醋酸电离度和电离常数的测定—— pH计的使用

实验十 pH 法测定醋酸的电离常数K a 和电离度
目的：1．熟悉pH 法测定醋酸电离常数K a 的原理和方法。

2．学会使用酸度计测定溶液的pH 值。

3．进一步练习配制不同浓度的溶液的操作。

原理：
醋酸是一元弱酸，在水溶液中存在下列平衡：
HAc = H + + Ac –
醋酸（HAc ）是弱电解质，在水溶液中存在着下列电离平衡： HAc
H ＋
＋ Ac —
起始浓度（mol ·L -1） c 0 0
平衡浓度（mol ·L -1） c —c α c α c α
K a = HAc ]Ac ][H [-+
Ka 是HAc 的电离常数，c 是HAc 的起始浓度，［H ＋
］、［Ac —
］、［HAc ］均为平衡浓度，α是HAc 溶液的浓度为c 时的电离度。

其电离常数K θ的表达式为：
)
()
()()(HAc c Ac c H c HAc K re re re -+⋅=
θ
(1)
设醋酸的原始浓度为C ，平衡时，[H +] = [Ac –]，[HAc] = C – [H +]，则代入(1)式得
K a = ]H []H [2
+
+-C (2) 一般情况下，当K /c ≥500，则弱酸的电离度α小于5%，此时采用近似计算结果的相对误差约为2%，
c-[H +]≈c
则: K a =[H +]2 /c
根据电离度定义得： α＝ [H +]/c × 100%
pH 的定义：pH=-lg[H +] 测溶液pH 值的方法：①酸碱指示剂法 ②若在一定温度下,pH 计法.
求得：[H +]=10-PH
若在一定温度下，用pH 计测定一系列已知浓度的醋酸的pH 值，则[H +] = 10– pH ，代入(2)式即可得到一系列的K a 值，取其平均值，即为该温度下的醋酸的电离常数。

在一定温度下，用酸度计测定一系列已知浓度HAc 溶液的pH 值,根据pH ＝—lg ［H ＋］求得：[H +]=10-PH
进而求K a =[H +]2 /c 或 K a = ]H []H [2
++-C 和α＝［H ＋］/c ，便可求得α和
Ka 。

其他方法作图法求Ka ：
将电离平衡常数表达式Ka =[ H + ]2/C 两边取对数；lgKa=2lg[H +]－lg C =-2pH －lg C ；
2pH=-lgKa-lgC 以溶液的2pH 对lgC 作图，可得一直线，斜率为－１，截距为-lgKa ，从lgKa 可以求出Ka 。

仪器和药品：
1．仪器
pH 计一套，50mL 或100mL 烧杯5只，50mL 酸式滴定管2支，玻棒4根， 2．药品
0.2000 mol∙dm – 3HAc 标准溶液。

实验内容
一、HAc 溶液浓度的测定（可以先标定好，
2000
.0=HAc C 左右）
二、配制不同浓度的HAc 溶液（2人一组）
分别移取2.5ml ，5.0ml ，10.0 ml ，15.0 ml ，20.0 ml 溶液于5只50ml 溶量瓶中，稀释、定容、摇匀、备测。

三、测定不同浓度的HAc 溶液的PH 值，计算α和K α。

将上述3种溶液（约30－40ml ）分别倒入干燥洁净的小烧杯中，按由稀到浓的顺序分别测定不同浓度的pH 值。

表：不同浓度的的HAc 溶液平衡时的pH 值 室温_______ ℃
实验测定值：5100.20.1⨯-=Ka ； 25℃时，理论值5
1076.1⨯=Ka
数据处理：
平均值：n
X X i
∑=
平均偏差：∑=-=∆n
i i X X n X 1
1
相对偏差：绝对误差与平均值的百分比叫相对偏差。

%100⨯∆=X
X
E r
附：使用方法(PHS-3C 型酸度计) （1） 使用前准备：
①接通电源，打开开关，预热30min 。

（2）标正（ PH 一点标正法）
①将选择开关置PH 档， “斜率”旋钮旋至“100％”处。

“温度” 按钮置溶液温度。

②用蒸馏水洗净电极，用滤纸吸干。

根据待测PH 值的样品溶液之酸碱性来选择用PH 值相近的标准缓冲溶液，把电极放入缓冲溶液中，示值稳定后，调节“定位”旋钮，使仪器指示值为该标准缓冲溶液在额定温度下的标准PH 值即可。

（ 4 ）样品（未知）溶液PH 值的测量
经标定后，仪器即可进行样品溶液PH 的测定。

在测定前，先将用蒸馏水洗净电极，用滤纸吸干。

然后将电极放入待测溶液中，待示值稳定后，读数即为样品的PH 值。

（注意，此时各旋钮不能再动，否则需要重新标定）。

（5）测量完毕后，将电极拔出，用水冲洗干净后，擦干电极 。

关闭电源，将酸度计放入仪器箱内。

3、注意事项：
①要十分注意玻璃电极的保护，轻拿轻放。

②每次更换测定液前，要将电极用水冲洗干净并擦干。

③甘汞电极内要充满饱和氯化钾溶液，玻璃电极球泡不要污染。

④玻璃电极在使用前要在蒸馏水中浸泡24小时。

讨论：说明一元弱酸的浓度与其电离度和电离平衡常数的关系。

【实验习题】
1、在一定温度下，改变浓度，a 变化，K 不变；在浓度不变的情况下，温度变化，则
K 变大。

在一定温度下，K 不变，由公式c K a a
＝
或2ca K a ＝知，变c 小，变大；a 由于
[H+]=KaC ，所以变c 小时，[H+]变小。

2、①准确标定醋酸溶液的浓度；②准确测定温度；③校正pH 计；④洗净电极头。

3、⑴不对。

因为溶液中[H+]﹤[Ac-]。

⑵正确。

虽然会产生盐效应，但是电离度﹤5％。