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终点误差是指由于滴定终点与化学计量点不一致带来的误差,终点误差又称滴定误差,它不包括滴定操作本身所引起的误差。有关酸碱滴定终点误差公式,目前有不同的表达式,本节介绍的方法是从终点误差定义出发,利用酸碱滴定曲线方程计算出滴定至终点时所用滴定剂体积Vep,由此计算滴定误差。
根据终点误差定义,终点误差Et可表述为:
式中,c0为被测溶液浓度,V0为被测溶液体积,c为标准溶液浓度,Vep为滴定至终点时所用滴定剂体积。在计算终点误差时,是假定c0、V0、c都是已知的,若指定滴定终点时的pH值,就可以利用酸碱滴定曲线方程计算出VeP,代入上式就可计算出Et。
例1 用0.1000mol/L NaOH滴定25.00mL 0.1000mol/L HCl。
①用甲基橙为指示剂,滴定至pH=4.00为终点;②用酚酞为指示剂,滴定至pH=9.00为终点,分别计算滴定误差。
[解]滴定曲线方程为
用甲基橙为指示剂时:
(cV-c0V0)/(V+V0)=[OH-]-[H+]
(0.1000×Vep-0.1000×25)/(Vep+25.00)=10-10-10-4 VeP=24.95mL
Et=(0.1000×24.95-0.1000×25.00)×100%/(0.1000×25.00)=-0.20%
用酚酞为指示剂时:
(0.1000×Vep-0.1000×25)/(Vep+25.00)=10-5-10-9 Vep=25.005mL
Et=(0.1000×25.005-0.1000×25.00)×100%/(0.1000×25.00)=0.020%
例2 用0.1000mol/L NaOH滴定25.00mL 0.1000mol/L HAc。用酚酞作指示剂,滴定至终点时比化学计量点pH高0.50单位,计算终点误差。
[解]滴定一元弱酸的滴定曲线方程为:
[H+]-[OH-]+cV/(V+V0)-[c0V0/(V+V0)]
[Ka/([H+]+Ka)]=0
化学计量点时滴定产物为Ac-,其浓度为0.1000/2=0.05000mol/L,因c/Kb»500,故按最简式计算,求得:[OH]=(Kbc)1/2=(5.6×10-10×0.5000)1/2=3.5×10-6 mol/L, pOH=5.28,pH=8.72。
此时终点pH比化学计量点高0.50单位,所以终点时pH=8.72+0.5=9.22,故[H+]=6.0×10-10 mol/L,[OH-]=1.7×10-5 mol/L。
6.0×10-10-1.7×10-5+0.1000Vep/(Vep+25.00)-[0.1000×25.00/(Vep+25.00)][1.8×10-5/(6.0×10-10+1.8×10-5)]=0
Vep=25.0085mL
Et=(0.1000×25.0085-0.1000×25.00)×100%/(0.1000×25.00)=0.034%
例3 以0.1000mol/L NaOH滴定20.00mL 0.1000mol/L H3PO4(基本单元为H3PO4),计算滴定至第一化学计量点pH=4.4时的终点误差。
[解]滴定三元弱酸的滴定曲线方程为:
[H+]-[OH-]+cv/(V+V0)-[V0c0Q/(V+V0)]=0
式中,Q=(Ka1/[H+]+2KalKa2/[H+]2+3KalKa2Ka3/[H+]3)/(1+Ka1/[H+]+Ka1Ka2/[H+]2+Ka1Ka2Ka3/[H+]3)滴定至pH=4.4时,已知H3PO4的pKa1=2.12, pKa2=7.20,pKa3=12.36。代入上式计算得Q=0.9964。则3.98×10-5-2.51×10-10+0.1000×VeP/(VeP+20.00)-[0.1000×20.00×0.9964/(VeP+20.00)]=0
VeP=19.91 mL
Et=(0.1000×19.91-0.1000×20.00)×100%/(0.1000×20.00)=-0.44%
上面介绍的方法用手工运算是比较麻烦的,但可以利用本书提供的通用酸碱滴定曲线方程,编制计算酸碱滴定误差的通用程序,少去了手工运算的麻烦。
相关链接:单一多元酸和多元碱的滴定方法
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