实验五  醋酸标准离解常数和电离度的测定

一、实验目的

1．测定醋酸的标准离解常数和电离度，加深对标准离解常数和电离度的理解。

2．学习使用酸度计。

3．巩固移液管的基本操作及容量瓶的使用。

二、实验原理

醋酸是弱电解质，在溶液中存在如下的解离平衡：

HAc ＝ Ac^- ＋ H⁺

其标准离解常数的表达式为

                 ⑴

式中c(H⁺)，c(Ac^-)，c(HAc)分别为H⁺，Ac^-，HAc的平衡浓度，c^θ为标准浓度(即1mol·L^-1)。

在单纯的HAc溶液中，若以c代表HAc的起始浓度，则c(HAc)＝c—c(H⁺)，而c(H⁺)＝

c(Ac^-)，将此代入式⑴，得

                        ⑵

另外，HAc的电离度α可表示为

                          (3)

本实验用酸度计测定已知浓度HAc的pH值，代人式(2)、(3)，即可求得和α。

三、实验用品

仪器：酸度计，50mL（每组5只）容量瓶，滴定管，50mL烧杯（每组5只）

试剂：HAc(0.20 mol·L^-1，准确浓度已标定)，NaAc(0.20 mol·L^-1)，NaOH(0.20 mol·L^-1)，酚酞指示剂(w为0.001)

四、实验步骤

(一)醋酸标准离解常数和电离度的测定

1．配制不同浓度的醋酸溶液

用滴定管分别放出3.00mL，6.00mL，15.00mL已知浓度的HAc溶液于三只50mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。连同未稀释的HAc溶液可得到四种浓度不同的溶液，由稀到浓依次编号为1、2、3、4。

2．HAc溶液的pH测定

用五只干燥的50mL烧杯，分别盛人上述四种溶液各15-20mL，按由稀到浓的次序在酸度计上测定它们的pH值。将数据记录于表1。

(二)醋酸—醋酸钠缓冲溶液的标准离解常数的测定

取10．00mL的0.2mol/L的醋酸稀溶液，用NaOH溶液滴定到终点。然后再加10．00mL该醋酸溶液，混合均匀，测其pH值。将数据记录于表2。

五、数据记录及处理

表1  实验数据和计算结果    测定时温度       ℃

    表2 实验数据和计算结果   测定时温度       ℃

  1、计算不同摩尔浓度醋酸的标准解离常数和电离度α。

2、计算醋酸-醋酸钠缓冲溶液的标准离解常数。

六、通过预习回答下列问题

1．如果改变所测HAc溶液的温度，则电离度和标准离解常数有无变化

2．下列情况能否用近似公式求标准离解常数。

(1)所测HAc溶液浓度极稀；

(2)在HAc溶液中加入一定数量的NaAc(s)；

(3)在HAc溶液中加入一定数量的NaCl(s)。

3．在本实验中，测定HAc的值时，HAc溶液的浓度必须精确测定；而测定未知酸的值时，酸和碱的浓度都不必测定，只要正确掌握滴定终点即可，这是为什么?

七、实验报告要求  写明实验的目的要求、原理、步骤，处理实验数据并对实验结果进行评价

 

第二篇：物化实验 溶解热的测定和电导法测定醋酸的电离常数

实验一  溶解热的测定

一、目的

1、了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。

2、测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。

3、初步了解计算机采集处理实验数据、控制化学实验的方法和途径。

二、基本原理

1、物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解热和微分（或定浓）溶解热两种。前者是1 mol溶质溶解在n0 mol溶剂中时所产生的热效应，以Qs表示。后者是1 mol溶质溶解在无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。

溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1 mol溶质和n01 mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n02 mol时所产生的热效应，以Qd表示，显然，Qd = Qs，n02 – Qs，n01。后者是1 mol溶剂加到无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。

2、积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求：

设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H*m，A和H*m，B，一定浓度溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为Hm，A和Hm，B，若由nA mol溶剂和nB mol溶质混合形成溶液，则

混合前的总焓为          H = nAH*m，A + nBH*m，B

混合后的总焓为          H? = nAHm，A + nBHm，B

此混合（即溶解）过程的焓变为    ΔH = H? – H = nA（Hm，A – H*m，A）+ nB（Hm，B – H*m，B）

                                          = nAΔHm，A + nBΔHm，B

根据定义，ΔHm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔHm，B即为该浓度溶液的微分溶解热，积分溶解热则为： 

故在Qs ~ n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。如图所示：

3、本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解热：Q = IVt = I2Rt 。本实验数据的采集和处理均由计算机自动完成。

三、仪器和试剂

量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，反应热数据采集接口装置1台，精密稳流电源1台，计算机1台，打印机1台，电子天平1台，台天平1台；硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。

四、操作步骤

1、按照仪器说明书正确安装连接实验装置，如图。

 2、在电子天平上依次称取八份质量分别约为2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0、4.5 g的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数据并编号。

3、在台天平上称取216.2 g蒸馏水于杜瓦瓶内。

4、打开数据采集接口装置电源，温度探头置于空气中预热3 min，电加热器置于盛有自来水的小烧杯中。

5、打开计算机，运行“SV溶解热”程序，点击“开始实验”，并根据提示一步步完成实验（先是测当前室温，此时可打开恒流源及搅拌器电源，调节搅拌速度，调节恒流源电流，使加热器功率在2.25 ~ 2.30 W之间，然后将加热器及温度探头移至已装好蒸馏水的杜瓦瓶中，按回车，开始测水温，等水温升至比室温高0.5℃时按提示及时加入第一份样品，并根据提示依次加完八份样品。实验完成后，退出，进入“数据处理”，输入水及八份样品的质量，点击“按当前数据处理”，打印结果）。

   

五、数据记录和处理（本实验数据处理由计算机自动完成）

1、  记录水的质量、八份硝酸钾样品的质量及相应的通电时间。

2、  计算n（H2O）。

3、  计算每次加入硝酸钾后的累计质量m（KNO3）和累计通电时间t 。

4、  计算每次溶解过程中的热效应Q：Q = IVt = I2Rt

5、  将算出的Q值进行换算，求出当把1 mol硝酸钾溶于n0 mol水中时的积分溶解热

Qs：

               

6、将以上数据列表并作Qs ~ n0图，从图中求出n0 = 80，100，200，300，400处的积分溶解热、微分稀释热、微分溶解热，以及n0从80→100，100→200，200→300，300→400的积分稀释热。

六、注意事项

1、  仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I、V也即加热功率保持稳定。

2、   加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快，以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的传热性差而导致Qs值偏低，甚至使Qs ~ n0图变形。样品要先研细，以确保其充分溶解，实验结束后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。

3、   电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。

4、   配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能点击“最小化”）。

5、   先称好蒸馏水和前两份KNO3样品，后几份KNO3样品可边做边称。

七、思考讨论

1、  本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？

2、  设计由测定溶解热的方法求 CaCl2(s) + 6H2O(l) = CaCl2?6H2O(s) 的反应热。

3、   实验开始时系统的设定温度比环境温度高0.5℃是为了系统在实验过程中能更接近绝热条件，减少热损耗。

4、   本实验装置还可用来测定液体的热容，水化热，生成热及液态有机物的混合热等。

5、   如无磁力搅拌器，亦可用长短两支滴管插入液体中，不断地鼓泡来代替。

实验二  电导的测定及其应用

一、目的

1、  了解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。

2、  测量弱电解质溶液的摩尔电导率，并计算其电离度和电离常数。

3、  掌握电导率仪的使用方法。

二、基本原理

电解质溶液是靠正、负离子的迁移来传递电流的。在弱电解质溶液中，只有已电离部分才能承担传递电量的任务。在无限稀溶液中可认为弱电解质已全部电离，此时，溶液的摩尔电导率为极限摩尔电导率Λ∞m ，它可由离子极限摩尔电导率相加而得到。

一定浓度下的摩尔电导率Λ m与无限稀溶液的摩尔电导率Λ∞m是有区别的。这由两个因素造成：一是电解质溶液的不完全离解，二是离子间存在着相互作用力。故Λ m又称为表观摩尔电导率。                      

若，，则         

式中，为电离度。

    1 ? 1型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数K c，浓度c（以mol?dm –3 为单位），电离度有如下关系：       

根据离子独立移动定律，Λ∞m可以从离子的极限摩尔电导率计算出来，Λ m则可以从电导率的测定求得，从而求得电离度及电离平衡常数K c 。

三、仪器和试剂

DDS-11A（T）型电导率仪1台，恒温槽1套；0.1000 mol?dm –3醋酸溶液。

四、操作步骤

1、  调整恒温槽温度为25.0 ± 0.3℃。

2、  用洗净、烘干的乂形管1支，加入20 mL、0.1000 mol?dm –3的醋酸溶液，测定其电导率。

3、  用吸取醋酸的移液管从电导池中吸出10 mL溶液弃去，用另一支移液管取10 mL电导水注入电导池，混合均匀，等温度恒定后，测其电导率。如此操作，共稀释4次。

4、  倒去醋酸，洗净电导池，最后用电导水淋洗。注入20 mL电导水，测其电导率。

五、数据记录和处理

1、  记录各浓度醋酸溶液的电导率及电导水的电导率。

2、  已知298.15 K时，无限稀溶液中离子的极限摩尔电导率Λ∞m（H+）= 0.034982 Ω –1 ·

m 2 · mol –1 ，Λ∞m（Ac–）= 0.00409 Ω –1 · m 2 · mol –1 ，计算醋酸的Λ∞m 。

3、  计算各浓度醋酸的摩尔电导率Λ m、电离度及电离平衡常数K c 。

六、注意事项

1、  本实验配制溶液时，均需用电导水。

2、  温度对电导有较大影响，所以整个实验必须在同一温度下进行。每次用电导水稀释溶液时，需温度相同，故可预先把电导水装入锥形瓶，置于恒温槽中恒温。

七、思考讨论

1、  本实验为何要测水的电导率？

2、  实验中为何用镀铂黑电极？使用时应注意什么？

3、  温度升高一度，电导平均增加1.9%，即 

4、   普通蒸馏水中常溶有CO2和氨等杂质而存在一定电导，故实验所测的电导值是欲测电解质和水的电导的总和。作电导实验时需纯度较高的水，称为电导水。其制备方法，通常是在蒸馏水中加入少许高锰酸钾，用石英或硬质玻璃蒸馏器再蒸馏一次。

5、   铂电极镀铂黑的目的在于减少极化现象，且增加电极表面积，使测定电导时有较高灵敏度。铂黑电极不用时，应保存在蒸馏水中，不可使之干燥。