電導(dǎo)法測定乙酸電離平衡常數(shù) (2)

1、. 電導(dǎo)法測定乙酸電離平衡常數(shù)一目的要求1掌握電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的概念以及它們之間的相互關(guān)系。3掌握電導(dǎo)法測定弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的原理。二實(shí)驗原理1電離平衡常數(shù)Kc的測定原理在弱電解質(zhì)溶液中，只有已經(jīng)電離的部分才能承擔(dān)傳遞電量的任務(wù)。在無限稀釋的溶液中可以認(rèn)為弱電解質(zhì)已全部電離，此時溶液的摩爾電導(dǎo)率為，可以用離子的極限摩爾電導(dǎo)率相加而得。而一定濃度下電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率與無限稀釋的溶液的摩爾電導(dǎo)率是有區(qū)別的，這由兩個因素造成，一是電解質(zhì)的不完全離解，二是離子間存在相互作用力。二者之間有如下近似關(guān)系： （1）式中為弱電解質(zhì)的電離度。對AB型弱電解質(zhì)，如乙酸（即醋酸），在溶液中電離達(dá)到平衡時

2、，其電離平衡常數(shù)Kc與濃度c和電離度的關(guān)系推導(dǎo)如下： CH3COOH CH3COO + H 起始濃度 c 0 0 平衡濃度 c(1) c c則 （2） 以式（1）代入上式得： （3）因此，只要知道和就可以算得該濃度下醋酸的電離常數(shù)Kc。將式（2）整理后還可得： （4）由上式可知，測定系列濃度下溶液的摩爾電導(dǎo)率，將c對作圖可得一條直線，由直線斜率可測出在一定濃度范圍內(nèi)的平均值。2摩爾電導(dǎo)率的測定原理電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，用G表示，單位S（西門子）。電導(dǎo)率則為電阻率的倒數(shù)，用表示，單位為Gm-1。摩爾電導(dǎo)率的定義為：含有一摩爾電解質(zhì)的溶液，全部置于相距為1m的兩個電極之間，這時所具有的電導(dǎo)稱為摩爾電導(dǎo)

3、率。摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率之間有如下的關(guān)系。 （5）式中c為溶液中物質(zhì)的量濃度，單位為molm-3。在電導(dǎo)池中，電導(dǎo)的大小與兩極之間的距離l成反比，與電極的面積A成正比。 （6）由（6）式可得（7）對于固定的電導(dǎo)池，l和A 是定值，故比值l/A為一常數(shù)，以Kcell表示，稱為電導(dǎo)池常數(shù)，單位為m-1。為了防止極化，通常將鉑電極鍍上一層鉑黑，因此真實(shí)面積A無法直接測量，通常將已知電導(dǎo)率的電解質(zhì)溶液（一般用的是標(biāo)準(zhǔn)的0.01000molL-1KCl溶液）注入電導(dǎo)池中，然后測定其電導(dǎo)G即可由（7）式算得電導(dǎo)池常數(shù)Kcell。當(dāng)電導(dǎo)池常數(shù)Kcell確定后，就可用該電導(dǎo)池測定某一濃度c的醋酸溶液的電導(dǎo)，再用

4、（7）式算出，將c、值代入（5）式，可算得該濃度下醋酸溶液的摩爾電導(dǎo)率。在這里的求測是一個重要問題，對于強(qiáng)電解質(zhì)溶液可測定其在不同濃度下摩爾電導(dǎo)率再外推而求得，但對弱電解質(zhì)溶液則不能用外推法，通常是將該弱電解質(zhì)正、負(fù)兩種離子的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率加和計算而得，即： （8）不同溫度下醋酸的值見表1。表1 不同溫度下醋酸的 (Sm2mol-1)溫度/K298.2303.2308.2313.21023.9084.1984.4894.779三儀器和試劑DDBJ-350便攜式電導(dǎo)率儀，電導(dǎo)電極，恒溫槽，燒杯、錐型瓶，移液管（25mL）；0.0200 molL-1 KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.200 molL-1

5、HAc標(biāo)準(zhǔn)溶液四實(shí)驗步驟1調(diào)節(jié)恒溫水槽水浴溫度至25（室溫偏高，則水浴溫度調(diào)節(jié)到35）。將實(shí)驗中要測定的溶液恒溫。2校準(zhǔn)便攜式電導(dǎo)率儀的電導(dǎo)池常數(shù)按下電導(dǎo)率儀“on/off”鍵打開儀器，按“模式/測量”鍵到模式狀態(tài)，按“”或“”鍵調(diào)節(jié)模式狀態(tài)，至左下角出現(xiàn)CONT，按“確定”鍵，左下角出現(xiàn)CAL，按“確定”鍵，左下角出現(xiàn)CA-M，按“”或“”鍵調(diào)節(jié)0.02mol/L的KCl溶液的電導(dǎo)率大小至0.276 S/m(35時為 0.331 S/m )，按“確定”鍵出現(xiàn)標(biāo)定好的電導(dǎo)池常數(shù)，再按“確定”鍵輸入電導(dǎo)池常數(shù)。按“模式/測量”鍵到測量狀態(tài)。3測量醋酸溶液的電導(dǎo)率標(biāo)定好電導(dǎo)池常數(shù)后，將兩電極用蒸餾

6、水洗凈，用吸水紙吸干液體。處理好的電極插入到0.2 mol/L 25mL醋酸溶液中測量電導(dǎo)率。再用標(biāo)有“電導(dǎo)水”字樣的移液管吸取25mL水并注入到醋酸溶液中稀釋到0.1 mol/L。此時不要將電極取出。（為什么？） 測量后，用標(biāo)有“0.1”字樣的移液管吸取25mL溶液棄去，用標(biāo)有“電導(dǎo)水”字樣的移液管吸取25mL水并注入到醋酸溶液中稀釋到0.05 mol/L，搖勻后測量電導(dǎo)率。如此依次測定0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.025 mol/L、0.0125 mol/L醋酸溶液的電導(dǎo)率。記錄相應(yīng)濃度醋酸的電導(dǎo)率，并計算電離度和解離常數(shù)。4用蒸餾水清洗電導(dǎo)電極和溫度電

7、極，將電極浸泡在盛有蒸餾水的錐形瓶中以備下一次實(shí)驗用。五數(shù)據(jù)處理1將原始數(shù)據(jù)及處理結(jié)果填入下表：濃度c/molL-11/Sm-12/Sm-13/Sm-1平均/Sm-1/ Sm2mol-1Kc0.1830.08200.08180.08190.081900.00044750.0114512.4273E-050.09150.05850.05880.05890.058730.00064190.0164252.5098E-050.045750.04180.04190.04190.041870.00091520.0234192.5692E-050.0228750.02950.02950.02950.029

8、500.00128960.0329992.5759E-050.01143750.02030.02050.02050.020430.00178620.0457062.5038E-05實(shí)驗測定電離平衡常數(shù)Kc平均值=2.62 2根據(jù)測得的各種濃度的醋酸溶液的電導(dǎo)率，求出各相應(yīng)的摩爾電導(dǎo)率和電離度a及電離平衡常數(shù)Kc。3用對作圖或進(jìn)行線性回歸，求出相應(yīng)的斜率和截距，求出平均電離常數(shù)Kc。 由圖知，直線斜率為4，又因為斜率表示為所以可得：=4，得=2.62六、注意事項1.計算和時，需注意濃度c單位的區(qū)別，詳見原理部分。2.溫度對溶液的電導(dǎo)影響較大，因此測量時應(yīng)保證恒溫。七、思考題1電導(dǎo)池常數(shù)是否可用測量幾何尺寸的方法確定？答：不能。測定電導(dǎo)池常數(shù)可以用標(biāo)準(zhǔn)溶液測