实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数

一、  实验目的

1、      掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及他们之间的联系。

2、      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K_c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K_c与浓度c和电离度α的关系推导如下：

                    CH₃COOH →CH₃COO^－ + H^＋

  起始浓度              c       0     0         

  平衡浓度            c(1－α)  ca    ca        

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K_c。

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/Λ_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。

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)

二、  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）；

0.0200 mol·L^-1 标准溶液，0.1779 mol·L^-1 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.将足量的标准溶液（能浸泡四环电极的四个金属环）和醋酸溶液（50.00mL）分别放入玻璃恒温水浴槽中（水浴面应高于溶液面），加热10min。

3.四环电极用去离子水清洗，滤纸吸干电极表面少量残留水后，将电极插入标准溶液，并确定电极金属环全部浸泡。

4.按键开机，等候3~5秒钟后，待显示屏出现测定电导率的界面（显示屏应含有“”字样），即可进入下一步操作，否则，请示指导老师。

5.按“校准”键，待显示屏中闪动的消失后，仔细观察显示屏界面变化，当出现“1/cm~2/cm”的某一值时（该值仅显示3秒钟），及时记录，该值即为四环电极的电导池常数。

6.四环电极用去离子水清洗，滤纸吸干电极表面少量残留水后，将电极插入醋酸溶液，并确定电极金属环全部浸泡，按“读数”键，待显示屏中闪动的消失后，读取显示屏中溶液的电导率值。

7.四环电极用去离子水清洗，将电极放入去离子水中浸泡保存。

8.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释到0.1 mol/L。此时不要将电极取出。 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。

9.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，求出各相应的摩尔电导率∧_m和电离度a及电离平衡常数K_c。

实验温度：   25℃   

3．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K_c。

直线斜率为3.0×，又因为斜率表示为所以可得：=3.0×，得=1.96×

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：溶液电导一经测定，则?正比于。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。

七、误差分析

1、所取溶液浓度的准确性。

2、读数过程中，温度是否达到25℃；读数间隔时间是否够。

3、稀释过程的准确性。

4、电导仪校准时也可能未达要求。

第二篇：物化实验报告格式 - 副本

大学化学实验Ⅱ实验报告

（物理化学部分）

（贵州大学化学与化工学院——大学化学教学与示范中心）

 专业、班级：                

姓名：                    

学号：                    

指导教师：                

实验成绩：                

20##-9-20

实验编号：                实验项目名称：                                            

同组人：                  实验时间：     年      月      日

室温：                    大气压：         

一、         实验目的：（预习）

二、         实验原理：（预习）

三、         实验仪器和试剂：

仪器：

试剂：

四、         实验步骤：

五、         实验数据记录与数据处理：（若不够写，可另附纸张）

六、实验讨论及误差分析：

七、实验思考题：

八、     指导教师评语及意见：

教师签名： 谭蕾                 2011 年      月      日