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电导法测定醋酸的电 离平衡常数


实验九

电导法测定醋酸的电 离平衡常数

一 .实验目的
1.用电导法测定醋酸的电离平衡常数。 2.掌握用电桥法测量溶液电导的实验方法和 技术。

二 .实验原理
电解质溶液和金属一样服从欧姆定律:V=IR,而电解质溶液的电阻R与两极 间的距离l成正比,与浸入溶液的电极面积A成反比,即: R =

ρ· l/A

ρ-为电阻率
电解质溶液的导电能力由电导——电阻的倒数来度量。它们之间的关系为: G = 1/R =κ·A/l κ = G·l/A (9-1) κ为电导率,κ = 1/ρ;G即为电导;l/A为电导池常数

摩尔电导的定义: 在相距1m的两平行电极间,放入1 mol尔的电解质溶 液所呈现的电导,称为摩尔电导Λm。摩尔电导 Λm与电导率κ的关系为: Λm=κ/c (9-2)

Λm是电解质浓度为c的摩尔电导,其单位是
Ω-1·m2·mol–1或S·m2·mol–1。

摩尔电导Λm随浓度而改变,对于强电解质的稀溶液 为: (9-3) ∞

Λm = Λm ? A c

根据科尔劳施(Kohlrausch)离子独立运行定律: ∞ ∞ ∞ (9-4) Λm = ν + Λm , + + ν ? Λm , ? 例:
Λ∞ (CH 3COOH) = Λ∞ ( H + ) + Λ∞ (CH 3COO? ) m m m
= Λ∞ ( HCl) + Λ∞ (CH 3COONa) ? Λ∞ ( NaCl) m m m

弱电解质的电离度与摩尔电导的关系为:
∞ Λm α= Λm/ (9—5) 将式(9—2)代入式(9—5)得: ∞ α= κ/c Λ m (9—6) 由式(9—6)可看出,测出某浓度下电解质的电导 率κ即可计算出该浓度下的电离度α。

电离平衡常数与摩尔电导的关系随电解质类型不 同而异,对1~1型电解质如HAc的电离平衡为: HAc = H+ + Ac– 电离平衡常数为: 2 (9—7) (c ? α ) 2 c ?α 2 c ?Λ m
K= c (1 ? α ) = 1?α =
∞ ∞ Λm Λm ? Λm

(

)

由式(9—8)可看出cΛm对1/Λm作图为一直线, 其斜率为K2、截距为K,由此可求出电离平衡常数 K和无限稀释时的摩尔电导

三、实验仪器及试剂
音频振荡器1台; 示波器1台; 学生型电位差计1台;恒温槽1套; 电阻箱(9999Ω)1只;耳机1付; 电导池(150 ml锥形瓶)2个;铂电导电极1支; 50 ml移液管2支;0.02 mol·dm–3KCl标准溶液; 250 ml锥形瓶1个;电导水; 0.05 mol·dm–3HAc标准溶液。

图1 电导测定的线路图

图2 示波器板面图

四、实验步骤
1.电导池常数的测定 ①将恒温槽的温度调节到25℃±0.1℃。 ②取一定量的KCl标准溶液,注入干燥锥形瓶中,放入电导 电极。将锥形瓶置入恒温槽中,恒温10~20 min后可测定。 ③接好线路。 ④开启示波器 ⑤开启音频振荡器电源开关 ⑥进行测量

2.醋酸的摩尔电导和电离平衡常数的测定 ①将100ml醋酸标准溶液放入电导池中,将电导池放 入恒温槽内,同时用250 ml锥形瓶装入电导水置 于恒槽中待用,按1中的④~⑥操作,测出R0和a 值。 ②用50 ml移液管将电导池中的醋酸溶液吸出50 ml 弃掉,用另一支50 ml移液管吸取恒温好的电导水 放入电导池中,混合均匀后按1中的④~⑥操作, 测出该温度的R0和a值。 ③按上述方法冲稀5次,目的是测不同浓度时的HAc 的摩尔电导,从而计算电离平稳常数。

五、实验记录及数据处理
1.计算电导池常数(l/A) 2.计算HAc溶液在不同浓度时的电导率、摩尔电导、 电离度,进而计算电离平衡常数。 3.HAc溶液的摩尔电导Λm对其浓度的平方根作图, 从而了解浓度对弱电解质溶液的摩尔电导的影响。 4.以c ·Λm对1/Λm作图得一直线,其斜率为2K, 由此求出电离平衡常数K,并与计算所得结果比较。

六、思考题
1.为什么要测定电导池常数?电导池应如 何维护?实验过程中能否更换铂电导电 极?为什么? 2.电离平衡常数K= cα2/(1–α)= cΛm2/[(–Λm)],此公式的适用条件是什 么? 3.为什么做此实验时一定要恒温? 4.为什么测定溶液的电导要用交流电?若 用直流电会产生什么结果?


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