浓度对弱电解质电离度的影响

课题课题 10 浓度对弱电解质电离度的影响浓度对弱电解质电离度的影响 课题概述 课题概述 强电解质是指在溶液中或熔融状态下能完全电离的物质 包括强酸 强碱和大部 分的盐等 弱电解质是指在溶液中或熔融状态下只能部分发生电离的物质 包括弱酸 弱碱等 弱电解质的一个重要特性是不能完全电离 只能部分程度地发生电离 因此 通常用电离度衡量弱电解质电离程度的大小 对于弱电解质而言 电离度 已电离分子数 分子总数 而对于一元弱酸或一元弱碱 其电离度可以有如下计算式 一元弱酸电离度 一元弱碱电离度 氢离子浓度 弱酸浓度 氢氧根离子浓度 弱碱浓度 本实验通过 pH 传感器 监测不同浓度的乙酸中的氢离子浓度 从而计算得出不同 浓度乙酸溶液的电离度变化情况 研究浓度对弱电解质电离度的影响 pH 传感器通过测量 pH 电极和参比电极 被测溶液所组成的电池的电动势 间接 测量 pH 电极的电位 从而得到溶液中的氢离子浓度 教学目标 教学目标 1 理解浓度对弱电解质电离度的影响 2 掌握一元弱酸溶液中氢离子浓度与电离度的换算关系 器材准备 器材准备 实验药品 0 5 mol L 乙酸溶液 pH 标准缓冲溶液 pH 6 865 pH 9 180 实验仪器 TI 83 Plus 图形计算器及 CBL 系统 pH 传感器 电磁搅拌器 250mL 烧杯 100mL 烧杯 100mL 量筒 1mL 刻度移液管 250mL 容量瓶 玻璃棒 胶头滴 管 蒸馏水洗瓶 实验装置 如下图所示 实验步骤 实验步骤 一 实验准备 1 配制标准缓冲溶液 将购得的 pH 标准缓冲物质一小包溶于水 转移至 250mL 容量瓶中 加水稀释至 刻度线 即为 pH 标准缓冲溶液 对应的 pH 值及注意事项请参见标准物质包装袋 二 设置传感器 1 将 TI 83 Plus 图形计算器 CBL 系统按图示连接 2 将 pH 传感器与 CBL 系统 CH1 通道相连 3 打开 TI 83 Plus 图形计算器 CBL 系统 按 APPS 选择 CHEMBIO 程序 按 ENTER 见图 1 2 图 1 图 2 4 在 MAIN MENU 菜单中选择 1 SET UP PROBES 输入传感器数量 1 按 ENTER 见图 3 5 在 SELECT PROBE 菜单中选择 2 pH 见图 4 图 3 图 4 6 输入通道序号 1 在 CALIBRATION 菜单中选择 2 PERFORM NEW 预热 30 秒后 按 ENTER 见图 5 6 图 5 图 6 7 将装有 pH 值为 6 865 的标准缓冲溶液的烧杯放在电磁搅拌器上 并将电磁搅拌 器的加热温度调至 25 将干净的 pH 电极浸入烧杯中 当 CBL 系统显示屏示数稳定 后 按 CBL 上的 TRIGGER 键 并在图形计算器上输入 pH 值 6 865 见图 7 8 图 7 图 8 8 取出 pH 电极 用水冲洗干净 用滤纸小心吸干电极外表 9 将装有 pH 值为 9 180 的标准缓冲溶液的烧杯放在电磁搅拌器上 并将电磁搅拌 器的加热温度调至 25 将干净的 pH 电极浸入烧杯中 当 CBL 系统显示屏示数稳定 后 按 TRIGGER 键 并在图形计算器上输入 pH 值 9 180 见图 9 10 图 9 图 10 10 在 CALIBRATION DONE 屏幕中显示了校正曲线的斜率 INTERCEPT K0 B 与截距 SLOPE K1 A 记录这些数据 以后测定时 如果仍使用 同一 pH 传感器并且环境情况相类似时 可以不用标准溶液校正 而在 CALIBRATION 菜单中选择 3 MANUAL ENTRY 手工输入校正曲线的斜率 INTERCEPT 与截距 SLOPE 即可实现 pH 电极的校正 见图 11 图 11 三 pH 值数据采集 1 用量筒量取 100mL 蒸馏水于 250mL 烧杯中 将烧杯置于电磁搅拌器上并放入 搅拌子 2 将干净的 pH 传感器浸入烧杯内溶液中 3 在 MAIN MENU 菜单中选择 2 COLLECT DATA 见图 12 4 在 COLLECT DATA 菜单中选择 3 TRIGGER PROMPT 预热 30 秒后 按 ENTER 见图 13 图 12 图 13 5 当 CBL 系统显示屏示数稳定后 按 TRIGGER 键 并在图形计算器上输入乙酸 溶液的浓度 0 见图 14 15 图 14 图 15 6 在 DATA COLLECTION 菜单中选择 1 MORE DATA 见图 16 图 16 7 用 1mL 刻度移液管移取 0 20mL 0 5mol L 乙酸溶液 注入大烧杯中 搅拌均匀 当 CBL 系统显示屏示数稳定后 按 TRIGGER 键 并在图形计算器上输入乙酸溶液的 浓度 0 001 mol L 近似地认为溶液体积不变 则乙酸浓度 0 001mol L 0 5 1 500 见图 17 图 17 8 重复 6 7 的操作步骤 每次按 TRIGGER 键后在图形计算器上输入乙酸溶液的 浓度 直至乙酸溶液的浓度达到 0 01mol L 9 在 DATA COLLECTION 菜单中选择 2 STOP 即完成了数据的采集 实验结果及数据处理 实验结果及数据处理 1 在 MAIN MENU 菜单中选择 3 VIEW GRAPH 所显示的就是乙酸溶液 的 pH 值与浓度之间的关系 例 见图 18 图 18 2 按 ENTER 在 MAIN MENU 菜单中选择 7 QUIT 3 在主界面中按 STAT 在 EDIT 菜单中选择 1 EDIT 进入数据编辑界面 4 按 将光标移动至 L3 数组上 输入 2nd 10 x 2nd LIST 2 2nd LIST 1 ENTER 在 L3 数组中得到的就是各浓度乙酸溶液 的电离度 计算公式 pH lg H H 10 pH 100 例 H HAc 10 pH HAc 见图 19 20 21 22 图 19 图 20 图 21 图 22 HAc PH电离度 0 0014 0419 11 0 0023 8157 66 0 0033 7216 34 0 0043 6455 66 0 0053 5895 15 0 0063 5514 68 0 0073 5144 38 0 0083 4764 18 0 0093 4573 88 0 0103 4193 81 5 上述实验数据说明 随着弱电解质浓度的减小 稀释过程 电离度相应地增大 也就是说 弱电解质浓度越小 越有利于弱电解质的电离 实验说明 实验说明 1 每次滴加乙酸后 在测定 pH 值前必须经过充分溶解 搅拌 以促使乙酸达到 电离平衡 2 本实验中测得的电离度与理论值可能会有差异 这是由于 pH 电极的系统误差 及测定环境的差异所造成的 但这并不影响电离度的变化趋势 思考与拓展 思考与拓展 1 实验中为了简化计算 在加入 0 5 mol L 乙酸溶液过程中 始终认为溶液总体积 不变 这会不会给实验结果造成影响 如果没有影响 为什么可以这样估算 2 仿照该实验方法研究氨水浓度对电离度的影响 将数据记录在下面表格内 观 察变化趋势与乙酸溶液是否一样 这说明什么 NH3 H2O PH电离度 0 001 0 002 0 003 0 004 0 005 0 006 0 007 0 008 0 009 0 010 3 本实验还有什么可以改进的地方 上海市科技教育研究所 上海市徐汇区教育学院 严 岷 评 评 弱电解质的不完全