实验一  醋酸电离度和电离常数的测定

[目的要求]

1．测定醋酸的电离度和电离常数。

2．学习使用pH计。

[实验原理]

1. 酸度法

HAcH⁺ + Ac^-

起始浓度           c        0   0

平衡浓度           c-ca     ca   ca

电离常数               (1)

在一定温度下，用酸度计测定一系列已知浓度的醋酸溶液的pH值，根据pH=lg[H⁺]和a=[H⁺]/c可以求得一系列对应的a和K值。所取得的一系列K值的平均值，即为该温度下醋酸的电离常数。

2. 电导法

电解质溶液导电能力的大小可用电阻R的倒数——电导L（单位：西门子，S）来描述（ ） 根据欧姆电阻定律，在电极面积为A，距离为l时，溶液的电导为

  或  （为电极常数，k为电导率）。对于给定电极，A与l都是固定值，因此，电导与电极的结构无关。在一定温度下，电解质溶液的电导决定于溶液的性质及浓度。为了比较不同电解质的导电能力，引入摩尔电导（L_m）这一概念，它是把含有1mol溶质的电解质置于相距为1m、面积为1m²的两个电极之间的电导。

L_m＝kV＝（电导率k由实验测定）                 (2)

（k单位：S·m^-1，L_m单位：S·m²·mol^-1，c单位：mol·L^-1）

弱电解质溶液在无限稀释时，可看作完全电离（a→1），此时溶液的摩尔电导叫做极限摩尔电导（L_∞）。在一定温度下，弱电解质的电离度a等于在溶液浓度c时的摩尔电导L_m与溶液的极限摩尔电导L_∞之比，即

                                               (3)

这样，由实验测定浓度为c的HAc溶液的电导率k，带入（2）式，算出其电导摩尔L_m；代入（3）式，算出a；再代入（1）式，可算出电离常数K

[实验步骤]

1．配制不同浓度的醋酸溶液

用移液管分别取25.00 mL、5.00 mL、2.50 mL的标准醋酸溶液于3个50 mL容量瓶中，再用蒸馏水稀释到刻度，摇匀。

2．测定醋酸溶液的pH值和电导率（k），并计算醋酸的电离度和电离常数

把以上四种不同浓度的醋酸溶液分别加入4只洁净干燥的50 mL烧杯中，按由稀到浓的次序在酸度计上测定它们的pH值，记录数据和室温。计算电离度和电离常数，结果填入下表。

表1酸度法测定结果

表2电导率法测定结果

本实验测定K值在1.0´10^-5~2.0´10^-5范围内合格

[思考题]

1．烧杯是否必须烘干？还可以作怎样处理？

2．如果改变所测醋酸溶液的温度或浓度，它的电离度和电离常数有无变化？若有变化，会有怎样的变化？

PHS-3D型pH计使用方法

1.      电极用蒸馏水清洗、吸水纸吸干后，插入复合电极插座。

2.      仪器的自动标定

（1）    按“模式”键一次，仪器浸入溶液温度显示状态，按“△”或“▽”键调节温度上升或下降，使温度显示值和溶液温度一致，然后按“确认”键。

（2）    将电极插入pH=6.86的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按“模式”键两次（显示器下方显示“定位”），然后按“确认”键，仪器显示该温度下标准缓冲溶液的pH值（显示6.92或6.86）。

（3）    电极用蒸馏水冲洗、吸水纸吸干，插入pH=4.00的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按“模式”键三次（显示器下方显示“斜率”），然后按“确认”键，仪器显示该温度下标准缓冲溶液的pH值。

3. 电极用蒸馏水冲洗、吸水纸吸干后即可对待测溶液进行测量（此时所有按键固定不动）。

注：由于待测溶液均为稀醋酸，故每次测定前不用蒸馏水冲洗电极，只需用吸水纸将电极吸干即可。

DDS-11A电导率仪使用方法

1．插上电极，按下ON/OFF，开机（此时，温度自动显示为25℃，电导池常数K=1.0）。

2．按“SET”键两次（“K=1.000”闪烁显示）。

3．按“MODE”键进入电导率测定状态（显示S）。

4．电极准备：先用蒸馏水冲洗，再用少量待测液润洗。

5．依次测定1-4号溶液的电导率（测定不同浓度溶液时，不要用蒸馏水冲洗电极，只需用少量待测液润洗电极）。

特别注意：为保护Pt黑电极，一定不要用吸水纸擦拭电极。使用时，只需先用蒸馏水冲洗，再用少量待测液润洗。

注：HAc溶液的极限摩尔电导的文献值

若室温不同于上表中所列温度，可用内插法求得所需的L_¥值。例如，室温为11℃时，HAc无限稀释的摩尔电导L_¥可计算如下：

x＝0.00635 S·m²·mol^-1，则11℃时L_¥=0.0245+0.00635=0.03085 S·m²·mol^-1

 

第二篇：醋酸电离度和电离常数的测定—pH法

醋酸电离度和电离常数的测定—pH法

实验目的：

测定醋酸的电离度和电离常数.

实验原理：

HAc → H⁺+ Ac^-

C：HAc的起始浓度；[H⁺]、[Ac^-]、[HAc]：分别为平衡浓度；

α：电离数；K：平衡常数

α =× 100%

Ka = =

当α小于5%时，C - [H⁺]≈C，所以Ka≈

根据以上关系，通过测定已知浓度HAc溶液的pH值，就可算出[H⁺]，从而可以计算该HAc溶液的电离度和平衡常数。(pH=-lg[H⁺]，[H⁺]=10-pH)

三．仪器和试剂

1.仪器

PHS-2F型pH计、温度计、电磁搅拌器、吸量管(5mL)、容量瓶(50 mL)等。

2.试剂

0.200 mol·L^-1HAc标准溶液、pH标准缓冲溶液（邻苯二甲酸氢钾、混合磷酸盐、四硼酸钠）、广泛试纸。

四．实验步骤

一．如何准确测量醋酸电离度和电离常数？

二．师生共同讨论，提出实验方案。

三．教师展示溶液pH测定整个过程

1.接通电源，打开PHS-2F型pH计的电源开关，预热仪器。

2.电极的准备、检查和处理，安装电极。

3.双点标定酸度计。

4．配制不同浓度的HAc溶液

用移液管分别取2.50 mL、5.00 mL、25.00 mL已测得准确浓度的HAc溶液，分别加入3只50 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，并计算出三个容量瓶中HAc溶液的准确浓度。将溶液从稀到浓排序编号为：1、2、3，原溶液为4号。

5. 测定HAc溶液的pH值，并计算HAc的电离度、电离常数

把以上四种不同浓度的HAc溶液分别加入四只洁净干燥的杯中，按由稀到浓的顺序在pH计上分别测定它们的pH值，并记录数据和室温。将数据填入下表，计算HAc电离度和电离常数。

K值在1.0×10^-5～2.0×10^-5范围内合格(文献值25℃1.76×10^-5)

四、学生对此过程中不理解处提问，教师解惑。

五、醋酸电离度和电离常数的测定。

六、提问

烧杯是否必须烘干？还可以做怎样的处理？

答：不需烘干，用待测溶液荡洗2～3次即可。

七、思考题

1．若所用HAc溶液的浓度极稀，是否还能用近似公式Ka=[H⁺]²/C来计算K，为什么？

答：若C_HAc很小，则C酸/Ka就可能不大于500，就不能用近似公式Ka=[H⁺]²/C，如用近似公式，会造成较大的误差。

2．改变所测HAc溶液的浓度或温度，则有无变化？

答：C_HAc减小，α增大，Ka不变；

Ka随T改变而变化很小，在室温范围内可忽略。

八、注意事项

1．测定HAc溶液的pH值时，要按溶液从稀到浓的次序进行，每次换测量液时都必须清洗电极，并吸干，保证浓度不变，减小误差。

2．PHS计使用时，先用标准pH溶液校正。

3．玻璃电极的球部特别薄，要注意保护，安装时略低于甘汞电极，使用前用去离子水浸泡48小时以上。

4．甘汞电极使用时应拔去橡皮塞和橡皮帽，内部无气泡，并有少量结晶，以保证KCl溶液是饱和的，用前将溶液加满，用后将橡皮塞和橡皮帽套好。