题目
用氟离子选择性电极测定牙膏中F - 含量。称取0.2000g牙膏并加入50mL缓冲试剂，搅拌微沸冷却后移入100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。移取25.00mL于烧杯中测得其电位值为0.155V，加入0.10mL0.50mg·mL -1 F标准溶液后，测得电位值为0.134V。该离子选择电极的斜率为59.0mV/pF。试计算牙膏中氟的质量分数。
用氟离子选择性电极测定牙膏中F - 含量。称取0.2000g牙膏并加入50mL缓冲试剂，搅拌微沸冷却后移入100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。移取25.00mL于烧杯中测得其电位值为0.155V，加入0.10mL0.50mg·mL -1 F标准溶液后，测得电位值为0.134V。该离子选择电极的斜率为59.0mV/pF。试计算牙膏中氟的质量分数。
题目解答
答案
0.079%
解析
步骤 1：计算加入标准溶液前后的电位差
加入标准溶液前后的电位差为：ΔE = E1 - E2 = 0.155V - 0.134V = 0.021V
步骤 2：计算加入标准溶液后的氟离子浓度
根据公式：ΔE = -59.0mV/pF * log(C1/C2)，其中C1为加入标准溶液后的氟离子浓度，C2为加入标准溶液前的氟离子浓度。
将已知数据代入公式：0.021V = -59.0mV/pF * log(C1/C2)
解得：C1/C2 = 10^(0.021V / -59.0mV/pF) = 10^(-0.021V / 59.0mV/pF) = 10^(-0.021V / 0.059V) = 10^(-0.356) ≈ 0.44
步骤 3：计算加入标准溶液前的氟离子浓度
已知加入标准溶液的体积为0.10mL，浓度为0.50mg/mL，因此加入的氟离子质量为：0.10mL * 0.50mg/mL = 0.05mg
设加入标准溶液前的氟离子浓度为C2，则有：C1 = C2 + 0.05mg / 25.00mL
将C1/C2 = 0.44代入上式，解得：C2 = 0.05mg / (25.00mL * 0.44) = 0.00455mg/mL
步骤 4：计算牙膏中氟的质量分数
牙膏中氟的质量分数为：(0.00455mg/mL * 25.00mL * 100mL / 0.2000g) * 100% = 0.079%
加入标准溶液前后的电位差为：ΔE = E1 - E2 = 0.155V - 0.134V = 0.021V
步骤 2：计算加入标准溶液后的氟离子浓度
根据公式：ΔE = -59.0mV/pF * log(C1/C2)，其中C1为加入标准溶液后的氟离子浓度，C2为加入标准溶液前的氟离子浓度。
将已知数据代入公式：0.021V = -59.0mV/pF * log(C1/C2)
解得：C1/C2 = 10^(0.021V / -59.0mV/pF) = 10^(-0.021V / 59.0mV/pF) = 10^(-0.021V / 0.059V) = 10^(-0.356) ≈ 0.44
步骤 3：计算加入标准溶液前的氟离子浓度
已知加入标准溶液的体积为0.10mL，浓度为0.50mg/mL，因此加入的氟离子质量为：0.10mL * 0.50mg/mL = 0.05mg
设加入标准溶液前的氟离子浓度为C2，则有：C1 = C2 + 0.05mg / 25.00mL
将C1/C2 = 0.44代入上式，解得：C2 = 0.05mg / (25.00mL * 0.44) = 0.00455mg/mL
步骤 4：计算牙膏中氟的质量分数
牙膏中氟的质量分数为：(0.00455mg/mL * 25.00mL * 100mL / 0.2000g) * 100% = 0.079%