大学化学实验 醋酸解离度

实验十九醋酸解离度、解离常数的测定一、预习思考1.两种方法测定HAc解离度和解离常数的原理有何不同？2.计算中数字的有效数字位数有什么规则？二、实验目的1.了解用pH法和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pH计和电导率仪的使用方法，练习使用移液管。三、实验原理醋酸是弱酸，即弱电解质，它在溶液中存在下列解离平衡：或简写为其解离常数为（6-5-1）如果HAc的起始浓度为c0,其解离度为，由于==c0，带入上式（6-5-1），得：（6-5-2）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；其解离度则随着溶液浓度的降低而增大，本实验采用两种方法。1.pH值法测定醋酸的解离度和解离常数在一定温度下，用pH计(酸度计)测得一系列已知不同浓度的醋酸溶液的pH值，根据pH=-lgc(H+)，换算出各不同浓度醋酸溶液中的c(H+)；再根据，可求得各不同浓度醋酸溶液的解离度值；最后根据公式（6-5-2），求得一系列对应的解离常数Ka（HAc）值，取其平均值，即为该温度下的醋酸解离常数值。2.电导率法测定醋酸的解离度和解离常数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（6-5-3）式中：为电导率（电阻率的倒数），表示长度为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）。为了便于比较不同溶质的溶液电导，常采用摩尔电导m。摩尔电导表示在相距1cm的两平行电极之间，放置含有1单位物质的量电解质的电导，其数值等于电导率乘以此溶液的全部体积。若溶液的浓度为c（mol·L-1），则含有1单位物质的量电解质的溶液体积V=10-3/c（m3·mol-1）,溶液的摩尔电导为：（6-5-4）m的单位为S·m2·mol-1。由公式（6-5-2）可知，弱电解质溶液的浓度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的摩尔电导率m与无限稀释时的摩尔电导率之比，即为该弱电解质的解离度：（6-5-5）不同温度时，HAc的值见表6-5-1。表6-5-1不同温度下HAc无限稀释时的摩尔电导率温度T/K273291298303/(S·m2·mol-1)0.02450.03490.03910.0428通过电导率仪测定一系列已知起始浓度的HAc溶液的值。根据公式（6-5-4）以及（6-5-5）即可求得对应的解离度。若将公式（6-5-5）代入公式（6-5-2），可得：（6-5-6）根据公式（6-5-6）即可求得HAc的解离常数Ka。四、仪器与试剂1.仪器：洗瓶（1个），移液管(20mL，1支)，小烧杯(50mL，6只)，移液管架（1只），洗耳球，酸度计（1台），温度计(0～100℃，1支)。2.试剂：HAc(0.1mol·L-1)，pH=4.00的标准缓冲溶液（邻苯二甲酸氢钾）。五、实验步骤1.pH值法测定醋酸解离常数（1）取5只洗净烘干的50mL小烧杯依次编成1#~5#。（2）从移液管中分别向1#，2#，3#，4#，5#小烧杯中准确放入48.00，24.00，12.00，6.00，3.00mL已准确标定过的HAc标准溶液。（3）用移液管中分别向1#，2#，3#，4#，5#小烧杯中准确放入0.00，24.00，36.00，42.00，45.00mL的蒸馏水，并将杯中溶液搅混均匀。（4）用酸度计分别依次测量5#～1#小烧杯中醋酸溶液的pH值，并如实正确记录测定数据(表6-5-2)。2.电导率法测定醋酸解离常数（1）取配置好的醋酸溶液，用电导率仪分别依次测量5#～1#小烧杯中醋酸溶液的电导率的值，并如实正确记录测定数据（表6-5-3）。（2）记录实验数据时室温与不同起始浓度时的电导率数据。根据表6-5-1的数值，得到实验室温下HAc无限稀释时的摩尔电导率。再按照公式（6-5-4）计算不同起始浓度时的摩尔电导。即可由公式（6-5-5）求得各浓度时HAc的解离度。根据公式（6-5-6）的计算，取平均值，可得到HAc的解离常数Ka。六、数据记录与处理1.pH值法测定醋酸解离常数的数据记录和处理：醋酸溶液的原始浓度：c(HAc)=0.09217mol·L-1，实验时室温=___________℃。表6-5-2pH值法测定醋酸解离常数的数据记录烧杯编号HAc溶液体积V(HAc)/cm3H2O体积V(H2O)/cm3配制的HAc溶液浓度c(HAc)/(mol·L-3)PHH+浓度c(H+)/(mol·L-1)醋酸解离度/%醋酸解离常数KHAc1#12360.25*3.192#24240.5*3.023#4800.092172.88醋酸电离平衡常数平均值Ka（HAc）=2.电导率法测定醋酸解离常数的数据记录和处理表6-5-3电导率法测定醋酸解离常数的数据记录烧杯编号配制的HAc溶液浓度c0(HAc)/(mol·L-1)电导率摩尔电导m醋酸解离度/%醋酸解离常数KHAc1#0.25*2#0.5*3#0.09217醋酸电离平衡常数平均值