物化实验报告六王军利

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 Kc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m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m用力二者之间有如下近似关系： （1）m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Kc与浓度 c 和电离度 α 的关系推导如下：CH3COOH →CH 3COO－ + H＋起始浓度 c 0 0 平衡浓度 c(1－α) ca ca 则（2） acK12以式（1）代入上式得： )(Λm2cc（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 Kc。

将式（2）整理后还可得： （4）mcΛKm22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c2．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）celK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celK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 。

cel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celK（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）,,mm不同温度下醋酸 的值见表 1m表 2.5 不同温度下醋酸的 (S·m2·mol-1)m温度/K 298.2 303.2 308.2 313.2×102m3.908 4.198 4.489 4.779二、 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KCLHAc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l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，KCl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cms/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  及电离平衡常数 Kc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cmKc浓度 c/mol·L-1κ 1/S·m-1κ 2/S·m-1κ 3/S·m-1κ 平均/S·m-1/ mS·m2·mol-11/ mKc. cm0.1779 0.00762 0.00763 0.00763 0.007627 0.0000429 2.331E04 0.001098 2.1471E-07 7.6319E-060.088950.005350.005360.005360.0053570.00006021.661E040.0015402.1127E-07 5.3548E-060.0444750.003810.003800.003800.0038030.00008551.166E040.0021882.1338E-07 3.8026E-060.02223750.002760.002760.002760.0027600.00012410.8058E040.0031762.2502E-07 2.7597E-060.011118750.001970.001970.001970.0019700.00017720.5643E040.0045342.2961E-07 1.9702E-06实验测定电离平衡常数 Kc 平均值 =2.1880× 510直线斜率为 3.0× ，又因为斜率表示为 所以可得： =3.0× ，得910 cmK2cmK2910=1.96×cK6六、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celK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。