甲基红电离常数的测定

甲

【实验目的】

1.掌握分光光度法测定弱电解质电离常数的基本方法和原理。

2.进一步掌握分光光度计及酸度计的使用方法。

【实验目的】

甲基红是一种弱电解质。由于本身具有颜色，而且电离度小，因此用一般的分析方法和物理化学方法进行测定都有困难，但用分光光度计可不必分离组分，同时测定两组分的浓度。甲基红在溶液中存在下列平衡

根据上述平衡，甲基红电离平衡Kc 可表示为 从式（2.29）和式（2.30）可以看出，若测得溶液的pH 值.MR 值和HMR 的浓度即可以求出甲基

红的电离常数Kc 。溶液的

pH

可以用酸度计测得，而和在可见光谱范围内具有强的吸收峰，溶液离

子强度的变化对甲基红的离解常数没有显著影响，因此本实验实验CH 3COOH-CH 3COONa 缓冲体系，用分光光度法测定-

c(MR )/c(HMR)的值。

根据朗伯-比尔定律：

,,,lg

b B HMR HMR B MR B MR I D aclMR D a

c l a c I

---===+ 式中，D 为光密度；Io 为入射光强度；I 为透射光强度；l 为溶液的透光厚度；c 为溶液浓度；a 为摩尔吸收系数。对于一定溶质、溶剂及一定波长的入射光，a 为常数。从上式可以看出，在固体比色皿光径长度和入射光波长的情况下，光密度D 和溶液浓度c 成正比。为了提高测试的灵敏度，一般选吸光物质吸收曲线中最大吸收峰所对应的波长作为入射光波长。甲基红溶液中含有MR -

和HMR 两种吸光物质，它们的吸收曲线相互重叠，并分别遵守朗伯-比尔定律，故甲基红溶液光密度可表示为 ,,,a A HMR HMR A MR A MR D a c l a c l --=+

,,,b B HMR HMR B MR B MR D a c l a c --=+

式中，l 为常数；,A HMR a 、,A MR a -和,B HMR a 、,B MR a -

分别为波长在A λ和B λ下的摩尔吸光系数。式

（2.31）中l 为已知的；a 即各物质的摩尔吸光系数，可事先测定已知浓度的溶液的光密度求得。例如可以首先配置pH ≈2的已知浓度的甲基红溶液，将在波长A λ下各溶液的光密度对溶液作图，可得一条通过原点的直线。由直线斜率即可求得,A HMR a 的值，,A MR a -、,B HMR a 和,B MR a -各摩尔吸光系数求法与此相同。这样测定b D 和a D 后就可得HMR c 和,B MR c -

的值，再测得溶液的pH 值，即可求得

离解常数。

【仪器与试剂】

722型分光光度计1套；酸度计1台；量筒50ml1个；烧杯500ml1个，50ml4个；移液管10ml6支，25ml4支，50ml1支；容量瓶500ml1个，100ml 和25ml 各6个；洗耳球1个；95%乙醇溶液；0.01mol/l 和0.1mol/lHCl 溶液；0.01mol/l 、0.02mol/l 和0.04mol/lNaAc 溶液；

晶体甲基红。 【实验步骤】

（1） 配制溶液：

1）甲基红溶液：准确称量1g 甲基红晶体，放入烧杯中用量管加入300ml95%的乙醇溶液，待溶解后，转移到500ml 容量瓶中，加水稀释至刻度。

2）标准溶液：用移液管吸取4ml 甲基红溶液注入100ml 容量瓶中，用量筒加50ml95%的乙醇溶液，再加蒸馏水稀释至刻度。

3）溶液A ：用移液管分别吸取10ml 标准溶液和0.1的HCl 溶液，注入100ml 容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度。溶液标记为A 。 用移液管分别取20ml 、15ml 、10ml 、5ml 溶液A ，注入25ml 容量瓶中，加入0.01 mol.L -1HCl 稀释至刻度。溶液分别标记为A 1、A 2、A 3和A 4。

4）溶液B ：用移液管分别吸取10ml 标准溶液和25ml0.04 mol/L 的NaAc 的溶液注入100ml 容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度。溶液标记为B 。 用移液管分别取20ml 、15ml 、10ml 、5ml 溶液B ，注入25ml 容量瓶中，加入0.01 mol.L -1HCl 稀释至刻度。溶液分别标记为B 1、B 2、B 3和B 4。

5）混合溶液：分别吸取10ml 标准溶液，25ml0.04mol/LNaAc 溶液,加入100ml 容量瓶中，再分别取20ml 、15ml 、10ml 、5ml 的0.02mol/LHAc 溶液，注入100ml 容量瓶中，加水稀释至刻度，配成4份混合液。

（2）测量并计算：测量溶液A 和溶液B 的光密度，求最大吸收峰所对应的波长A λ和B λ。 调整好722型分光光度计。取光径长度30mm 的比色皿3只，洗净并用待测溶液润洗3次，分别装入蒸馏水、溶液A 和溶液B ，调节波长从350mm 开始，每隔10mm 测量它们相对于水的光密度。由光密度对波长作图，找出最大吸收波长A λ和B λ。

（3）分别用波长A λ和B λ的单色光测定溶液A 、溶液B 和混合溶液的光密度。 （4）用酸度计分别测定混合溶液的pH 值

数据记录与处理

（1）将实验数据填入表2.9~2.11。

表2.10

表2.11

(2)由表2.9的数据分别作溶液A 、B 的吸收曲线，求出最大吸收峰所对应的A λ和B λ。 （3）由表 2.10的数据对浓度作图，分别算出A λ下的,A HMR a 、,A MR a -和B λ下的,B HMR a 、

,B MR a -。

（4）根据表2.11，利用公式计算出()c H

+

、()c HMR 和()c MR -。

（5）根据式（2.29），分别计算出混合溶液1、2、3和4的电离常数，并求出其平均值。 【思考题】

（1）在配置溶液时，加入HCl 、HAc 、NaAc 各起什么作用？ （2）在本实验中，温度对测定结果有什么作用？

（3）在本实验中有多次测量，哪次测量对实验最终结果中甲基红电离常数的准确度影响较大？