實驗2 電導(dǎo)法測定弱電解質(zhì)的電離常數(shù)

1、實驗二電導(dǎo)法測定弱電解質(zhì)的電離常數(shù)一、實驗?zāi)康恼莆针妼?dǎo)測量的原理和方法。學(xué)會使用DDS-11A型電導(dǎo)率儀，測定弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)的方法。二、實驗原理AB型（如HAc）弱電解質(zhì)在溶液中的電離達(dá)到平衡時，HAcH+ +Ac-（a）ccac之間有如下的關(guān)系:c（1-ac）cac其電離平衡常數(shù)（Kc）與濃度（c）、電離度在一定溫度下Kc是常數(shù)，因此可以通過測定AB型弱電解質(zhì)在不同濃度時的 %，代入上式就可以求出Kc。醋酸溶液的電離度可用電導(dǎo)法測定，溶液的電導(dǎo)用電導(dǎo)率儀測定。測定溶液的電導(dǎo)，要將被測溶液注入電導(dǎo)池中，如圖1所示。圖1浸入式電導(dǎo)池若兩電極間距離為1，電極的面積為A，則溶液電導(dǎo)G為:G=K

2、A/1式中：K為電導(dǎo)率。電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率不僅與溫度有關(guān)，還與溶液的濃度 有關(guān)。因此常用摩爾電導(dǎo)七來衡量電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力。七與K之間的關(guān)系 為：人=10-3K /c式中* m的單位是Sm2.mol-1，K的單位為Sm-1，c的單位為moldm-3。對于弱電解質(zhì)，電離度ac等于濃度為c時的摩爾電導(dǎo)(* m )和溶液在無限稀釋時的摩爾電導(dǎo)(*m)之比，即:a =cm_*8(2)m將式(2)代入式(1)：c_ *2K =comC*/*8-*)m mmK* =mcK = K (*8)2 -cK *8c mKcm，截距為Kc (*m )，根C以K對作圖應(yīng)為一直線，其斜率為 K (*m )2據(jù)斜率和截

3、距可算出Kc和*m三、儀器及試劑儀器：恒溫裝置1套，DDS-11A型電導(dǎo)率儀，電導(dǎo)電極，移液管(25 ml、5 ml和1 ml各1支)，容量瓶(50 ml 5只)，250 ml燒杯1只，洗耳球1只。 藥品：0.0100 mol*dm-3 KCl 溶液(KCl 于 110C烘 4h)，0.1000 moldm-3HAc溶液，電導(dǎo)水。四、實驗步驟調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為250.1 C。配制溶液：準(zhǔn)確配制濃度為 0.050、0.010、0.0050、0.0010和0.0005 mol*dm-3 的 HAc 溶液。測定電導(dǎo)池常數(shù)（Kcell）（即電極常數(shù)）：傾去電導(dǎo)池中的純水（為防止電 導(dǎo)電極干燥后吸附雜質(zhì)，

4、及干燥后的電極浸入溶液時表面不易完全浸潤引起氣泡， 造成表面積發(fā)生變化等而影響測量結(jié)果，常將電導(dǎo)電極浸在電導(dǎo)池內(nèi)的純水中）。 然后用少量的0.0100 mol-dm-3 KCl溶液洗滌電導(dǎo)電極三次，加入 0.0100 mol-dm-3 KCl溶液，使液面超過電極伯片12 cm，再移入250.1 C恒溫槽 中恒溫10分鐘后用電導(dǎo)儀測量（DDS-11A型電導(dǎo)率儀的使用方法詳見附錄）。 測量時，將DDS-11A型電導(dǎo)率儀“量程”檔開關(guān)置于“200”檔，將“測量/校 準(zhǔn)”開關(guān)扳至“校正”位置，調(diào)節(jié)“常數(shù)”旋鈕使屏幕顯示為“1.00”。將“測 量/校準(zhǔn)”開關(guān)扳至“測量”位置，讀出屏幕顯示的KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液

5、的電導(dǎo)（S2）， 電導(dǎo)池常數(shù)Kcell=S1/S2，S1為KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)率（0.01mol/L KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液， 25C時 S1=1413p S/cm，30C時 S1=1552p S/cm），S2為測量得到的 KCl 標(biāo)準(zhǔn)溶 液的電導(dǎo)。測定乙酸溶液的電導(dǎo)率：倒去KCl溶液，用電導(dǎo)水充分洗凈電導(dǎo)池及電 導(dǎo)電極，再用少量0.0005 mol*dm-3 HAc溶液洗滌電導(dǎo)池和電導(dǎo)電極三次，將電 極浸入0.0005 mol-dm-3 HAc溶液中，將“校準(zhǔn)/測量”開關(guān)置于“測量”，將量 程開關(guān)由大到小逐漸調(diào)節(jié)，直至所需測量范圍，屏幕顯示讀數(shù)乘以量程開關(guān)倍率（C=1）即為被測溶液的實際電導(dǎo)率。數(shù)據(jù)

6、記入表1中，重復(fù)測量兩次一并記入 表1中，取三次測量值的平均值作為該濃度HAc的電導(dǎo)率。同樣方法，由稀到 濃分別測定 0.0010、0.0050、0.0100、0.0500 和 0.1000 mol-dm-3 的 HAc 溶液的 電導(dǎo)率，一并記入表1。同法測定電導(dǎo)水的電導(dǎo)率，重復(fù)測定三次。以校正電導(dǎo)水對溶液電導(dǎo)率的 影響。將恒溫槽溫度調(diào)至350.1C，同法測量不同濃度HAc的電導(dǎo)率，列于表 2。實驗結(jié)束后，先關(guān)閉各儀器的電源，用蒸餾水充分沖洗電導(dǎo)池和電極，并將電極浸入蒸餾水中備用。表125C不同HAc濃度時的電導(dǎo)率c/mol dm-3KKc人8m測量值平均值0.00050.00100.0050

7、0.01000.05000. 1000實驗前電導(dǎo)水電導(dǎo)率實驗后電導(dǎo)水電導(dǎo)率S2電導(dǎo)池常數(shù)(Kcell)表235C不同HAc濃度時的電導(dǎo)率c/mol dm-3KKKc人8m測量值平均值0.00050.00100.00500.01000.05000.1000實驗前電導(dǎo)水電導(dǎo)率實驗后電導(dǎo)水電導(dǎo)率S2電導(dǎo)池常數(shù)(Kcell)五、結(jié)果與討論C計算一并列于表1和表2中。KC以K對7作圖，根據(jù)斜率和截距計算不同溫度下的Kc和 羅。m六、注意事項為了提高實驗精度，實驗中的一切操作都必須采用電導(dǎo)水。常用的電導(dǎo)水 是用離子交換樹脂來制備的。為了除去其中的CO2,要通入氮氣幾分鐘。本實驗 中電導(dǎo)水以蒸餾水代替，通氮

8、過程忽略。實驗過程中嚴(yán)禁用手觸及電導(dǎo)池內(nèi)壁和電極。溶液的電導(dǎo)率對溶液的濃度很敏感，在測定前，一定要用被測溶液多次 蕩洗電導(dǎo)池和電極，以保證被測溶液的濃度與容量瓶中溶液的濃度一致。離子的極限摩爾電導(dǎo)率入m與溫度有關(guān)，通常溫度每升高1度，電導(dǎo)率增加22.5%，因此測量前溶液要充分恒溫。X m可由下式計算: 牛(HAc ) =、(H+)+、(Ac-)H+、Ac-的極限摩爾電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系為：/S - m2 - mol-1 = 349.82 x 10-41 + 0.01385( 25)m, H +人 3/S - m2 - mol -1 = 40.9 x 10-41 + 0.0238 0 - 25)m

9、, Ac -式中t為體系的攝氏溫度。由上式可計算任何溫度下HAc的人m值。七、思考題測定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)，為什么一般用交流電而不用直流電？若實驗過程中，電導(dǎo)池常數(shù)發(fā)生改變，它對HAc的電離常數(shù)有何影響？結(jié)合本實驗結(jié)果，分析當(dāng)HAc濃度變稀時，K、人m、地、Kc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？將實驗測定的Kc值與文獻(xiàn)值比較，試述誤差的主要來源。附錄：DDS-11A電導(dǎo)率儀的使用說明1、開機(jī)a）電源線插入儀器電源插座，電導(dǎo)電極插入儀器后面板的電極插座中；b）按電源開關(guān)接通電源，預(yù)熱10min后，進(jìn)行校準(zhǔn)。2、校準(zhǔn)按下“校準(zhǔn)/測量”按鈕，使其處于“校準(zhǔn)”狀態(tài)，調(diào)節(jié)“常數(shù)”調(diào)

10、節(jié)旋鈕， 使儀器顯示所使用電極的常數(shù)標(biāo)稱值。電導(dǎo)電極的常數(shù)，通常有10、1.0、0.1、0.01四種類型，每種類型電導(dǎo)電極 準(zhǔn)確的常數(shù)值，制造廠均標(biāo)明在每支電極上作為參考。常數(shù)調(diào)節(jié)方法如下：電極 常數(shù)為1的類型：如電極常數(shù)的標(biāo)稱值為1.048，調(diào)節(jié)“常數(shù)”調(diào)節(jié)旋鈕，使儀 器顯示值為104.8,（測量值=顯示值X1）。電極常數(shù)（即電導(dǎo)池常數(shù)）也可由測定KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)計算而得，電極 未使用前，標(biāo)于電極上的電導(dǎo)池常數(shù)與測定KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液得到的值相差不大，電 極長期使用后，其電極常數(shù)值變化較大，此時需由測定KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法計算 得到，而不再使用標(biāo)于電極上的電導(dǎo)池常數(shù)值。3、測量a）電導(dǎo)常數(shù)及

11、量程的選擇在電導(dǎo)率測量的過程中，正確選擇電導(dǎo)電極的類型和量程，對獲得較高的測量精度是非常重要的。表1電導(dǎo)率測量范圍與對應(yīng)使用的電導(dǎo)電極常數(shù)推薦表電導(dǎo)率測量范圍（m S/cm）推薦使用電導(dǎo)電極常數(shù)（cm-1）020.01，0.122000.1，1.020020001.0 （鉑黑）2000200001.0 （鉑黑）、10200002X10510“量程”選擇開關(guān)，可選擇（2、20、200、2000及2X104）p S/cm五個測量量程檔。根據(jù)本實驗所選用的鉑黑電極（電極常數(shù)為1.0）,實驗時儀器量程可 根據(jù)被測溶液電導(dǎo)率大小，選擇20、200或2000量程檔。b）溫度補(bǔ)償用溫度計測量被測溶液的溫度后，將“溫度”調(diào)節(jié)旋鈕指向被測溶液的實際 溫度值的刻度線位置。此時，顯示的值是經(jīng)溫度補(bǔ)償后換算到25C時的電導(dǎo)率 值。c）測量按下“校準(zhǔn)/測量”按鈕，使其處于“測量”狀態(tài)，（此時，按鈕為向上彈起 的位置），將“量程”開關(guān)置于合適的量程檔，待儀器顯示穩(wěn)定后，該顯示值即 為被測量溶液換算到25C時的電導(dǎo)率值，實際測量結(jié)果與使用各種不同電導(dǎo)電 極常數(shù)有關(guān)。