质子平衡在酸碱滴定误差分析中的应用
2014-09-16 14:40江银枝
教育教学论坛 2014年18期
摘要：在酸碱滴定分析教学过程中，酸碱滴定误差的理解与计算是一个难点与重点。几乎所有的教材均是以林邦经验公式来解决，但是没有统一的格式，老师难教，学生难学。为了解决这一问题，作者结合多年的教学实践，利用滴定误差的基本定义，结合质子平衡条件来计算剩余量或多余量，从而解决了这一教学难点，老师易讲，学生易懂，而且不用记公式，使得酸碱滴定教学环节既注重了基础，也实现了知识的应用性与系统性。
关键词：滴定分析；滴定误差；质子平衡；林邦公式
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）18-0108-02
滴定误差也称终点误差，是滴定终点与化学点不一致所引起的误差，记作ET%，它表示滴定到达终点时所多加（或少加）的滴定剂的量在按计量关系计算应当加的滴定剂的量中所占的百分数。即：
ET%=■×100=■×100%
为建立一个合适的酸碱滴定方法，评价其误差大小是很必要的。但传统的分析化学教材均是利用林邦公式进行阐述[1，2，3]，学生难以理解，且公式不统一。为了解决这一问题，笔者在多年教学的基础上，注重滴定误差的基本公式，结合质子平衡条件来计算剩余量或多余量，在滴定误差分析讲解时做了以下尝试，从而解决了这一教学难点。
一、强碱强酸的滴定
NaOH滴定HA，当HA为强酸时，化学计量点的质子平衡式：
[H+]sp=[OH-]sp
如果到达终点时氢氧化钠不足，质子平衡式：
[H+]ep=[OH-]ep+C′HA，ep（终点时没有反应的HA的浓度）
所以C′HA，ep=[H+]ep=[OH-]ep
Et=-■=■×100%
如果到达终点时氢氧化钠过量，质子平衡式：
[H+]ep+C′NaOH，ep（终点时过量的NaOH的浓度）=[OH-]ep
所以C′NaOH，ep=[OH-]ep-[H+]ep
Et=■×100%
所以强酸强碱滴定，Et=■×100%
实例：用0.1000M的氢氧化钠滴定0.1000的盐酸溶液，用酚酞做指示剂，终点pH=8.50，请计算其终点误差。
解：氢氧化钠滴盐酸，为强酸强碱的滴定，化学计量点时pH=7.00；题目终点pH=8.50，说明氢氧化钠过量，设定过量的氢氧化钠的浓度为C。
又依题意化学计量点时钠离子的浓度为0.05000。
终点时[H+]=10-8？郾5，所以[OH-]=10-5？郾5
利用误差原始公式：
Et=■×100%=■×100%=0.01%
而利用林邦公式：
Et=■×100%=■×100%=0.01%
可见二者结果一致。
二、强碱弱酸的滴定
NaOH滴定HA，当HA为弱酸时，化学计量点的质子平衡式：
[H+]sp+[HA]sp=[OH-]sp
如果到达终点时氢氧化钠不足，质子平衡式：
[H+]ep+[HA]ep=[OH-]ep+C′HA，ep（终点时没有反应的HA的浓度）
C′HA，ep=[H+]ep+[HA]ep-[OH-]ep
Et=-■=■×100%≈■-δHA×100%
如果到达终点时氢氧化钠过量，质子平衡式：
[H+]ep+[HA]ep+C′NaOH，ep（终点时过量的NaOH的浓度）=[OH-]ep
C′NaOH，ep=[OH-]ep-[H+]ep-[HA]ep
Et=■×100%
≈■-δHA×100%
所以强酸滴定弱酸Et=■-δHA×100%
实例：用0.1000M的氢氧化钠滴定0.1000的醋酸溶液，用酚酞做指示剂，终点pH=8.50，请计算其终点误差。
解：氢氧化钠滴醋酸，为强碱弱酸的滴定，化学计量点时全部转化为NaAc，其浓度为0.05，引用文献[4]此时pH=8.72；题目给定终点pH=8.50，说明氢氧化钠不过量，设定不足的氢氧化钠的浓度为C，相当于没有反应的醋酸浓度。
又依题意化学计量点时钠离子的浓度为0.05000。
终点时[H+]=10-8？郾5，所以[OH-]=10-5？郾5
利用误差原始公式：
Et=（■-δHA）×100%=（■-δHA）×100%=-0.01%
而利用林邦公式：
Et=■×100%=■×100%=-0.01%
可见二者结果一致。
笔者在多年的教学过程中，利用滴定误差的基本公式，结合对各种平衡条件的处理，解决了对络合滴定、氧化还原滴定等的误差分析，在教学过程中起到了很好的效果。在教学实践过程中确实做到了利用基础，注重知识的应用性和系统性。对于引导学生理解、掌握知识，解决问题、开拓思维起到了很好的作用。
参考文献：
[1]武汉大学主编.分析化学上册[M].北京：高等教育出版社，第五版，2007：147-152.
[2]武汉大学主编.分析化学[M].北京：高等教育出版社，第四版，2001：71-73.
[3]武汉大学主编.分析化学[M].北京：高等教育出版社，第三版，1996：103-116.
[4]武汉大学主编.分析化学上册[M].北京：高等教育出版社，第五版，2007：144.
基金项目：纺织类人才培养过程中《综合化学实验》课程设计（fzjg1107）。
作者简介：江银枝（1973-），女，博士，副教授，教学领域：分析化学、药物化学。endprint
摘要：在酸碱滴定分析教学过程中，酸碱滴定误差的理解与计算是一个难点与重点。几乎所有的教材均是以林邦经验公式来解决，但是没有统一的格式，老师难教，学生难学。为了解决这一问题，作者结合多年的教学实践，利用滴定误差的基本定义，结合质子平衡条件来计算剩余量或多余量，从而解决了这一教学难点，老师易讲，学生易懂，而且不用记公式，使得酸碱滴定教学环节既注重了基础，也实现了知识的应用性与系统性。
关键词：滴定分析；滴定误差；质子平衡；林邦公式
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）18-0108-02
滴定误差也称终点误差，是滴定终点与化学点不一致所引起的误差，记作ET%，它表示滴定到达终点时所多加（或少加）的滴定剂的量在按计量关系计算应当加的滴定剂的量中所占的百分数。即：
ET%=■×100=■×100%
为建立一个合适的酸碱滴定方法，评价其误差大小是很必要的。但传统的分析化学教材均是利用林邦公式进行阐述[1，2，3]，学生难以理解，且公式不统一。为了解决这一问题，笔者在多年教学的基础上，注重滴定误差的基本公式，结合质子平衡条件来计算剩余量或多余量，在滴定误差分析讲解时做了以下尝试，从而解决了这一教学难点。
一、强碱强酸的滴定
NaOH滴定HA，当HA为强酸时，化学计量点的质子平衡式：
[H+]sp=[OH-]sp
如果到达终点时氢氧化钠不足，质子平衡式：
[H+]ep=[OH-]ep+C′HA，ep（终点时没有反应的HA的浓度）
所以C′HA，ep=[H+]ep=[OH-]ep
Et=-■=■×100%
如果到达终点时氢氧化钠过量，质子平衡式：
[H+]ep+C′NaOH，ep（终点时过量的NaOH的浓度）=[OH-]ep
所以C′NaOH，ep=[OH-]ep-[H+]ep
Et=■×100%
所以强酸强碱滴定，Et=■×100%
实例：用0.1000M的氢氧化钠滴定0.1000的盐酸溶液，用酚酞做指示剂，终点pH=8.50，请计算其终点误差。
解：氢氧化钠滴盐酸，为强酸强碱的滴定，化学计量点时pH=7.00；题目终点pH=8.50，说明氢氧化钠过量，设定过量的氢氧化钠的浓度为C。
又依题意化学计量点时钠离子的浓度为0.05000。
终点时[H+]=10-8？郾5，所以[OH-]=10-5？郾5
利用误差原始公式：
Et=■×100%=■×100%=0.01%
而利用林邦公式：
Et=■×100%=■×100%=0.01%
可见二者结果一致。
二、强碱弱酸的滴定
NaOH滴定HA，当HA为弱酸时，化学计量点的质子平衡式：
[H+]sp+[HA]sp=[OH-]sp
如果到达终点时氢氧化钠不足，质子平衡式：
[H+]ep+[HA]ep=[OH-]ep+C′HA，ep（终点时没有反应的HA的浓度）
C′HA，ep=[H+]ep+[HA]ep-[OH-]ep
Et=-■=■×100%≈■-δHA×100%
如果到达终点时氢氧化钠过量，质子平衡式：
[H+]ep+[HA]ep+C′NaOH，ep（终点时过量的NaOH的浓度）=[OH-]ep
C′NaOH，ep=[OH-]ep-[H+]ep-[HA]ep
Et=■×100%
≈■-δHA×100%
所以强酸滴定弱酸Et=■-δHA×100%
实例：用0.1000M的氢氧化钠滴定0.1000的醋酸溶液，用酚酞做指示剂，终点pH=8.50，请计算其终点误差。
解：氢氧化钠滴醋酸，为强碱弱酸的滴定，化学计量点时全部转化为NaAc，其浓度为0.05，引用文献[4]此时pH=8.72；题目给定终点pH=8.50，说明氢氧化钠不过量，设定不足的氢氧化钠的浓度为C，相当于没有反应的醋酸浓度。
又依题意化学计量点时钠离子的浓度为0.05000。
终点时[H+]=10-8？郾5，所以[OH-]=10-5？郾5
利用误差原始公式：
Et=（■-δHA）×100%=（■-δHA）×100%=-0.01%
而利用林邦公式：
Et=■×100%=■×100%=-0.01%
可见二者结果一致。
笔者在多年的教学过程中，利用滴定误差的基本公式，结合对各种平衡条件的处理，解决了对络合滴定、氧化还原滴定等的误差分析，在教学过程中起到了很好的效果。在教学实践过程中确实做到了利用基础，注重知识的应用性和系统性。对于引导学生理解、掌握知识，解决问题、开拓思维起到了很好的作用。
参考文献：
[1]武汉大学主编.分析化学上册[M].北京：高等教育出版社，第五版，2007：147-152.
[2]武汉大学主编.分析化学[M].北京：高等教育出版社，第四版，2001：71-73.
[3]武汉大学主编.分析化学[M].北京：高等教育出版社，第三版，1996：103-116.
[4]武汉大学主编.分析化学上册[M].北京：高等教育出版社，第五版，2007：144.
基金项目：纺织类人才培养过程中《综合化学实验》课程设计（fzjg1107）。
作者简介：江银枝（1973-），女，博士，副教授，教学领域：分析化学、药物化学。endprint
摘要：在酸碱滴定分析教学过程中，酸碱滴定误差的理解与计算是一个难点与重点。几乎所有的教材均是以林邦经验公式来解决，但是没有统一的格式，老师难教，学生难学。为了解决这一问题，作者结合多年的教学实践，利用滴定误差的基本定义，结合质子平衡条件来计算剩余量或多余量，从而解决了这一教学难点，老师易讲，学生易懂，而且不用记公式，使得酸碱滴定教学环节既注重了基础，也实现了知识的应用性与系统性。
关键词：滴定分析；滴定误差；质子平衡；林邦公式
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）18-0108-02
滴定误差也称终点误差，是滴定终点与化学点不一致所引起的误差，记作ET%，它表示滴定到达终点时所多加（或少加）的滴定剂的量在按计量关系计算应当加的滴定剂的量中所占的百分数。即：
ET%=■×100=■×100%
为建立一个合适的酸碱滴定方法，评价其误差大小是很必要的。但传统的分析化学教材均是利用林邦公式进行阐述[1，2，3]，学生难以理解，且公式不统一。为了解决这一问题，笔者在多年教学的基础上，注重滴定误差的基本公式，结合质子平衡条件来计算剩余量或多余量，在滴定误差分析讲解时做了以下尝试，从而解决了这一教学难点。
一、强碱强酸的滴定
NaOH滴定HA，当HA为强酸时，化学计量点的质子平衡式：
[H+]sp=[OH-]sp
如果到达终点时氢氧化钠不足，质子平衡式：
[H+]ep=[OH-]ep+C′HA，ep（终点时没有反应的HA的浓度）
所以C′HA，ep=[H+]ep=[OH-]ep
Et=-■=■×100%
如果到达终点时氢氧化钠过量，质子平衡式：
[H+]ep+C′NaOH，ep（终点时过量的NaOH的浓度）=[OH-]ep
所以C′NaOH，ep=[OH-]ep-[H+]ep
Et=■×100%
所以强酸强碱滴定，Et=■×100%
实例：用0.1000M的氢氧化钠滴定0.1000的盐酸溶液，用酚酞做指示剂，终点pH=8.50，请计算其终点误差。
解：氢氧化钠滴盐酸，为强酸强碱的滴定，化学计量点时pH=7.00；题目终点pH=8.50，说明氢氧化钠过量，设定过量的氢氧化钠的浓度为C。
又依题意化学计量点时钠离子的浓度为0.05000。
终点时[H+]=10-8？郾5，所以[OH-]=10-5？郾5
利用误差原始公式：
Et=■×100%=■×100%=0.01%
而利用林邦公式：
Et=■×100%=■×100%=0.01%
可见二者结果一致。
二、强碱弱酸的滴定
NaOH滴定HA，当HA为弱酸时，化学计量点的质子平衡式：
[H+]sp+[HA]sp=[OH-]sp
如果到达终点时氢氧化钠不足，质子平衡式：
[H+]ep+[HA]ep=[OH-]ep+C′HA，ep（终点时没有反应的HA的浓度）
C′HA，ep=[H+]ep+[HA]ep-[OH-]ep
Et=-■=■×100%≈■-δHA×100%
如果到达终点时氢氧化钠过量，质子平衡式：
[H+]ep+[HA]ep+C′NaOH，ep（终点时过量的NaOH的浓度）=[OH-]ep
C′NaOH，ep=[OH-]ep-[H+]ep-[HA]ep
Et=■×100%
≈■-δHA×100%
所以强酸滴定弱酸Et=■-δHA×100%
实例：用0.1000M的氢氧化钠滴定0.1000的醋酸溶液，用酚酞做指示剂，终点pH=8.50，请计算其终点误差。
解：氢氧化钠滴醋酸，为强碱弱酸的滴定，化学计量点时全部转化为NaAc，其浓度为0.05，引用文献[4]此时pH=8.72；题目给定终点pH=8.50，说明氢氧化钠不过量，设定不足的氢氧化钠的浓度为C，相当于没有反应的醋酸浓度。
又依题意化学计量点时钠离子的浓度为0.05000。
终点时[H+]=10-8？郾5，所以[OH-]=10-5？郾5
利用误差原始公式：
Et=（■-δHA）×100%=（■-δHA）×100%=-0.01%
而利用林邦公式：
Et=■×100%=■×100%=-0.01%
可见二者结果一致。
笔者在多年的教学过程中，利用滴定误差的基本公式，结合对各种平衡条件的处理，解决了对络合滴定、氧化还原滴定等的误差分析，在教学过程中起到了很好的效果。在教学实践过程中确实做到了利用基础，注重知识的应用性和系统性。对于引导学生理解、掌握知识，解决问题、开拓思维起到了很好的作用。
参考文献：
[1]武汉大学主编.分析化学上册[M].北京：高等教育出版社，第五版，2007：147-152.
[2]武汉大学主编.分析化学[M].北京：高等教育出版社，第四版，2001：71-73.
[3]武汉大学主编.分析化学[M].北京：高等教育出版社，第三版，1996：103-116.
[4]武汉大学主编.分析化学上册[M].北京：高等教育出版社，第五版，2007：144.
基金项目：纺织类人才培养过程中《综合化学实验》课程设计（fzjg1107）。
作者简介：江银枝（1973-），女，博士，副教授，教学领域：分析化学、药物化学。endprint
