實(shí)驗(yàn)6 弱酸解離常數(shù)的測(cè)定

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1、實(shí)驗(yàn)6弱酸解離常數(shù)的測(cè)定一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解弱酸解離常數(shù)的測(cè)定方法2.加深對(duì)電離平衡基本理論的理解二．背景知識(shí)及實(shí)驗(yàn)原理1.背景知識(shí)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，人類與溶液有著廣泛的接觸，許多反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行的，許多物質(zhì)的性質(zhì)也是在溶液中體現(xiàn)的。我們還會(huì)遇到許多存在于水溶液中的化學(xué)平衡，如電解質(zhì)在溶液中的解離。強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液中是完全解離的；而弱電解質(zhì)在水溶液中存在著分子與其解離離子之間的平衡，其平衡常數(shù)稱為解離平衡常數(shù)。弱酸性電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)用KaΘ表示，弱堿性電解質(zhì)解離平衡常數(shù)用KbΘ表示。與其它平衡常數(shù)一樣，解離平衡常數(shù)是化學(xué)

2、平衡理論中重要的概念之一。其值越大，表明平衡時(shí)離子的濃度越大，電解質(zhì)解離程度越大，即弱電解質(zhì)解離得越多，因此可根據(jù)解離常數(shù)值得大小比較相同類型的弱電解質(zhì)解離度的大小，即弱電解質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)弱。弱電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)應(yīng)用較廣。比如緩沖溶液的選擇和配制，解離平衡常數(shù)值是選擇和配制緩沖溶液的KaΘ或KbΘ值以及緩沖對(duì)的兩種物質(zhì)濃度比。因此在選擇具有一定pH值的緩沖溶液時(shí)，應(yīng)選用弱酸（或弱堿）的KaΘ（或KbΘ）值等于或接近于所需[H+]（或[OH-]）的共軛酸堿對(duì)組成的混合溶液，即pH?pKaΘ或pOH?pKbΘ。弱電解質(zhì)解離常數(shù)的數(shù)值可以通

3、過熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算求得，也可以通過一些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。這些物理化學(xué)方法是借助物理和幾何方法來研究化學(xué)平衡體系性質(zhì)變化和組成關(guān)系的，通過組成性質(zhì)的研究可以了解平衡體系所發(fā)生的化學(xué)變化。在研究電解質(zhì)溶液的各種化學(xué)性質(zhì)時(shí)，也可以采取這些方法。因?yàn)殡S著溶液組分發(fā)生變化，體系的某些性質(zhì)也相應(yīng)地發(fā)生變化。比如溶液的導(dǎo)電行為導(dǎo)電性質(zhì)是一個(gè)能直接反映出電解質(zhì)本性的重要理化性質(zhì)，它隨著溶液組成的變化發(fā)生相應(yīng)變化。而通過直接測(cè)定溶液的電導(dǎo)值以確定溶液中被測(cè)離子的濃度的方法稱為電導(dǎo)分析法。2.實(shí)驗(yàn)原理一元弱酸弱堿的解離平衡常數(shù)KΘ與解離度a有一定的關(guān)

4、系。例如醋酸（HAc）溶液：HAc(aq)DH+(aq)+Ac-(aq)起始濃度/(mol/L)c00平衡濃度/(mol/L)c-cacaca（1）解離度可通過測(cè)定溶液的電導(dǎo)來求得，從而求出解離常數(shù)。電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的大小，通常用電導(dǎo)G表示。電導(dǎo)等于電阻的倒數(shù)，G=1/R，其單位是W-1。和金屬導(dǎo)體一樣，電解質(zhì)溶液的電阻也符合歐姆定律。溫度一定時(shí)，兩極間溶液的電阻與兩極間的距離L成比，與電極面積A成反比。R∝或R=(2)式中r—電阻率，其倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，用c表示，所以G=(3)電導(dǎo)率是指長(zhǎng)1m、截面積為1m2的導(dǎo)體的電導(dǎo)。它不僅與

5、溫度有關(guān)，而且還與溶液的濃度有關(guān)，c的單位為W-1·m-1。測(cè)定溶液電導(dǎo)使用電導(dǎo)率儀及電導(dǎo)電極。電導(dǎo)電極由兩塊面積約1cm2、間距約1cm的鋁片平行鑲嵌在玻璃架上構(gòu)成。每個(gè)電導(dǎo)電極的為一常數(shù)，稱為電極常數(shù)。它可直接測(cè)量定出，亦可通過測(cè)量已知電導(dǎo)率的KCl溶液的電導(dǎo)，按式(3)求出。在一定溫度下，同一類電解質(zhì)不同濃度的溶液電導(dǎo)與兩個(gè)因素有關(guān)：①溶液中溶解的電解質(zhì)的量；②電解質(zhì)的解離度。若使前一因素固定，則溶液的電導(dǎo)就只與電解質(zhì)的解離度有關(guān)，為此，人們引進(jìn)了摩爾電導(dǎo)率的概念。將含有1mol電解質(zhì)的溶液全部置于相距1m的兩個(gè)平行電極之間所

6、表現(xiàn)出來的電導(dǎo)，稱為摩爾電導(dǎo)率。設(shè)溶液中某物質(zhì)的量濃度為c，單位為mol·L-1，則含1mol電解質(zhì)溶液的體積，固溶液的摩爾電導(dǎo)率lm為(4)lm的單位是W-1·m2·mol-1。對(duì)于弱電解質(zhì)來說，在無限稀釋時(shí)，可看做完全解離，這時(shí)溶液的摩爾電導(dǎo)率稱為極限摩爾電導(dǎo)率。以表示。在一定溫度下，弱電解質(zhì)的極限摩爾電導(dǎo)率是一定的，表1列出無限稀釋時(shí)醋酸的極限摩爾電導(dǎo)率。表1不同溫度下醋酸的極限摩爾電導(dǎo)率溫度/℃0182530lm/(W-1·m2·mol-1)0.02450.03490.039070.04219對(duì)于弱電解質(zhì)來說，某濃度時(shí)的電離

7、度等于該濃度時(shí)的摩爾電導(dǎo)率與極限摩爾電導(dǎo)率之比。即a=（5）將（4）式代入（1）式得（6）這樣，可以從實(shí)驗(yàn)中測(cè)定出濃度為c的HAc溶液的電導(dǎo)率c后，代入式（5）中，算出lm，再將lm值代入式（6），即可算出HAc的KaΘ值。三．實(shí)驗(yàn)儀器及藥品1.儀器電導(dǎo)率儀、水浴鍋、溫度計(jì)、100mL容量瓶4個(gè)、洗瓶。2.藥品醋酸溶液。四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作1.不同濃度HAc溶液的配制將3個(gè)洗凈的100mL容量瓶編號(hào)成2、3、4號(hào)，再依次用50mL、25mL、10mL移液管吸取準(zhǔn)確濃度的HAc溶液，分別置于2、3、4號(hào)容量瓶中，然后用蒸餾水稀釋至刻度，

8、混合均勻。算出各瓶溶液的準(zhǔn)確濃度，記錄在表2中（或?qū)嶒?yàn)報(bào)告相應(yīng)的表格中）。（1號(hào)原液為實(shí)驗(yàn)室已配好的準(zhǔn)確濃度的HAc溶液）表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表待測(cè)HAc溶液序號(hào)電導(dǎo)率c/(W-1·m-1)一次二次平均值1（原液）2號(hào)3號(hào)4號(hào)注：實(shí)驗(yàn)測(cè)出