试验九电导法测定乙酸解离常数

1、实验九电导法测定乙酸解离常数一、实验目的1 .学会用电导法测定一元弱酸的解离常数；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。如乙酸水溶液中，设c为乙酸的原始浓度，ac为解离度，其解离平衡为：电离刚开始时：c00电离平衡时：c(1-ac)cacCac设其解离常数为K,则K=cac2/(1-ac)(1)由电化学理论可知，浓度为C的弱电解质稀溶液的解离度aC应等于该浓度下的摩尔电导率Am和

2、溶液在无限稀时的摩尔电导率K之比，即ac=Am/A°°m(2)将代入(1)式得：入闭)在上式中，c为已知，Am通过本实验求得，A00m尽管随温度的变化而变化，但仍然可以应用离子独立运动定律计算得到。在298.15K时，Aoom(HAc)是390.71X10-4S2m2mol-1。任意温度下,Aoom,t(H+)=入8T25°C(H+)1+0.014(t-25)=349.82310431+0.014(t-25)S2m2mol1Aoom,t(H+)=入00rB25°C(AC)1+0.02(t-25)=40.9310431+0.02(t25)S2m2mol1如

3、何求得指定温度和浓度下的摩尔电导率Am呢？我们通过测盛有稀溶液的电导池里的电导G或电导率K的方法来解决。G=1/R=A/p2l=k2A/l;当浓度c的单位用mol211表示而摩尔电导率Am的单位用S2状2mo1表示时，Am=0.001k/c(5)电极-溶液图6-1电导池式中电导率K的单位是S2m1,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Kcello所以有k=Kcell/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K（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

4、算出摩尔电导率Am,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KF图62惠茨通电桥示意图的为某一固定值的电阻，有四个；R为电阻箱；Rx为待测电阻（即电导池溶液的）；G为电桥平衡检测器（可以是检流计、示波器、耳机等，本实验采用的是示波器）；F为电桥电源，提供适当频率的交流电；B点为活动接点，可选三处接。当电桥向平衡方向靠近时，示波器上的正弦波的振幅会变小，当电桥平衡即DB两点的电势相等时，示波器上的正弦波就变成一条直线。由

5、此可算得Rx值。之所以选用交流电而不选用直流电来测电导（或电阻），是因为直流电最大限度地增大了电极表面的电流密度，电极发生极化，尽管直流电不会产生电容、电感的干扰（直流电导法只适合于电阻较大的介质，且一般需要使用可逆电极，如AgAgCl|电极）。使用交流电和给铝电极表面镀上一层致密的“柏黑"以增大电极表面积，都是为了防止电极极化。交流电的频率选择也很重要，从上面的示意图可以看出，频率很高，尽管可以消除极化引起的误差，但R3上没有并联一个可以变化的电容以抵消电导池的“寄生电容"Cx,该"寄生电容"产生一个复数阻抗，因频率越高，容抗Xc值越小（Xc=1/2冗

6、fC）,电导池的整个复阻抗|Z并|就越小，流经寄生电容Cx的电流就越多，使得由D到线上的交流电压u1与由A过R0到B去的交流电压u2有较大的相位差，使得电桥不可能平衡。电导池的整个复阻抗为：?良_2jT-f-CfCj乙丹-1Lr=TJ+R5+R27r或者2万JCj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

7、型示波器1台,恒温水浴1套，260型铝电导电极（镀铝黑）1支，带支管试管4支，25ml移液管1支，容量瓶2只（50ml,100ml各1只），小烧杯，洗瓶，导线若干。试剂：0.01000mol/LKCl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±0.05C或30.00±0.05C2 .c/2和c/4浓度HAc溶液的配制：用移液管各移取25.00ml真实浓度为c（标于瓶签上）的HAc溶液，分别注入50ml和100ml容量瓶中，然后分别加蒸储水至刻度并摇匀即成，其真实浓度分别为原溶液浓度的1/2和1/4。3 .按图

8、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储水洗净，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铝黑处，以免损伤钻黑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。

9、(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(31000)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(3100,310,31),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，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。惠斯通电桥平衡时的计算式为：(4) HAc溶液电导的测定：按上述(

10、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储水塑料瓶中浸泡保养。五、数据处理有关已知数据：25C下0.01000mol/LKCl溶液电导率K=0.1413S2m1无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率(25C)Aoom=3.907310-2S2n22mol-11.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Kcell和各浓度HAc溶液的解离常数Ko附：数据记录参考格式：溶液温度1cHAc溶液浓度：c:mol/Lc/2:mol/Lc/4:mol/L(1)电导池常数的测定：顷目次数R3(Q)R1(Q)R2(Q)Rx(Q)(Q)电池常数Kcell(m-1)123(2)乙酸解离常数的测定：HAc浓度cc/2c/4(mol/L)(1)()()测量次数1231231231R3(Q)Rab(Q)Rbc(Q)Rx(Q)Rx平均值（Q）K(S2m-1)(S2m-12mo1)电离度aC解离常数KHAc【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HA