真诚为您提供优质参考资料,若有不当之处,请指正实验 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: 或简写为 其解离常数为 (2.1)如果HAc的起始溶度为co,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 (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温度T/K2732912983030.02450.03490.03910.0428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: (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[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[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[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ⅠⅡ滴定后NaOH液面的位置滴定前NaOH液面的位置滴定中用去NaOH溶液的体积 两次滴定用去NaOH体积的平均值 标准NaOH溶液的浓度滴定中取用HAc溶液的体积HAc溶液的浓度 (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HAc 溶液的起始浓度电导率摩尔电导离解度或ⅠⅡⅢⅣⅤ实验时室温T/K 无限稀释时的摩尔电导 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=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48.00cm3、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验编号不同浓度HAc溶液的配制HAc溶液起如浓度pHaⅠ48.000.00Ⅱ24.0024.00Ⅲ12.0036.00Ⅳ6.0042.00Ⅴ3.0045.00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 (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 ; HAc-NaAc混合溶液的 ; HAc的解离常数K ; 平均值: / 。