醋酸电离度和电离常数的测定—— pH计的使用

实验十 pH法测定醋酸的电离常数K_a和电离度

目的：1．熟悉pH法测定醋酸电离常数K_a的原理和方法。

2．学会使用酸度计测定溶液的pH值。

3．进一步练习配制不同浓度的溶液的操作。

原理：

醋酸是一元弱酸，在水溶液中存在下列平衡：

HAc = H⁺ + Ac^–

醋酸（HAc）是弱电解质，在水溶液中存在着下列电离平衡：

HAc H^＋＋ Ac^—

起始浓度（mol·L^-1） c 0 0

平衡浓度（mol·L^-1） c—cα cα cα

K_a =

Ka是HAc的电离常数，c是HAc的起始浓度，［H^＋］、［Ac^—］、［HAc］均为平衡浓度，α是HAc溶液的浓度为c时的电离度。

其电离常数K^θ的表达式为：

(1)

设醋酸的原始浓度为C，平衡时，[H⁺] = [Ac^–]，[HAc] = C – [H⁺]，则代入(1)式得

K_a = (2)

一般情况下，当K/c≥500，则弱酸的电离度α小于5%，此时采用近似计算结果的相对误差约为2%，

c-[H⁺]≈c

则: K_a =[H⁺]² /c

根据电离度定义得： α＝ [H⁺]/c × 100%

pH 的定义：pH=-lg[H+] 测溶液pH 值的方法：①酸碱指示剂法 ②若在一定温度下,pH 计法.

求得：[H⁺]=10^-PH

若在一定温度下，用pH计测定一系列已知浓度的醋酸的pH值，则[H⁺] = 10^{– pH}，代入(2)式即可得到一系列的K_a值，取其平均值，即为该温度下的醋酸的电离常数。

在一定温度下，用酸度计测定一系列已知浓度HAc溶液的pH值,根据pH＝—lg［H^＋］求得：[H⁺]=10^-PH

进而求K_a =[H⁺]² /c或 K_a = 和α＝［H^＋］/c，便可求得α和Ka。

其他方法作图法求Ka：

将电离平衡常数表达式Ka=[ H⁺ ]²/C 两边取对数；lgKa=2lg[H+]－lgC=-2pH－lgC；

2pH=-lgKa-lgC 以溶液的2pH 对lgC 作图，可得一直线，斜率为－１，截距为-lgKa，从lgKa 可以求出Ka 。

仪器和药品：

1．仪器

pH计一套，50mL或100mL烧杯5只，50mL酸式滴定管2支，玻棒4根，

2．药品

0.2000 mol?dm^{– 3}HAc标准溶液。

实验内容

一、HAc溶液浓度的测定（可以先标定好，左右）

二、配制不同浓度的HAc溶液（2人一组）

分别移取2.5ml，5.0ml，10.0 ml，15.0 ml ，20.0 ml溶液于5只50ml溶量瓶中，稀释、定容、摇匀、备测。

三、测定不同浓度的HAc溶液的PH值，计算α和Kα。

将上述3种溶液（约30－40ml）分别倒入干燥洁净的小烧杯中，按由稀到浓的顺序分别测定不同浓度的pH值。

表：不同浓度的的HAc溶液平衡时的pH值 室温_______℃

实验测定值：； 25℃时，理论值

数据处理：

平均值：

平均偏差：

相对偏差：绝对误差与平均值的百分比叫相对偏差。

附：使用方法(PHS-3C型酸度计)

（1）使用前准备：

①接通电源，打开开关，预热30min。

（2）标正（ PH一点标正法）

①将选择开关置PH档， “斜率”旋钮旋至“100％”处。 “温度” 按钮置溶液温度。

②用蒸馏水洗净电极，用滤纸吸干。根据待测PH值的样品溶液之酸碱性来选择用PH值相近的标准缓冲溶液，把电极放入缓冲溶液中，示值稳定后，调节“定位”旋钮，使仪器指示值为该标准缓冲溶液在额定温度下的标准PH值即可。

（ 4 ）样品（未知）溶液PH值的测量

经标定后，仪器即可进行样品溶液PH的测定。在测定前，先将用蒸馏水洗净电极，用滤纸吸干。然后将电极放入待测溶液中，待示值稳定后，读数即为样品的PH值。（注意，此时各旋钮不能再动，否则需要重新标定）。

（5）测量完毕后，将电极拔出，用水冲洗干净后，擦干电极。关闭电源，将酸度计放入仪器箱内。

3、注意事项：

①要十分注意玻璃电极的保护，轻拿轻放。

②每次更换测定液前，要将电极用水冲洗干净并擦干。

③甘汞电极内要充满饱和氯化钾溶液，玻璃电极球泡不要污染。

④玻璃电极在使用前要在蒸馏水中浸泡24小时。

讨论：说明一元弱酸的浓度与其电离度和电离平衡常数的关系。

【实验习题】

1、在一定温度下，改变浓度，变化，K不变；在浓度不变的情况下，温度变化，则K变大。在一定温度下，K不变，由公式或知，小，由于[H+]=，所以小时，[H+]变小。

2、①准确标定醋酸溶液的浓度；②准确测定温度；③校正pH计；④洗净电极头。

3、⑴不对。因为溶液中[H+]﹤[Ac-]。⑵正确。虽然会产生盐效应，但是电离度﹤5％。

第二篇：酚酞电离平衡常数的测定

酚酞电离平衡常数的测定

———风光光度法

姓名：学号：

班级：2 指导老师：

一、实验目的

1、用分光光度计和PH计测定酚酞的电离平衡常数。

二、实验原理

酚酞是一元有机弱酸，用HR表示，在水溶液中按下式部分电离：

HR===H⁺+R^- (1)

无色红色

在一定温度下，上述反应达到平衡后，若改变体系的酸的浓度，将是平衡移动；新的平衡到达时，各反应物浓度均有所变化，但平衡常数不变。本实验以不同的PH的缓冲溶液为反应介质在定温下测定酚酞的电离平衡常数。

若以[HR]⁰表示酚酞的原始浓度，则应有：

[HR]= [HR]⁰- [R^-]

令电离度α=[R^-]/[HR]⁰则得：

K_T=[H+] [α/(1-α)]

本实验用分光光度计测吸光度，用PH计测其PH。

根据比尔定律：一有色物质之浓度，在光径不变时，其浓度与光密度成正比。故若取一定体积的酚酞溶液加到一已知PH值得缓冲溶液中测得光密度为E，在相同条件下，加适量的NaOH，使酚酞完全电离，测得光密度为E 。根据电离度的定义和比尔定律，下式成立

α=[R^-]/[HR]⁰=E/ E⁰

从而得出K_T的计算公式为：

K_T=[E/(E⁰-E)]x10^-PH

三、仪器和药品

7721型分光光度计、PH计、100 ml 容量瓶6个、50ml烧杯、6个1ml刻度移液管2支、乳头滴管1支、2ml刻度移液管1支、1N NaOH溶液（A液）；0.4N混酸（HAc,）（）；0.5％酚酞；0.1N NaOH溶液.

四、实验步骤

1. 在1至5号的100ml容量瓶中分别加入1.00ml0.5％酚酞和1.00ml 0.4N混酸后，加入蒸馏水至容量瓶体积的2/3.摇匀。

2.用乳头滴管吸取1N NaOH分别滴加在上述5只容量瓶中刚好滴至微红，然后改用 0.4N NaOH，使1号至5号容量瓶中溶液的红色由浅到深形成一个色阶，最后用蒸馏水稀释至刻度。

3.在另一只100ml容量瓶（编号6）中，加入0.10ml 0.5％酚酞和2.00ml 0.1N NaOH，用蒸馏水稀释至刻度处。迅速测定1~6号溶液的光密度和PH值。

五、实验记录和数据处理

1.将测定的1~6号溶液的光密度（E)和PH记录与下表。

实验温度：25℃

六、误差分析

1.移液时有误差，进而对实验结果造成误差。

2.容量瓶定容是存在误差，进而对实验结果造成误差。

3.比色皿的清洗不彻底，会对实验造成一定误差。

4.吸光率的测定和PH的测定不是同时进行也会造成一定实验误差。

5.由于实验仪器长期使用，会出现一定的磨损，是使实验仪器的精密度降低，进而对实验结果造成一定影响。

七、思考题

1.所配溶液色阶颜色太深对实验有无影响？1至5号瓶子中酚酞的量不一致对实验结果有无影响？

答：有影响，溶液的吸光度在0.1至0.7这个范围准确性最高，吸光度超出这个范围，即对应的浓度超出这个范围，准确性要打折扣。吸光度在0.434时，准确度最高，越接近这个值，精度越高；没有影响，平衡常数对于一个特定的反应来说，当温度确定时，它是一个常数，不随着反应物的量的变化而变化，故1至5号瓶子中的酚酞的量可以不一致。。

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