实验六 醋酸解离常数的测定 |
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实验六 醋酸解离常数的测定
(一)缓冲溶液法 【实验目的】 1.利用测缓冲溶液的pH方法测定弱酸HAc的值。 2.学习移液管和容量瓶的使用方法,并练习配制溶液。 3.学习酸度计的使用方法。 【预习与思考】 由测定等浓度的HAc和NaAc混合溶液的pH来确定HAc的解离常数的基本原理是什么? 【基本原理】 在HAc和NaAc组成的缓冲溶液中,由于同离子效应,当达到解离平衡时,c(HAc)≈c0(HAc),c(Ac-)≈c0(NaAc)。酸性缓冲溶液pH的计算公式为: 对于由相同浓度HAc和NaAc组成的缓冲溶液,则有: 本实验中,量取两份相同体积、相同浓度的HAc溶液,在其中一份中滴加NaOH溶液至恰好中和(以酚酞为指示剂),然后加入另一份HAc溶液,即得到等浓度的HAc-NaAc缓冲溶液,测其pH即可得到(HAc)及(HAc)。 【实验用品】 仪器:酸度计,复合电极(玻璃电极或甘汞电极)烧杯(50mL 4只,100mL 2只),容量瓶(50mL 3只),移液管(25mL),吸量管(10mL),量筒(10mL 4只),玻璃棒,洗耳球。 药品:HAc(0.10mol·L-1),NaOH(0.10mol·L-1)。 其他:酚酞(1%)。 【实验步骤】 用酸度计测定等浓度的HAc和NaAc混合溶液的pH。 1.配制不同浓度的HAc溶液 实验室备有已标编号的小烧杯和容量瓶。用4号烧杯盛已知准确浓度的HAc溶液。用吸量管(10mL)从烧杯中吸取0.10mol·L-1HAc溶液5.00mL、10.00mL分别放入1号、2号容量瓶中,用移液管(25mL)从烧杯中吸取25.00mL 0.10mol·L-1HAc溶液放入3号容量瓶中,分别用蒸馏水稀释到刻度,摇匀。连同未稀释的HAc溶液可得到4种浓度不同的溶液,由稀到浓依次编号为1、2、3、4。计算每份HAc溶液的准确浓度。 2.制备等浓度的HAc和NaAc混合溶液 从1号容量瓶中用10mL量筒量取10mL HAc溶液于1号烧杯中,加入1滴酚酞溶液后用滴管滴入NaOH溶液(0.10mol·L-1)至酚酞变色,半分钟内不褪色为止。再从1号容量瓶中取出10mL HAc溶液加入到1号烧杯中,混合均匀。以2号、3号容量瓶中的已知浓度的HAc溶液和实验室中准备的HAc溶液(0.10mol·L-1)(作为4号溶液),重复上述实验。 3.测定pH值 分别测定1~4号烧杯中混合溶液的pH值,这一数值就是HAc的(HAc)。 【数据记录和结果处理】 将实验中测得的有关数据填入表2-12中,计算出4个(HAc)值并求(HAc)和样本标准偏差s。 表2-12 缓冲溶液法测定醋酸解离常数实验数据及结果处理 (二)pH法 【实验目的】 1.掌握用pH法测定HAc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.学习酸度计、滴定管和容量瓶的使用。 【预习与思考】 1.实验中所用的烧杯和吸量管分别用哪种HAc溶液润洗?容量瓶是否要用HAc溶液润洗? 2.若改变所测HAc溶液的浓度和温度,HAc的解离度和解离常数有无变化? 【基本原理】 醋酸(HAc)是弱电解质,在水溶液中存在下列解离平衡: 平衡常数表达式为: 若c为HAc的起始浓度,[H+]、[Ac-]、[HAc]分别为氢离子、醋酸根、醋酸的平衡浓度,为解离平衡常数,则在纯水中[H+]=[Ac-],[HAc]=c-[H+]。当解离度α 实验中用酸度计测出已知浓度HAc溶液的pH,即可求出HAc的解离常数和解离度。这种方法称为pH法。 【实验用品】 仪器:酸度计,容量瓶(50mL)3只,烧杯(50mL)4只,酸式滴定管1支,洗耳球1个。 药品:HAc(0.1mol·L-1,实验室标定浓度)标准溶液。 【实验步骤】 1.配制不同浓度的HAc溶液 用酸式滴定管分别放出5.00mL、10.00mL、25.00mL已知浓度的HAc溶液于3只50mL容量瓶中,用蒸馏水稀释到刻度,摇匀。连同未稀释的HAc溶液可得到4种浓度不同的溶液,由稀到浓依次编号为1、2、3、4。计算每份HAc溶液的准确浓度。 2.HAc溶液pH的测定。 用4只洁净干燥的50mL烧杯,分别取20mL左右上述4种浓度的HAc溶液(若烧杯不干燥,可用所盛的HAc溶液淋洗2~3遍,然后再倒入溶液)。按照由稀到浓的顺序分别测定它们的pH,记录各份溶液的pH和实验温度,并将pH换算成c(H+)。 【数据记录和结果处理】 将实验中测得的有关数据填入表2-13中,计算出(HAc)值并求(HAc)和样本标准偏差s。 表2-13 pH法测定醋酸解离常数和解离度实验数据及结果处理 (三)电导率法 【实验目的】 1.学习用电导率仪测定解离常数的原理和方法。 2.了解电导率仪的使用方法。 【预习与思考】 1.电解质溶液导电的特点是什么? 2.什么叫电导、电导率和摩尔电导率? 3.弱电解质的解离度与哪些因素有关? 4.测定HAc溶液的电导时,溶液为什么要由稀到浓进行? 【基本原理】 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)G为: 式中,κ为电导率,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,电解质溶液的电导与溶质的性质及其浓度c有关。为了便于比较不同溶质的溶液的电导,常采用摩尔电导率Λm。它表示在相距1cm的两平行电极间,放置含有1单位物质的量的电解质的电导,其数值等于电导率κ乘以此溶液的全部体积。若溶液的浓度为c(mol·L-1),则含有1单位物质的量的电解质的溶液体积(m3·mol-1),于是溶液的摩尔电导为: 式中,Λm的单位为S·m·2mol-1。 根据稀释定律,弱电解质溶液的浓度c越小,弱电解质的解离度α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α=100%。从而可知,一定温度下,某浓度c的摩尔电导率Λm与无限稀释时的摩尔电导率Λ∞之比,即为该弱电解质的解离度: 不同温度时,HAc的Λ∞值如表2-14所列。 表2-14 不同温度下HAc无限稀释时的摩尔电导率Λ∞ 用电导率仪测定一系列已知起始浓度的HAc溶液的κ值,根据上面的公式,即可求得所对应的解离度α,也可得: 根据上式,可求得HAc的解离常数。 【实验用品】 仪器:电导率仪,滴定管(酸式)2支,烧杯(50mL)5只,铁架台。 药品:HAc(0.1mol·L-1,实验室标定浓度)标准溶液。 其他:滤纸片。 【实验步骤】 1.配制不同浓度的HAc溶液 将5只烘干的50mL烧杯编成1~5号。 在1号烧杯中,用滴定管准确放入24.00mL已标定的0.1mol·L-1HAc标准溶液。 在2号烧杯中,用滴定管准确放入12.00mL已标定的0.1mol·L-1HAc标准溶液,再利用另一根滴定管准确放入12.00mL去离子水。 用同样的方法,按照表2-15中的烧杯编号配制不同浓度的醋酸溶液。 表2-15 不同浓度醋酸的电导率 2.测定不同浓度HAc溶液的电导率 按照电导率仪的操作步骤,由稀到浓测定5号~1号溶液的电导率,将数据记录在表2-15中。 【数据记录和结果处理】 见表2-16。 表2-16 电导率法测定醋酸解离常数实验数据及结果处理 注:1.若室温不同于表中所列温度,极限摩尔电导率λ∞可由内插法求得。 2.电导率的单位为S·m-1,而在DDS-11A型电导率仪上读出的κ的单位为μS·cm-1,在计算时应该进行换算。 电极常数______________;室温______________℃; 在此温度下,由表2-14查得HAc的极限摩尔电导率Λ∞=___________S·m·2mol-1。 |
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