实验2 电导法测定弱电解质的电离常数

1、实验二电导法测定弱电解质的电离常数一、实验目的掌握电导测量的原理和方法。学会使用DDS-11A型电导率仪，测定弱电解质电离平衡常数的方法。二、实验原理AB型（如HAc）弱电解质在溶液中的电离达到平衡时，HAcH+ +Ac-（a）ccac之间有如下的关系:c（1-ac）cac其电离平衡常数（Kc）与浓度（c）、电离度在一定温度下Kc是常数，因此可以通过测定AB型弱电解质在不同浓度时的 %，代入上式就可以求出Kc。醋酸溶液的电离度可用电导法测定，溶液的电导用电导率仪测定。测定溶液的电导，要将被测溶液注入电导池中，如图1所示。图1浸入式电导池若两电极间距离为1，电极的面积为A，则溶液电导G为:G=K

2、A/1式中：K为电导率。电解质溶液的电导率不仅与温度有关，还与溶液的浓度 有关。因此常用摩尔电导七来衡量电解质溶液的导电能力。七与K之间的关系 为：人=10-3K /c式中* m的单位是Sm2.mol-1，K的单位为Sm-1，c的单位为moldm-3。对于弱电解质，电离度ac等于浓度为c时的摩尔电导(* m )和溶液在无限稀释时的摩尔电导(*m)之比，即:a =cm_*8(2)m将式(2)代入式(1)：c_ *2K =comC*/*8-*)m mmK* =mcK = K (*8)2 -cK *8c mKcm，截距为Kc (*m )，根C以K对作图应为一直线，其斜率为 K (*m )2据斜率和截

3、距可算出Kc和*m三、仪器及试剂仪器：恒温装置1套，DDS-11A型电导率仪，电导电极，移液管(25 ml、5 ml和1 ml各1支)，容量瓶(50 ml 5只)，250 ml烧杯1只，洗耳球1只。 药品：0.0100 mol*dm-3 KCl 溶液(KCl 于 110C烘 4h)，0.1000 moldm-3HAc溶液，电导水。四、实验步骤调节恒温槽温度为250.1 C。配制溶液：准确配制浓度为 0.050、0.010、0.0050、0.0010和0.0005 mol*dm-3 的 HAc 溶液。测定电导池常数（Kcell）（即电极常数）：倾去电导池中的纯水（为防止电 导电极干燥后吸附杂质，

4、及干燥后的电极浸入溶液时表面不易完全浸润引起气泡， 造成表面积发生变化等而影响测量结果，常将电导电极浸在电导池内的纯水中）。 然后用少量的0.0100 mol-dm-3 KCl溶液洗涤电导电极三次，加入 0.0100 mol-dm-3 KCl溶液，使液面超过电极伯片12 cm，再移入250.1 C恒温槽 中恒温10分钟后用电导仪测量（DDS-11A型电导率仪的使用方法详见附录）。 测量时，将DDS-11A型电导率仪“量程”档开关置于“200”档，将“测量/校 准”开关扳至“校正”位置，调节“常数”旋钮使屏幕显示为“1.00”。将“测 量/校准”开关扳至“测量”位置，读出屏幕显示的KCl标准溶液

5、的电导（S2）， 电导池常数Kcell=S1/S2，S1为KCl标准溶液的电导率（0.01mol/L KCl标准溶液， 25C时 S1=1413p S/cm，30C时 S1=1552p S/cm），S2为测量得到的 KCl 标准溶 液的电导。测定乙酸溶液的电导率：倒去KCl溶液，用电导水充分洗净电导池及电 导电极，再用少量0.0005 mol*dm-3 HAc溶液洗涤电导池和电导电极三次，将电 极浸入0.0005 mol-dm-3 HAc溶液中，将“校准/测量”开关置于“测量”，将量 程开关由大到小逐渐调节，直至所需测量范围，屏幕显示读数乘以量程开关倍率（C=1）即为被测溶液的实际电导率。数据

6、记入表1中，重复测量两次一并记入 表1中，取三次测量值的平均值作为该浓度HAc的电导率。同样方法，由稀到 浓分别测定 0.0010、0.0050、0.0100、0.0500 和 0.1000 mol-dm-3 的 HAc 溶液的 电导率，一并记入表1。同法测定电导水的电导率，重复测定三次。以校正电导水对溶液电导率的 影响。将恒温槽温度调至350.1C，同法测量不同浓度HAc的电导率，列于表 2。实验结束后，先关闭各仪器的电源，用蒸馏水充分冲洗电导池和电极，并将电极浸入蒸馏水中备用。表125C不同HAc浓度时的电导率c/mol dm-3KKc人8m测量值平均值0.00050.00100.0050

7、0.01000.05000. 1000实验前电导水电导率实验后电导水电导率S2电导池常数(Kcell)表235C不同HAc浓度时的电导率c/mol dm-3KKKc人8m测量值平均值0.00050.00100.00500.01000.05000.1000实验前电导水电导率实验后电导水电导率S2电导池常数(Kcell)五、结果与讨论C计算一并列于表1和表2中。KC以K对7作图，根据斜率和截距计算不同温度下的Kc和 罗。m六、注意事项为了提高实验精度，实验中的一切操作都必须采用电导水。常用的电导水 是用离子交换树脂来制备的。为了除去其中的CO2,要通入氮气几分钟。本实验 中电导水以蒸馏水代替，通氮

8、过程忽略。实验过程中严禁用手触及电导池内壁和电极。溶液的电导率对溶液的浓度很敏感，在测定前，一定要用被测溶液多次 荡洗电导池和电极，以保证被测溶液的浓度与容量瓶中溶液的浓度一致。离子的极限摩尔电导率入m与温度有关，通常温度每升高1度，电导率增加22.5%，因此测量前溶液要充分恒温。X m可由下式计算: 牛(HAc ) =、(H+)+、(Ac-)H+、Ac-的极限摩尔电导率与温度的关系为：/S - m2 - mol-1 = 349.82 x 10-41 + 0.01385( 25)m, H +人 3/S - m2 - mol -1 = 40.9 x 10-41 + 0.0238 0 - 25)m

9、, Ac -式中t为体系的摄氏温度。由上式可计算任何温度下HAc的人m值。七、思考题测定电解质溶液的电导，为什么一般用交流电而不用直流电？若实验过程中，电导池常数发生改变，它对HAc的电离常数有何影响？结合本实验结果，分析当HAc浓度变稀时，K、人m、地、Kc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？将实验测定的Kc值与文献值比较，试述误差的主要来源。附录：DDS-11A电导率仪的使用说明1、开机a）电源线插入仪器电源插座，电导电极插入仪器后面板的电极插座中；b）按电源开关接通电源，预热10min后，进行校准。2、校准按下“校准/测量”按钮，使其处于“校准”状态，调节“常数”调

10、节旋钮， 使仪器显示所使用电极的常数标称值。电导电极的常数，通常有10、1.0、0.1、0.01四种类型，每种类型电导电极 准确的常数值，制造厂均标明在每支电极上作为参考。常数调节方法如下：电极 常数为1的类型：如电极常数的标称值为1.048，调节“常数”调节旋钮，使仪 器显示值为104.8,（测量值=显示值X1）。电极常数（即电导池常数）也可由测定KCl标准溶液的电导计算而得，电极 未使用前，标于电极上的电导池常数与测定KCl标准溶液得到的值相差不大，电 极长期使用后，其电极常数值变化较大，此时需由测定KCl标准溶液的方法计算 得到，而不再使用标于电极上的电导池常数值。3、测量a）电导常数及

11、量程的选择在电导率测量的过程中，正确选择电导电极的类型和量程，对获得较高的测量精度是非常重要的。表1电导率测量范围与对应使用的电导电极常数推荐表电导率测量范围（m S/cm）推荐使用电导电极常数（cm-1）020.01，0.122000.1，1.020020001.0 （铂黑）2000200001.0 （铂黑）、10200002X10510“量程”选择开关，可选择（2、20、200、2000及2X104）p S/cm五个测量量程档。根据本实验所选用的铂黑电极（电极常数为1.0）,实验时仪器量程可 根据被测溶液电导率大小，选择20、200或2000量程档。b）温度补偿用温度计测量被测溶液的温度后，将“温度”调节旋钮指向被测溶液的实际 温度值的刻度线位置。此时，显示的值是经温度补偿后换算到25C时的电导率 值。c）测量按下“校准/测量”按钮，使其处于“测量”状态，（此时，按钮为向上弹起 的位置），将“量程”开关置于合适的量程档，待仪器显示稳定后，该显示值即 为被测量溶液换算到25C时的电导率值，实际测量结果与使用各种不同电导电 极常数有关。