電導法測定弱電解質(zhì)的電離常數(shù)

1、實驗四 電導法測定弱電解質(zhì)的電離常數(shù)一、實驗目的1. 學會用電導法測定醋酸的電離平衡常數(shù)；2. 熟悉電導池、電導池常數(shù)、溶液電導（或電導率）等相關基本概念；3. 掌握電橋法測量溶液電導的實驗方法和技術。二、實驗原理根據(jù)Arrhenius（阿累尼烏斯）的電離理論，弱電解質(zhì)與強電解質(zhì)不同，它在溶液中僅部分解離，離子和未解離的分子之間存在著動態(tài)平衡。如醋酸水溶液中，設c為醋酸的原始濃度，c為解離度，其解離平衡為：式中電導率的單位是S·m-1， 為測量的電導電極兩極片間的間距，A為電極片的截面積，對于一個固定的電導池，l和A都是定值，故比值 l/A為一常數(shù)，稱為電池常數(shù)Kcell。所以有=K

2、cell/R（6）根據(jù)以上關系，只要我們在指定溫度下測得不同濃度下的電導率（用電導率儀）或溶液的電阻（用1000Hz交流電下的惠斯通電橋測），就可以計算出摩爾電導率m，再根據(jù)式（3），即可計算出解離常數(shù)K來。本實驗我們采用測溶液電阻的方法，先用已知電導率的KCl標準溶液測出那個條件下的特征電阻值RS，算出Kcell；然后使用同一電導池測定待測乙酸溶液的電阻Rx，最后就可以得到解離常數(shù)K 因此，實驗中必須考慮的是，在增大交流電頻率以防極化的同時，還要盡量消除相位差對電橋平衡的影響。比較好的辦法是，選擇1000Hz的交流頻率，盡可能使電流通過電導池里的溶液電阻而不是寄生電容Cx，從而使電導池上的電

3、壓降的相位移動較小，而不至于影響測量精度。 三、儀器和試劑儀器：XD-7型低頻信號發(fā)生器1臺，ZX56型電阻箱1臺，SJ8001型示波器1臺，恒溫水浴1套，260型鉑電導電極（鍍鉑黑）1支，帶支管試管4支，25ml移液管1支，容量瓶2只（50ml），小燒杯，洗瓶，導線若干。試劑：0.01000mol/L KCl溶液，0.1mol/L 左右的HAc溶液（準確濃度c標于瓶簽）。四、實驗步驟1. 調(diào)節(jié)恒溫水浴溫度為25.00±0.12. c/2和c/4濃度HAc溶液的配制：用移液管移取25.00ml真實濃度為c(標于瓶簽上)的HAc溶液，注入50ml容量瓶中，然后加蒸餾水至刻度并搖勻即成，

4、其真實濃度分別為原溶液濃度的1/2。然后取c/2濃度的HAc溶液同樣方法配制c/4濃度HAc溶液。3. 按圖用導線連接電橋線路，接好后需經(jīng)教師檢查。檢查并調(diào)節(jié)示波器及低頻信號發(fā)生器（輸出頻率為1000Hz）的各有關旋鈕，然后接通各自電源，觀察示波器屏幕，如果出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波圖形，說明接線正確，儀器工作狀態(tài)也正常，可以進行下一步測定工作。4. 電池常數(shù)的測定：（1）將電導電極和試管用蒸餾水洗凈，然后用少量0.01000mol/L的KCl溶液涮洗3次；在試管中加入1/41/3容積的KCl溶液，并插入電導電極，將試管置于恒溫水浴中恒溫5分鐘以上。注意：a. 操作時切勿觸碰電極頭鍍鉑黑處，以免損傷鉑黑

5、鍍層而導致電池常數(shù)改變。b. 測量時若觀察到電極表面附有小氣泡，應輕輕敲擊振動試管，將其排除，以免引起測量誤差。（2）將電阻箱的所有檔位旋至0處，選擇B點的落位處（取一次中間點），然后從最大檔位（×1000）開始調(diào)節(jié)，每旋轉(zhuǎn)一格，觀察示波器屏幕上的正弦曲線的波幅變化，調(diào)至波幅最小為止。依次調(diào)節(jié)下一個檔位（×100，×10，×1），最終使得屏幕上波幅減小為0，即形成一條直線，這時可認為電橋達到平衡狀態(tài)，將電阻箱各檔位的讀數(shù)相加，即為電阻箱阻值R3。注意：如果從0開始調(diào)節(jié)某檔位旋鈕，發(fā)現(xiàn)正弦曲線波幅一直增大，說明前一檔位調(diào)節(jié)過大，應將前一檔位的數(shù)字減少為1個

6、，再回頭調(diào)節(jié)該檔位。（3）重復步驟（1）、（2）兩次，即一共測定3次，計算時取其平均值。（4）HAc溶液電導的測定：按上述(1)(4)的方法，依次測定濃度為c，c/2及c/4的HAc溶液的電阻值。（5）實驗完畢，關閉所有儀器電源，清洗玻璃儀器及電導電極，并將電導電極呈給老師看一眼后置于蒸餾水瓶中浸泡保養(yǎng)。 五、數(shù)據(jù)處理有關已知數(shù)據(jù)：25下0.01000mol/L KCl溶液電導率 =0.1413 S·m-1 無限稀的HAc水溶液的摩爾電導率（25）m=3.907×10-2S·m2·mol-1 1 將實驗數(shù)據(jù)列表，然后按實驗原理部分所述，分別計算電池常數(shù)K

7、cell和各濃度HAc溶液的解離常數(shù)K。附：數(shù)據(jù)記錄參考格式：溶液溫度_25.0_HAc溶液濃度：c:_0.1_mol/L c/2:_0.5_mol/L c/4:_0.025_mol/L(1)電導池常數(shù)的測定： (2)乙酸解離常數(shù)的測定：六、思考題 1. 本實驗的電橋為什么要選擇使用1000Hz的交流電源？如為了防止極化，頻率高一些不是更好嗎？試權(quán)衡其利弊。2. 結(jié)合本實驗結(jié)果，分析當HAc濃度變稀時，Rx、m、c、K等怎樣隨濃度變化？你的實驗結(jié)果與理論是否相符合？為什么？3. 公式是針對什么溶液的？是不是任何電解質(zhì)的都能夠通過作圖法外推得到？4. 你能否設計出一個方案很準確地測得溶液的電阻（

8、或電導率）或者一個攜帶很方便的、精度不是很高的產(chǎn)品快捷地測出溶液的電阻（或電導率）嗎？因為這兩種產(chǎn)品都有它的賣點。 【英漢詞條】 電導率 specific conductance電導池 electrolytic cell電導池常數(shù) cell constant乙酸 acetic acid電離平衡 ionization equilibrium電離 ionize強電解質(zhì) strong electrolyte 弱電解質(zhì) weak electrolyte電離度 degree of ionization參比電極 reference electrode寄生電容 parasitic capacitance 電橋 electric bridge示波器 oscillograph / oscilloscope檢流計 galvanometer正弦波 sine wave /