電導(dǎo)法測定乙酸電離平衡常數(shù)

一．實(shí)驗(yàn)原理：
1．電離平衡常數(shù)K_c的測定原理
在弱電解質(zhì)溶液中，只有已經(jīng)電離的部分才能承擔(dān)傳遞電量的任務(wù)。在無限稀釋的溶液中可以認(rèn)為弱電解質(zhì)已全部電離，此時(shí)溶液的摩爾電導(dǎo)率為，可以用離子的極限摩爾電導(dǎo)率相加而得。而一定濃度下電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率∧_m與無限稀釋的溶液的摩爾電導(dǎo)率是有區(qū)別的，這由兩個(gè)因素造成，一是電解質(zhì)的不完全離解，二是離子間存在相互作用力。二者之間有如下近似關(guān)系：

式中為弱電解質(zhì)的電離度。
對(duì)AB型弱電解質(zhì)，如乙酸（即醋酸），在溶液中電離達(dá)到平衡時(shí)，其電離平衡常數(shù)K_c與濃度c和電離度α的關(guān)系推導(dǎo)如下：

由上式可知，測定系列濃度下溶液的摩爾電導(dǎo)率∧_m，將∧_mc對(duì)1/Λ_m作圖可得一條直線，由直線斜率可測出在一定濃度范圍內(nèi)K_c的平均值。
2．摩爾電導(dǎo)率∧_m的測定原理
電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，用G表示，單位S（西門子）。電導(dǎo)率則為電阻率的倒數(shù)，用k表示，單位為G·m^-1。
摩爾電導(dǎo)率的定義為：含有一摩爾電解質(zhì)的溶液，全部置于相距為1m的兩個(gè)電極之間，這時(shí)所具有的電導(dǎo)稱為摩爾電導(dǎo)率。摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率之間有如下的關(guān)系。
∧_m= κ/c （5）
式中c為溶液中物質(zhì)的量濃度，單位為mol·m^-3。
在電導(dǎo)池中，電導(dǎo)的大小與兩極之間的距離l成反比，與電極的面積A成正比。
G = κA/ l （6）
由（6）式可得
κ=K_cell G （7）
對(duì)于固定的電導(dǎo)池，l和A 是定值，故比值l/A為一常數(shù)，以K_cell表示，稱為電導(dǎo)池常數(shù)，單位為m^-1。為了防止極化，通常將鉑電極鍍上一層鉑黑，因此真實(shí)面積A無法直接測量，通常將已知電導(dǎo)率κ的電解質(zhì)溶液（一般用的是標(biāo)準(zhǔn)的0.01000mol·L^-1KCl溶液）注入電導(dǎo)池中，然后測定其電導(dǎo)G即可由（7）式算得電導(dǎo)池常數(shù)K_cell。
當(dāng)電導(dǎo)池常數(shù)K_cell確定后，就可用該電導(dǎo)池測定某一濃度c的醋酸溶液的電導(dǎo)，再用（7）式算出κ，將c、κ值代入（5）式，可算得該濃度下醋酸溶液的摩爾電導(dǎo)率。
在這里的求測是一個(gè)重要問題，對(duì)于強(qiáng)電解質(zhì)溶液可測定其在不同濃度下摩爾電導(dǎo)率再外推而求得，但對(duì)弱電解質(zhì)溶液則不能用外推法，通常是將該弱電解質(zhì)正、負(fù)兩種離子的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率加和計(jì)算而得，即：

二．儀器與試劑：
DDBJ-350便攜式電導(dǎo)率儀，電導(dǎo)電極，恒溫槽，燒杯、錐型瓶，移液管（25mL）；
0.0200 mol·L^-1 KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.200 mol·L^-1 HAc標(biāo)準(zhǔn)溶液
三．實(shí)驗(yàn)步驟：
1．調(diào)節(jié)恒溫水槽水浴溫度至25℃（室溫偏高，則水浴溫度調(diào)節(jié)到35℃）。將實(shí)驗(yàn)中要測定的溶液恒溫。
2．校準(zhǔn)便攜式電導(dǎo)率儀的電導(dǎo)池常數(shù)
按下電導(dǎo)率儀“on/off”鍵打開儀器，按“模式/測量”鍵到模式狀態(tài)，按“▲”或“▼”鍵調(diào)節(jié)模式狀態(tài)，至左下角出現(xiàn)CONT，按“確定”鍵，左下角出現(xiàn)CAL，按“確定”鍵，左下角出現(xiàn)CA-M，按“▲”或“▼”鍵調(diào)節(jié)0.02mol/L的KCl溶液的電導(dǎo)率大小至0.276 S/m(35℃時(shí)為 0.331 S/m )，按“確定”鍵出現(xiàn)標(biāo)定好的電導(dǎo)池常數(shù)，再按“確定”鍵輸入電導(dǎo)池常數(shù)。按“模式/測量”鍵到測量狀態(tài)。
3．測量醋酸溶液的電導(dǎo)率
標(biāo)定好電導(dǎo)池常數(shù)后，將兩電極用蒸餾水洗凈，用吸水紙吸干液體。處理好的電極插入到0.2 mol/L 25mL醋酸溶液中測量電導(dǎo)率。再用標(biāo)有“電導(dǎo)水”字樣的移液管吸取25mL水并注入到醋酸溶液中稀釋到0.1 mol/L。此時(shí)不要將電極取出。（為什么？） 測量后，用標(biāo)有“0.1”字樣的移液管吸取25mL溶液棄去，用標(biāo)有“電導(dǎo)水”字樣的移液管吸取25mL水并注入到醋酸溶液中稀釋到0.05 mol/L，搖勻后測量電導(dǎo)率。如此依次測定0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.025 mol/L、0.0125 mol/L醋酸溶液的電導(dǎo)率。
記錄相應(yīng)濃度醋酸的電導(dǎo)率，并計(jì)算電離度和解離常數(shù)。
4．用蒸餾水清洗電導(dǎo)電極和溫度電極，將電極浸泡在盛有蒸餾水的錐形瓶中以備下一次實(shí)驗(yàn)用。
四．?dāng)?shù)據(jù)處理：
1．將原始數(shù)據(jù)及處理結(jié)果填入下表：
2．根據(jù)測得的各種濃度的醋酸溶液的電導(dǎo)率，求出各相應(yīng)的摩爾電導(dǎo)率∧_m和電離度a及電離平衡常數(shù)K_c。
實(shí)驗(yàn)溫度： 35℃

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