实验四 醋酸电离度和电离常数的测定
一、实验目的
1. 了解用数字酸度计测定醋酸电离度和电离常数的原理
2. 掌握数字酸度计的使用方法。
3. 测定醋酸的电离常数,加深对电离度、电离平衡常数和弱电解质电离平衡的理解。
二、实验原理
醋酸是弱电解质,在溶液中存在如下电离平衡:
[H+]、[Ac-]和[HAc]分别为H+、Ac-和HAc的平衡浓度,Ka为HAc的电离常数,c为醋酸的初浓度,α为醋酸的电离度。
醋酸溶液的总浓度可以用标准NaOH溶液滴定测得。其电离出来的H+的浓度,可在一定温度下用数字酸度计测定醋酸溶液的pH值,根据pH=-lg[H+]关系式计算出来。另外,再根据[H+]=cα,便可求得电离度α和电离平衡常数Ka。
电离度α随初浓度c而变化,而电离常数与c无关,因此在一定温度下,对于一系列不同浓度的醋酸溶液,值近似地为一常数,取所得一系列的平均值,即为该温度下醋酸的电离常数Ka。
三、仪器和试剂
仪器:酸度计,25mL移液管,酸、碱式滴定管(25mL),锥形瓶(250mL),烧杯(100mL),滴定管夹和铁架台,洗耳球,温度计。
试剂:HAc溶液(0.05mol·L-1),NaOH标准溶液(0.05mol·L-1,已标定),缓冲溶液(pH=4~5),酚酞指示剂。
四、实验内容
1. 醋酸溶液浓度的测定
用清洁的25mL移液管吸取待测醋酸溶液25.00mL,放入250mL锥形瓶中,加入酚酞指示剂2~3滴,用NaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色并半分钟不褪色为止,记下所用的NaOH溶液体积。平行测定3份,把滴定的数据和计算结果填入表中。
2. 配制不同浓度的醋酸溶液
用酸式滴定管分别放出40.00mL、20.00mL、10.00mL和5.00mL上述已知浓度的HAc溶液于4只干燥的100mL烧杯中,并依次编号为1、2、3、4。然后用碱式滴定管往2、3、4号烧杯中分别加20.00mL、30.00mL和35.00mL蒸馏水,并混合均匀。计算出稀释后醋酸溶液的精确浓度并填于下表中。
室温:T= K
3. 测定 HAc溶液的pH值、α和Ka
把以上四种不同浓度的醋酸溶液,按由稀至浓的次序依次在数字酸度计上分别测定它们的pH值,记录数据和室温,计算电离度和电离常数。
五、思考题
1. 根据实验结果讨论HAc电离度和电离常数与其浓度的关系,如果改变温度,对HAc的电离度和电离常数有何影响?
2. 若所用HAc溶液的浓度极稀,是否能用求电离常数?
3. 配制不同浓度的醋酸溶液有哪些注意之处?为什么?
4. 在测定一系列同一种电解质溶液的pH时,测定的顺序按浓度由稀到浓和由浓到稀,结果有何不同?
实验三 醋酸电离度和电离平衡常数的测定
一、实验目的
1.测定醋酸的电离度和电离平衡常数。
2.学会正确地使用pH计。
3.练习和巩固容量瓶、移液管、滴定管等仪器的基本操作。
二、实验原理
醋酸CH3COOH(简写为HAc)是一元弱酸,在溶液中存在下列电离平衡:
忽略水的电离,其电离常数:
首先,一元弱酸的浓度是已知的,其次在一定温度下,通过测定弱酸的pH值,由pH = -lg[H3O+], 可计算出其中的[H3O+]。对于一元弱酸,当c/Ka ≥500时,存在下列关系式:
由此可计算出醋酸在不同浓度时的解离度(a)和醋酸的电离平衡常数()。
或者也可由计算出弱酸的解离常数()。
三、仪器和试药
仪器:移液管、吸量管、容量瓶、碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、量筒、pHS-3C型酸度计。
试药:冰醋酸(或醋酸)、NaOH标准溶液(0.1mol·L-1)、标准缓冲溶液(pH = 6.86, 4.00) 酚酞溶液(1%)。
四、实验内容
1.配置250mL浓度为0.1mol·L-1的醋酸溶液
用量筒量取4mL 36%(约6.2 mol·L-1)的醋酸溶液置于烧杯中,加入250mL蒸馏水稀释,混匀即得250mL 浓度约为0.1mol·L-1的醋酸溶液,将其储存于试剂瓶中备用。
2.醋酸溶液的标定
用移液管准确移取25.00mL醋酸溶液(V1)于锥型瓶中,加入1滴酚酞指示剂,用标准NaOH溶液(c2)滴定,边滴边摇,待溶液呈浅红色,且半分钟内不褪色即为终点。由滴定管读出所消耗的NaOH溶液的体积V2,根据公式c1V1 = c2V2计算出醋酸溶液的浓度c1。平行做三份,计算出醋酸溶液浓度的平均值。
3.pH值的测定
分别用吸量管或移液管准确量取2.50、5.00、10.00、25.00mL 上述醋酸溶液于四个50mL的容量瓶中,用蒸馏水定容,得到一系列不同浓度的醋酸溶液。将四溶液及0.1mol·L-1原溶液按浓度由低到高的顺序,分别用pH计测定它们的pH值。
4.由测得的醋酸溶液pH值计算醋酸的电离度、电离平衡常数。
数据记录与处理
五、注意事项
1.测定醋酸溶液pH值用的小烧杯,必须洁净、干燥,否则,会影响醋酸起始浓度,以及所测得的pH值。
2.吸量管的使用与移液管类似,但如果所需液体的量小于吸量管体积时,溶液仍需吸至刻度线,然后放出所需量的液体。不可只吸取所需量的液体,然后完全放出。
3.pH计使用时按浓度由低到高的顺序测定pH值,每次测定完毕,都必须用蒸馏水将电极头清洗干净,并用滤纸擦干。
六、思考题
1.用pH计测定醋酸溶液的pH值,为什么要按浓度由低到高的顺序进行?
2.本实验中各醋酸溶液的[H+]测定可否改用酸碱滴定法进行?
3.醋酸的电离度和电离平衡常数是否受醋酸浓度变化的影响?
4.若所用醋酸溶液的浓度极稀,是否还可用公式 计算电离常数?
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