为什么使用硝酸银滴定氯化钠的滴定终点要用铬酸银指示剂？

Question

如题所述

Answer 1

在滴定实验中，指示剂的作用是指示化学反应的终点。为减小误差，指示剂需要在滴定终点附近出现颜色变化。在铬酸银指示剂下，当氯离子被滴定到与银离子沉淀的浓度比接近于1:1时，溶液会从无色转变为红棕色。因此，在使用铬酸银指示剂进行氯化钠滴定时，需要让滴定终点的氯离子浓度和银离子浓度的比接近于1:1。
根据铬酸银和氯化银的溶度积常数可以求得它们在水中的溶解度（即单位体积水中最多可溶解的量），进而可以推算出它们在给定浓度的水溶液中的浓度。设铬酸银和氯化银的溶解度分别为s1和s2，则有：
Ksp(Ag2CrO4) = [Ag+]^2[CrO4^2-] = s1^2
Ksp(AgCl) = [Ag+][Cl-] = s2
因此，
[Ag+] = sqrt(Ksp(Ag2CrO4)/[CrO4^2-]) = sqrt(Ksp(Ag2CrO4)/(C1 - [Ag+]))
[Cl-] = Ksp(AgCl)/[Ag+] = Ksp(AgCl)/sqrt(Ksp(Ag2CrO4)/(C1 - [Ag+]))
其中，C1为硝酸银的浓度。由于在滴定过程中实际测量的是硝酸银的体积，因此需要将其转换为摩尔浓度（mol/L）。假设硝酸银的摩尔质量为M，则硝酸银的浓度C1等于其体积V1（单位为升）除以M。滴定结束后，根据氯化钠的用量可以计算出其中所含的氯离子的摩尔数n。因此，氯离子的浓度为n/V2，其中V2为氯化钠的溶液体积。
在滴定终点附近，银离子和氯离子的浓度比应该接近于1:1，即[Ag+]/[Cl-] ≈ 1。因此，可以通过调整硝酸银的浓度来使这个比值接近于1，从而减小浓度误差。具体来说，当预计滴定的氯化钠质量较大时，应该使用较低浓度的硝酸银溶液；相反，当预计滴定的氯化钠质量较小时，应该使用较高浓度的硝酸银溶液。一般来说，硝酸银的浓度不宜超过0.1 mol/L，否则可能产生不必要的误差。