học sinh đó tiến hành thí nghiệm theo các bước sau:

Bước 1: Lấy 200 mL nước máy cần kiểm tra cho vào bình tam giác. Thêm vào đó khoảng 5 mL dung dịch H${}_2$SO${}_4$ 2M để tạo môi trường acid.

Bước 2: Dùng pipette lấy chính xác 10 mL dung dịch muối Mohr cho vào bình tam giác chứa mẫu nước. Lắc nhẹ để chlorine oxi hoá Fe${}^{2+}$ thành Fe${}^{3+}$ theo phản ứng: Cl${}_2$ + 2Fe${}^{2+}$ → 2Cl${}^{-}$ + 2Fe${}^{3+}$ (1)

Bước 3: Thêm 1 – 2 mL dung dịch H${}_3$PO${}_4$ đặc vào để chuyển Fe${}^{3+}$ thành chất không màu. Tiến hành chuẩn độ lượng Fe${}^{2+}$ dư bằng dung dịch chuẩn KMnO${}_4$ 2.10${}^{-3}$ M cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền trong khoảng 30 giây. Thể tích dung dịch KMnO${}_4$ trung bình của 3 lần chuẩn độ là V${}_1$ (mL).

Lưu ý: trong điều kiện này KMnO${}_4$ không oxi hoá được Cl${}^{-}$ thành Cl${}_2$.

Bước 4: Lấy 200 mL nước cất (thay cho nước máy) và thực hiện các bước trên, thể tích dung dịch KMnO${}_4$ trung bình của 3 lần chuẩn độ là V${}_2$ (mL).

a) Trong phản ứng (1), Cl${}_2$ là chất oxi hoá và Fe${}^{2+}$ là chất khử.

b) Giả thuyết phù hợp với thí nghiệm trên là: “Chlorine oxi hoá được Fe${}^{2+}$ nên có thể xác định được nồng độ chlorine trong nước thông qua phép chuẩn độ ion Fe${}^{2+}$ dư bằng dung dịch KMnO${}_4$”.

c) Phương trình ion rút gọn của phản ứng chuẩn độ xảy ra ở bước 3 là: MnO${}_4^{-}$(aq) + 5Fe${}^{2+}$(aq) + 8H${}^{+}$(aq) → Mn${}^{2+}$(aq) + 5Fe${}^{3+}$(aq) + 4H${}_2$O(l)

d) Biểu thức xác định hàm lượng chlorine (theo mg/L) trong mẫu nước máy phù hợp với thí nghiệm trên là

$$C_{C{l}_2}(mg/L)=71\times 5\times \frac{(V_2-V_1)}{0,2}$$