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1、电导法测定乙酸电离平衡常数电导法测定乙酸电离平衡常数一目的要求一目的要求(1)掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及它们之间的相互关系；(2)掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数的原理。二实验原理二实验原理1电离平衡常数K Kc c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 m m，可以用离子的极限摩尔电导率相加而得。而一定浓度下电解质的摩尔电导率 m m与无限稀释的溶液的摩尔电导率 m m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用力。二者之间有如下近似关系：m m（
2、1 1）m m式中为弱电解质的电离度。对 ABAB 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K Kc c与浓度c c和电离度 的关系推导如下：CHCH3 3COOH CHCOOH CH3 3COOCOO+H+H起始浓度c c0 00 0平衡浓度c c(1(1)c c c c 则c c 2 2K KC C(2)(2)1 1 以式（1）代入上式得：c c 2 2m m(3)(3)K Kc c m m(m m m m)因此，只要知道 m m和 m m就可以算得该浓度下醋酸的电离常数K Kc c；将式（2 2）整理后还可得：m mc c m mK Kc c2 21 1 m
3、mK Kc c（4 4）m m1 1作图可得一条直线，m m由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率 m m，将 m mc c对由直线斜率可测出在一定浓度X 围内K Kc c的平均值。2摩尔电导率 m m的测定原理电导是电阻的倒数，用G G 表示，单位 S S（西门子）。电导率则为电阻率的倒数，用k k表-1-1示，单位为 GmGm。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1m1m 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 m k k（5 5）c c-3-3式中 c c 为溶液中物质的量浓度，单位为molmmolm。在电导池中，
4、电导的大小与两极之间的距离l l成反比，与电极的面积A A 成正比。G G k kA A（6 6）l l由（6 6）式可得：k k l lG G K KcellcellG G（7 7）A A对于固定的电导池，l l和 A A 是定值，故比值l l A A为一常数，以K Kcellcell表示，称为电导池-1常数，单位为 m。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 A 无法直接-1测量，通常将已知电导率k k的电解质溶液（一般用的是标准的 0.01000molL KClKCl 溶液）注入电导池中，然后测定其电导G G 即可由（7）式算得电导池常数K Kcellcell。当电导池常
5、数K Kcellcell确定后，就可用该电导池测定某一浓度c c 的醋酸溶液的电导，再用（7）式算出k k，将c c、k k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，m m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：m m v v m m,v v m m,（8 8）不同温度下醋酸 m m的值见表 2.5。不同温度下醋酸 m m的值(Sm(Sm molmol)2 2-1-1 温度/K2 m m10298.23.908303.24.19830
6、8.24.489313.24.779三仪器和试剂三仪器和试剂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 molL-1KCl 标准溶液，0.200 molL-1HAc 标准溶液四实验步骤四实验步骤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校准便携式电导率仪的电导池常数按下电导率仪“on/off”键打开仪器按“”或“”键到con（通常打开即是此模式）按“模式/测量”键到模式状态按“”或“”键调节模式状态，至左下角出现CONT按“”或“”键至左下角出现CAL按“确定”键，按“确定”键，左下角出现
7、CA-M，按“”或“”键调节0.02mol/L 的 KCl 溶液的电导率大小至 0.276 S/m(35时为 0.331 S/m)，按“确定”键出现标定好的电导池常数，再按“确定”键输入电导池常数。按“模式/测量”键到测量状态。3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
8、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。4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。五数据处理五数据处理(1)(1)将原始数据及处理结果填入下表：将原始数据及处理结果填入下表：(2)(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 m及电离平衡及电离平衡常数常数 K
9、 Kc c。实验温度：25 m m/浓度 c平均/mol L-11/Sm-12/Sm-13/Sm-1/Sm-1Sm2mol-10.0740.0740.0740.070.000410.177956746930.08890.0520.0520.0520.050.000585455247990.04470.0370.0370.0370.030.000835233727280.02220.0260.0260.0260.020.001183754446472 m mc c1 1 m mK KC C7.45935E-055.24716E-053.72678E-052.64004E-052384.2.030
10、99273E-051695.2.02672026E-051200.2.03227685E-05842.31812.0292E-050.011118750.019060.019070.019080.010.00171583.02.03151.90698E-0590751564E-05实验测定电离平衡常数K KC C平均值=2.03E-05(3).(3).用用 m mc c对对1 1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K KC C m m由图知，直线斜率为 3.110，又因为斜率表示为 m mK Kc c所以可得：m
11、mK Kc c=3.110，得K KC C=2.0310。858 2 2 2 2六注意事项六注意事项:1.计算 m m和K KC C时，需注意浓度 c 单位的区别，详见原理部分。2.温度对溶液的电导影响较大，因此测量时应保持恒温。七思考题七思考题:1 1电导池常数是否可用测量几何尺寸的方法确定？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 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？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K Kcellcell。即电导池常数测值偏大，则算得的溶液的溶解度、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。