电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理.docx

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电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理

电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理

电导法测定醋酸电离常数

一、实验目的

1.了解溶液电导、电导率和摩尔电导率的概念；

2.测量电解质溶液的摩尔电导率，并计算弱电解质溶液的电离常数。

二、实验原理

电解质溶液是靠正、负离子的迁移来传递电流。

而弱电解质溶液中，只有已电离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电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为Λ∞m，而且可用离子极限摩尔电导率相加而得。

一定浓度下的摩尔电导率Λm与无限稀释的溶液中摩尔电导率Λ∞m是有差别的。

这由两个因素造成，一是电解质溶液的不完全离解，二是离子间存在着相互作用力。

所以，Λm通常称为表观摩尔电导率。

Λm/Λ∞m=α（U++U-）/（U+∞+U-∞）

若U+=U-，，U+∞=U-∞则

Λm/Λ∞m=α

式中α为电离度。

AB型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数Kaө，起始浓度C0，电离度α有以下关系：

ABA++B-

起始浓度mol/L：

C000

平衡浓度mol/L：

C0·（1-α）αC0αC0

Kcө=[c（A+）/cө][c（B-）/cө]/[c（AB）/cө]=C0α2/（1-α）=C0Λm2/[cөΛ∞m（Λ∞m-Λm）]

根据离子独立定律，Λ∞m可以从离子的无限稀释的摩尔电导率计算出来。

Λm可以从电导率的测定求得，然后求出Kaө。

ΛmC0/cө=Λ∞m2Kcө/Λm-Λ∞mKcө

通过ΛmC0/cө~1/Λm作图，由直线斜率=Λ∞m2Kcө，可求出Kcө。

三、仪器与试剂

DDS-11A（T）型电导率仪1台；恒温槽1套；0.1000mol/L醋酸溶液。

四、实验步骤

1.调整恒温槽温度为25℃±0.3℃。

2.用洗净、烘干的义形管1支，加入20.00mL的0.1000mol/L醋酸溶液，测其电导率。

3.用吸取醋酸的移液管从电导池中吸出10.00mL醋酸溶液弃去，用另一支移液管取10.00mL电导水注入电导池，混合均匀，温度恒定后，测其电导率，如此操作，共稀释4次。

4.倒去醋酸溶液，洗净电导池，最后用电导水淋洗。

注入20mL电导水，测其电导率。

五、实验注意事项

1.本实验配制溶液时，均需用电导水。

2.温度对电导有较大影响，所以整个实验必须在同一温度下进行。

每次用电导水稀释溶液时，需温度相同。

因此可以预先把电导水装入锥形瓶，置于恒温槽中恒温。

六、数据记录及处理

第一次实验：

实验温度:

25.2℃，电导池常数K（l/A）:

0.94m-1，Λ∞m=390.72s.cm2/mol-1

表1醋酸电离常数的测定

c（HAC）

mol.L-1

电导率κ/us.cm-1

Λm

s.m2.mol-1

电离度

α

Kcө

κ1

κ2

κ3

κ平

1.000×10-1

5.20×102

5.20×102

5.20×102

5.20×102

5.17×10-4

0.0142

1.78×10-5

5.000×10-2

3.75×102

3.76×102

3.74×102

3.75×102

7.44×10-4

0.0199

1.85×10-5

2.500×10-2

2.62×102

2.66×102

2.68×102

2.65×102

1.05×10-3

0.0275

1.85×10-5

1.250×10-3

1.86×102

1.87×102

1.88×102

1.87×102

1.47×10-2

0.0397

1.85×10-5

6.250×10-4

1.30×102

1.29×102

1.28×102

1.29×102

2.02×10-2

0.0545

1.76×10-5

电导水

2.90

2.89

2.91

2.90

Kcө（平均值）=1.82×10-5

计算：

Λm/s.m2.mol-1=（κHAC-κ电导水）us.cm-1×10-4/[c（HAC）mol.L-1×103]

={（κHAC-κ电导水）×10-7/c（HAC）}

Λm

（1）={（0.520×103-2.90）/（1.000×10-1）}×10-7=5.17×10-4s.m2.mol-1

Λm

（2）={（0.375×103-2.90）/（5.000×10-2）}×10-7=7.44×10-4s.m2.mol-1

Λm（3）={（0.265×103-2.90）/（2.500×10-2）}×10-7=1.05×10-3s.m2.mol-1

Λm（4）={（0.187×103-2.90）/（1.250×10-3）}×10-7=1.47×10-2s.m2.mol-1

Λm（5）={（0.129×103-2.90）/（6.250×10-4）}×10-7=2.02×10-2s.m2.mol-1

Λ∞m（HAC）=Λ∞m（H+）+Λ∞m（AC-）=349.82s.cm2.mol-1+40.9s.cm2.mol-1

=390.72s.cm2/mol=3.9072×10-2s.m2.mol-1

α=Λm/Λ∞m

α

（1）=5.17×10-4/3.9072×10-2=0.0142

α

（2）=7.44×10-4/3.9072×10-2=0.0199

α（3）=1.05×10-3/3.9072×10-2=0.0275

α（4）=1.47×10-2/3.9072×10-2=0.0397

α（5）=2.02×10-2/3.9072×10-2=0.0545

Kcө=C0Λm2/[Λ∞m（Λ∞m-Λm）

Kcө

（1）=1.000×10-1×（5.17×10-4）2/[390.72×（390.72-5.17）×10-8]=1.78×10-5

Kcө

（2）=5.000×10-2×（7.44×10-4）2/[390.72×（390.72-7.44）×10-8]=1.85×10-5

Kcө（3）=2.500×10-2×（1.05×10-3）2/[390.72×（390.72-1.05）×10-8]=1.85×10-5

Kcө（4）=1.250×10-3×（1.47×10-3）2/[390.72×（390.72-1.47）×10-8]=1.85×10-5

Kcө（5）=6.250×10-3×（2.02×10-3）2/[390.72×（390.72-2.02）×10-8]=1.76×10-5

Kcө（平均值）=1.82×10-5

表2醋酸电离常数的测定

c（HAC）

mol.L-1

Λm

s.m2.mol-1

C0/cөΛm

s.m2.mol-1

1/Λm

mol.s-1.m-2

1.000×10-1

5.17×10-4

5.171×10-5

1.93×103

5.000×10-2

7.44×10-4

3.721×10-5

1.34×103

2.500×10-2

1.05×10-3

2.624×10-5

9.52×102

1.250×10-3

1.47×10-3

1.841×10-5

6.8×102

6.250×10-3

2.02×10-3

1.261×10-5

4.95×102

直线斜率=2.721×10-8s2.m4.mol-2

Kcө=1.78×10-5

直线斜率=Λ∞m2Kcө=2.721×10-8，Kcө=2.721×10-8/（390.72×10-4）2=1.78×10-5

第二次实验：

实验温度:

24.9℃，电导池常数K（l/A）:

0.94m-1，Λ∞m=390.72s.cm2/mol-1

表1醋酸电离常数的测定

c（HAC）

mol.L-1

电导率κ/us.cm-1

Λm

s.m2.mol-1

电离度

α

Kcө

κ1

κ2

κ3

κ平

1.000×10-1

5.22×102

5.22×102

5.22×102

5.22×102

5.19×10-4

0.0133

1.79×10-5

5.000×10-2

3.72×102

3.73×102

3.72×102

3.72×102

7.38×10-4

0.0189

1.82×10-5

2.500×10-2

2.65×102

2.66×102

2.68×102

2.66×102

1.05×10-3

0.0269

1.86×10-5

1.250×10-3

1.86×102

1.84×102

1.85×102

1.85×102

1.46×10-2

0.0372

1.80×10-5

6.250×10-4

1.32×102

1.31×102

1.30×102

1.31×102

2.05×10-2

0.0524

1.81×10-5

电导水

3.10

3.09

3.11

3.10

Kcө（平均值）=1.82×10-5

计算：

Λm/s.m2.mol-1=（κHAC-κ电导水）us.cm-1×10-4/[c（HAC）mol.L-1×103]

={（κHAC-κ电导水）×10-7/c（HAC）}

Λm

（1）={（0.522×103-3.10）/（1.000×10-1）}×10-7=5.17×10-4s.m2.mol-1

Λm

（2）={（0.372×103-3.10）/（5.000×10-2）}×10-7=7.44×10-4s.m2.mol-1

Λm（3）={（0.266×103-3.10）/（2.500×10-2）}×10-7=1.05×10-3s.m2.mol-1

Λm（4）={（0.185×103-3.10）/（1.250×10-3）}×10-7=1.46×10-2s.m2.mol-1

Λm（5）={（0.131×103-3.10）/（6.250×10-4）}×10-7=2.05×10-2s.m2.mol-1

Λ∞m（HAC）=Λ∞m（H+）+Λ∞m（AC-）=349.82s.cm2.mol-1+40.9s.cm2.mol-1

=390.72s.cm2/mol=3.9072×10-2s.m2.mol-1

α=Λm/Λ∞m

α

（1）=5.19×10-4/3.9072×10-2=0.0133

α

（2）=7.38×10-4/3.9072×10-2=0.0189

α（3）=1.05×10-3/3.9072×10-2=0.0269

α（4）=1.46×10-2/3.9072×10-2=0.0372

α（5）=2.05×10-2/3.9072×10-2=0.0524

Kcө=C0Λm2/[Λ∞m（Λ∞m-Λm）

Kcө

（1）=1.000×10-1×（5.19×10-4）2/[390.72×（390.72-5.17）×10-8]=1.79×10-5

Kcө

（2）=5.000×10-2×（7.38×10-4）2/[390.72×（390.72-7.44）×10-8]=1.82×10-5

Kcө（3）=2.500×10-2×（1.05×10-3）2/[390.72×（390.72-1.05）×10-8]=1.86×10-5

Kcө（4）=1.250×10-3×（1.46×10-3）2/[390.72×（390.72-1.47）×10-8]=1.80×10-5

Kcө（5）=6.250×10-3×（2.05×10-3）2/[390.72×（390.72-2.02）×10-8]=1.81×10-5

Kcө（平均值）=1.82×10-5

表2醋酸电离常数的测定

实验温度:

24.9℃，电导池常数K（l/A）:

0.94m-1，Λ∞m=390.72s.cm2/mol-1

c（HAC）

mol.L-1

Λm

s.m2.mol-1

C0/cөΛm

s.m2.mol-1

1/Λm

mol.s-1.m-2

1.000×10-1

5.19×10-4

5.189×10-5

1.927×103

5.000×10-2

7.38×10-4

3.686×10-5

1.355×103

2.500×10-2

1.05×10-3

2.629×10-5

9.509×102

1.250×10-3

1.46×10-2

1.819×10-5

6.872×102

6.250×10-3

2.05×10-2

1.279×10-5

4.887×102

直线斜率=2.720×10-8s2.m4.mol-2

Kcө=1.78×10-5

直线斜率=Λ∞m2Kcө=2.720×10-8，Kcө=2.720×10-8/（390.72×10-4）2=1.78×10-5