实验---醋酸解离度和解离常数的测定

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：)1(OH)q(HAc2)q(Ac)q(OH3或简写为)q(HAc)aq(Ac)aq(H其解离常数为c)cHA(cc)cA(cc)H(c)cHA(Keqeqeq(2.1)如果HAc的起始溶度为co，其解离度为，由于,)()(0acAccHceqeq代入式（2.1）得：c)1(cc)cc()c()HAc(K200020(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lkA(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(c3，于是溶液的摩尔电导为ck10kV3m(2.4)m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：,mm(2.5)不同温度时，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/K273291298303)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：)(,,20mmmmcK(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)dm·mol1.0(cHA3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·mol05.0()COO(HKHC3246酚酞（1%）四、仪器使用方法(见精密仪器——电导仪)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]，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,m[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ⅠⅡ滴定后NaOH液面的位置3a2cm)OHN(V滴定前NaOH液面的位置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3avcm)NaOH(V标准NaOH溶液的浓度)dm·mol()NaOH(c3滴定中取用HAc溶液的体积3cm)HAc(VHAc溶液的浓度)dm·mol()HAc(c3)()()(HAcVNaOHVNaOHcav（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(c30电导率)m·S(k1摩尔电导)mol·m·S(12m离解度)1(20c或)(cm2m0,m,mⅠ2/0cⅡ4/0cⅢ8/0cⅣ16/0cⅤ32/0c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、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（pH计）或精密仪器五（电导率仪）。[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，HAc无限稀释时的摩尔电导,m为1212,n121212mol·m·S0373.0mol·m·S)x0349.0(mol·m·S0024.xK)291295(K)291298(mol·m·xSmol·m·S)0349.00391.0(附pH法测定HAc的和Ka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=CHCcHc)()(lg。根据)cH(c0eq，即可求得一系列对应的HAc的解离度和)1(c20值。这一系列)1(c20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。另一种测定Ka的简单方法是根据缓冲溶液的计算公式)()(lgAccHAccpKpHeqeq(1)若)Ac(c)HAc(ceqeq，则上式简化为pKpH由于KlgpK(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。方法一1、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（有哪些应注意之处？参见基本操作五中的滴定管的使用），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)1(c20值。取所得)1(c20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)dm·mol()HAc(c30pH)dm·mol()H(c3a)1(c203cm)HAc(V32cm)OH(VⅠ48.000.00Ⅱ24.0024.00Ⅲ12.0036.00Ⅳ6.0042.00Ⅴ3.0045.00实验室温T/K=醋酸的解离常数Ka=方法二1、等浓度的醋酸和醋酸钠缓冲溶液的配制用称液管（有哪些应注意之处？参见基本操作五中移液管的使用）量取25.00cm30.1mol·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（可以用非标准溶液，为什么？）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[注1]。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/KHAc-NaAc混合溶液的pH值；HAc-NaAc混合溶液的)dm·mol()H(c3；HAc的解离常数K；平均值：