实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数

报告人：曾辉  实验时间20##年03月07日

一．实验目的：

1．掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及它们之间的相互关系。

3．掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数的原理。

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，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K_c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)        cα         cα

则

K_c=ca²/(1-a)                   （2）

以式（1）代入上式得：c= c²/[ ( - )]                        (3)

因此，只要知道和就可以算得该浓度下醋酸的电离常数K_c。

将式（2）整理后还可得： 

                       c=²K_c(_1/) - K_c

                       （4）

由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率∧_m，将∧_mc对1/Λ_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S·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。

∧_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l成反比，与电极的面积A成正比。

G =KA/ l                                                                  （6）

由（6）式可得

                                   κ=lG/A=K_cellG                           （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K_cell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以增大表面积，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KCl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_cell。

当电导池常数K_cell确定后，就可用该电导池测定某一浓度的醋酸溶液的电导，再用式（7）算出κ，将c、κ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2.5。

表2.5 不同温度下醋酸的 (S·m²·mol^-1)

三．仪器与试剂：

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，0.200 mol·L^-1 HAc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和一定量的蒸馏水恒温。

2．校准便携式电导率仪的电导池常数

按下电导率仪“on/off”键打开仪器，按“▲”或“▼”键到CON(通常打开即是此模式)，按“模式/测量”键到模式状态，按“▲”或“▼”键调节模式状态，至左下角出现CONT，按“▲”或“▼”键至左下角出现CAL，按“确定”键，左下角出现CA-M，按“▲”或“▼”键调节0.02mol/L的KCl溶液的电导率大小至0.276 S/m(35℃时为 0.331 S/m )，按“确定”键出现标定好的电导池常数，再按“确定”键输入电导池常数。按“模式/测量”键到测量状态。

3．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25mL0.2 mol/L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。

4．用蒸馏水清洗电导电极和温度传感器，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：

实验温度：   T=25℃   

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及电离平衡常数K_c。

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K_c

由图知，直线斜率为1.13×10^-7 ，又因为斜率表示为所以可得：=1.13×10^-7 ，得=7.43×

六．注意事项:

1.计算∧_m和k_c时，需注意浓度c单位的区别，详见原理部分。

2.温度对溶液的电导（或电阻）影响较大，因此测量时应保持恒温。

七．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：溶液电导经测定后，则与Kcell成正比。当电导池常数测值偏大，那么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。

八．实验总结：

    通过本次的操作实验，我知晓了一个道理：大型的实验都不是一个人能够完成的，它需要多个人合作去共同完成，他考究了众人在操作中的团结和分配，各司其职。

 

第二篇：导电法测定乙酸电离平衡常数-数据处理表-四川理工学院

浓度c

κ1/S·κ2/S·κ

3/S·κ平均/S· / S·m2·

m

-1

?m

-1

m

-1

m

-1

m

-1

mol

0.1830.09150.045750.0228750.01143750.08350.06060.04150.03010.02130.08330.06080.04150.03020.02110.08350.06070.04170.03030.02110.0834330.0607000.0415670.0302000.0211674.55920E-046.63388E-049.08561E-041.32022E-031.85064E-03

实验测定电离平衡常数Kc平均值 =2.62563E-05

说明：

色部分为数据填入部分

E表示科学计数法的10，其他部分能自动生成，但是KC需要大家手动计

/ S·m·

-1mol

3.80389E-11

4.02677E-11

3.77659E-11

3.98706E-11

3.91718E-11?2m2?1.16663E-021.69751E-022.32487E-023.37825E-024.73551E-02Kc1/?mc0.000080.000060.000040.000030.000022.52009E-0521932.68215E-0515072.53166E-0511012.70190E-057572.69236E-05540

8?2斜率表示 （=4×10?Kmc

Kc=2.6191E-05

成，但是KC需要大家手动计算一下！