实验六：电导法测弱电解质HAc的电离平衡常数

实验6:电导法测定弱电解质的电离平衡常数一、实验目的：1、掌握惠斯通电桥法的电导率测量原理。2、学习实验测量操作技术。3、学习理解电导测量应用的图形方法。第二，实验原理：电解质溶液的电导率以电导率g测量，电阻的倒数，即电导的单位为“西门子”，符号为“s”。如果将电解质溶液置于两个平行电极之间，两个电极距离为l，电极面积为a，则溶液的电导为：实际意义是l=1m，A=1m2时溶液的电导(Sm-1个单位)。定义电导池系数邮报通常，通过将已知电导率的电解质溶液注入电导池测量电导，可以获得Kcell。研究电解质溶液的导电性时，通常使用摩尔的电导率，定义如下：c型以电解质溶液的浓度表示Sm2mol-1。在较弱电解质(如乙酸)中，电导率较小，因此测量的溶液的电导率是水的电导率，即电解质溶液根据正负离子的移动传递电流，在弱电解质溶液中，只有部分离子脱落对电导率有贡献，而在无限稀释的溶液中，电解质全部流失，其摩尔电导率是正极限摩尔电导率的和。也就是说形式中的，-分别是正离子和负离子的化学量，看表就知道了。和的区别源于电解质的不完全电离和离子之间的相互作用这两个因素。溶液中的离子浓度低，彼此相距较远，可以忽略相互作用力，与的关系可以表示为：(衍生)是弱电解质的离解度。乙酸在水溶液中具有以下平衡：离解平衡常数是(衍生)由下而上整理替代品就可以了被称为奥斯瓦尔德稀释定律。使用线性方程式复盖：使用直线、斜率、截距，可以得到(派生):可整理：电解质溶液的电导率通常使用惠特桥测量，但不使用直流电源，直流电流通过溶液，发生电化学反应，电极附近溶液的浓度发生变化，发生浓度极化，两极的本质也发生变化。因此，必须使用更高频率的交流电源，通常选择1000Hz。另外，构成电导池的阳极使用惰性铂电极，防止电极和溶液之间发生化学反应。惠斯通电桥的线如图8-1所示。其中s是交流信号发生器、R1、R2和R3是三个可变交流可变电阻箱的电阻值，Rx是正在测试的解决方案的电阻值，h是耳机(或示波器)，C1是R3的并联可变电容器，用于实现容量平衡。测量时调整R1、R2、R3和C1，以防止h中的电流流动，此时网桥平衡。以下是：也就是说Rx的倒数就是溶液的电导温度影响溶液的电导率，实验必须在一定的温度条件下进行。本实验测量了0.02mol KCl溶液的电阻，得到了电导池系数，测定了水和醋酸溶液的电导g，分别求出了电导率醋酸溶液的浓度按两种类型计算，最后三、设备和药品一台交流信号发生器一台恒温器(图)一台示波器(图)1个可变电阻箱(图)一个电导电极(图)一个电导池(图)2个10mL吸管0.02 moldm-3氯化钾溶液，0.1 moldm-3乙酸溶液，电导数四、实验阶段按1，8-1图连接惠斯登桥测量线，将恒温器温度调整到25 。2、电导率测定。依次使用蒸馏水、电导水洗电极、电导池3次，将电导水装入电导罐，水面高度必须比电极铂高2毫米以上，在温控器上放温控器，测量电阻。然后更换电导水，再测量两次，取平均值。3、醋酸溶液的电导率测定。将20mL 0.1 moldm-3乙酸溶液注入电导池，测定电阻。在电导池中，将10毫升溶液吸入吸管，用另一个吸管将10毫升电导水注入电导池，均匀混合，如果温度恒定，测量电阻，稀释4次，即0.1，0.05，0.025，0.0125，0.00625 moldm-3 5浓度溶液的电阻Rx。4、确定电导池系数。用2中所述的方法测量0.02 moldm-3的KCl溶液的电阻，并重复3次以获得其平均值。25 时KCl溶液的电导(KCl)=0.2765Sm-1，被称为0.02 moldm-3。5、将上述测量数据和处理结果记录在下表中。6、直线的斜率计算的对映。如果已知为25 ，则=349.8210-4 Sm2mol-1，=40.910-4 Sm2mol-1。与通过计算和映射方法获得的相比。实验核心提示1.使用惠斯登桥测量溶液的电导的关键是找出电桥的平衡点。典型的测量步骤是首先选择R2/R1=1(理论上此时得到的结果误差最小)，然后调整R3以最小化通过示波器h的信号。由于Rx很大，因此测量电导数时，可以选择R2/R1=10或R2/R1=100。2.对于交流信号，电导池Rx的两个电极对应于电容器，结果桥的两个支线位置不同，在示波器h中找不到信号完全消失的位置，在精确测量的情况下，必须在电阻R3上并行放置可变电容器C1以实现容量平衡。此外，为了避免外来电磁波的干扰，建议使用屏蔽导线，并将接线板的暴露部分最小化。3.由于温度变化会影响电导，一般在室温下1oC的温度升高，电导会增加2%，所以测量时要注意保持恒温温度，测试的液体一般需要10分钟来调节温度。4.本实验测量的醋酸溶液和电导数的电导率都有微小的杂质的情况下，实验误差很大，因此实验中要保持样品的纯度，石英蒸馏器制造的二次蒸馏水的电导率必须小于110-4 Sm-1，测量样品的步骤要按照电导率从小到大的顺序进行，测量时电导池和电导电极要用测试对象溶液清洗干净。5.本实验中使用的电导电极是白金黑色电镀的铂电极，白金黑色电镀的目的是提高电极的表面积，降低电流密度，降低电流引起的极化效果，因此在实验过程中用滤纸擦拭铂黑色，防止铂黑色脱落，电导池系数发生变化。实验结束后，用蒸馏水冲洗电极，最后浸入蒸馏水。讨论电导率测量不仅有助于研究电解质溶液的特性，而且可以直接用于解决一些化学问题，例如水的离子乘法计算、不溶性盐的溶解度、弱电解质的解离度等。对于这些极低浓度的系统，一般的分析方法很难精确测量。但是 m 1表达式由于离子间的相互作用可以忽略的低浓度，提供了用电导方法解决问题的便利。根据可用的：对于AgCl、PbSO4等强电解质溶液，=1可以通过和计算溶解度c。对于HAc等弱电解质，可以通过和c计算离解。其中可以确认表，所以用电导法解决这些问题最终归结为电导率的准确测量。电解质溶液属于离子导体，与电导体(如金属、石墨等)一样，具有欧姆定律和(诱导)方式，因此两者测量电阻的原理和方法相同。也就是说，可以使用惠斯登桥。电解质溶液的导电机制是量、负离子共同作用的，在导电过程中，两个电极总是伴随电化学反应，由于这种特殊性，测量技术需要进行以下三种变化。(1)使用交流电源；(2)使用交流电源，不能使用直流断路器，不能切换到示波器或耳机。(3)必须补偿电导池的电容。交流电源的频率必须更高，以防止电导池中溶液浓度的变化。相反，电阻箱(R1、R2、R3)具有电感和电容，电导池也具有电容，因此使用高频交流信号时，桥式平衡条件必须为：中间z是阻抗，包括电阻、电容和电感；如果交流信号的频率不是太高，则可以忽略电感和电容的影响，此时仍然成立。综合这些因素，通常选择交流信号的频率约为1000Hz。电导率电极的选择应取决于所测量溶液的电导率大小，对于电导率大的溶液，应选择电导率池系数大的电极。相反，选择电导池系数较小的电极。本实验显示设备采用示波器，灵敏度高，直观，但经常受到外部电磁波的干扰，使用低电阻耳机可以避免这种干扰，但灵敏度不高，无法克服测量中的人为因素。应用电导测量可以解决多种实用问题，是电化学测量技术最基本的方法之一，具有准确快速的优点，因此在水质检测、电导滴定、电导测定，确定工业用水的含盐量，增加溶液的电导，减少电解时的能耗等实际应用范围很广。近年来，由于实验技术的发展，出现了很多用于电导率测量的特殊仪器，这是一种直接以电导率显示电导率的装置，其测量原理与惠斯顿桥类似。通过这个实验，希望学生们掌握这种方法，学习利用电导率知识分析电解质溶液的部分性能。25oC市醋酸离解平衡常数的文献值为=1.754 X10-5，学生将计算结果与此比较，分析误差的原因，评价本实验装置的测量准确度。思考问题。【】测量电极之间的距离和板面积，能求出电导池系数吗？如何获得电导池系数？答：不能通过测量电极之间的距离和板面积来计算电导池系数。白金黑色镀金，表面凹凸不平，不能用几何测量来估计其面积。可以通过测量已知电导率的KCl溶液的电导来计算。(2)测量电导时，为什么要测量恒温？(？在实验中测量电导池系数和溶液电导时，温度是否一致？答：因为电导与温度相关，所以测量是在一定的温度条件下进行的。测定蒸馏水和醋酸溶液的电导，必须平衡两个温度。测量电导池系数(使用KCl溶液)的温度可能与醋酸溶液不同，因为仅需与KCl溶液的电导率和温度相对应。(3)为什么要在实验中使用铂黑电极？(？使用时需要注意哪些事项？答：白金黑色电镀的目的是增加电极的表面积，降低电流密度，以减少交流引起的极化效果。但是要注意不要用滤纸擦铂，以免铂黑掉，电导池系数发生变化。实验结束后，用蒸馏水冲洗电极，浸入蒸馏水中。(4)溶液的电导率测量为什么使用交流电桥？可以使用Dc桥吗？答：测量溶液的电导率不能使用直流电源。因为直流电通过溶液时会发生电化学反应，在电极附近溶液的浓度发生变化，不仅会发生浓度极化，还会改变电极的本质。因此，交流电源必须在1/2周前由电极引起的变化在2/2周后抵消。实验8电导法测定弱电解质解离平衡常数名称：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ u实验日期：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _一、实验目的二、实验原理三、实验操作1.用实