实验七电导和弱电解质电离平衡常数的测定

1、2.2 电化学部分实验七 电导与弱电解质电离平衡常数的测定1 目的要求 (1) 了解溶液电导、电导率、摩尔电导率等基本概念。(2) 掌握用电桥法测量溶液电导的原理和方法。(3) 测定溶液的电导，了解浓度对弱电解质电导的影响，测定弱电解质的电离平衡常数。2 基本原理(1) 电导、电导率与电导池常数：导体可分为两类：一类是金属导体，它的导电性是自由电子定 向运动的结果；另一类则是电(解质导体，如酸、碱、盐等电解质溶液，其导电性则是离子 定向运动的结果。对于金属导体.，其导电能力的大小通常以电阻R(resistance)表示， 而对于电解质溶液的导电能力则常以电导G(electric conduct

2、ance)表示。溶液本身的电阻R和电导G的关系为： (2.7.1)由欧姆定律(Ohms law) (2.7.2)则有 (2.7.3)式中，I为通过导体的电流，U为外加电压。电阻的单位为欧姆，用表示。电导的单位为西门子(Siemens)，用S或-1表示。导体的电阻R与其长度l成正比，而与其截面积A成反比。 (2.7.4)式中，是比例常数，表示在国际单位制(SI)中长1m，截面积为1m2导体所具有的电阻，称为电阻率(resistivity)，单位是1m2。由式(2.7.4)取倒数，并令=1/可得 (2.7.5)称为电导率(eletrolytic conductivity)，也是比例常数，表示长1m

3、，截面积为1m2导体的电导。对溶液来说，它表示电极面积为1m2，两极距离为1m时溶液的电导。单位为-1· m-1或S·m-1。对于某一电导池,用来测定的电极往往是成品电极，两极之间的距离l和电流通过电解质时镀有铂黑的电极面积A是固定的，即lA是固定的，称lA为电导池常数，以Kcell表示，单位是m-1。则式(2.7.5)可表示为: (2.7.6)(2)电导的测定：电导的测定在实验中实际上是测定电阻。随着实验技术的不断发展， 目前(3) 摩尔电导率、电离度及电离常数：摩尔电导率(molar conductivity)是指把含1mol电解质的溶液全部置于相距为1m的两电极间，这

4、时所具有的电导，这时用m表示。此时，溶液的摩尔电导率 (2.7.14) Vm是1mol电解质溶液的体积，单位是m3·mol-1。若溶液的浓度为c (mol·m-3)，则 (2.7.15)溶液的m其单位为S·m2·mol-1。m随溶液浓度而改变，溶液越稀，m越大。因为当溶液无限稀释时，电解质分子全部电离，此时，摩尔电导率最大，这一最大值称为极限摩尔电导率，以m 表示之 。m要小于m ，弱电解质溶液m与m 之比象征着电解质的电离程度或称其为电离度，以表示之，即 (2.7.16)1-1型电解质在溶液中建立平衡时设未离解时AB的浓度为c，其电离度为，则平衡时 (

5、2.7.17) (2.7.18)根据质量作用定律,AB电离常数为 (2.7.19)对弱电解质 (2.7.20)在实验中如能测出不同浓度c时的电导，再由电导求出摩尔电导率，并从文献查出m，则可根据(2.7.20)式计算弱电解质的电离常数。仪器药品电导率仪 1台铂黑电极 1对20mL移液管 5个电导池管 5个恒温水浴 1套电导水：0.0200mol·dm-3KCl;0.1000mol·L-1、0.0500mol·L-1、0.0250mol·L-1、0.0125mol·L-1CH3COOH。3 实验步骤 (1) 温度控制：在连接线路的同时，调节恒温水

6、浴至298.2±0.1K。洗净5个电导池管，并烘干。 (2) 不同浓度CH3COOH溶液电导率的测定：可以用容量瓶和移液管事先把0.1000mol·L-1 CH3COOH以电导水分别稀释成0.05500mol·L-1、0.0250mol·L-1和0.0125mol·L-1不同浓度的溶液备用。也可以边测定边稀释(见后) 。将电导率仪的电极用电导水冲洗干净，再用0.1000mol·L-1CH3CO0H溶液洗3次。另取一干净电导池管浸入恒温槽，用移液管移取40mL0.1000mol·L-1KCl溶液注入电导池管(移液管应先用0.1

7、000mol·L-1KCl洗3次)，放入电极，保持液面超过电极1cm2cm，恒温15min，按上法测其电导率，并重复测定2次3次。 按同样方法测定0.0500mol·L-1 (将0.1000mol·L-1CH3COOH取出一半，加入等量电导水，以下类推)、0.0250mol·L-1和0.0125mol·L-1CH3 COOH的电阻。实验完毕，倒出CH3COOH溶液，将电极用蒸馏水冲洗后浸入蒸馏水中，洗净所有用过的玻璃仪器，关掉开关，整理好仪器。4 数据处理电导池常数Kcell测定数据室温：_ K 实验温度：_K 大气压_PaCH3COOH溶液的

8、电离常数测定数据CH3COOH(mol·L-1)次数电导率（-1.m-1）摩尔电导率m(S.m2.mol-1)电离度电离常数Kc0.1000120.0500120.0250120.012512Kc平=(2) 由测量数据，用式(2.7.15)计算不同浓度CH3COOH溶液的摩尔电导率。 (3) 已知醋酸溶液在298K无限稀释时的摩尔电导率m =0.0390S·m2·mol-1，利用式(2.7.16)计算在各个不同浓度时的电离度。(4) 利用式 (2.7.20)计算各个醋酸浓度时的电离常数Kc，取其平均值，并与文献值比较，计算其相对误差(文献值Kc=1.772

9、5;10-5)。 (6) 结果要求及文献值结果要求：298.2K时CH3COOH电离常数Kc应在1.700×10-51.800×10-5范围内。文献值：不同温度时CH3COOH的电离平衡常数如下：温度（K） 278.2 288.2 298.2 308.2 323.2Kc*105 1.698 1.746 1.754 1.730 1.630 摘自化学便览基础编，1055(1966)。5 注意事项(1)温度对电导的影响较大，所以在整个实验过程中必须保证在同一温度下进行，恒温槽温度控制尤其值得注意。并保持换溶液后恒温足够时间后再进行测定。(2)使用电导率仪时要特别小心。 (3) 稀释溶液的水一定要用电导水。6 思考