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K_a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= - lg c(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 K_a（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

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K_a 。

四、仪器与试剂

1.仪器：洗瓶（1 个），移液管 (20mL，1 支)，小烧杯 (50 mL，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K_a 。

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6-5-2 pH 值法测定醋酸解离常数的数据记录

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

七、注意事项

1.移液管的使用注意事项。

2.pH计和电导率仪使用方法以及注意事项，尤其是电极的清洗。

八、讨论和应用

1.内插法求所需的。例如，室温为295K时，HAc无限稀释时的摩尔电导为：

求得X=0.0373 S·m²·mol^-1 。

第二篇：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HA_C，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c_o，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K_a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K_a，本实验采用的方法是用电导率测定HAc的和K_a。

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

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[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[2]^[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K_a。

六、数据记录和处理

（1）醋酸溶液浓度的标定                                      表一

（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

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K_a

（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K_a。

（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K_a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

方法二：缓冲溶液法测定HAc的和K_a

（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K_a。

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：  

---

[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值。例如，室温为295K时，HAc无限稀释时的摩尔电导为