实验---醋酸解离度和解离常数测定.doc

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：

或简写为

其解离常数为
(2.1)
如果HAc的起始溶度为co，其解离度为，由于代入式（2.1）得：
(2.2)
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Ka，本实验采用的方法是用电导率测定HAc的和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）λ为 (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-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λ与溶质的性质及其溶度c有关。为了便于比较不同溶质的溶液的电导，常采用摩尔电导。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，于是溶液的摩尔电导为
(2.4)
的单位为。
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。从而可知，一定温度下，某浓度c的摩尔电导与无限稀释时的摩尔电导之比，即为该弱电解 质的解离度： (2.5)
不同温度时，HAc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
温度T/K
273
291
298
303

0.0245
0.0349
0.0391
0.0428
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：
(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（100cm3,5只） 锥形瓶（250cm3,2只） 铁架 移液管（25cm3,3支） 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（0~100℃，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
标准氢氧化钠NaOH(0.1mol·dm-3,4位有效数字)
邻苯二甲酸氢钾
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25.00cm30.1mol·dm3HAc溶液，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25.00cm3已标定的HAc溶液置于烧杯中，另用移液管量取25.00cm3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取出25.00cm3，并弃去；再用另一支移液管加入25.00cm3去离子水[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4~6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[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值。例如，室温为295K时，HAc无限稀释时的摩尔电导为

[注2]。再按式(2.4)计算不同超始浓度时的摩尔电导。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Ka。
六、数据记录和处理
（1）醋酸溶液浓度的标定 表一
实 验 编 号
Ⅰ
Ⅱ
滴定后NaOH液面的位置

滴定前NaOH液面的位置

滴定中用去NaOH溶液的体积

两次滴定用去NaOH体积的平均值

标准NaOH溶液的浓度

滴定中取用HAc溶液的体积

HAc溶液的浓度

（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

电导率

摩尔电导

离
解
度

或

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

实验时室温T/K
无限稀释时的摩尔电导
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Ka
（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=。根据，即可求得一系列对应的HAc的解离度和值。这一系列值应近似为一常数，取其平均值，即为该温度时HAc的解离常数Ka。
（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48.00cm3、24.00cm3、12.00cm3、6.00cm3、3.00cm3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的滴定管，往后面4只烧杯中分别加入24.00cm3、36.00cm3、42.00cm3、45.00cm3去离子水，使各烧杯中的溶液总体积均为48.00cm3，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溶液的值及值。取所得的平均值，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

pH

a

Ⅰ
48.00
0.00

Ⅱ
24.00
24.00

Ⅲ
12.00
36.00

Ⅳ
6.00
42.00

Ⅴ
3.00
45.00

实验室温T/K= 醋酸的解离常数Ka=
方法二：缓冲溶液法测定HAc的和Ka
（一）原理
根据缓冲溶液的计算公式
(1)
若，则上式简化为

由于
(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 0.1mol·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，使之混合均匀。
2、醋酸和醋酸钠缓冲溶液pH值的测定
取适量上述相互混合的HAc-NaAc溶液置于烧杯中，按pH计的操作步骤测定其pH值。记录实验时室温，计算HAc的解离常数Ka。
重复进行一次，求得两次数据的平均值。
3、数据记录和处理
实验时室温T/K
HAc-NaAc混合溶液的pH值 ；
HAc-NaAc混合溶液的 ；
HAc的解离常数K ；
平均值：

6 / 6