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CH 3COOH 即HA C ,在水中是弱电解质,存在着下列解离平衡:1(O H q (HAc 2+ q (Ac q (O H 3+-+或简写为q (HAc aq (Ac aq (H -+其解离常数为cc c c c c c cc K eq eq eqHA (A (H (HA (a -+=(2.1 如果HAc 的起始溶度为c o ,其解离度为,由于,(0a c Ac c H c eq e

2、q =-+代入式(2.1得:cc c c c c HAc K 1(a 200020-=-= (2.2某一弱电解质的解离常数K a 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K a ,本实验采用的方法是用电导率测定HAc 的和K a 。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 l kA = (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1m 2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质及其溶度c 有

3、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dm ·mol (c 3-,于是溶液的摩尔电导为c k 10kV 3m -= (2.4m 的单位为12mol ·m ·S -。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 质的解离度: =,m m (2.5不同

4、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/K273 291 298 303 mol ·m ·S (12,m -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:(a ,20m m m mc K -=(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(100cm 3,5只 锥形瓶(250cm 3,2只 铁架 移液管(25cm 3,3支

5、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dm · mol 1.0(c HA 3-标准氢氧化钠NaOH(0.1mol·dm -3,4位有效数字 邻苯二甲酸氢钾dm ·mol 05.0(COO (H KHC 3246- 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使用量取2份25.00cm 30.1mol·dm 3HAc 溶

6、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25.00cm 3已标定的HAc 溶液置于烧杯中,另用移液管量取25.00cm 3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

7、取出25.00cm 3,并弃去;再用另一支移液管加入25.00cm 3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HAc 的解离常数K a 。六、数据记录和处理(1醋酸溶液浓度的标定 表一实 验 编 号 滴定后NaOH 液面的位置3a 2cm OH N (V 滴定前NaOH 液面的位

8、置31cm NaOH (V 滴定中用去NaOH 溶液的体积3cm NaOH (V两次滴定用去NaOH 体积的平均值3av cm NaOH (V 标准NaOH 溶液的浓度dm ·mol (NaOH (c 3- 滴定中取用HAc 溶液的体积3cm HAc (VHAc溶液的浓度dm ·mol (HAc (c 3-(HAc V NaOH V NaOH c av =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1.2×10-3S·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,HA

9、c 无限稀释时的摩尔电导,m 为1212,n 121212mol ·m · S 0373.0mol ·m · S x 0349.0(mol ·m ·S 0024.x K 291295(K291298(mol · m · xS mol ·m · S 0349.00391.0(-=+=-=-(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dm ·mol (HAc (c 30-电导率m ·S (k 1-摩尔电导mol ·m &

10、#183; S (12m -离解度 1(20-c 或 (c m 2m 0,m ,m - 2/0c 4/0c 8/0c 16/0c32/0c实验时室温T/K 无限稀释时的摩尔电导mol ·m · S (12,m - 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方法一:pH 法测定HAc 的和K a(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=+-C H

11、 C c H c (lg 。根据c H (c 0eq =+,即可求得一系列对应的HAc 的解离度和1(c 20-值。这一系列1(c 20-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K a 。 (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48.00cm 3、24.00cm 3、12.00cm 3、6.00cm 3、3.00cm 3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

12、的滴定管,往后面4只烧杯中分别加入24.00cm 3、36.00cm 3、42.00cm 3、45.00cm 3去离子水,使各烧杯中的溶液总体积均为48.00cm 3,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1(c 20-值。取所得1(c 20-的平均值,即为HAc 的解离常数K a 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 dm

13、83;mol (HAc (c 30- pHdm ·mol (H (c 3-+a 1(c 20- 3cm HAc (V 32cm O H (V 48.00 0.00 24.00 24.00 12.00 36.00 6.00 42.00 3.0045.00实验室温T/K = 醋酸的解离常数K a =方法二:缓冲溶液法测定HAc 的和K a(一原理根据缓冲溶液的计算公式(lg -=Ac c HAc c pK pH eq eq (1若Ac (c HAc (c eq eq -=,则上式简化为pK pH =由于-=K lg pK (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25.00cm 3 0.1mol·dm -3HAc 溶液置于锥形瓶中,加入2滴酚酞溶液,用0.1mol·dm -3NaOH 溶液滴定至终点。另用移液管量取25,00cm30.1mol·dm-3HAc 溶液与上述滴定后的溶液混合，摇荡锥形瓶，使之混合