实验_电导法测定乙酸电离平衡常数

实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数
报告人: 同组人: 实验时间2０10年06月12日
一实验目得:
1。

掌握电导、电导率、摩尔电导率得概念以及它们之间得相互关系。

3、掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数得原理。

二.实验原理: 1.1.电离平衡常数电离平衡常数K ｃ得测定原理
在弱电解质溶液中在弱电解质溶液中,,只有已经电离得部分才能承担传递电量得任务。

在无限稀释得溶液中可以认为弱电解质已全部电离中可以认为弱电解质已全部电离,,此时溶液得摩尔电导率为此时溶液得摩尔电导率为,,可以用离子得极限摩尔电导率相加而得。

而一定浓度下电解质得摩尔电导率∧m 与无限稀释得溶液得摩尔电导率就是有区别得别得,,这由两个因素造成这由两个因素造成,,一就是电解质得不完全离解一就是电解质得不完全离解,,二就是离子间存在相互作用力。

二者之间有如下近似关系之间有如下近似关系: :
(1)
式中为弱电解质得电离度。

对Ａ对ＡB B 型弱电解质型弱电解质,,如乙酸如乙酸((即醋酸即醋酸),),),在溶液中电离达到平衡时在溶液中电离达到平衡时在溶液中电离达到平衡时,,其电离平衡常数K ｃ与浓度ｃ与电离度α得关系推导如下得关系推导如下: :
CH ３ＣOOH →CH 3COO
－ + Ｈ＋
起始浓度起始浓度 c 0 0
0 平衡浓度平衡浓度 c (1(1－α－α－α) ) )
c α c α 则
(2) 以式以式((１)代入上式得代入上式得: : (3)
(3) 因此因此,,只要知道∧ｍ∞
与∧m 就可以算得该浓度下醋酸得电离常数Ｋc 。

将式将式(2)(2)(2)整理后还可得整理后还可得整理后还可得::
(4) 由上式可知由上式可知,,测定系列浓度下溶液得摩尔电导率∧m ,将∧ｍｃ对１ｃ对１//Λm 作图可得一条直线作图可得一条直线,,由直线斜率可测出在一定浓度范围内得平均值。

2。

摩尔电导率∧m 得测定原理
电导就是电阻得倒数电导就是电阻得倒数,,用G 表示表示,,单位S(S(西门子西门子西门子))。

电导率则为电阻率得倒数电导率则为电阻率得倒数,,用k 表示表示,,
单位为Ｇ·m —1。

摩尔电导率得定义为摩尔电导率得定义为::含有一摩尔电解质得溶液含有一摩尔电解质得溶液,,全部置于相距为1m 得两个电极之间得两个电极之间,,
这时所具有得电导称为摩尔电导率。

摩尔电导率与电导率之间有如下得关系。

∧m = κ/c
ﻩﻩ ﻩﻩ(5) 式中c 为溶液中物质得量浓度为溶液中物质得量浓度,,单位为ｍol·m －3。

在电导池中在电导池中,,电导得大小与两极之间得距离l 成反比成反比,,与电极得面积A 成正比、 Ｇ =ﻩκA ／ ｌ (6)
由(6)(6)式可得式可得
κ＝κ＝K K c ｅll
G ﻩ ﻩﻩﻩﻩ (7) 对于固定得电导池对于固定得电导池,,ｌ与Ａ 就是定值就是定值,,故比值l /Ａ为一常数Ａ为一常数,,以Ｋc ｅll 表示表示,,称为电导池
常数常数,,单位为m —１。

为了防止极化。

为了防止极化,,通常将铂电极镀上一层铂黑通常将铂电极镀上一层铂黑,,因此真实面积Ａ无法直接测
量,通常将已知电导率κ得电解质溶液得电解质溶液((一般用得就是标准得0。

0101００00m 00mｏl·ｏl·ｏl·L L —１
KCl 溶液溶液))注入电导池中注入电导池中,,然后测定其电导G 即可由即可由(7)(7)(7)式算得电导池常数Ｋ式算得电导池常数Ｋc ｅl ｌ。

当电导池常数K cell 确定后确定后,,就可用该电导池测定某一浓度c 得醋酸溶液得电导得醋酸溶液得电导,,再用再用(7)(7)式算出κ,将c 、κ值代入值代入(5)(5)(5)式式,可算得该浓度下醋酸溶液得摩尔电导率、
在这里得求测就是一个重要问题在这里得求测就是一个重要问题,,对于强电解质溶液可测定其在不同浓度下摩尔电导率再外推而求得再外推而求得,,但对弱电解质溶液则不能用外推法但对弱电解质溶液则不能用外推法,,通常就是将该弱电解质正、负两种离子得无限稀释摩尔电导率加与计算而得无限稀释摩尔电导率加与计算而得,,即:
(８) 不同温度下醋酸得值见表1。

表1 1 不同温度下醋酸得不同温度下醋酸得 (S·ｍ2·moｌ-1
) 温度温度/K /K 2929８８.2 303303、、2 308308。

2 313313。

2 ×102
3。

9090８８
４.198
4。

489
4、779
三.仪器与试剂:
DDBJ DDBJ——3535０便携式电导率仪０便携式电导率仪０便携式电导率仪,,电导电极电导电极,,恒温槽恒温槽,,烧杯、锥型瓶烧杯、锥型瓶,,移液管移液管((２5mL); 0。

0200 0200 m m ｏl·L —1 KCl 标准溶液标准溶液,0.2,0.2,0.2００0 ｍol·Ｌ-１
HA HAｃ标准溶液ｃ标准溶液
四、实验步骤:
1.调节恒温水槽水浴温度至25℃25℃((室温偏高室温偏高,,则水浴温度调节到35℃35℃))。

将实验中要测定得溶液恒温。

２.校准便携式电导率仪得电导池常数
按下电导率仪“ｏｎ按下电导率仪“ｏｎ//ｏff”键打开仪器ｏff”键打开仪器,,按“模式按“模式//测量”键到模式状态测量”键到模式状态,,按“▲"或“▼"键调节模式状态“▼"键调节模式状态,,至左下角出现CO COＮＮT,T,按“确定”键按“确定”键按“确定”键,,左下角出现C ＡＬＡＬ,,按“确定”键,左下角出现CA CA——M,M,按“▲”或“▼”键调节按“▲”或“▼”键调节0、02m 02mｏｏl/L 得KC KCｌ溶液得电导率大小至ｌ溶液得电导率大小至0。

276 S/m(35℃时为 ０.3.3３３1 S/ｍ ),按“确定按“确定按“确定""键出现标定好得电导池常数键出现标定好得电导池常数,,再按“确定再按“确定""键输入电导池常数。

按“模式输入电导池常数。

按“模式//测量”键到测量状态。

3.3.测量醋酸溶液得电导率测量醋酸溶液得电导率
标定好电导池常数后标定好电导池常数后,,将两电极用蒸馏水洗净将两电极用蒸馏水洗净,,用吸水纸吸干液体。

处理好得电极插入到０。

２ m ｏl/L 25mL 醋酸溶液中测量电导率、再用标有“电导水”字样得移液管吸取25mL 水并注入到醋酸溶液中稀释到0.0.１１ ｍｏｍｏl/L l/L l/L、此时不要将电极取出。

、此时不要将电极取出。

、此时不要将电极取出。

((为什么？为什么？) ) 测量后测量后,,用标有“0.1”字样得移液管吸取２用标有“0.1”字样得移液管吸取２55ｍL 溶液弃去溶液弃去,,用标有“电导水”字样得移液管吸取25ｍL 水并注入到醋酸溶液中稀释到0.05 ｍｏｍｏl l ／L,L,摇匀后测量电导率、如此依次测定摇匀后测量电导率、如此依次测定0、２ m ｏl/L l/L、、0.1 mo moｌ／ｌ／ｌ／L L 、0、05 m ｏl/L l/L、、0、０、０25 25 mol/L mol/L、、0.00.0１１25 mol/mol/Ｌ醋酸溶液得电导率。

Ｌ醋酸溶液得电导率。

记录相应浓度醋酸得电导率记录相应浓度醋酸得电导率,,并计算电离度与解离常数。

4。

用蒸馏水清洗电导电极与温度电极用蒸馏水清洗电导电极与温度电极,,将电极浸泡在盛有蒸馏水得锥形瓶中以备下一次实验用、
五.数据处理:
1.1.将原始数据及处理结果填入下表将原始数据及处理结果填入下表将原始数据及处理结果填入下表: :
2.2.根据测得得各种浓度得醋酸溶液得电导率根据测得得各种浓度得醋酸溶液得电导率根据测得得各种浓度得醋酸溶液得电导率,,求出各相应得摩尔电导率∧m 与电离度 及电离平衡常数K c 、
实验温度: ３5℃ 浓度c ／m ｏl ·L
κ1/S /S·ｍ·ｍ-1 κ2/S /S··m -1
κ3/S /S··m -１
κ平均/Ｓ·Ｓ·m m —1 /
S ·m 2·mol mol。

-
K ｃ
—1 １
0、1８3 0.0.００8２0 ０.0818
０。

０819
0。

０8190
0、0000０４０４
475
０、０、010101１１
451
2。

4273E-０5 0.0910.091５５ 0、0585 0、058058８８ 0.05 0.05８９８９ ０、
05873
０。

０。

000000０６０６０６44
１9
0。

0164
２５
２。

５
098E 098E——
05
0.04575
0、041
８
0.040.04１１9 0、041041９９
0.041８7
０、０、000000００91
５2
0。

0202３３4
１9
2、５６
９2E 2E——
0５ 0.022875 ０。

0202９９
5
0、0２95 0、0295 0、02
９５９５0 0
０、０、001001001２２
896
0.032999 2.52.5７７5
９E-0E-0５５
0。

011437５
0、0203 0。

0２０
５
0、0202００5
0、0２0４３ 0.0.００0１7８6
２
0.0.０４０４０４5757
０６
2、503
８E －05
实验测定电离平衡常数K ｃ平均值=２。

２。

626262××
3。

用对1／∧m 作图或进行线性回归作图或进行线性回归,,求出相应得斜率与截距求出相应得斜率与截距,,求出平均电离常数K c 。

摩尔电导率浓度之积与摩尔电导率倒数的函数关系图y = 4E-08x + 1E-06
R 2
= 0.9987
00.00002
0.000040.000060.000080.00010
500
100015002000
2500
摩尔电导率倒数
由图知由图知,,直线斜率为4×,又因为斜率表示为所以可得又因为斜率表示为所以可得:=4:=4:=4××,得＝得＝22。

６２×
六、注意事项:
１、计算∧m 与ｋｃ时,需注意浓度c 单位得区别单位得区别,,详见原理部分。

2.2.温度对溶液得电导影响较大温度对溶液得电导影响较大温度对溶液得电导影响较大,,因此测量时应保持恒温。

七。

思考题:
1、电导池常数就是否可用测量几何尺寸得方法确定？
答:不能。

测定电导池常数可以用标准溶液测定法不能。

测定电导池常数可以用标准溶液测定法,,用氯化钾为标准物质用氯化钾为标准物质;;还可以用与标准电极比较法测定。

2.2.实际过程中实际过程中实际过程中,,若电导池常数发生改变若电导池常数发生改变,,对平衡常数测定有何影响？
答:溶液电导一经测定溶液电导一经测定,,则正比于Kc Kcｅｅll ll。

即电导池常数测值偏大即电导池常数测值偏大,,则算得得溶液得溶解度、电离常数都偏大解度、电离常数都偏大,,反之反之,,电导池常数测值偏小电导池常数测值偏小,,则电离常数偏小。