1、实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数 报告人1实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数报告人： 同组人： 实验时间 2010 年 06 月 12 日一实验目的：1掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及它们之间的相互关系。3掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数的原理。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m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
2、互作m用力。二者之间有如下近似关系： （1）m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 的关系推导如下：CH3COOH CH 3COO + H起始浓度 c 0 0 平衡浓度 c(1) c c则（2） aKc12以式（1）代入上式得： )(m2c（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）cmcKm22由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率 m，将 mc 对 1/ m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。c2摩尔电导率 m
3、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 Gm-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= /c （5）式中 c 为溶液中物质的量浓度，单位为 molm-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 = A/ l （6）由（6）式可得=K cell G （7）实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数 报告人2对于固定的电导池， l 和 A 是定值，故比值 l/A 为一常数，以 Kc
4、ell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 的电解质溶液（一般用的是标准的 0.01000molL-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 Kcell。当电导池常数 Kcell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 ，将 c、 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
5、无限稀释摩尔电导率加和计算而得，即：（8）,mm不同温度下醋酸 的值见表 1。m表 1 不同温度下醋酸的 (Sm2mol-1)m温度/K 298.2 303.2 308.2 313.2102m3.908 4.198 4.489 4.779三仪器与试剂：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）；0.0200 molL-1 KCl 标准溶液，0.200 molL -1 HAc 标准溶液四实验步骤：1调节恒温水槽水浴温度至 25（室温偏高，则水浴温度调节到 35）。将实验中要测定的溶液恒温。2校准便携式电导率仪的电导 池常数按下电导率仪“on/off”键打
6、开仪器，按“模式/测量”键到模式状态，按“”或“”键调节模式状态，至左下角出现 CONT，按“确定”键，左下角出现 CAL，按“确定”键，左下角出现 CA-M，按“”或“”键调节 0.02mol/L 的 KCl 溶液的电导率大小至0.276 S/m(35时为 0.331 S/m )，按“确定”键出现标定好的电导池常数，再按“确定”键输入电导池常数。按“模式/测量”键到测量状态。3测量醋酸溶液的电导率标定好电导池常数后，将两电极用蒸馏水洗净，用吸水纸吸干液体。处理好的电极插入到 0.2 mol/L 25mL 醋酸溶液中测量电导率。再用标有“电导水”字样的移液管吸取 25mL水并注入到醋酸溶液中稀
7、释到 0.1 mol/L。此时不要将电极取出。（为什么？） 测量后，用标有“0.1”字样的移液管吸取 25mL 溶液弃去，用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL 水并注入到醋酸溶液中稀释到 0.05 mol/L，摇匀后测量电导率。如此依次测定 0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.025 mol/L、0.0125 mol/L 醋酸溶液的电导率。记录相应浓度醋酸的电导率，并计算电离度和解离常数。4用蒸馏水清洗电导电极和温度电极，将电极浸泡在盛有蒸馏水的锥形瓶中以备下一次实验用。五数据处理：1将原始数据及处理结果填入下表：2根据测得的各种浓度的醋酸溶液的 电导率，求出
8、各相 应 的摩尔电导率 m 和电离度 及电离平衡常数 Kc。实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数 报告人3实验温度： 35 浓 度 c/molL-11/Sm-1 2/Sm-1 3/Sm-1 平均/Sm-1 / mSm2mol-1Kc0.183 0.0820 0.0818 0.0819 0.08190 0.0004475 0.011451 2.4273E-050.0915 0.0585 0.0588 0.0589 0.05873 0.0006419 0.016425 2.5098E-050.04575 0.0418 0.0419 0.0419 0.04187 0.0009152 0.023419
9、2.5692E-050.022875 0.0295 0.0295 0.0295 0.02950 0.0012896 0.032999 2.5759E-050.0114375 0.0203 0.0205 0.0205 0.02043 0.0017862 0.045706 2.5038E-05实验测定电离平衡常数 Kc 平均值 =2.62 5103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。c摩 尔 电 导 率 浓 度 之 积 与 摩 尔 电 导 率 倒 数 的 函 数 关 系 图y = 4E-08x + 1E-06R2 = 0.998700.000020.0
10、00040.000060.000080.00010 500 1000 1500 2000 2500摩 尔 电 导 率 倒 数摩尔电导率与浓度的乘积由图知，直线斜率为 4 ，又因为斜率表示为 所以可得： =4 ，81 cmK2cmK281得 =2.62cK50六注意事项: 1.计算 m和 kc时，需注意浓度 c 单位的区别，详见原理部分。2.温度对溶液的电导影响较大，因此测量时应保持恒温。七思考题: 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：溶液电导一经测定，则 正比于 Kcell。即电导池常数测值偏大，则算得的溶液的溶解度、电离常数都偏大，反之，电导池常数测值偏小，则电离常数偏小。
