试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HAc,在水中是弱电解质，存在着下列解离平衡:HAc(:q) H2OH3O (: q) Ac(： q)或简写为其解离常数为HAc (: q) . H (aq) Ac _(aq)Ka(HAc)='ceq(H ) cceq(Ac) c<fceq(HAc) c='(2.1)如果HAc的起始溶度为co,其解离度为骸,由丁 ceq(H *) = ceq(AcD =

2、c0a，代入式(2.1)得：(2.2)Ka(HAc) = (c0： )2. (c0 -c0： )S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a和Ka,本实验采用的方法是 用电导率测定HAc的a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) 入为, =kAl(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-10电导的单位为S西(门子)。在一定温度下，电解质溶液的电导 入与溶质的性质及其溶度c有关。为

3、了便 丁比较不同溶质的溶液的电导，常采用 摩尔电导虹。它表示在相距1cm的两平 行电极问，放置含有1单位物质的量电解质的电导，其数值等丁电导率k乘以此 溶液的全部体积。若溶液的浓度为c(mol dm<) , 丁是溶液的摩尔电导为 m =kV =10'k. c(2.4)兀m的单位为S m2 mol o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a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 a =100%。从而可知，一定温 度下，某浓度C的摩尔电导7响与无限稀释时的摩尔电导 y,之比，即为该弱电，oO解质的解离度：a =咨仆睥（2.5）不同温度时，HAc

4、的值中表2.1所示。表2.1不同温度下HAc无限稀释时的摩尔电导Zm ,温度T/K2732912983032扁g/(S m mol )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a。若将式（2.5）代入式（2.2）,可得:(2.6)K a - C0，m ' m, ：: ( ' m, ：: - m ) P根据式（2.6），可求得HAc的解离常数Ka三、仪器和药品1、仪器常用仪器：烧杯（100cm3,5只）锥形瓶（ 250cm3,2只） 铁架 移液管（25cm3,3支）吸气橡

5、皮球滴定管（玻璃塞式；简易式）滴定管火白瓷板 洗瓶 玻璃棒 滤纸片 温度计（0100C，公用）其它：pH计（附玻璃电极、甘汞电极）电导率仪（附钳黑电导电极）2、药品醋酸 HAc（0.1mol dm 项）标准氢氧化钠NaOH（0.1mol dm-3,4位有效数字）邻苯二甲酸氢钾 KHC 6H4（COO）2（0.05mol dm'）酚猷（1%）四、仪器使用方法（见 化学实验的精密仪器一一电导率仪）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使用）量取 2 份25.00cm30.1moldm3HAc溶液，分别注入2只锥形瓶中，各加2滴酚猷溶液。分

6、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 25.00cn?已标定的HAc溶液置丁烧杯中，另用移液管量取25.00cnf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，使用钳黑电导 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

7、管加入25.00cm3去离子水xS m2 mol 4 一(295 -291)K2-1x = .0024S m mol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 扁,；注2。再按式(2.4)计算不同超始浓 度时的摩尔电导 知。即可由式(2.5)求得各浓度时HAc的解离度a。根据式(2.2) 或式(2.6)的计算，取平均值，可得 HAc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In滴定后NaOH液面的位置V2(NaOH

8、).;'cm3滴定前NaOH液面的位置 VJNaOHcm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；)滴定中取用HAc溶液的体积 V(HAc)Ucm3HAc溶液的浓度c(HAc)/(mol dm')=c(NaOH )Vav(NaOH V(HAc)注1为使实验结果不产生较大的误差，本实验所用去离子水的电导率应不大于1.2 X0-3Sm-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如可值。例如，室温为 295K时,HAc无限稀释时的

9、摩尔电导 y刃为 m,(0.0391 0.0349)S m_ -12-14,2=(0.0349 +x)S m mol =0.0373S m mol moL(298 291)K（2）醋酸溶液的电导率、醋酸的解离度和解离常数的测定表二实验编号HAc溶液的起始浓度c0（HAc）（mol dm'）电导率k/(S mJ)摩尔电导舄m/(S m2 mol-1)离解度a32 (1q)或c0 Am Jh G 九 m)， fm8' m Q0Ic°/2nc°/4mc°/8wc0/16Vco/32实验时室温T/K无限稀释时的摩尔电导 扁,或（，m2 mol）K a七、预

10、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方法一：pH法测定HAc的«和Ka（一）原理在一定温度下，用pH计（乂称为酸度计）测定一系列已知溶液的 HAc溶 液的 pH 值，按 pH=IghHN'cQ&Hl/C。根据 ceq（H+ = c。），即可求得一系 列对应的HAc的解离度和coct2/（1-a）值。这一系列喝口2/（1 -口）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Kao（二

11、）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 48.00cn?、24.00cn?、12.00cn?、6.00cn?、3.00cn?该 HAc 溶液丁 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 促准确度也避免过量，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、42.00cn?、45.00cn?去离子水，使各烧杯中的溶液总体积 均为48.00cm?,混合均匀。按上述所配制的系列醋酸溶液由稀到浓的顺

12、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a值及co疽/(1&)值。取所得5质/(1_员的平均值，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c°(HA0/(mol dm')pHc(H/ (mol dm3)a云'(1 -a)V(HAc)/cm方法二：缓冲溶液法测定HAc的a和Ka(一) 原理根据缓冲溶液的计算公式pH = pK：.-lg%eq

13、(HAc) ceq(Ac-)：(1)若ceq(HAc) =ceq(Ac) 则上式简化为pH = pK.由丁pK 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 0.1moldm-3HAc溶液置丁锥形瓶中，加入 2滴酚猷 溶液，用0.1mol dm-3NaOH溶液滴定至终点。另用移液管量取V(H2O)/cm3I48.000.00n24.0024.00m12.0036.00w6.0042.00V3.0045.00实验室温T/K=醋酸的解离常数Ka= 25,00cm30.1moldm3HAc溶液与上述滴定