实验六电导法测定乙酸电离平衡常数

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实验六电导法测定乙酸电离平衡常数

」、实验目的

1、 掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及他们之间的联系

2、 掌握由电导法测定弱电解质电离平衡常熟的原理。 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人 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：

(1)

o

如乙酸(即醋酸)，在溶液中电离达到平 K c 与浓度c 和电离度a 的关系推导如下:

3COOH^ CfCOO + H +

c 00 c (1 — a ) ca ca

2

ca a

(3)

因此，只要知道人m T 和人m 就可以算得该浓度下醋酸的电离常数

将式(2)整理后还可得:

式中为弱电解质的电离度

对AB 型弱电解质， 衡时，其电离平衡常数 CH

起始浓度

平衡浓度 则

K c

(2)

以式(1)代入上式得:

K c

A 2

c A m

An ( An A m )

A；c A m 2K c A m A m K c(4) 由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率人m,将m C对1/ A m 作图可得一条直线，由直线斜率可测出在一定浓度范围内K c 的平均值。

2.摩尔电导率人m的测定原理

电导是电阻的倒数，用G表示，单位S (西门子)。电导率则为电阻率的倒数，用k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。

A m= K /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I成反比，与电极的面积A成正比。

G = K A/ I

(6)

由(6)式可得

K=K

ceII G ( 7) 对于固定的电导池，I和A是定值，故比值I/A为一常数，以

K ceII表示，称为电导池常数，单位为m1。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K的电解质溶液(一般用的是标准的

O.OIOOOmol • L-1KCI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 ceii。

当电导池常数K ceii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K,将c、K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：

m m, m, （8）

不同温度下醋酸m的值见表1。

表2.5不同温度下醋酸的m （S •m2• mol-1）

二、实验器材

DDBJ-350便携式电导率仪，电导电极，恒温槽，烧杯、锥型瓶，移液管（25mL ;

0.0200 mol •L-1 KCL标准溶液，0.1779 mold HAc标准溶液

四、实验步骤

1、调节恒温水槽水浴温度为25° C,将实验中要测定的溶液和

一定量的蒸馏水恒温。

2、校准便携式电导率仪的电导常数：量取一定量0.2mol/L的

Kcl溶液于小烧杯中，并放置于恒温水槽中恒温至25° Co

用滤纸将两电极擦拭干净并测出Kcl溶液的电导率；并与

0.276s/m相比，若差很多，重新调节。

3、测量醋酸溶液的电导率：

（1）、取50ml0.1779mol/L的醋酸溶液于小锥形瓶中并置于恒温

水槽中至温度升到25° C,两电极洗净擦干，用电导率仪测出其电导率，每隔一两分钟测一次，测三次。

⑵、用移液管吸取锥形瓶中醋酸25ml,再加入25ml水稀释醋酸, 并测其电导率。重

复该操作，依次稀释四次。

（3）记录实验数据。

（4）将电导电极、温度传感器洗净，依然将电导电极泡在蒸馏水

中。收拾好实验桌。

五、数据处理

实验温度：25 C

实验测定电离平衡常数K c平均值=1.878E-5

1/ m259118181271881631

m C0.0000610.0000490.0000350.0000250.000018

用m对1/ m作图或进行线性回归，求出相应的斜率和截距，求出平均电离常数K c

直线斜率为2.9 X 10 8,又因为斜率表示为

x 10 8，得K C=1.87 X 10 5

六、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K ceii。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。

七、误差分析

1、所取溶液浓度的准确性。

2、读数过程中，温度是否达到25 C;读数间隔时间是否够。

3、稀释过程的准确性。

m

2K c所以可得：m2K c=2.9