电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理

电导法测定醋酸电离常数

一、实验目的

1.了解溶液电导、电导率和摩尔电导率的概念；

2.测量电解质溶液的摩尔电导率，并计算弱电解质溶液的电离常数。

二、实验原理

电解质溶液是靠正、负离子的迁移来传递电流。而弱电解质溶液中，只有已电离部分才能承担传递电量的任务。在无限稀释的溶液中可以认为电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为Λ∞m，而且可用离子极限摩尔电导率相加而得。

一定浓度下的摩尔电导率Λm与无限稀释的溶液中摩尔电导率Λ∞m是有差别的。这由两个因素造成，一是电解质溶液的不完全离解，二是离子间存在着相互作用力。所以，Λm通常称为表观摩尔电导率。

Λm/Λ∞m=α(U++ U-)/(U+∞+ U-∞)

若U+= U-，，U+∞=U-∞则

Λm/Λ∞m=α

式中α为电离度。

AB型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数

K aө，起始浓度C0，度α有以下关系：AB A+ + B-

起始浓度mol/L：C00 0

平衡浓度mol/L：C0·(1-α) αC0 αC0

K cө=[c(A+)/cө][c(B-)/cө]/[c(AB)/cө]=C0α2/(1-α)=C0Λ

2/[cөΛ∞m(Λ∞m-Λm)]

m

根据离子独立定律，Λ∞m可以从离子的无限稀释的摩尔电导率计算出来。Λm可以从电导率的测定求得，然后求出K aө。

Λm C0/cө =Λ∞m2K cө/Λm-Λ∞m K cө

通过Λm C0/cө~1/Λm作图，由直线斜率=Λ∞m2K cө，可求出K cө。

三、仪器与试剂

DDS-11A(T)型电导率仪1台；恒温槽1套；0.1000mol/L醋酸溶液。

四、实验步骤

1.调整恒温槽温度为25℃±0.3℃。

2.用洗净、烘干的义形管1支，加入20.00mL的0.1000mol/L醋酸溶液，测其电导率。

3.用吸取醋酸的移液管从电导池中吸出10.00mL醋酸溶液弃去，用另一支移液管取10.00mL电导水注入电导池，混合均匀，温度恒定后，测其电导率，如此操作，共稀释4次。

4.倒去醋酸溶液，洗净电导池，最后用电导水淋洗。注入20mL电导水，测其电导率。

五、实验注意事项

1.本实验配制溶液时，均需用电导水。

2.温度对电导有较大影响，所以整个实验必须在同一温度下进行。每次用电导水稀释溶液时，需温度相同。因此可以预先把电导水装入锥形瓶，置于恒温槽中恒温。

六、数据记录及处理

第一次实验：实验温度:25.2℃，电导池常数K(l/A):0.94 m-1，Λ∞m=390.72 s.cm2/mol-1

表1 醋酸电离常数的测定

计算：Λm/s.m2.mol-1=(κHAC -κ电导水)us.cm-1×10-4/[c(HAC)mol.L-1×103]

={(κHAC -κ电导水) ×10-7/c(HAC)}

Λm(1)={(0.520×103-2.90)/(1.000×10-1)}×10-7=5.17×10-4s.m2.mol-1

Λm(2)={(0.375×103-2.90)/(5.000×10-2)}×10-7=7.44×10-4s.m2.mol-1

Λm(3)={(0.265×103-2.90)/(2.500×10-2)}×10-7=1.05×10-3s.m2.mol-1

Λm(4)={(0.187×103-2.90)/(1.250×10-3)}×10-7=1.47×10-2s.m2.mol-1

Λm(5)={(0.129×103-2.90)/(6.250×10-4)}×10-7=2.02×10-2s.m2.mol-1

Λ∞m(HAC)=Λ∞m(H+)+Λ∞m(AC-)=349.82s.cm2.mol-1+40.9s.cm2.mol-1 =390.72 s.cm2/mol=3.9072×10-2s.m2.mol-1

α=Λm/Λ∞m

α(1)= 5.17×10-4/ 3.9072×10-2=0.0142

α(2)= 7.44×10-4 / 3.9072×10-2=0.0199

α(3)= 1.05×10-3 / 3.9072×10-2=0.0275

α(4)= 1.47×10-2 / 3.9072×10-2=0.0397

α(5)= 2.02×10-2/ 3.9072×10-2=0.0545

K cө=C0Λm2/[Λ∞m(Λ∞m-Λm)

K cө(1)=1.000×10-1×(5.17×10-4)2/[390.72×(390.72-5.17)×10-8]=1.78×10-5 K cө(2)=5.000×10-2×(7.44×10-4)2/[390.72×(390.72-7.44)×10-8]=1.85×10-5 K cө(3)=2.500×10-2×(1.05×10-3)2/[390.72×(390.72-1.05)×10-8]=1.85×10-5 K cө(4)=1.250×10-3×(1.47×10-3)2/[390.72×(390.72-1.47)×10-8]=1.85×10-5 K cө(5)=6.250×10-3×(2.02×10-3)2/[390.72×(390.72-2.02)×10-8]=1.76×10-5 K cө(平均值)= 1.82×10-5

表2 醋酸电离常数的测定

C 0/c o Λm /S -1

.m -2.m o l

1/Λm /s .m 2

.mol

-1

直线斜率=Λ

∞

m 2K c ө

=2.721×

10-8，K c ө=2.721×10-8/(390.72×10-4)2=1.78×10-5

第二次实验：实验温度:24.9℃，电导池常数K (l/A):0.94 m -1，Λ

∞

m =390.72 s.cm 2/mol

-1

表1 醋酸电离常数的测定

计算：Λm /s .m 2.mol -1=(κHAC -κ电导水)us .cm -1×10-4/[c (HAC)mol .L -1×103]

={(κHAC -κ电导水) ×10-7/c (HAC)}

Λm (1)={(0.522×103-3.10)/(1.000×10-1)}×10-7=5.17×10-4s .m 2.mol -1