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电导法测定弱电解质电离平衡常数及数据处理

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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： AB A+ + B-

起始浓度mol/L： C0 0 0

平衡浓度mol/L： C0·(1-α) αC0 αC0

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):0.94 m-1，Λ∞m=390.72 s.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

=390.72 s.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

4006008001000120014001600180020000.000010.000020.000030.000040.00005C0/coΛm /S-1.m-2.mol1/Λm/s.m2.mol-1

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

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=2.721×10-8 s2.m4.mol-2 Kcө=1.78×10-5

第二次实验：实验温度:24.9℃，电导池常数K(l/A):0.94 m-1，Λ∞m=390.72 s.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

=390.72 s.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

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实验十 弱电解质电离常数的测定(电导法)

实验十 弱电解质电离常数的测定(电导法)

物理化学实验讲义 弱电解质电离常数的测定（电导法）

1 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Kc与原始浓度c和电离度α有以下关系：

（1）

在一定温度下Kc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Kc 。

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Kcell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） 物理化学实验讲义 弱电解质电离常数的测定（电导法）

2 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∞。

实验一 电导法测定弱电解质的电离平衡常数

实验一 电导法测定弱电解质的电离平衡常数

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。

电导法测定弱电解质的电离常数1

电导法测定弱电解质的电离常数1

电导法测定弱电解质的电离常数1

电导法测定弱电解质的电离常数

姓名:侯芳利 班级:化学2班 学号:20105051243

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常数。

二、实验原理

θAB型(HAc)弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离常数K与浓度c、电离度α有如下关系:

θθ2 K= (c/c )* α/(1-α) ( 1)

θ在一定温度下K是一个常数，因此可以通过测定醋酸在不同浓度下的电离

θ度，代入(1)式计算得到K值。

醋酸溶液的电离度可用电导法来测定。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成比。

A kG=(,) l

2k称为电导率或比电导，即l为1m，A为1m时溶液的电导，因此电导这个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1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:

Λm=k/c

-3式中c为溶液中物质的量浓度，单位为mol?m。

c

,*m,11c,，,,,2,,K(,)mmm

1

电桥法是测定电阻的常用方法。它的原理如图所示。,是高频(1000Hz)交流电源，,,是均匀且带有刻度的滑线变阻(全长1000)。G为示波器，R为可,变电阻。调节电阻R或移动触电D，可使,D两点间点位等于零，因此,,间没,

有电流。R、R、R均可直接由仪器上读出，由此可计算出R。 12,,

RRSX, RR12

RRS1R, XR2

三、仪器和药品

电桥装置、电导电极(1支)、移液管(5 ml 2支)、移液管(10 ml 2支)、移液管(25 ml 2支)、恒温槽(1套)、容量瓶(50ml 5支)、试管(2.2cm*15cm 2支) KCl(化学纯);KCl 0.0100M溶液;HAc(化学纯);HAc 0.01000M溶液;NaCl (化学纯);NaCl 0.0100M溶液;电导水。

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

电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理

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3 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： AB A+ + B-

起始浓度mol/L： C0 0 0

平衡浓度mol/L： C0·(1-α) αC0 αC0

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