醋酸電離離解常數(shù)的測(cè)定第1頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.學(xué)會(huì)用電導(dǎo)法測(cè)定一元弱酸的解離常數(shù)；

2.熟悉電導(dǎo)池、電導(dǎo)池常數(shù)、溶液電導(dǎo)（或電導(dǎo)率）等相關(guān)基本概念；

3.掌握電橋法測(cè)量溶液電導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)。第2頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)Arrhenius（阿累尼烏斯）的電離理論，弱電解質(zhì)與強(qiáng)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(dòng)態(tài)平衡。如乙酸水溶液中，設(shè)c為乙酸的原始濃度，αc為解離度，其解離平衡為：HAc＝H++Ac-

電離剛開始時(shí)：c

0

0

電離平衡時(shí):c(1-αc)

cαc

cαc

設(shè)其解離常數(shù)為K，則К=cαc2/(1-αc)（1）

由電化學(xué)理論可知，濃度為c的弱電解質(zhì)稀溶液的解離度αc應(yīng)等于該濃度下的摩爾電導(dǎo)率λm和溶液在無限稀時(shí)的摩爾電導(dǎo)率К之比，

即（2）

將（2）代入（1）式得：（3）

在上式中，c為已知，λm通過本實(shí)驗(yàn)求得，λ∞盡管隨溫度的變化而變化，但仍然可以應(yīng)用離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算得到。

（4）

第3頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)原理在298.15K時(shí)λ∞(HAc)＝3.907×10-2S·m2·mol-1。任意溫度下，λ∞,t(H+)＝λ∞m,25°C(H+)[1+0.014(t-25)]

＝349.82×10－4×［1＋0.014(t－25)］S·m2·mol－1

λ∞,t(Ac-)＝λ∞m,25°C(Ac-)[1+0.02(t-25)]

＝40.9×10－4×［1＋0.02（t－25）］S·m2·mol－1

如何求得指定溫度和濃度下的摩爾電導(dǎo)率λm呢？我們通過測(cè)盛有稀溶液的電導(dǎo)池里的電導(dǎo)G或電導(dǎo)率κ的方法來解決。

當(dāng)濃度c的單位用mol·L－1表示而摩爾電導(dǎo)率λm的單位用S·m2·mol－1表示時(shí)，λm=0.001κ/c（5）式中電導(dǎo)率κ的單位是S·m-1，l為測(cè)量的電導(dǎo)電極兩極片間的間距，A為電極片的截面積，對(duì)于一個(gè)固定的電導(dǎo)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κ=Kcell/R（6）第4頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)以上關(guān)系，只要我們?cè)谥付囟认聹y(cè)得不同濃度下的電導(dǎo)率κ（用電導(dǎo)率儀）或溶液的電阻（用1000Hz交流電下的惠斯通電橋測(cè)），就可以計(jì)算出摩爾電導(dǎo)率λm，再根據(jù)式（3），即可計(jì)算出解離常數(shù)K來。本實(shí)驗(yàn)我們采用測(cè)溶液電阻的方法，先用已知電導(dǎo)率的KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)出那個(gè)條件下的特征電阻值RS，算出Kcell；然后使用同一電導(dǎo)池測(cè)定待測(cè)乙酸溶液的電阻Rx，最后就可以得到解離常數(shù)K溶液的電導(dǎo)通常利用惠斯通電橋來測(cè)定，線路如圖，其中S為音頻訊號(hào)發(fā)生器，R1，R2，R3是三個(gè)可變電阻箱，RX為待測(cè)溶液的電阻值，H為示零裝置，C1是與電阻R1并聯(lián)的一個(gè)可變電容，用以平衡電導(dǎo)電極的電容。測(cè)定時(shí)調(diào)節(jié)R1，R2，R3和C1，使H無電流通過，此時(shí)表明B、D兩點(diǎn)電位相等，電橋達(dá)到了平衡（示波器上的正弦波就變成一條直線），即有：，的倒數(shù)即為該溶液的電導(dǎo)。

第5頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四第6頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)節(jié)恒溫水浴溫度為25.00±0.05℃或30.00±0.05℃

2.C/2和C/4濃度HAc溶液的配制：用移液管各移取25.00ml真實(shí)濃度為C的HAc溶液，分別注入50ml和100ml容量瓶中，然后分別加蒸餾水至刻度并搖勻即成，其真實(shí)濃度分別為原溶液濃度的1/2和1/4。

3.按圖用導(dǎo)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(hào)發(fā)生器（輸出頻率為1000Hz）的各有關(guān)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，可以進(jìn)行下一步測(cè)定工作。

4.電池常數(shù)的測(cè)定：

（1）將電導(dǎo)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1/4～1/3容積的KCl溶液，并插入電導(dǎo)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(shí)切勿觸碰電極頭鍍鉑黑處，以免損傷鉑黑鍍層而導(dǎo)致電池常數(shù)改變。

b.測(cè)量時(shí)若觀察到電極表面附有小氣泡，應(yīng)輕輕敲擊振動(dòng)試管，將其排除，以免引起測(cè)量誤差。

（2）調(diào)節(jié)各電阻箱的阻值，使得屏幕上正弦曲線的波幅減小為0，即形成一條直線，這時(shí)可認(rèn)為電橋達(dá)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。（3）重復(fù)步驟（1）、（2）兩次，即一共測(cè)定3次，計(jì)算時(shí)取其平均值。5．HAc溶液電導(dǎo)的測(cè)定：按上述(1)~(3)的方法，依次測(cè)定濃度為C，C/2及C/4的HAc溶液的電阻值。

6.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉所有儀器電源，清洗玻璃儀器及電導(dǎo)電極，并將電導(dǎo)電極呈給老師檢查后置于蒸餾水塑料瓶中浸泡保養(yǎng)。第7頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、錐形瓶要潔凈;2、示波器要正確調(diào)節(jié);3、接線不能有斷路情況;4、注意保護(hù)鉑黑電極，鉑黑不能擦。第8頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理有關(guān)已知數(shù)據(jù)：25℃下0.01000mol/LKCl溶液電導(dǎo)率К=0.1413S·m-1無限稀的HAc水溶液的摩爾電導(dǎo)率（25℃）λ∞,m=3.907×10-2S·m2·mol-1

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表，然后按實(shí)驗(yàn)原理部分所述，分別計(jì)算電池常數(shù)Kcell和各濃度HAc溶液的解離常數(shù)K。

第9頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四思考題1、電導(dǎo)池常數(shù)是否可用卡尺來測(cè)量？若實(shí)際過程中電導(dǎo)池常數(shù)發(fā)生改變，它對(duì)平衡常數(shù)有何影響？2、測(cè)定溶液的電導(dǎo)為什么要選用1000Hz的交流電源？能否用直流電橋？3、結(jié)合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析當(dāng)HAc濃度變稀時(shí)，Rx、к、∧m、αc、K等怎樣隨濃度變化？你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論是否相符合？為什么？

4、為什么要測(cè)定重蒸餾水的電導(dǎo)率？本實(shí)驗(yàn)中為什么要用重蒸餾水做溶劑？5、為什么要使用鍍鉑黑電極？第10頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四示波器面板上各旋鈕的作用：1電源開關(guān)2輝度控制屏幕上光跡的亮度，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)亮度增加，反之則減弱。3聚焦控制光點(diǎn)聚焦。聚焦良好時(shí)，光點(diǎn)應(yīng)為一清晰的小圓點(diǎn)。4輔助聚焦輔助聚焦使光點(diǎn)應(yīng)為一清晰的小圓點(diǎn)。5Y軸位移↑↓控制熒光屏上Y軸方向軌跡位置。6X軸移位控制熒光屏上X軸方向軌跡位置。7衰減分1、10、100三檔，供選擇適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)電壓。在“∞”位置時(shí)，機(jī)內(nèi)電壓直接從Y軸輸入端送入。8微調(diào)控制熒光屏上Y軸方向光跡的長(zhǎng)度。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)光跡增長(zhǎng)，反之則減短。9DCACY軸放大器的耦合開關(guān)。置DC時(shí)，被測(cè)信號(hào)直接送到Y(jié)軸放大器；在AC時(shí)，被測(cè)信號(hào)經(jīng)電容器耦合送到Y(jié)軸放大器。10平衡校準(zhǔn)Y軸直流放大器平衡輸出。11Y輸入被測(cè)信號(hào)從Y軸輸入的接線柱。12掃描范圍鋸齒形掃描頻率范圍變換開關(guān)。TVT和TVH分別為電視場(chǎng)頻和行頻掃描。在“外”接時(shí)，掃描發(fā)生器停止工作，信號(hào)可經(jīng)“X輸入”接線柱送入X軸放大器。13微調(diào)/相位置“同步—內(nèi)”時(shí)，作為掃描頻率微調(diào)控制器。當(dāng)置于“同步—電源”時(shí)，起相位調(diào)節(jié)作用。14同步