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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CH 3COOH 即HA C ，在水中是弱电解质，存在着下列解离平衡：

)1(O H )q (HAc 2+α )q (Ac )q (O H 3α+α-+

或简写为

)q (HAc α )aq (Ac )aq (H -++

其解离常数为

{}{

}

{

}

θc

c c c c c c c

c K eq eq eq

)HA ()A ()H ()HA (a -+=

如果HAc 的起始溶度为c o ，其解离度为α，由于,)()(0a c Ac c H c eq eq ==-+代

入式（）得：

αα

ααc

c c c c c HAc K )1()()()(a 2

00020-=-=

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α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α和K a ，本实验采用的方法是用电导率测定HAc 的α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 l kA =λ

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1m 2

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 λ。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 (c 3-，于是溶液的摩尔电导为 c k 10kV 3m -==λ

m λ的单位为12mol ·m ·S -。

根据式，弱电解质溶液的溶度c 越小，弱电解质的解离度α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=α。从而可知，一定温度下，某浓度c 的摩尔电导m λ与无限稀释时的摩尔电导∞λ,m 之比，即为该弱电解质的

解离度： ∞=,m m λλα

不同温度时，HAc 的∞λ,m 值中表所示。

藉电导率仪测定一系列已知起始浓度的HAc 溶液的k 值。根据式及式即可求得所对应的解离度α。若将式代入式，可得：

{})(a ,,2

0m m m m

c K λλλ

λ-=∞∞

根据式，可求得HAc 的解离常数K α。

三、仪器和药品

1、仪器

常用仪器：烧杯（100cm 3,5只）锥形瓶（250cm 3,2只）铁架移液管（25cm 3,3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 ·

mol 1.0(c HA 3- 标准氢氧化钠NaO H·dm -3

,4位有效数字)

邻苯二甲酸氢钾)dm ·

mol 05.0()COO (H KHC 3246- 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25.00cm·dm 3HAc 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25.00cm 3已标定的HAc 溶液置于烧杯中，另用移液管量取25.00cm 3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25.00cm 3，并弃去；再用另一支移液管加入25.00cm 3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。根据表的数值，得到实验室温下HAc 无限稀释时的摩尔电导∞,m λ2[注2]。再按式计算不同超始浓度时的摩尔电导m λ。即可由式求得各浓度时HAc 的解离度α。根据式或式的计算，取平均值，可得HAc 的解离常数K a 。

六、数据记录和处理

[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×10-3

S·m -1

。

[注2] 若室温不同于表中所列温度，可用内插法近似求得所需的∞,m λ值。例如，室温为295K 时，HAc 无限稀释时的摩尔电导∞,m λ为

212,n 1

212mol ·m · S 0373.0mol ·m · S )x 0349.0(mol ·m ·S 0024.x K )291295(K

)291298(mol · m · xS mol ·m · S )0349.00391.0(--∞---=+=λ=--=-

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α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={}Θ+Θ+-H C c H c )()(lg 。根据)c H (c 0eq α=+，即可求得一系列对应的HAc 的解离度α和)1c 20α-α值。这一系列)1(c 20α-α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48.00cm 3、24.00cm 3、12.00cm 3、6.00cm 3、3.00cm 3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24.00cm 3、36.00cm 3、42.00cm 3、45.00cm 3去离子水，使各烧杯中的溶液总体积均为48.00cm 3，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α值及)1c 20α-α值。取所得)1(c 20α-α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）

实验室温T/K = 醋酸的解离常数K a =

方法二：缓冲溶液法测定HAc 的α和K a

（一）原理

根据缓冲溶液的计算公式

{}

)()(lg --=Ac c HAc c pK pH eq eq α (1)

若)Ac (c )HAc (c eq eq -=，则上式简化为

αpK pH =

由于

αα-=K lg pK (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25.00cm 3 ·dm -3HAc 溶液置于锥形瓶中，加入2滴酚酞溶液，用·dm -3NaOH 溶液滴定至终点。另用移液管量取25,00cm·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)

)

(c3-

(

mol

；

HAc的解离常数K

平均值：