醋酸电离离解常数的测定

醋酸电离离解常数的测定第一页，共十一页，编辑于2023年，星期五实验目的

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。第二页，共十一页，编辑于2023年，星期五实验原理根据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，αc为解离度，其解离平衡为：HAc＝H++Ac-

电离刚开始时：c

0

0

电离平衡时:c(1-αc)

cαc

cαc

设其解离常数为K，则К=cαc2/(1-αc)（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αc应等于该浓度下的摩尔电导率λm和溶液在无限稀时的摩尔电导率К之比，

即（2）

将（2）代入（1）式得：（3）

在上式中，c为已知，λm通过本实验求得，λ∞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。

（4）

第三页，共十一页，编辑于2023年，星期五实验原理在298.15K时λ∞(HAc)＝3.907×10-2S·m2·mol-1。任意温度下，λ∞,t(H+)＝λ∞m,25°C(H+)[1+0.014(t-25)]

＝349.82×10－4×［1＋0.014(t－25)］S·m2·mol－1

λ∞,t(Ac-)＝λ∞m,25°C(Ac-)[1+0.02(t-25)]

＝40.9×10－4×［1＋0.02（t－25）］S·m2·mol－1

如何求得指定温度和浓度下的摩尔电导率λm呢？我们通过测盛有稀溶液的电导池里的电导G或电导率κ的方法来解决。

当浓度c的单位用mol·L－1表示而摩尔电导率λm的单位用S·m2·mol－1表示时，λm=0.001κ/c（5）式中电导率κ的单位是S·m-1，l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κ=Kcell/R（6）第四页，共十一页，编辑于2023年，星期五根据以上关系，只要我们在指定温度下测得不同浓度下的电导率κ（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λm，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溶液的电导通常利用惠斯通电桥来测定，线路如图，其中S为音频讯号发生器，R1，R2，R3是三个可变电阻箱，RX为待测溶液的电阻值，H为示零装置，C1是与电阻R1并联的一个可变电容，用以平衡电导电极的电容。测定时调节R1，R2，R3和C1，使H无电流通过，此时表明B、D两点电位相等，电桥达到了平衡（示波器上的正弦波就变成一条直线），即有：，的倒数即为该溶液的电导。

第五页，共十一页，编辑于2023年，星期五第六页，共十一页，编辑于2023年，星期五实验步骤1.调节恒温水浴温度为25.00±0.05℃或30.00±0.05℃

2.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的HAc溶液，分别注入50ml和100ml容量瓶中，然后分别加蒸馏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，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1/4～1/3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）调节各电阻箱的阻值，使得屏幕上正弦曲线的波幅减小为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。（3）重复步骤（1）、（2）两次，即一共测定3次，计算时取其平均值。5．HAc溶液电导的测定：按上述(1)~(3)的方法，依次测定浓度为C，C/2及C/4的HAc溶液的电阻值。

6.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检查后置于蒸馏水塑料瓶中浸泡保养。第七页，共十一页，编辑于2023年，星期五实验注意事项1、锥形瓶要洁净;2、示波器要正确调节;3、接线不能有断路情况;4、注意保护铂黑电极，铂黑不能擦。第八页，共十一页，编辑于2023年，星期五实验数据处理有关已知数据：25℃下0.01000mol/LKCl溶液电导率К=0.1413S·m-1无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率（25℃）λ∞,m=3.907×10-2S·m2·mol-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Kcell和各浓度HAc溶液的解离常数K。

第九页，共十一页，编辑于2023年，星期五思考题1、电导池常数是否可用卡尺来测量？若实际过程中电导池常数发生改变，它对平衡常数有何影响？2、测定溶液的电导为什么要选用1000Hz的交流电源？能否用直流电桥？3、结合本实验结果，分析当HAc浓度变稀时，Rx、к、∧m、αc、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？

4、为什么要测定重蒸馏水的电导率？本实验中为什么要用重蒸馏水做溶剂？5、为什么要使用镀铂黑电极？第十页，共十一页，编辑于2023年，星期五示波器面板上各旋钮的作用：1电源开关2辉度控制屏幕上光迹的亮度，顺时针方向旋转亮度增加，反之则减弱。3聚焦控制光点聚焦。聚焦良好时，光点应为一清晰的小圆点。4辅助聚焦辅助聚焦使光点应为一清晰的小圆点。5Y轴位移↑↓控制荧光屏上Y轴方向轨迹位置。6X轴移位控制荧光屏上X轴方向轨迹位置。7衰减分1、10、100三档，供选择适当的偏转电压。在“∞”位置时，机内电压直接从Y轴输入端送入。8微调控制荧光屏上Y轴方向光迹的长度。顺时针方向旋转光迹增长，反之则减短。9DCACY轴放大器的耦合开关。置DC时，被测信号直接送到Y轴放大器；在AC时，被测信号经电容器耦合送到Y轴放大器。10平衡校准Y轴直流放大器平衡输出。11Y输入被测信号从Y轴输入的接线柱。12扫描范围锯齿形扫描频率范围变换开关。TVT和TVH分别为电视场频和行频扫描。在“外”接时，扫描发生器停止工作，信号可经“X输入”接线柱送入X轴放大器。13微调/相位置“同步—内”时，作为扫描频率微调控制器。当置于“同步—电源”时，起相位调节作用。14同步