电导法测定弱电解质的电离常数

1、实验四 电导法测定弱电解质的电离常数一、实验目的1. 学会用电导法测定醋酸的电离平衡常数；2. 熟悉电导池、电导池常数、溶液电导（或电导率）等相关基本概念；3. 掌握电桥法测量溶液电导的实验方法和技术。二、实验原理根据Arrhenius（阿累尼乌斯）的电离理论，弱电解质与强电解质不同，它在溶液中仅部分解离，离子和未解离的分子之间存在着动态平衡。如醋酸水溶液中，设c为醋酸的原始浓度，c为解离度，其解离平衡为：式中电导率的单位是S·m-1， 为测量的电导电极两极片间的间距，A为电极片的截面积，对于一个固定的电导池，l和A都是定值，故比值 l/A为一常数，称为电池常数Kcell。所以有=K

2、cell/R（6）根据以上关系，只要我们在指定温度下测得不同浓度下的电导率（用电导率仪）或溶液的电阻（用1000Hz交流电下的惠斯通电桥测），就可以计算出摩尔电导率m，再根据式（3），即可计算出解离常数K来。本实验我们采用测溶液电阻的方法，先用已知电导率的KCl标准溶液测出那个条件下的特征电阻值RS，算出Kcell；然后使用同一电导池测定待测乙酸溶液的电阻Rx，最后就可以得到解离常数K 因此，实验中必须考虑的是，在增大交流电频率以防极化的同时，还要尽量消除相位差对电桥平衡的影响。比较好的办法是，选择1000Hz的交流频率，尽可能使电流通过电导池里的溶液电阻而不是寄生电容Cx，从而使电导池上的电

3、压降的相位移动较小，而不至于影响测量精度。 三、仪器和试剂仪器：XD-7型低频信号发生器1台，ZX56型电阻箱1台，SJ8001型示波器1台，恒温水浴1套，260型铂电导电极（镀铂黑）1支，带支管试管4支，25ml移液管1支，容量瓶2只（50ml），小烧杯，洗瓶，导线若干。试剂：0.01000mol/L KCl溶液，0.1mol/L 左右的HAc溶液（准确浓度c标于瓶签）。四、实验步骤1. 调节恒温水浴温度为25.00±0.12. c/2和c/4浓度HAc溶液的配制：用移液管移取25.00ml真实浓度为c(标于瓶签上)的HAc溶液，注入50ml容量瓶中，然后加蒸馏水至刻度并摇匀即成，

4、其真实浓度分别为原溶液浓度的1/2。然后取c/2浓度的HAc溶液同样方法配制c/4浓度HAc溶液。3. 按图用导线连接电桥线路，接好后需经教师检查。检查并调节示波器及低频信号发生器（输出频率为1000Hz）的各有关旋钮，然后接通各自电源，观察示波器屏幕，如果出现稳定的正弦波图形，说明接线正确，仪器工作状态也正常，可以进行下一步测定工作。4. 电池常数的测定：（1）将电导电极和试管用蒸馏水洗净，然后用少量0.01000mol/L的KCl溶液涮洗3次；在试管中加入1/41/3容积的KCl溶液，并插入电导电极，将试管置于恒温水浴中恒温5分钟以上。注意：a. 操作时切勿触碰电极头镀铂黑处，以免损伤铂黑

5、镀层而导致电池常数改变。b. 测量时若观察到电极表面附有小气泡，应轻轻敲击振动试管，将其排除，以免引起测量误差。（2）将电阻箱的所有档位旋至0处，选择B点的落位处（取一次中间点），然后从最大档位（×1000）开始调节，每旋转一格，观察示波器屏幕上的正弦曲线的波幅变化，调至波幅最小为止。依次调节下一个档位（×100，×10，×1），最终使得屏幕上波幅减小为0，即形成一条直线，这时可认为电桥达到平衡状态，将电阻箱各档位的读数相加，即为电阻箱阻值R3。注意：如果从0开始调节某档位旋钮，发现正弦曲线波幅一直增大，说明前一档位调节过大，应将前一档位的数字减少为1个

6、，再回头调节该档位。（3）重复步骤（1）、（2）两次，即一共测定3次，计算时取其平均值。（4）HAc溶液电导的测定：按上述(1)(4)的方法，依次测定浓度为c，c/2及c/4的HAc溶液的电阻值。（5）实验完毕，关闭所有仪器电源，清洗玻璃仪器及电导电极，并将电导电极呈给老师看一眼后置于蒸馏水瓶中浸泡保养。 五、数据处理有关已知数据：25下0.01000mol/L KCl溶液电导率 =0.1413 S·m-1 无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率（25）m=3.907×10-2S·m2·mol-1 1 将实验数据列表，然后按实验原理部分所述，分别计算电池常数K

7、cell和各浓度HAc溶液的解离常数K。附：数据记录参考格式：溶液温度_25.0_HAc溶液浓度：c:_0.1_mol/L c/2:_0.5_mol/L c/4:_0.025_mol/L(1)电导池常数的测定： (2)乙酸解离常数的测定：六、思考题 1. 本实验的电桥为什么要选择使用1000Hz的交流电源？如为了防止极化，频率高一些不是更好吗？试权衡其利弊。2. 结合本实验结果，分析当HAc浓度变稀时，Rx、m、c、K等怎样随浓度变化？你的实验结果与理论是否相符合？为什么？3. 公式是针对什么溶液的？是不是任何电解质的都能够通过作图法外推得到？4. 你能否设计出一个方案很准确地测得溶液的电阻（

8、或电导率）或者一个携带很方便的、精度不是很高的产品快捷地测出溶液的电阻（或电导率）吗？因为这两种产品都有它的卖点。 【英汉词条】 电导率 specific conductance电导池 electrolytic cell电导池常数 cell constant乙酸 acetic acid电离平衡 ionization equilibrium电离 ionize强电解质 strong electrolyte 弱电解质 weak electrolyte电离度 degree of ionization参比电极 reference electrode寄生电容 parasitic capacitance 电桥 electric bridge示波器 oscillograph / oscilloscope检流计 galvanometer正弦波 sine wave /