实验九电导法测定弱电解质的解离平衡常数

1、实验十一电导率的测定及应用一实验目的1. 测左KC1水溶液的电导率，求算它的无限稀释摩尔电导率：2. 用电导法测定醋酸在水溶液中的解离平衡常数：3. 掌握DDS 一 11A型电导率仪的测疑原理和使用方法；二实验原理1. 电解质溶液的导电能力通常用电导G来表示，它的单位是西门子(Siemens),用符号 S (西)表示。若将某.电解质溶液放入两平行电极之间，设电极间距为1,电极而积为A,则 电导可表示为：Az 、G =k (11 1)I(11 一 1)式中，k为该电解质溶液的电导率，单位为Snf，它的数值与温度、溶液组成及 电解质种类有关：1/A称为电导池常数；它的单位为在讨论电解质溶液的导电能

2、力时，常用摩尔电导率Ah这个物理量，它与电导率K、溶液 浓度c之间的关系如下：A D= k /c(11 2)摩尔电导率的单位为S m: mol-1.2. An总是随溶液浓度的降低而增大。对强电解质稀溶液而言，其变化规律用科尔劳施 (Kohlrausch)经验公式表示：九=心- A罷(11 一 3)(11-3)式中，为无限稀释摩尔电导率。对特左的电解质和溶剂来说，在一左温度下，A是一个常数。所以将八n对作图得到的直线外推，可求得该强电解质溶液无限稀释摩尔电导率Aa3. 对弱电解质，其心”无法利用(11-3)式通过实验直接测屯 而是根据离子独立运动 定律，应用强电解质无限稀释摩尔电导率计算出弱电解

3、质无限稀释摩尔电导率，也可以从正、 负两种离子的无限稀释摩尔电导率加和求得：A爲=v+ A： + + v_ A： _(11 4)(11 - 4)式中，八：+ , 分别表示正、负离子的无限稀释摩尔电导率。不同温度下醋酸溶液见表11 一 1。表11-1不同温度下醋酸溶液的t/ecio2a；t/*Cio2a：S - nr - mol-|S - nr mol203. 165263. 960213. 669274. 009223. 738284. 079233. 7S1294. 125243. 841304. 182253. 903在弱电解质的稀薄溶液中，离子的浓度很低，藹子间的相互作用可以忽略，可以认

4、为它 在浓度为C时的解离度0等于它的摩尔电导率几与其无限稀释摩尔电导率之比，即：(11-5)对1 一 1型弱电解质，例如醋酸，当它在溶液中达到解离平衡时，有：HAcO +Ac该反应的标准解禽平衡常数K与浓度为c时解离度n之间有如下关系:cac (!-a)(11-6)(11 - 6)式中c为溶质B的标准浓度，c=l. OOmoldm_s, 即得：合并(11 一 5)和(11 一 6)两式,_ A”J(11-7)(11-7)式可改写为:(11-8)(11-8)式为奥斯瓦尔徳(Ostwald)稀释定律。根据(11-8)式，以1/ Am对cAm作图可得 一直线,其斜率为l/c K (Am)2 o根据前

5、面所给醋酸的无限稀释摩尔电导率2”数据， 即可求得KS 三仪器与药品DDS-11A型电导率仪1台；钳黑电导电极1支;恒温槽装宜1套;25cm移液管3支；50cm5 移液管1支;三角烧瓶3只.KC1 溶液(c = 0. OlOOmol dm-3)；醋酸溶液(c二0. lOOmol dm-3)；电导水。四实验步骤1. 准备调节恒温槽温度至指定温度25C (或3000.代。将电导率仪的“校正、测量”开 关扳到“校正”位置，打开电源开关预热数分钟。电导率仪的原理和使用方法见附录。用移液管准确量取0. OlOOmoldm-5 KC1溶液25. 00cm,放入三角烧瓶中，在另一个三 角烧瓶中放入供电导法测

6、泄用的电导水。将它们放宜在恒温槽内恒温510min。2. 电导池常数的测建(1) 将电导电极用0. OlOOmoldm3 KC1溶液淋洗3次，用滤纸吸干(注意滤纸不能擦及 钳黑)后，宜入己恒温的KC1溶液中。把电导率仪的频率开关扳到高周”挡。(2) 将电导率仪的量程开关扳到“ X10”挡，调整电表指针至满刻度后，将“校正、测 量”开关扳到“测屋”位置，测量0. OlOOmoldm-5 KC1溶液的电导。读取数据3次，取平 均值。根据(11- 1)式，求岀电导池常数l/A(0. OlOOmol dnTKCl溶液的电导率(见附表)。 将电导池常数调节器旋在己，求得的电导池常数的位這重新调整电表指针

7、至满刻度。测量 0. OlOOmoldm3 KC1溶液的电导率。此时仪表示值应与该实验温度下0. OlOOmoldnT KC1溶液的电导率的文献值一致。如不一致，重复步骤(2)的操作。在调整好以后， 就不能再旋动电导池常数调节器。3. KC1溶液的电导率测泄(1) 如上所述，测S 0. OlOOmol - dm-5 KC1溶液的电导率，并记录数据：(2) 取一支洁净的25cm移液管，准确量取25. 00cm己恒温的电导水，加入原先的KC1 溶液，使KC1溶液的浓度稀释至0. 0050 mo 1dnf,恒温2min,测泄其电导率，读取数据3 次，取平均值。在此后的测量中，随着待测溶液电导率的变化

8、，要调整电导率仪的虽程开关 及其对应的频率(髙、低周)开关，以达到使电表指针在表头上偏转最大的目的，从而能精确 地进行测量；(3) 依次分别加入50.0、100、200 cm己恒温的电导水，恒温2min后，测量各种不同 浓度的KC1溶液的电导率。4. 醋酸溶液的电导率测進(1) 将电导电极分别用电导水及0. lOOrnol dnrHAc,溶液各淋洗3次,用滤纸吸干；(2) 用移液管准确量取0. lOOrnol dnfHAc溶液25. 00cm3,放入三角烧瓶中，将其放宜在 恒温槽内恒温5min,测泄其电导率；(3) 依次分别加入25. 0, 50. 0, 25. 0 cm3电导水，恒温2min

9、后,测量各种不同浓度的HAc 溶液的电导率。5. 电导水的电导率测定将电导电极用电导水淋洗3次，放入已恒温的电导水中。把电导率仪的频率开关扳到“低周”挡，星程开关扳到“XI”挡。恒温2min后，测量电导水的电导率。整个实验结束后，将电导电极用电导水洗净，养护在电导水，关闭各仪器开关。 五注意事项1. 普通蒸绸水常溶有CO：和氨等杂质，所以存在一泄电导。因比做电导实验时，需要纯 度较髙的水，称为电导水。2. 温度对电导有较大的影响，所以整个实验必须在同一温度下进行。每次稀释溶液用的 电导水必须温度相同，可以预先把电导水装入三角烧瓶，置于恒温槽内恒温。3. 钳电极镀钳黑是为减小极化现象和增加电极表

10、而枳，使测定电导时有较高的灵敏度。 钳黑电极在不使用时，应保存在电导水中，不可使之干燥。六数据记录与处理1. 数据记录室温:：大气压力:;恒温槽温度:。(1)测定KC1溶液的电导率：0. OlOOmol - dm_s KC1溶液的电导率G/S:；电导池常数1/A:。记录表格C (mol m3)k (S m x)k (S m_1)k (S m1)k (S m1)第1次第2次第3次平均值10.0一一5. 002. 501.250. 625(2)测立HAc溶液的电导率电导水的电导率k (H：O)/(S nT) :记录表格：C (mol mw)k (S nT)k (S m x)k (S -m)k (S

11、 m x)第1次第2次第3次平均值0. 1000. 05000. 02500. 02002.数据处理(1)将KC1溶液各组数据填入下表内:C/ (mol m)10.05.02. 51.250. 625A n/ (S m* mol1)4c / (mol1 s m3:)以KC1溶液的Ah对&作图，由直线的截距求岀KC1的(2) HAc溶液的各组数据填入下表内：cKK-aKX1051/ Amc Am0. 1000. 05000. 02500. 0200表中k 为所测HAc溶液的电导率，k为扣去同温下电导水的电导率k (H=0)后的数值，即:K = K - K (比0)求出HAc溶液标准解离平衡常数的

12、平均值CK。以HAc溶液的1/九对cA=作图，由直线的斜率求算K,并与进行比较。(3) 将KC1溶液和HAc溶液的电导率数据输入汁算机，分别求出KC1分别求出溶液的八； 和HAc溶液的K o七思考题1. 为什么要测宦电导池常数？电导池常数是否可用尺子来测量？2. 如果配制醋酸溶液的水不纯，将对结果产生什么影响？附录DDS 一 UA型电导率仪的原理和使用方法DDS UA 型11)0 J图11 - 1 DDS - 11A型电导率仪的而板图1-电源开关;示灯：3高周.低周开关:4-校正、测虽开关：5-S程选择开关。电导率仪是测 定液体电导率 的基本仪器.它 是直读式的，测 量范用广，操作 简便，还可

13、以自 动记录电导值 的变化状况。下 而简单介绍DDS 一 11A型电导率仪，仪器外貌见图ll-lo 一测咼原理在图11 一 1中，稳压电源输岀稳立的直流电压，供给振荡器和放大器，使它们工作在 稳定状态.振荡器输岀电压不随电导池电阻变化而改变，从而为电阻分压回路提供一稳立 的标准电势E.电阻分压回路由电导池乩和测量电阻箱R=串联组成，E加在该回路AB两端, 产生测量电流匚。根据欧姆立律：所以：ER,” 一 ER” 5+尺心+1/G式中G为电导池溶液电导。上式中E不变，汕经设泄后也不变，所以电导G只是的函数。En经放大检波后，在显示 仪表（直流电表）上，用换算成电导值或电导率值显示出来。一使用方法

14、1. 未开电源开关前，观察表针是否指零如不指零，可调整表头上的螺丝，使苴指零。2. 插接电源线，打开电源开关，预热数分钟。3. 将校正测疑开关4板在“校正”位置，调巧校正调节器9使表满刻度指示4. 当待测液体的电导率低于300uS cmOXlOS nf）时,开关3扳到“低周”;当待 测液体的电导率为300105 Scm（3X10=10Snf）时，将开关3扳到“高周”。5将量程选择开关5扳到所需要的测量范围。如预先不知被测液体电导率的大小，应先扳 在最大电导率测量挡，然后遂挡下降，以防表针打弯。6电极的使用用电极杆上的电极夹夹紧电极的胶木帽，将电极插头插入电极插口 7内， 旋紧插口上的紧固螺线，再将电极浸入待测液体中。把电极常数调肖器10旋在该电极的电 极常数位置处电极常数的数值己贴在胶木帽上。7进行校正.将校正测疑开关4板到“校正”，调石校正调节器9,使电表指针满刻度。注 意:为了提高测虽精度，当使用X IO1 u S cm-1和X105ScnT这两档时，校正必须在电导 池接妥（电极插头插入插孔，电极浸入待测液中）的情况下进行。8进行测量将开关4扳到“测量”，这