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：

HAc(q)H2O(1) H3O(q)Ac(q)

或简写为

HAc(q) H(aq)Ac(aq)

其解离常数为

cKa(HAc)eq(H)cceq(Ac)c (2.1) eqc(HAc)c如果HAc的起始溶度为co，其解离度为，由于ceq(H)ceq(Ac)c0a,代入式（2.1）得：

Ka(HAc)(c0)2(c0c0)cc02(1)c (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 kAl (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

dm3)，于是溶液的摩尔电导为 溶液的全部体积。若溶液的浓度为c(mol· mkV103kc (2.4)

m的单位为S·m2·mol1。

..

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(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,

电解 质的解离度： mm,

温度T/K m,(S· m2·mol1) 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：

Kac0m2m,(m,m) (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

dm3) 醋酸HAc(0.1mol ·标准氢氧化钠NaOH(0.1mol·dm-3,4位有效数字)

dm3) 邻苯二甲酸氢钾KHC6H4(COO)2(0.05mol·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m,2[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 滴定后NaOH液面的位置V2(NaOH)cm3 滴定前NaOH液面的位置V1(NaOH)cm3 滴定中用去NaOH溶液的体积V(NaOH)cm3 两次滴定用去NaOH体积的平均值Vav(NaOH)cm3 Ⅰ Ⅱ dm3) 标准NaOH溶液的浓度c(NaOH)(mol·滴定中取用HAc溶液的体积V(HAc)cm3 HAc溶液的浓度c(HAc)(mol·dm3) [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

(0.03910.0349)S · m2· mol1(298291)K21(295291)KxS ·m · mol x.0024S· m2· mol1n,(0.0349x)S · m2· mol10.0373S · m2· mol1

..

c(NaOH)Vav(NaOH)V(HAc) （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 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ HAc 溶液的起始浓度 电导率 摩尔电导 c0(HAc)(mol·dm3) c0/2 c0/4 c0/8 k(S· m1) m(S · m2·mol1) 离 c2(1)或 解 0度 c2() 0mmm,m,  c0/16 c0/32 实验时室温T/K m2· mol1) 无限稀释时的摩尔电导m,(S ·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=lgc(H)cC(H)C。根据ceq(Hc0)，即可求得一系列对应的HAc的解离度和c02(1)值。这一系列c02(1)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48.00cm、24.00cm、12.00cm、6.00cm、3.00cm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

3

3

3

3

3

..

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c02(1)值。取所得c02(1)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

实不同浓度HAc溶液的配制 HAc溶液起如浓度 验pH c(H)(mol· dm3) a c02(1) 编V(HAc)cm3 V(H2O)cm3 c0(HAc)(mol·dm3) 号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 48.00 24.00 12.00 6.00 3.00 0.00 24.00 36.00 42.00 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

pHpKlgceq(HAc)ceq(Ac) (1)

若ceq(HAc)ceq(Ac)，则上式简化为

pHpK

由于

pKlgK (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·dmNaOH溶液滴定至终点。另用移液管量取25,00cm0.1mol·dmHAc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 ；

dm3) ； HAc-NaAc混合溶液的c(H)(mol·-33-3

HAc的解离常数K ； 平均值：