实验醋酸解离度和解离常数的测定

1、实验 醋酸解离度和解离常数的测定一、实验目的1、了解电导率法测定醋酸解离度和解离常数的原理和方法；2、加深对弱电解质解离平衡的理解；3、学习电导率仪的使用方法，进一步学习滴定管、移液管的基本操作二、提 要醋酸 CH3COOH 即 HA C，在水中是弱电解质，存在着下列解离平衡：HAc( q)H2O(1)H3O ( q)Ac ( q)或简写为其解离常数为HAc( q) H (aq) Ac (aq)Ka(HA c)ceq (H ) c ceq (Ac ) cceq (HAc) c(2.1)如果 HAc 的起始溶度为 co，其解离度为 ，由于 ceq(H ) ceq(Ac ) c0a,代入式( 2.

2、1)得：(2.2)Ka(HAc) (c0 )2 (c0 c0 )cc0 2 (1 )c某一弱电解质的解离常数 Ka 仅与温度有关，而与该弱电解质溶液的浓度无 关；其解离度 则随溶液浓度的降低而增大 。可以有多种方法用来测定弱电解 质的 和 Ka，本实验采用的方法是 用电导率测定 HAc 的 和 Ka。电解质溶液是离子电导体， 在一定温度时， 电解质溶液的电导(电阻的倒数)为 kA l (2.3) 式中， k为电导率(电阻率的倒数)，表示长度 l 为 1m、截面积 A 为 1m2导体的 电导；单位为 S·m-1。电导的单位为 S西(门子) 。在一定温度下， 电解质溶液的电导 与溶质的性

3、质及其溶度 c 有关。为了便 于比较不同溶质的溶液的电导，常采用 摩尔电导 m 。它表示在相距 1cm 的两平行电极间，放置含有 1 单位物质的量电解质的电导， 其数值等于电导率 k 乘以此 溶液的全部体积。若溶液的浓度为 c(mol ·dm 3) ，于是溶液的摩尔电导为(2.4)kV 10 3 k cm 的单位为 S·m2·mol根据式 （2.2），弱电解质溶液的溶度 c 越小，弱电解质的解离度 越大，无限稀释时弱电解质也可看作是完全解离的，即此时的100% 。从而可知，一定温度下，某浓度 c 的摩尔电导 m 与无限稀释时的摩尔电导 m, 之比，即为该弱电 解

4、质的解离度： m m, （2.5） 不同温度时， HAc 的 m, 值中表 2.1 所示。表 2.1 不同温度下 HAc 无限稀释时的摩尔电导 m温度 T/K273291298303m, (S·m2 ·mol 1)0.02450.03490.03910.0428藉电导率仪测定一系列已知起始浓度的 HAc 溶液的 k 值。根据式 （2.4）及式（2.5）即可求得所对应的解离度。若将式 （2.5）代入式 （2.2），可得：Kac0m,(mm)(2.6)根据式（2.6），可求得 HAc 的解离常数 K三、仪器和药品1、仪器常用仪器：烧杯（ 100cm3,5只）锥形瓶（ 250cm

5、3,2 只） 铁架 移液管（25cm3,3 支）吸气橡皮球 滴定管（玻璃塞式；简易式） 滴定管夹白瓷板 洗瓶 玻璃棒 滤纸片温度计（ 0100，公用）其它：pH 计（附玻璃电极、甘汞电极）电导率仪（附铂黑电导电极）2、药品醋酸 HAc(0.1mol ·dm 3)标准氢氧化钠 NaOH(0.1mol d·m-3,4 位有效数字 ) 邻苯二甲酸氢钾 KHC 6H 4 (COO)2 (0.05mol ·dm 3)酚酞（ 1%）四、仪器使用方法 （见 化学实验的精密仪器电导率仪 ）五、实验内容（一）醋酸溶液浓度的标定 用移液管（有哪些应注意之处？参见基本操作五中的移液管的

6、使用）量取 2 份 25.00cm30.1mol d·m3HAc 溶液，分别注入 2 只锥形瓶中，各加 2 滴酚酞溶液。分别用标准 NaOH 溶液滴定到溶液显浅红色，半分钟内不褪色即为终点， 计算滴定所用的标准 NaOH 溶液的体积，从而求得 HAc 溶液的准确浓度。重复上述实验，求出两次测定 HAc 溶液浓度的平均值。(二)系列醋酸溶液的电导率的测定 用移液管(有哪些应注意之处？参见基本操作五中的移液管的使用)量取 25.00cm3已标定的 HAc 溶液置于烧杯中，另用移液管量取 25.00cm3 去离子水与上 述 HAc 溶液混合。用玻璃棒搅拌均匀。按电导率仪中的操作步骤，使用铂

7、黑电导 电极，将高低周开关拨到 “低周”，测定所配制的 HAc 溶液的电导率。随后，用移液管从已测定过电导率的溶液中取出 25.00cm3，并弃去； 再用另 一支移液管加入 25.00cm3去离子水1注1，搅拌均匀，测定此稀释后 HAc 溶液的 电导率。如此不断稀释，测定电导率共 46 次。记录实验时室温与不同起始浓度时的电导率 k 数据。根据表 2.1的数值，得 到实验室温下 HAc 无限稀释时的摩尔电导 m, 2注 2。再按式 (2.4)计算不同超始浓 度时的摩尔电导 m 。即可由式 (2.5)求得各浓度时 HAc 的解离度 。根据式(2.2) 或式 (2.6)的计算，取平均值，可得 HA

8、c 的解离常数 Ka。六、数据记录和处理1)醋酸溶液浓度的标定表实验编号滴定后 NaOH 液面的位置 V2(NaOH) cm3滴定前 NaOH 液面的位置 V1(NaOH) cm3滴定中用去 NaOH 溶液的体积 V ( NaOH ) cm3两次滴定用去 NaOH 体积的平均值 Vav(NaOH) cm3标准 NaOH 溶液的浓度 c( NaOH ) (mol ·dm 3)滴定中取用 HAc 溶液的体积 V(HAc) cm3HAc 溶 液 的 浓 度c(HAc ) (mol ·dm 3)c(NaOH )Vav ( NaOH ) V(HAc ) 注 1 为使实验结果不产生较大

9、的误差，本实验所用去离子水的电导率应不大于1.2 ×10-3S·m-1。注 2 若室温不同于表 2.1 中所列温度，可用内插法近似求得所需的 m, 值。例如，室温为 295K 时， HAc 无限稀释时的摩尔电导 m, 为(0.0391 0.0349)S·m2 ·mol 1 (298 291)KxS·m2 ·mol 1(295 291)K21x .0024S·m 2 ·mol 1n, (0.0349 x)S·m 2 ·mol 1 0.0373S ·m 2 ·mol 12）醋酸溶

10、液的电导率、 醋酸的解离度和解离常数的测定表二实验编号)3 度m 浓 d· c (H A (0 Hc电导率k (S·m 1)1olm·2m· 电导 S 尔m离解度)mm( 或 m, )(12 (m2 c0 c02/04/08/06/0c/320)1 olm·2 m·SmK尔 T/ 摩 温时 室释 时稀 验限 实无K七、预习要求1、了解两种不同方法测定 HAc 解离度和解离常数的原理。2、预习实验及计算中的有效数字。3、预习基本操作五中的容量瓶、 滴定管的使用以及精密仪器四 （电导率仪）。八、附录：测定醋酸解离度和解离常数的另外两个方法

11、方法一： pH 法测定 HAc 的 和 Ka（一）原理在一定温度下，用 pH 计（又称为酸度计）测定一系列已知溶液的 HAc 溶 液的 pH 值，按 pH= lg c（H ） c C（H ） C 。根据 ceq（H c0 ） ，即可求得一系 列对应的 HAc 的解离度 和c0 2 （1 ）值。这一系列 c0 2 （1 ） 值应近似为一 常数，取其平均值，即为该温度时 HAc 的解离常数 Ka。（二）方法1、醋酸溶液浓度的标定（同电导率法的标定）2、系列醋酸溶液的配制和 pH 值的测定将上述已标定的 HAc 溶液装盛到玻璃塞式滴定管中，并从滴定管中分别放出 48.00cm3、24.00cm3、1

12、2.00cm3、6.00cm3、3.00cm3该 HAc 溶液于 5 只干燥的烧杯 （为什么需要干燥的？）中。注意：接近所要求的放出体积时，应逐滴滴放，以确 保准确度和避免过量。藉另一支盛有去离子水的滴定管， 往后面 4只烧杯中分别加 入 24.00cm3、36.00cm3、42.00cm3、45.00cm3 去离子水，使各烧杯中的溶液总体积 均为 48.00cm3，混合均匀。按上述所配制的系列醋酸溶液由稀到浓的顺序，并按精密仪器四中的 pH 计 中的操作步骤分别测定各 HAc 溶液的 pH 值。记录实验时的室温，算出不同起 始浓度 HAc 溶液的 值及 c0 2 (1 )值。取所得 c0 2

13、 (1 )的平均值，即为 HAc 的解离常数 Ka 实验值。3、数据记录和处理(1)醋酸溶液浓度的标定(同表一)(2)醋酸溶液的 pH 值、醋酸的解离度和解离常数的测定实验编号不同浓度 HAc 溶液的配制HAc 溶液起如浓度 c0(HAc) (mol ·dm 3)pHc(H ) (mol·dm3)ac0 2 (1 )V(HAc) cm3V(H2O) cm348.000.0024.0024.0012.0036.006.0042.003.0045.00实验室温 T/K= 醋酸的解离常数 Ka= 方法二：缓冲溶液法测定 HAc 的 和 Ka(一)原理根据缓冲溶液的计算公式pH p

14、K lg ceq ( HAc ) ceq (Ac ) (1) 若 ceq (HAc) ceq(Ac )，则上式简化为pH pK 由于pKlg K(2)因而如果将 HAc 溶液分为体积相等的两部分，其中一部分溶液用 NaOH 溶液滴 定至终点(此时 HAc 即几乎完全转化为 Ac )，再与另一部分溶液混合，并测定 该混合溶液(即缓冲溶液)的 pH 值，即可得到 HAc 的解离常数。测定时无需 知道 HAc 和 NaOH 溶液的浓度。(二)方法1、等浓度的醋酸和醋酸钠缓冲溶液的配制用称液管量取 25.00cm3 0.1mol d·m-3HAc 溶液置于锥形瓶中，加入 2 滴酚酞 溶 液 ， 用 0.1mol d·m-3NaOH 溶 液 滴 定 至 终 点 。 另 用 移 液 管 量 取 25,00cm30.1mol d·m-3HAc 溶液与上述滴定后的