物化实验报告 六 王军利

实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数

一、  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Kc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,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)

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Kc与浓度c和电离度α的关系推导如下:

                    CH3COOH →CH3COO+ H

  起始浓度              c       0     0         

  平衡浓度            c(1-α)  ca    ca        

                           (2)

以式(1)代入上式得:                                   (3)

因此,只要知道∧m和∧m就可以算得该浓度下醋酸的电离常数Kc

将式(2)整理后还可得: 

                     (4)

由上式可知,测定系列浓度下溶液的摩尔电导率∧m,将对1/Λm作图可得一条直线,由直线斜率可测出在一定浓度范围内的平均值。

2.摩尔电导率∧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。

mκ/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=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

当电导池常数确定后,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cκ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:

                         (8)

不同温度下醋酸的值见表1。

表2.5 不同温度下醋酸的 (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 标准溶液,0.1779 mol·L-1 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.将足量的标准溶液(能浸泡四环电极的四个金属环)和醋酸溶液(50.00mL)分别放入玻璃恒温水浴槽中(水浴面应高于溶液面),加热10min。

3.四环电极用去离子水清洗,滤纸吸干电极表面少量残留水后,将电极插入标准溶液,并确定电极金属环全部浸泡。

4.按键开机,等候3~5秒钟后,待显示屏出现测定电导率的界面(显示屏应含有“”字样),即可进入下一步操作,否则,请示指导老师。

5.按“校准”键,待显示屏中闪动的消失后,仔细观察显示屏界面变化,当出现“1/cm~2/cm”的某一值时(该值仅显示3秒钟),及时记录,该值即为四环电极的电导池常数。

6.四环电极用去离子水清洗,滤纸吸干电极表面少量残留水后,将电极插入醋酸溶液,并确定电极金属环全部浸泡,按“读数”键,待显示屏中闪动的消失后,读取显示屏中溶液的电导率值。

7.四环电极用去离子水清洗,将电极放入去离子水中浸泡保存。

8.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。 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。

9.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a电离平衡常数Kc

实验温度:   25℃   

3.用对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Kc

直线斜率为3.0×,又因为斜率表示为所以可得:=3.0×,得=1.96×

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。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℃;读数间隔时间是否够。

3、稀释过程的准确性。

4、电导仪校准时也可能未达要求。

 

第二篇:物化实验报告格式 - 副本

大学化学实验Ⅱ实验报告

(物理化学部分)

(贵州大学化学与化工学院——大学化学教学与示范中心)

 专业、班级:                

姓名:                    

学号:                    

指导教师:                

实验成绩:                

20##-9-20

实验编号:                实验项目名称:                                            

同组人:                  实验时间:                 

室温:                    大气压:         

一、         实验目的:(预习)

二、         实验原理:(预习)

三、         实验仪器和试剂:

仪器:

试剂:

四、         实验步骤:

五、         实验数据记录与数据处理:(若不够写,可另附纸张)

六、实验讨论及误差分析:

七、实验思考题:

八、     指导教师评语及意见:

教师签名: 谭蕾                 2011 年      月      日

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