实验六 电导法测定乙酸电离平衡 常数

实验六电导法测定乙酸电离平衡常数实验目的掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及他们之间的联系。掌握由电导法测定弱电解质电离平衡常熟的原理。二．实验原理：1．电离平衡常数Kc的测定原理在弱电解质溶液中，只有已经电离的部分才能承担传递电量的任务。在无限稀释的溶液中可以认为弱电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为，可以用离子的极限摩尔电导率相加而得。而一定浓度下电解质的摩尔电导率∧m与无限稀释的溶液的摩尔电导率是有区别的，这由两个因素造成，一是电解质的不完全离解，二是离子间存在相互作用力。二者之间有如下近似关系：（1）式中为弱电解质的电离度。对AB型弱电解质，如乙酸（即醋酸），在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数Kc与浓度c和电离度α的关系推导如下：CH3COOH→CH3COO－+H＋起始浓度c00平衡浓度c(1－α)caca则（2）以式（1）代入上式得：（3）因此，只要知道∧m∞和∧m就可以算得该浓度下醋酸的电离常数Kc。将式（2）整理后还可得：（4）由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率∧m，将对1/Λm作图可得一条直线，由直线斜率可测出在一定浓度范围内的平均值。2．摩尔电导率∧m的测定原理电导是电阻的倒数，用G表示，单位S（西门子）。电导率则为电阻率的倒数，用k表示，单位为G·m-1。摩尔电导率的定义为：含有一摩尔电解质的溶液，全部置于相距为1m的两个电极之间，这时所具有的电导称为摩尔电导率。摩尔电导率与电导率之间有如下的关系。∧m=κ/c （5）式中c为溶液中物质的量浓度，单位为mol·m-3。在电导池中，电导的大小与两极之间的距离l成反比，与电极的面积A成正比。G= κA/l （6）由（6）式可得κ=G （7）对于固定的电导池，l和A是定值，故比值l/A为一常数，以表示，称为电导池常数，单位为m-1。为了防止极化，通常将铂电极镀上一层铂黑，因此真实面积A无法直接测量，通常将已知电导率κ的电解质溶液（一般用的是标准的0.01000mol·L-1KCl溶液）注入电导池中，然后测定其电导G即可由（7）式算得电导池常数。当电导池常数确定后，就可用该电导池测定某一浓度c的醋酸溶液的电导，再用（7）式算出κ，将c、κ值代入（5）式，可算得该浓度下醋酸溶液的摩尔电导率。在这里的求测是一个重要问题，对于强电解质溶液可测定其在不同浓度下摩尔电导率再外推而求得，但对弱电解质溶液则不能用外推法，通常是将该弱电解质正、负两种离子的无限稀释摩尔电导率加和计算而得，即：（8）不同温度下醋酸的值见表1。表2.5不同温度下醋酸的(S·m2·mol-1)温度/K298.2303.2308.2313.2×1023.9084.1984.4894.779实验器材DDBJ-350便携式电导率仪，电导电极，恒温槽，烧杯、锥型瓶，移液管（25mL）；0.0200mol·L-1标准溶液，0.1779mol·L-1标准溶液四、实验步骤调节恒温水槽水浴温度为25°C，将实验中要测定的溶液和一定量的蒸馏水恒温。校准便携式电导率仪的电导常数：量取一定量0.2mol/L的溶液于小烧杯中，并放置于恒温水槽中恒温至25°C。用滤纸将两电极擦拭干净并测出溶液的电导率；并与0.276s/m相比，若差很多，重新调节。测量醋酸溶液的电导率：（1）、取50ml0.1779mol/L的醋酸溶液于小锥形瓶中并置于恒温水槽中至温度升到25°C，两电极洗净擦干，用电导率仪测出其电导率，每隔一两分钟测一次，测三次。(2)、用移液管吸取锥形瓶中醋酸25ml,再加入25ml水稀释醋酸，并测其电导率。重复该操作，依次稀释四次。（3）记录实验数据。（4）将电导电极、温度传感器洗净，依然将电导电极泡在蒸馏水中。收拾好实验桌。五、数据处理实验温度：25℃浓度C/mol·L-1κ1/S·m-1κ2/S·m-1κ3/S·m-1κ平均/S·m-1/S·m2·²CKc0．17790.06810.06890.06900.06870.00038602.65E-50.009881.93E-50.08890.04880.04890.04910.04890.00055012.69E-20.014081.79E-50.04450.03500.03500.03510.03500.00078652.60E-50.020131.84E-50.02220.02500.02540.02530.02520.00113516.35E-70.029051.93E-50.01110.01750.01760.01780.01760.00158556.87E-60.040571.90E-5实验测定电离平衡常数Kc平均值=1.878E-50.0003860.00055010.00078650.00113510.00158551/259118181271881631C0.0000610.0000490.0000350.0000250.000018用对1/∧m作图或进行线性回归，求出相应的斜率和截距，求出平均电离常数Kc直线斜率为2.9×，又因为斜率表示为所以可得：=2.9×，得=1.87×六、思考题:1．电导池常数是否可用测量几何尺寸的方法确定？答：不能。测定电导池常数可以用标准溶液测定法，用氯化钾为标准物质；还可以用与标准电极比较法测定。2．实际过程中，若电导池常数发生改变，对平衡常数测定有何影响？答：溶液电导