醋酸电离度和电离常数的测定(3学时)(精)

实验八 醋酸电离度和电离常数的测定（3学时）
一、实验目的
1.了解用数字酸度计测定醋酸电离度和电离常数的原理
2.掌握数字酸度计的使用方法。

3.测定醋酸的电离常数，加深对电离度、电离平衡常数和弱电解质电离平衡的理解。

二、实验原理
醋酸是弱电解质，在溶液中存在如下电离平衡：
HAc ⇌ H ＋
+ Ac －
c 0 0 c - cα cα cα
α
1c α[HAc]]][Ac [H 2
-=
=-+a K [H ＋
]、[Ac －
]和[HAc]分别为H ＋
、Ac －
和HAc 的平衡浓度，K a 为HAc 的电离常数，c 为醋酸的初浓度，α为醋酸的电离度。

醋酸溶液的总浓度可以用标准NaOH 溶液滴定测得。

其电离出来的H ＋
的浓度，可在一定温度下用数字酸度计测定醋酸溶液的pH 值，根据pH=－lg[H ＋
]关系式计算出来。

另外，再根据[H ＋
]=cα，便可求得电离度α和电离平衡常数K a 。

电离度α随初浓度c 而变化，而电离常数与c 无关，因此在一定温度下，对于一系列
不同浓度的醋酸溶液，α1c α2-值近似地为一常数，取所得一系列α
1c α2
-的平均值，即为该温度
下醋酸的电离常数K a 。

三、仪器和试剂
(一)仪器
酸度计1台，25mL 移液管1支，酸、碱式滴定管(50mL )各1支，锥形瓶(250mL )3只，干燥烧杯（100mL ）4只，滴定管夹和铁架台，洗耳球，温度计。

(二)试剂
HAc 溶液（0.05mol ·L －
1），NaOH 标准溶液（0.05mol ·L －
1，已标定），缓冲溶液（pH=4～
5），酚酞指示剂。

四、实验内容
(－)醋酸溶液浓度的测定
用清洁的25mL移液管吸取待测醋酸溶液25.00mL，放入250mL锥形瓶中，加入酚酞指示剂2～3滴，用NaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色并半分钟不褪色为止，记下所用的NaOH溶液体积。

平行测定3份，把滴定的数据和计算结果填入表中。

(二)配制不同浓度的醋酸溶液
用酸式滴定管分别放出40.00mL、20.00mL、10.00mL和5.00mL上述已知浓度的HAc溶液于4只干燥的100mL烧杯中，并依次编号为1、2、3、4。

然后用碱式滴定管往后面3只烧杯即2、3、4号烧杯中分别加20.00mL、30.00mL和35.00mL蒸馏水，并混合均匀。

计算出稀释后醋酸溶液的精确浓度并填于下表中。

室温：T＝K
(三)测定HAc溶液的pH值、α和K a
把以上四种不同浓度的醋酸溶液，按由稀至浓的次序依次在数字酸度计上分别测定它们的pH值，记录数据和室温，计算电离度和电离常数。

思考题
1.根据实验结果讨论HAc电离度和电离常数与其浓度的关系，如果改变温度，对HAc 的电离度和电离常数有何影响？
2.若所用HAc溶液的浓度极稀，是否能用
c ]
[H K 2
a
+
≈求电离常数？
3.配制不同浓度的醋酸溶液有哪些注意之处？为什么？
4.在测定一系列同一种电解质溶液的pH时，测定的顺序按浓度由稀到浓和由浓到稀，结果有何不同？
实验十一高锰酸钾标准溶液的配制及标定（3学时）
一、实验目的
1.掌握高锰酸钾标准溶液的配制和标定方法。

2.掌握滴定管中装入深色溶液时的读数方法。

3.熟悉使用自身指示剂判断滴定终点。

二、实验原理
KMnO4试剂中常含有少量MnO2和其它杂质，蒸馏水中也含有微量还原性物质，它们可与MnO4－反应而析出MnO(OH)2沉淀，MnO2和MnO(OH)2又能进一步促进KMnO4溶液的分解。

因此，KMnO4标准溶液不能用直接法进行配制，通常先配成近似浓度的溶液，然后再进行标定。

标定KMnO4的基准物质有H2C2O4·2H2O、Na2C2O4、FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O、As2O3和纯铁丝等，其中Na2C2O4不含结晶水，容易提纯，且没有吸湿性，因此最常用。

在酸性溶液中，KMnO4与Na2C2O4的反应式如下：
2MnO4－+ 5C2O42－+ 16H＋＝10CO2↑+ 2Mn2＋+ 8H2O
由于这个反应进行得很慢，所以必须将溶液加热到348～358K（75～85℃）。

但温度也不能太高，否则会引起H2C2O4分解：
H2C2O4＝CO2↑+ CO↑+ H2O
三、仪器和试剂
(一)仪器
500mL烧杯、玻璃棒、500mL棕色试剂瓶、表面皿、微孔玻璃漏斗、酸式滴定管、锥形瓶（3只）、10mL量杯、台称、分析天平、称量瓶、250mL容量瓶、100mL小烧杯。

(二)试剂
KMnO4(s)、Na2C2O4(AR)、3 mol·L－1(H2SO4)溶液。

四、实验内容
(一)0.05mol ·L －1(4KMnO 5
1)标准溶液的配制
称取约0.4g KMnO 4于洁净的大烧杯中，加蒸馏水250mL ，加热促进其溶解，盖上表面皿，加热至沸并保持微沸状态1h ，冷却后，用微孔玻璃漏斗过滤，滤液贮存在清洁带塞的棕色瓶中。

最好将溶液于室温下静置2～3天后过滤备用。

(二)0.05mol ·L －1(4KMnO 5
1)标准溶液的标定
准确称取烘干过的Na 2C 2O 40.7～0.9g ，于100mL 小烧杯中，加适量蒸馏水溶解后，定量转入250mL 容量瓶中，定容。

用移液管取上述Na 2C 2O 4溶液25.00mL 于锥形瓶中，加蒸馏水20～30mL ①
和3 mol·L
－1
H 2SO 4）10mL ，加热至 75～85℃（瓶口开始冒蒸气时的温度），趁热用KMnO 4溶液滴定。

开始反应速度很慢，所以滴入第一滴后，要摇动锥形瓶，等KMnO 4的颜色褪去后，再继续滴定，由于生成的Mn 2＋
对滴定反应有催化作用，所以滴定速度逐渐加快，但仍然必须逐
滴加入②，如此小心滴定至溶液呈微红色，半分钟内不褪色即为终点③
，记录所消耗KMnO 4溶液的体积。

平行标定3次。

KMnO 4标准溶液的浓度按下式计算：
25000251000
V M m C 44
2
2
2
14
224
5
1KMnO O C Na O C Na KMnO ..⨯
⨯
=
注 释
①此处加蒸馏水的目的是蓄积热量，以免滴定过程中溶液的温度下降过快。

本实验要求终点时溶液的温度应在60℃以上，所以，如果室温太低，在滴定过程中还应适当加热。

②若滴定速度过快，部分KMnO 4在热溶液中要发生分解： 4 KMnO 4 + 2 H 2SO 4 ＝4 MnO 2↓+ 2K 2SO 4 + 2H 2O ＋3O 2↑
③由于空气中含有还原性气体及尘埃等杂质，能使KMnO 4慢慢分解，而使微红色消失，所以，经过半分钟不褪色即可认为已到终点。

思考题
1．KMnO 4农大标准溶液为什么不能用直接法配制？
2．配制的KMnO 4溶液为什么必须煮沸，并保持微沸1个小时，然后最好静置2～3天才过滤？能否用滤纸过滤？
3．用Na 2C 2O 4作基准物质标定KMnO 4溶液时，应注意哪些条件？
实验十二 过氧化氢含量的测定（3学时）
一、实验目的
1. 熟悉 KMnO 4法测定 H 2O 2含量的原理。

2. 掌握用KMnO 4标准溶液直接滴定 H 2O 2的操作过程。

二、实验原理
H 2O 2是医药上的消毒剂，它在稀硫酸溶液中，在室温条件下，能定量地被KMnO 4氧化，因此可以用高锰酸钾法测定过氧化氢的含量，其反应式为：
5H 2O 2 + 2MnO 4－
+ 6H ＋
= 2Mn 2＋
+ 5O 2↑ + 8H 2O
开始反应时速度慢，滴入第一滴溶液不易褪色，待Mn 2＋
生成后，由于Mn 2＋
的自动催化
作用加快了反应速度，故能顺利地滴定到终点。

根据等物质的量规则：)O H 2
1n()KMnO 51n(224 ，由KMnO 4溶液的浓度和用量，即可
计算出H 2O 2的含量。

三、仪器和试剂
(一)仪器
25mL 移液管、容量瓶（1000mL 、250mL ）、酸式滴定管、锥形瓶。

(二)试剂 0.05 mol·L －1
4KMnO 5
1标准溶液（同实验十六）
、3 mol·L －
1（H 2SO 4）溶液、30％H 2O 2样品。

四、实验内容
(一) H 2O 2溶液的配制
用移液管吸取30％的H 2O 2样品25.00mL 于1000mL 容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，充分摇匀（此溶液由实验室提供）。

再用移液管吸取上述溶液25.00mL 于250mL 容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

(二) H 2O 2含量的测定①
用移液管吸取H 2O 2稀释液25.00mL 于锥形瓶中，加3mol·L －
1（H 2SO 4）溶液5mL ，用
KMnO 4标准溶液小心滴定至溶液呈微红色②
，半分钟内不褪色即为终点，记录滴定时所消耗KMnO 4溶液的体积。

平行测定3次。

H 2O 2的含量按下式计算：
100f 25.00
M 1000
V C %(W/V)O H 2
244
O H 2
1
KMNO KMnO 5
1
22⨯⨯⋅⋅
=
式中：f 一稀释倍数，在本实验中f = 400。

注 释
①H 2O 2样品若系工业产品，用KMnO 4法测定不合适，因为产品中常有少量乙酰苯胺、尿素等有机物作稳定剂，滴定时也要消耗KMnO 4，引起方法误差。

如遇此情况，可采用碘量法或铈量法。

②由于H 2O 2与KMnO 4开始反应速度较慢，所以滴入第一滴后，要摇动锥形瓶，等KMnO 4的颜色褪去后，再继续滴定。

也可以在滴定前，往锥形瓶中加2～3滴1mol·L －
1（MnSO 4）作催化剂，以加快反应
速度。

思考题
1．用KMnO 4法测定H 2O 2时，能否用HNO 3或HCl 控制酸度？
2．测定H 2O 2含量时，为什么第一滴KMnO 4的颜色褪得较慢，以后反而逐渐加快？。