-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．实验目的：

1．掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及它们之间的相互关系。 3．掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数的原理。

二．实验原理：

1．电离平衡常数K c 的测定原理

在弱电解质溶液中，只有已经电离的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弱电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为∞

∧m ，可以用离子的极限摩尔电导率相加而得。而一定浓度下电解质的摩尔电导率∧m 与无限稀释的溶液的摩尔电导率∞

∧m 是有区别的，这由两个因素造成，一是电解质的不完全离解，二是离子间存在相互作用力。二者之间有如下近似关系：

∞∧

∧=

m

m α （1）

式中为弱电解质的电离度。

对AB 型弱电解质，如乙酸（即醋酸），在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数K c

与浓度c 和电离度α的关系推导如下：

CH 3COOH →CH 3COO － + H

＋

起始浓度 c 0 0 平衡浓度 c (1－α) c α c α 则

（2）

（3）

K c 。

（4）

1/Λm 作图可得一条直线，由

2k 表

示，单位为G·m -1

。

摩尔电导率的定义为：含有一摩尔电解质的溶液，全部置于相距为1m 的两个电极之间，这时所具有的电导称为摩尔电导率。摩尔电导率与电导率之间有如下的关系。

∧m = κ/c （5）

式中c 为溶液中物质的量浓度，单位为mol·m -3

。

在电导池中，电导的大小与两极之间的距离l 成反比，与电极的面积A 成正比。

G = κA/ l （6） 由（6）式可得

κ=K cell G （7）

对于固定的电导池，l和A 是定值，故比值l/A为一常数，以K cell表示，称为电导池常数，单位为m-1。为了防止极化，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的电解质溶液（一般用的是标准的0.01000mol·L-1KCl溶液）注入电导池中，然后测定其电导G即可由（7）式算得电导池常数K cell。

当电导池常数K cell确定后，就可用该电导池测定某一浓度c的醋酸溶液的电导，再用（7）式算出κ，将c、κ值代入（5）式，可算得该浓度下醋酸溶液的摩尔电导率。

在这里的求测是一个重要问题，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，但对弱电解质溶液则不能用外推法，通常是将该弱电解质正、负两种离子的无限稀释摩尔电导率加和计算而得，即：

∞

∞

∞

0.0200 mol·L-1 KCl标准溶液，0.200 mol·L-1 HAc标准溶液

四．实验步骤：

1．调节恒温水槽水浴温度至25℃（室温偏高，则水浴温度调节到35℃）。将实验中要测定的溶液恒温。

2．校准便携式电导率仪的电导池常数

按下电导率仪“on/off”键打开仪器，按“模式/测量”键到模式状态，按“▲”或“▼”键调节模式状态，至左下角出现CONT，按“确定”键，左下角出现CAL，按“确定”键，左下角出现CA-M，按“▲”或“▼”键调节0.02mol/L的KCl溶液的电导率大小至0.276 S/m(35℃时为 0.331 S/m )，按“确定”键出现标定好的电导池常数，再按“确定”键输入电导池常数。按“模式/测量”键到测量状态。

3．测量醋酸溶液的电导率

标定好电导池常数后，将两电极用蒸馏水洗净，用吸水纸吸干液体。处理好的电极插入到0.2 mol/L 25mL醋酸溶液中测量电导率。再用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL

水并注入到醋酸溶液中稀释到0.1 mol/L。此时不要将电极取出。（为什么？）测量后，用标有“0.1”字样的移液管吸取25mL溶液弃去，用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL 水并注入到醋酸溶液中稀释到0.05 mol/L，摇匀后测量电导率。如此依次测定0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.025 mol/L、0.0125 mol/L醋酸溶液的电导率。

记录相应浓度醋酸的电导率，并计算电离度和解离常数。

4．用蒸馏水清洗电导电极和温度电极，将电极浸泡在盛有蒸馏水的锥形瓶中以备下一次实验用。

五．数据处理：

1．将原始数据及处理结果填入下表：

2．根据测得的各种浓度的醋酸溶液的电导率，求出各相应的摩尔电导率∧m 和电离度α及电离平衡常数K c 。

由图知，直线斜率为4×810-，又因为斜率表示为c m K 2∞Λ所以可得：c m K 2∞Λ=4×8

10-，得

c K =2.62×510-

六．注意事项:

1.计算∧m和k c时，需注意浓度c单位的区别，详见原理部分。

2.温度对溶液的电导影响较大，因此测量时应保持恒温。

七．思考题:

1．电导池常数是否可用测量几何尺寸的方法确定？

答：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；还可以用与标准电极比较法测定。

2．实际过程中，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，则正比于Kcell。即电导池常数测值偏大，则算得的溶液的溶解度、电离常数都偏大，反之，电导池常数测值偏小，则电离常数偏小。

枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马。夕阳西下，断肠人在天涯。