"酸碱中和滴定指示剂选择"误差分析案例
如果用0.1mol/L的盐酸溶液滴定已知浓度为0.1mol/L体积为20mL的氢氧化钠溶液,假如滴定时所用盐酸体积为VmL。我把整个滴定过程分为四个阶段,请大家共同讨论:
第一阶段:为滴定时,溶液的pH值为多少?
因为c(OH—)=10—1mol/L 所以c(H+)=10—13mol/L
pH= -lg c(H+) = -lg10—13 =13
第二阶段:滴定开始至滴定终点前,随着盐酸的加入,溶液中c(OH—)不断减小。
[例题]设滴入盐酸的体积为19.98mL(误差0.001),这时溶液的c(OH—)及pH值为多少?
因为c(OH—)=(20.00mL—19.98mL)×0.1mol/L÷39.98 mL =5.00×10—5mol/L
所以pOH=4.30 pH=9.7
第三阶段;滴定终点时(即恰好完全反应时),此时由于盐酸和氢氧化钠恰好完全反应,
V酸=V碱=20mL 溶液为中性 pH=7
第四阶段:滴定终点后
[例题]设滴入盐酸的体积为20.02mL时(误差为0.001),
这时溶液的c(H+)及pH值为多少?
生:因为c(H+)=(20.02mL—20.00mL)×0.1mol/L÷40.02 mL =5.00×10—5mol/L
所以pH=4.3
指导学生多取了一些值,画出以下曲线:
酚酞和甲基橙指示剂的选择虽然有一定的误差,但是这个误差是非常小的,小到可以忽略不计。
由曲线A可知,从滴定开始到加入19.98mLHCl溶液,即99.9%的NaOH被滴定,溶液的pH值变化较慢,共只有3.3个单位。但从19.98mL到20.02mL即滴定终点前后,体积仅差±0.1%,pH却从9.7变化到4.3,共5.4个单位。说明加入量虽有很小变化,但溶液立刻由碱性变为酸性。
滴定终点前后±0.1%相对误差的溶液pH的变化,在分析化学中称为滴定的pH值突跃范围。指示剂的选择以此为依据。对于0.1mol/L盐酸滴定0.1mol/LnaOH溶液来说,凡在突跃范围内(4.3—9.7)变色的指示剂均可作滴定的指示剂,如酚酞(pH为8—10)、甲基橙(pH为3.1—4.4)。所以在突跃范围内停止滴定结果有足够的准确度。
反之,用氢氧化钠溶液滴定盐酸时也有同样的分析。