水分析化学
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3.6 滴定终点误差

酸碱滴定的计算根据滴定反应的化学计量关系进行,由于在滴定过程采用酸碱指示剂来指示滴定终点的到达,滴定终点与化学计量点常常不一致,由此产生的误差称为滴定终点误差(TE)。滴定终点误差常用百分数来表示,下面简单介绍滴定终点误差的计算公式。

3.6.1 强酸的滴定终点误差

以NaOH滴定HCl为例,来推导滴定终点误差的计算公式。

1.滴定终点在化学计量点前

在化学计量点前,溶液中还有少量的HCl未发生反应,其质子条件式为

[H+]=[OH-]+cHCl(未)

因此,未反应HCl的浓度为

c HCl(未)=[H+]-[OH-]

由于滴定终点在化学计量点前,滴定误差为负值,其计算公式为

2.滴定终点在化学计量点后

滴定终点在化学计量点后,NaOH过量,此时溶液的质子条件式为

[OH-]=[H+]+cNaOH(过)

过量NaOH的浓度为

c NaOH(过)=[OH-]-[H+

滴定终点误差的计算公式为

实际上,无论滴定终点在化学计量点前或后,所得到的滴定终点误差的计算公式是相同的。若滴定终点在化学计量点前,终点误差为负值;若滴定终点在化学计量点之后,则滴定终点误差为正值。

【例3.20】 计算0.2000mol/L NaOH溶液滴定0.2000mol/L HCl溶液至甲基橙变色(pH=4.4)和酚酞变色(pH=9.0)的滴定终点误差。

解:滴定到甲基橙变色时,pH=4.4,则有

[H+]=10-4.4,[OH-]=10-9.6

根据滴定终点误差的计算公式有

滴定到酚酞变色时,pH=9.0,则有

[H+]=10-9.0,[OH-]=10-5.0根据滴定终点误差的计算公式有

从计算结果可以看出,选择酚酞指示终点的误差小于甲基橙的。

3.6.2 弱酸的滴定终点误差

用NaOH滴定一元弱酸HA,在化学计量点时溶液的质子条件式为

[H+]+[HA]=[OH-]

若滴定终点在化学计量点前,溶液中未反应弱酸的浓度(cHA)应从[HA]中扣除,此时的质子条件式为

[H+]+[HA]-cHA(未)=[OH-]

未反应弱酸的浓度为

由于强碱滴定弱酸的滴定终点的产物为弱碱,其pH值通常在碱性范围内,在终点误差的精度要求不高的情况下,可以忽略[H+],式(3.34)可以进一步简化为

c HA(未)=[HA]-[OH-]

若滴定终点在化学计量点之后,此时滴定剂 NaOH 过量,过量的 NaOH 的浓度(cNaOH(过))应从 [OH-]中扣除,此时质子条件式为

[HA]+[H+]=[OH-]-cNaOH(过)

过量NaOH的浓度为

同样,忽略溶液中[H+],式(3.35)进一步简化为

c NaOH(过)=[OH-]-[HA]

同样,无论滴定终点在化学计量点前或后,滴定终点误差的计算公式是一样的,这与强酸类似。

【例3.21】 计算0.2000mol/L NaOH溶液滴定0.2000mol/L HA(Ka=10-4.00)溶液至酚酞变色(pH=9.0)的滴定终点误差。

解:滴定到酚酞变色时,pH=9.0,[OH-]=10-5.0