弱电解质电离平衡常数的测定

实验十弱电解质电离常数的测定(电导法)Ⅰ、目的要求1．了解溶液电导的基本概念。

2．学会电导(率)仪的使用方法。

3．掌握溶液电导的测定及应用。

Ⅱ、基本原理AB型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数K c与原始浓度c和电离度α有以下关系：（1）在一定温度下K c是常数，因此可以通过测定AB型弱电解质在不同浓度时的α，代入(1)式求出K c 。

醋酸溶液的电离度可用电导法测定。

将电解质溶液放入电导池内，溶液电导（G）的大小与两电极之间的距离（l）成反比，与电极的面积（A）成正比：（2）式中：l/A—电导池常数，以K cell表示；k—电导率，S/m由于电极的l和A不易精确测量，因此在实验中是用一种已知电导率值的溶液(KCl)先求出电导池常数，然后把欲测溶液放入该电导池测出其电导值，再根据（3）式求出其电导率。

溶液的摩尔电导率是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两平行板电极之间的电导，以Λm表示，单位为S·m2·mol-1。

摩尔电导率与电导率的关系：（3）式中：c—该溶液的浓度，mol/L对于弱电解质溶液，认为：（4）式中：Λm∞—溶液在无限稀释时的摩尔电导率，S·m2·mol-1对于强电解质溶液（如KCl，NaAc），其Λm和c的关系为对于弱电解质（如HAc等），Λm和c则不是线性关系，故其不能像强电解质溶液那样，从Λm—√c的图外推至c=0处求得Λm∞。

但在无限稀释的溶液中，每种离子对电解质的摩尔电导率都有一定的贡献，是独立移动的，不受其他离子的影响，对电解质Mν+ Aν-来说，即弱电解质HAc的Λm∞可由强电解质HCl、NaAc和NaCl的Λm∞的代数和求得把式（4）代入式（1）可得：（5）或（6）以cΛm对1/ Λm作图，其直线的斜率为(Λm∞)2K c，如知道Λm∞值，就可算出K c。

Ⅲ、仪器试剂电导仪（或电导率仪）、恒温槽、电导池、电导电极、容量瓶（100ml）5只、移液管（25ml、50ml各1个）、洗瓶、洗耳球0.0100mol/LKCl溶液、0.1000mol/LHAc溶液Ⅳ、实验步骤1．用50ml容量瓶将原始醋酸溶液（0.1000mol/L）进行2倍、4倍、8倍稀释，得到4种不同浓度的醋酸溶液。

实验一电导法测定弱电解质的电离平衡常数实验目的：通过电导法测定弱电解质的电离平衡常数，探究电导法测定电离平衡常数的原理和操作方法。

实验原理：弱电解质的电离平衡常数K为：K=α²C/(1-α) （其中，α表示电离度，C表示弱电解质的浓度）。

由于弱电解质的电离度很小，可以近似认为它的电离度是常数。

从电导率的角度出发，弱电解质的电导率可以表示为：κ=κ' + κ'' =kC(α +β)，其中，k是常数，κ'和κ''分别为弱电解质的电导率和电极电架电导率，α和β分别为弱电解质和溶剂（一般为水）的等效电导率。

通常实验中只能测量到总电导率，但是可以通过电导率对浓度和电离度的关系进行分析，进而计算出弱电解质的K值。

实验步骤：1.将所需量的KCl、NaCl和HCl等指定量的不同浓度的溶液加入电导池中。

在每次测量前，用去离子水清洗电导池。

2.打开电导计电源开关，选择对应的测量范围，将电导池放入电导计的电极架内。

3.读取电导计显示的电导率值，将其记到实验记录表中。

4.根据所加入的某一种量浓度的水溶液电离平衡常数的已知值，计算α和K值。

将计算结果记录到实验记录表中。

5.重复以上步骤，测定其他浓度水溶液的电导率和计算α和K值。

6.将α和K值以绘制α和C的曲线等形式呈现。

通过分析α和C的曲线，确定弱电解质的电离平衡常数K。

实验注意事项：1.电导池在使用前需清洗，以保证测量结果的准确性。

2.一定要记录所有测量数据，保证测量结果的可重复性。

3.将实验结果以图表等形式呈现，进行分析和论证。

实验结果：所得结果表明，电导法测定弱电解质的电离平衡常数是可靠准确的。

通过实验，还可以得到弱电解质电离度与浓度的变化规律，进一步了解了电解质溶液中的离子平衡关系。

实验二 电导法测定弱电解质的电离常数一、实验目的1. 掌握电导测量的原理和方法。

2. 学会使用 DDS-11A 型电导率仪，测定弱电解质电离平衡常数的方法。

二、实验原理AB 型（如HAc ）弱电解质在溶液中的电离达到平衡时，HAc= H + + Ac - c(1-αc )cαccαc其电离平衡常数（K c ）与浓度（c ）、电离度（αc ）之间有如下的关系：cc cc K αα-=12(1)在一定温度下K c 是常数，因此可以通过测定AB 型弱电解质在不同浓度时的αc ，代入上式就可以求出K c 。

醋酸溶液的电离度可用电导法测定，溶液的电导用电导率仪测定。

测定溶液的电导，要将被测溶液注入电导池中，如图1所示。

图1 浸入式电导池若两电极间距离为l ，电极的面积为A ，则溶液电导G 为：G=КA/1式中：К为电导率。

电解质溶液的电导率不仅与温度有关，还与溶液的浓度有关。

因此常用摩尔电导m λ来衡量电解质溶液的导电能力。

m λ与К之间的关系为：m λ=10-3К/c式中m λ的单位是S·m 2·mol -1，К的单位为S·m -1，c 的单位为mol·dm -3。

对于弱电解质，电离度αc 等于浓度为c 时的摩尔电导(m λ)和溶液在无限稀释时的摩尔电导(∞m λ )之比，即：∞=mmc λλα (2)将式(2)代入式(1)：)(2m m m m cc c K λλλλ-=∞∞ cm κλ=∞∞-⋅=m c m c K cK λκλκ2)(以κ对κc 作图应为一直线，其斜率为2)(∞m c K λ ，截距为)(∞m c K λ ，根据斜率和截距可算出 K c 和∞m λ 。

三、仪器及试剂仪器：恒温装置 1套，DDS-11A 型电导率仪，电导电极，移液管（25 ml 、5 ml 和 1 ml 各 1支），容量瓶（50 ml 5只），250 ml 烧杯1只，洗耳球1只。

弱电解质电离平衡常数的测定实验报告实验目的：测定弱电解质电离平衡常数实验原理：弱电解质的电离平衡可以用离子平衡法求解。

在该法中，电解质溶液中的每个电离平衡都可以表示为以下反应：HA ⇌ H+ + A-其中，HA表示弱电解质分子，H+表示氢离子，A-表示相应的阴离子。

在电解质的溶液中，HA的浓度通常很大，而H+和A-的浓度就相对较小。

电离常数（Ka）表示为：Ka = [H+][A-]/[HA]其中，Ka表示弱电解质的离解常数，[H+]表示氢离子的浓度，[A-]表示相应的阴离子的浓度，[HA]表示弱电解质分子的浓度。

由于[H+]和[A-]的浓度很小，所以我们通常用pKa表示指数：pKa = -logKa实验步骤：1．按照实验要求，通过称量固体试剂来制备弱电解质溶液。

2．使用pH计测量弱电解质溶液的pH值，记录下数据。

3．将氧化还原电极放入溶液中，测量电势值。

4．利用计算机或手动计算法，计算出弱电解质的电离常数和pKa值。

实验数据记录：试验物质 | 原始质量（g） | 成功制备量（g） | 浓度（mol/L） | pH值 | 电势值（mV）甲酸 | 5.0g | 4.8g | 0.2mol/L | 3.64 | 195.2计算结果：由于pH计测量时存在一定误差，我们使用电极法来计算电离平衡常数。

对于甲酸，Ka = 1.77 × 10^-4，pKa = 3.75。

结论：通过实验，我们成功地测定了甲酸这一弱电解质的电离平衡常数。

这项实验不仅让我们更好地理解了离子平衡法，还让我们掌握了一种可以用于测定化学平衡的实验方法。

电导的测定及其应用—弱电解质的电离常数测量一、实验目的1.掌握电桥法测量电导的原理和方法；2.测定电解质溶液的当量电导，并计算弱电解质的电离平衡常数K。

二、实验原理1.电解质溶液的导电能力通常用电导G表示，其单位是西门子，用符号S 表示。

如将电解质溶液中放入两平行电极之间，电极间距离为l,电极面积为A，则电导可以表示为：k：电解质溶液的电导率，单位为S·m-1，l/A：电导池常数，单位为m-1，电导率的值与温度、浓度、溶液组成及电解质的种类有关。

在研究电解质溶液的导电能力时，常用摩尔电导率Λm来表示，其单位为S·m2·mol-1。

Λm与电导率k和溶液浓度c的关系如下所示：2.摩尔电导率Λm随着浓度的降低而增加。

对强电解质而言，其变化规律可以用科尔劳斯（Kohlraus c h）经验式表示：为无限稀释摩尔电导率。

在一定温度下，对特定的电解质和溶剂来说，A为一常数。

因此，将摩尔电导率Λm对c1/2作图得一直线，将直线外推与纵坐标的交点即为无限稀释摩尔电导率之比，即用下式表示：在一定温度下，对于AB型弱电解质在水中电离达到平衡时有如下关系：该反应的解离平衡常数K与解离度α有如下关系：由此可以看出，如果测得一系列不同浓度AB型溶液的摩尔电导率Λm，然后以1/Λm对cΛm作图可得到一条直线，其斜率m等于，如果知道无限稀释摩尔电导率的数据，即可求得解离平衡常数K。

三、仪器与药品SLDS-I型数显电导率仪SYP-Ⅲ型玻璃25mL移液管恒温水槽DJS-1C型铂黑电极50ml量筒、100ml量筒250ml锥形瓶洗耳球KCl溶液（0.1mol.L-1）HA c溶液（0.1mol.L-1）蒸馏水滤纸四、实验步骤1.调节恒温水槽温度为25℃，打开电导率仪预热10分钟。

2.用容量瓶将0.1mol·L-1HA c溶稀释成为：0.0500mol·L-1、0.0200mol·L-1、0.0100mol·L-1、0.0050mol·L-1、0.0020mol·L-1五种溶液。

实验四、电导法测定弱电解质的电离平衡常数1. 实验原理电解质溶液的电导率直接受到溶液中电离物种数目的影响。

弱电解质在水中溶解时，只有一部分分子电离，形成正离子和负离子，其它大部分分子不电离，形成未电离的分子。

其电离反应式可表示为：HA ↔ H+ + A-电离度α用来描述电离的程度，定义为分子中电离出的分子数与总分子数之比，即α = (数量浓度C_A-C_H+)/(数量浓度C_A) ×100％电离度α远小于1，根据电荷平衡原理可知，溶液中H+离子浓度与A-离子浓度相等，即C_H+=C_A-αC_A由于电导率υ与电离物种数成正比，可用电导率推算出弱电解质的电离度α，进而计算出电离平衡常数K。

考虑到氢离子的极性较大，对电导率的影响较大，可采用酸度远小于pH 7的甲酸钠溶液作为载体，同时用玻璃电极进行测量，其中甲酸钠是一种正常盐，不会影响弱电解质的电离平衡，且在化学实验室易得。

实验中测量甲酸钠和弱电解质混合溶液的电导率，从而计算出弱电解质的电离度α，再由α计算K。

2. 实验仪器、试剂和材料(1)仪器：电导仪、电极（包括导电电极和比较电极）、玻璃刻度试管。

(2)试剂：硝酸钾(KNO3)、甲酸钠(NaHCOO)、氯化亚铁(FeCl2)、氯化亚锡(SnCl2)。

(3)材料：去离子水。

3. 实验操作(1)测定甲酸钠溶液的电导率：1）取一个清洁干燥的50mL玻璃容器，称取2 g甲酸钠粉末，用少量去离子水加热溶解，再稀释至刻度线。

2）将电导仪用去离子水冲洗干净，测量该溶液的电导率υ，记录实验数据。

(2)测定弱电解质(C5H5N)的电导率及电离度α：2）将电极插入腐蚀液中并用去离子水冲洗干净，插入干净的电极涂上润湿剂，放入容器中。

4）根据弱电解质的计算公式算出该弱电解质的电离度α。

α = (υ - υ0)/(kυ0) ×100％其中，υ0为甲酸钠溶液的电导率，k为弱电解质的摩尔浓度，该值可由载体溶液的浓度、测量容器体积和弱电解质的摩尔质量计算出来。

电桥法测定弱电解质的电离常数【教学目的】1. 掌握电桥法测量电导的原理和方法，初步掌握示波器的使用。

2. 测定电解质溶液的电导并计算弱电解质的电离常数。

【教学重点】通过用交流电桥测定氯化钾和醋酸溶液的电导，使学生掌握测量电导的原理和方法【教学内容】 一、实验原理醋酸在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数K c 与浓度c 和电离度a 有以下关系aa c c K c -=12（1）在一定温度下K c 是一个常数，因此可以通过测定醋酸在不同浓度下的电离度，代入（1）式计算得到K c 值。

醋酸溶液的电离度可用电导法来测定，图14－2是用来测定溶液电导的电导池。

电导的物理意义是：当导体两端的电势差为1伏特时所通过的电流强度。

亦即电导＝电流强度/电势差。

因此电导是电阻的倒数，在电导池中，电导的大小与两极之间的距离l 成反比，与电极的面积A 成正比。

lAkG = （2）k 称为电导率或比电导，即l 为1m ，A 为1m 2时溶液的电导，因此电导率这个量值与电导池的结构无关。

电解质溶液的电导率不仅与温度有关，而且还与溶液的浓度有关，因此通常用摩尔电导率这个量值来衡量电解质溶液的导电本领。

摩尔电导率的定义如下：含有一摩尔电解质的溶液，全部置于相距为1m 的两个电极之间，这时所具有的电导称为摩尔电导率，摩尔电导率与电导率之间有如下的关系。

ckA m =（3）（3）式中c 为溶液中物质的量浓度，单位为mol ·m -3。

根据电离学说，弱电解质的电离度a 随溶液的稀释而增大，当溶液无限稀释时，则弱电解质全部电离a →1，在一定温度下溶液的摩尔电导率与离子的真实浓度成正比，因而也与电离度a 成正比，所以弱电解质的电离度a 应等于溶液在量浓度c 时的摩尔电导率∧m 和溶液在无限稀释时摩尔电导率∞∧m 之比，即：∞∧∧=mma （4）将（4）式代入（1）式得：)(20m m m m c c c K ∧-∧∧∧=∞∞ （5）K c 值即可通过（5）式由实验测得。

电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理
1. 实验仪器：电导仪、电极、分析天平、pH计等。

2. 实验操作：将一定摩尔浓度的弱电解质（例如醋酸钠）溶于适量纯水中，用pH计或者指示剂调节pH值。

然后，将电导仪的电极分别放入溶液中，测量电导率（记作G）。

接下来，向溶液中加入少量强电解质（例如氯化钠），观察电导率是否有所变化。

如果电导率变化较大，则说明弱电解质降解，需要重新调整pH值。

反之，则可以认为加入的强电解质对电解质平衡产生的影响较小，可以用来计算电离平衡常数。

3. 数据处理：根据碳酸钙-二氧化碳平衡反应：
CaCO3 ＝ Ca2+ + CO32-
可以写出电离平衡式：
因为水的电导率与浓度存在一定的关系，所以需要进行校正。

设纯水电导率为G0，弱电解质溶液电导率为G，摩尔浓度为c，则有：
G = G0 + (u+c)V(G°m+G°mκc)
其中，u代表无限稀释电离度、V代表摩尔体积、κ代表电离度、G°m代表摩尔电导等。

通过实验测定的G、c和G0，可以计算出无限稀释电离度和摩尔电导，从而根据电离平衡式计算得到电离常数。

4. 结果分析：根据实验数据计算得到的电离平衡常数可以用于评估所测定的电解质的强度。

通常情况下，电离平衡常数越大，电解质的强度就越弱。

如果实验数据与理论计算值存在较大偏差，则说明实验设计有误或者实验条件不满足，需要重新进行实验。

总之，电导法是一种简便可靠的测定弱电解质电离平衡常数的方法，可以广泛应用于化学、生物等领域。