[北科大]无机化学实验：8 醋酸解离常数的测定及稀释法配置准确浓度溶液的方法(实验报告)

无机化学实验报告

【实验名称】实验八：醋酸解离常数的测定及稀释法配置准确浓度溶液的方法【班级】【日期】

【姓名】【学号】

一、实验目的

1. 了解醋酸解离常数的测定方法。

2. 掌握稀释法配置准确浓度溶液的方法。

3. 学会pH计的使用方法。

二、实验原理

1.稀释法配制准确浓度的溶液

稀释后溶液的浓度可由稀释定律c1V1 = c2V2求出。式中c1为稀释前溶液的浓度；c2为稀释后溶液的浓度；V1、V2分别为所取被稀释溶液的体积和稀释后溶液的体积。

根据有效数字运算规则，若c1只有二位有效数字,则得到的c2最多只有二位有效数字。同理，若c1是具有四位有效数字的准确浓度，若所取的体积V1或所配溶液的体积V2中有一个不准(即不具有四位有效数字)，则所配溶液的浓度也不准确。为得到四位有效数字的c2，则c1、V1及V2必须要有四位有效数字。

为此必须有一个准确浓度的标准溶液。并且标准溶液的体积V1必须用移液管吸取，稀释溶液的体积必须用容量瓶来确定。

2.醋酸解离常数的测定

醋酸HAc是一元弱酸，在溶液中存在下列平衡

HAc === H+ + Ac-

其标准平衡常数称解离常数Kθa，为：

[c (H3O+)/cθ][c(Ac-)/ cθ]

Kθa HAc(aq) = —————————————（3-10）

[c(HAc)/ cθ]

用pH计测出不同浓度HAc溶液的pH，则：

c(H+) = c(Ac-)

c平(HAc) = c初(HAc) - c(H+) ≈c初(HAc)

代入上式则可计算出Kθa HAc。

由pH计测出的pH，计算出的c(H+)只有二位有效数字，计算出的Kθa HAc 最多也只有二位有效数字。要得到有二位有效数字的Kθa，要求c初(HAc)至少也有二位有效数字。

三、仪器和药品

1.仪器

DELTA320酸度计；烧杯（100mL）3个；10mL吸量管（1支）；100mL容量瓶（2个）；10mL量筒；100mL量筒（或量杯）各1个；洗耳球（1个）。

2.药品

HAc（约0.2mol·L-1），准确浓度见试剂瓶；pH=4.00缓冲溶液；铬酸洗液。

四、实验内容

1.必做实验

(1)按正确方法洗涤移液管、容量瓶、量筒、烧杯。

(2)配制准确浓度的稀HAc溶液用移液管和容量瓶配制浓度为实验室已配制的HAc溶液浓度的1/10和1/20的两种(准确浓度)稀HAc溶液,填入表3-5。

表3-5 配制稀HAc溶液

编号被稀释溶液稀释后溶液

浓度c1/ mol·L-1体积V1/mL 浓度c2/ mol·L-1体积V2/mL 1

2

(3)测定HAc溶液的pH 根据DELTA320酸度计的使用方法，测定实验室配制的HAc溶液及稀释后编号为1、2的HAc溶液的pH，计算出c(H+)、解离度a 及Kθa HAc。

醋酸解离常数测定数据填入表3-6。

表3-6 醋酸解离常数测定数据

编号c(HAc)/ mol·L-1pH c(H+)/ mol·L-1Kθa (HAc) 解离度a 1

2

原液

`Kθa (HAc) ______

2、选做实验

测定粗配HAc溶液的pH：用10mL量筒量取实验室配制的HAc溶液，用100mL量筒量取去离子水体积，在烧杯中配制浓度为实验室已配制HAc溶液浓度的1/10和1/20两种稀HAc溶液。

用pH计测定其pH，并计算其Kθa (HAc)值。

与(3)得出的数值比较，做出结论。

五、结果与讨论

1、误差分析

经查询，在25℃环境条件下，醋酸的解离常数为1.75×10-5。而本次实验测得的平均醋酸解离常数为1.8×10-5，与真实值间存在约3%的误差，属于可接受的范围内。

接下来探讨实验过程中误差出现的可能原因。

○1所用水的pH值不符合要求

理论上，配制溶液所采用的去离子水的pH值应接近中性，才能保证测定结果不会受其影响。若pH>7时，由于OH-的增加，破坏了醋酸的解离平衡，使得醋酸进一步电离，影响溶液pH测量值的准确性。

○2浓度配制不精确

醋酸解离常数的计算中涉及到溶液浓度值，若配制溶液时不够精确，将会对最终结果产生影响。在配制溶液的过程中，需要应用移液管和容量瓶，而这两种仪器都需要通过人眼观察确定最终液面位置，因此有很大几率存在误差。对此，我们只能通过认真严谨的态度和细致谨慎的操作来尽可能减小这种误差。

○3酸度计使用时产生的误差

在用酸度计进行测定时，插入电极后，不摇匀溶液而直接进行测定，由于H+在电极附近交换不均匀，测得的pH值不准确，导致计算解离常数时的误差。

○4数据处理过程中产生的误差

在数据处理的过程中，需要严格按照有效数字的运算规则进行处理。否则，将会对最终计算的结果造成影响。

2、关于解离常数Ka的分析

经查询得知，对于醋酸来讲，其不同温度下解离时的焓变如下表所示：

表1：不同温度下解离的焓变

温度（°C） 绝对温度（K） ∆H （kJ/mol）

5 278 +2.75

15 288 +1.15

25 298 -0.573

35 308 -1.80

45 318 -2.81

55 328 -3.77

由此可见，醋酸解离时的焓变随着温度的变化而变化。不但不是一个常数，而且还改变了符号：随着温度的升高，由吸热变成了放热。因此，其解离常数应该随着温度的升高先增大，达到最大值后再减小。

根据网上资料，可作出如下表格：

表2:醋酸解离常数与温度的关系

温度（°C） 0 5 10 15 20 25

1/T 0.003663 0.003597 0.003534 0.003472 0.003413 0.003356 Ka /10 -5 1.657 1.700 1.729 1.745 1.753 1.765

lnK 0.5050 0.5306 0.5475 0.5568 0.5613 0.5682