醋酸解离度和解离常数的测定.docx
《醋酸解离度和解离常数的测定.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《醋酸解离度和解离常数的测定.docx（64页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
醋酸解离度和解离常数的测定
实验一醋酸解离度和解离常数的测定
DeterminationofDissociationDegreeandDissociationConstantofAceticAcid
一、实验目的
1．了解pH法测定醋酸解离度和解离常数的原理。
2．学习pH计使用方法，进一步练习滴定管、移液管等基本操作。
二、预习内容
1．吸管、移液管和容量瓶的正确使用。
2．酸碱滴定管的正确使用。
3．如何控制终点前的半滴操作。
4．酸度计的正确使用。
三、实验原理
醋酸是一元弱酸，在水溶液中存在着下列平衡：
+
-
（aq）
HAc（aq）=H
（aq）+Ac
开始浓度/mol·dm-3
c
0
0
平衡浓度/mol·dm-3
c-cα
cα
cα
其解离常数表达式：
c（H+）c（Ac-）
c2
2
c2
Ka
=
cθ
cθ
2
=
c
=
1
≈cα
c（HAc）
c
cθ
α为醋酸的解离度。
在一定温度时，用
pH计测定一系列已知浓度的醋酸的
pH值，再按pH=-lgc（H+），求
出c（H+）。
根据c（H+）
=cα，即可求得一系列的
HAc的α和Ka
值，取其平均值即为在该
温度下HAc的解离常数。
四、实验仪器和药品
1．仪器
pHS-25型酸度计、气流烘干器、50cm3酸式滴定管两支、50cm3碱式滴定管一支、100cm3
烧杯四只、250cm3锥形瓶两只、25cm3移液管一支、玻璃棒、0℃～100℃温度计一支（公用）、
1
铁架、滴定管夹、吸气橡皮球、洗瓶、滤纸。
2．药品
①HAc溶液（约0.1mol·dm-3）
②标准NaOH溶液（约0.1mol·dm-3，4位有效数字）
③酚酞（1%）
五、实验内容及操作步骤
1．醋酸溶液浓度的标定
用移液管移取2份25cm30.1moldm·-3
HAc溶液，分别注入
2只锥形瓶中，各加
2滴酚
酞。
分别用标准NaOH溶液滴定至溶液刚出现粉红色，轻轻摇荡后半分钟不褪色为止。
记下
滴定前和滴定后碱式滴定管读数，算出醋酸溶液的精确浓度。
公式：
c（HAc）·V（HAc）=c（NaOH）·V（NaOH）
2．配制不同浓度的HAc溶液
在四只干燥的100cm3烧杯中（编号为1、2、3、4），用酸式滴定管分别加入已标定的
HAc溶液于1号杯48.00cm3，2号杯24.00cm3，3号杯12.00cm3，4号杯6.00cm3。
再从另一
盛有去离子水的滴定管往2、3、4号杯中分别加入24.00cm3、36.00cm3、42.00cm3去离子水，
并混合均匀待测。
3．溶液pH值的测定
用酸度计分别测定上述各种浓度的HAc溶液（由稀到浓）的pH值（酸度计的使用参见
附：
LpH-802中文台式酸度计操作步骤），并记录每份溶液的pH值及测定时的室温。
六、实验数据的记录与处理
1．HAc浓度的标定
c（NaOH）=
mol·dm-3
编
HAc体积
滴定管起始
滴定管终了
消耗NaOH
c（HAc）
c（HAc）
号
（cm3）
读数（cm3）
读数（cm3）
体积（cm3）
（mol·dm-3）
（mol·dm-3）
125.00
225.00
2
2．HAc溶液的pH值及解离常数
编
HAc体积
H2O体积
HAc浓度
+
）
解离度
解离常数
c（H
号
3
3
-3
）
pH值
-3
）
Ka
2
α
（cm）
（cm）
（mol·dm
（mol·dm
=cα
1
48.00
0.00
2
24.00
24.00
3
12.00
36.00
4
6.00
42.00
θ
3．计算Ka的平均值
溶液T=℃Ka（平均）=
七、注意事项
1．平行滴定时指示剂的用量要一致；
2．滴定操作要规范，要控制好终点前的半滴操作；
3．测量pH值之前，烧杯必须洗涤并干燥；
4．复合电极要轻拿轻放，避免损坏；
5．测定不同浓度醋酸溶液的pH值时，宜按由稀到浓的顺序测定。
附：
LpH-802中文台式酸度计操作步骤
1.装配：
请按如下图示装配酸度计。
LPH-802中文台式酸度计示意图
2.通电预热30分钟；
3.按“退出”键进入主菜单，按“︽、︾”键将光标移到“标定”项，按“确认”键进入标定方法
3
选择界面，按“︽、︾”键选择“两点标定”，按“确认”键即可按如下步骤进行标定：
请将电极取出，洗净，用滤纸吸干水滴,放入标液中
等待完成
请选择标液一:
4.00pH
6.86pH
9.18pH
标液温度
21.2℃4.15mV
缓慢晃动容器,待mV稳定理论值（25℃）：
+8.3mV
不稳定稳定
请选择标液二:
4.00pH
9.18pH
第二种标液：
-125.0mV缓慢晃动容器,待mV稳定
首先应确保pH电极和温补电极同时置入已知pH
的溶液中。
按提示准备好后，选择“完成”。
建议用户选比较接近被测液的两种标液之一。
三种标液的理想mV数（25℃）为:
4.00pH-----
+177.5mV
6.86pH-----
+8.3mV
9.18pH-----
-129.0mV
待显示的mV数稳定后，才能进行下一步。
还应观察稳定后的mV数是否与该标液的理想值相近，如差得太远，得找原因，不要急于选“稳定”。
选另一个较接近被测pH值的标液（如9.18）。
前面选了6.86,
此处就没有了
因选的第二种标液是9.18pH，mV数又稳定在
-125.0，距-129.0很近，可选“稳定”进行下一步了。
理论值（25℃）：
-129.0mV不稳定稳定
97年01月02日标定结果：
E0=xx.xxmV误差:
X.XXpH
S=x.xxx误差:
XX.XX%
合格失败
06年01月02日标定结果：
E0=xx.xx误差:
X.XXpH
S=x.xxx误差:
XX.XX%
存储完毕
“误差”说明了电极的老化程度，失效的电极误差很大。
此时，用户要做出判断，看标定结果是否合乎要求，具体值就要用户自己根据现场对测量精度的具体要求等多种因素确定。
如选择“合格”，标定的结果自动存储，三秒钟后显示消出，进入测量态。
在“E0.S值查询”和“参数”菜单中可查询到。
如选“失败”，将退到“标定”子菜单。
4
标定结束，按屏幕操作，选择“完成”便可以进
请将电极取出，洗净，用滤
纸吸干水滴,放入标液中行测量。
等待完成
4.将电极插入装有被测水样的烧杯中，（注意不要接触杯壁或杯底）水样稳定后，即可读数。
5.测量完毕后，取出复合电极，用蒸馏水淋洗电极，套上复合电极帽，并关闭电源。
5
实验二氧化还原与电化学
Oxidation-reductionandElectrochemistry
一、实验目的
1．了解原电池的组成及其电动势的粗略测定。
2．了解电极电势与氧化还原反应的关系以及介质的酸碱性对电极电势、氧化还原反应
的影响。
3．了解一些氧化还原电对的氧化还原性。
4．了解电化学腐蚀的基本原理及其防止的方法。
二、预习内容
1．氧化还原反应方向与电极电势之间有何关系？
2．在电极电势与氧化还原反应方向实验内容中，哪些物质之间能发生反应？
反应过程
中可能产生什么现象？
哪些物质之间不能发生反应？
为什么？
能反应的写出反应方程式。
3．写出KMnO4在酸性介质中与KBr反应的方程式，并分析介质的酸度对上述氧化还
原反应速率有何影响。
三、实验原理
电极电势的大小表示电对中氧化态物质得电子的倾向或者电对中还原态物质失电子的
倾向。
电对的电极电势代数值越大，对应的氧化态物质的氧化能力越强，还原态物质的还原
能力越弱；反之亦然。
水溶液中自发进行的氧化还原反应的方向可由电极电势数值加以判断。
自发进行的氧化
还原反应中，氧化剂电对的电极电势代数值应大于还原剂电对的电极电势代数值，即：
（氧化剂电对）＞（还原剂电对）
通常情况下，可用标准电极电势来衡量：
（氧化剂电对）＞（还原剂电对）
当氧化剂电对与还原剂电对的相差很小时，应考虑溶液中离子浓度对电极电势的影
响。
以含氧酸根离子作氧化剂时，其电极电势随着溶液中H+浓度的增大而增大。
即介质的
酸度也是影响值的因素之一。
如KMnO4在不同酸度介质中的半反应及标准电极电势如下：
6
酸性介质中
MnO4
+8H++5e=Mn2++4H2O
=1.419V
中性或弱碱性溶液中MnO4
+2H2O+3e=MnO2（s）+4OH
=0.588V
碱性介质中
MnO4
+e
=MnO42
=0.564V
中间价态化合物一般既可作氧化剂又可作还原剂。
例如H2O2作氧化剂而被还原为H2O
（或OH）H2O2+2H++2e=2H2O
=1.776V
但遇强氧化剂如高锰酸钾（酸性介质）时又作还原剂被氧化生成氧气。
O2+2H++2e=H2O2
=0.682V
利用氧化还原反应产生电流的装置叫做原电池。
例如
Cu—Zn原电池
（－）Zn｜ZnSO4（1mol·dm-3）‖CuSO4（1mol·dm-3）｜Cu（＋）
负极Zn：
Zn-2e=Zn2+
氧化反应
正极Cu：
Cu2++2e=Cu
还原反应
电池反应Zn+Cu2+=Cu+Zn2+
氧化还原反应
利用氧化还原反应可制作印刷电路板，例如：
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
电化学腐蚀是由于金属在电解质溶液中形成与原电池相似的腐蚀电池而引起的腐蚀，在
腐蚀电池中较活泼的金属作阳极（负极）被氧化，而阴极（正极）仅起传递电子的作用，本
身不被腐蚀。
在腐蚀性介质中，加入少量能防止或延缓腐蚀过程的物质叫做缓蚀剂，例如六
亚甲基四胺（乌洛托品）可用作钢铁在酸性介质中的缓蚀剂。
四、实验仪器和药品
1．仪器
烧杯、试管、表面皿、盐桥、伏特计、导线、镊子、砂纸、电极（锌片、铜片、铁钉）、
滴管。
2．药品
（1）HCl溶液（0.1mol·dm-3）
（2）H2SO4溶液（3mol·dm-3
）
（3）HAc溶液（6mol·dm-3）
（4）NaOH溶液（6mol·dm-3）
（5）CuSO4溶液（0.5mol·dm-3）
（6）FeSO4溶液（0.1mol·dm-3）
（7）FeCl3溶液（0.1mol·dm-3）
（8）KBr溶液（0.1mol·dm-3）
7
（9）KI溶液（0.1mol·dm-3）
（11）KMnO4溶液（0.01mol·dm-3）
（13）Na2SO3溶液（0.1mol·dm-3）
（15）Pb（NO3）2溶液（0.1mol·dm-3）
（17）饱和溴水
（19）四氯化碳
（21）乌洛托品溶液（20%）
（23）粗铜丝（铜棒）
五、实验内容及操作步骤
（10）KClO3溶液（0.1mol·dm-3）
（12）Na2S溶液（0.1moldm·-3）
（14）K3[Fe（CN）6]溶液（0.1moldm·-3）
（16）ZnSO4溶液（0.5mol·dm-3）
（18）饱和碘水
（20）过氧化氢溶液（3%）
（22）纯锌粒
１．电极电势与氧化还原反应方向
确定Br2/Br-、I2/I-、Fe3+/Fe2+三个电对在电极电势表中的顺序：
（1）向分别盛有
10滴0.1mol·dm-3KI溶液和KBr
溶液的两支试管中各加入
2
滴
0.1moldm·-3
FeCl3溶液，混合均匀后再各加入
5滴CCl4充分振荡，观察CCl4
层中颜色有何变
化？
其反应式为：
2Fe3++2I-=2Fe2++I2（I2溶于CCl4
中呈紫红色）
Fe3++Br-
（表示不反应）
（2）在两支各盛有
10滴0.1mol·dm-3
FeSO4溶液的试管中分别滴入
2滴饱和溴水和饱和
碘水，摇动试管，观察滴入的溴水和碘水的颜色有何变化。
其反应式为：
2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-
Fe2++I2
由
（1）、
（2）可知，氧化性：
Br2>Fe3+>I2；
（I2/I-）〈
（Fe3+/Fe2+）〈
（Br2/Br-
）。
２．原电池的组成及其电动势的测定
在两只50cm3的小烧杯中，分别加入
30cm3
0.5moldm·-3
CuSO4和0.5mol·dm-3
ZnSO4溶
液。
在CuSO4中插入带导线的铜片，在
ZnSO4中插入带导线的锌片组成两个电极，中间以
盐桥连通。
将铜片和锌片上的导线分别与伏特计的正负极相接，测量两极之间的电压。
见图
2。
（注：
c（Cu2+）=c（Zn2+）=0.5mol·dm-3时的理论电动势
E=1.1218V）
8
图2原电池装置示意图
３．介质对氧化还原反应产物的影响
（1）KMnO4在不同介质中的反应：
在三支试管中，各加入
1
滴0.01mol·dm-3KMnO4
溶液，然后向第一支试管中加入
3滴3mol·dm-3H2SO4，使溶液酸化；向第二支试管中加入
数滴水；向第三支试管中加入5滴
6mol·dm-3NaOH溶液，然后各加入
3滴0.1moldm·-3Na2SO3
溶液，观察反应产物有何不同。
其反应式为：
2MnO4
-
（紫）+6H
++5SO3
2-=2Mn
2+（肉红色或无色）+5SO4
2-+3H2O
2MnO4
-
+H2O+3SO3
2-
=2MnO2↓（棕褐色）+3SO4
2-+2OH-
2MnO4
-
+2OH-
+
SO3
2-=2MnO4
2-（绿）+SO4
2-
+H2O
（2）往试管中加入
10滴0.1mol·dm-3
KClO3溶液，并加入10滴KI溶液，加热观察有
无现象发生？
然后趁热滴入10滴3mol·dm-3H2SO4使之酸化，再观察现象。
其反应式为：
ClO3-+I-
ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O
4．中间价态化合物的氧化还原性
（1）过氧化氢的氧化性
向试管中加入2滴0.1mol·dm-3Pb（NO3）2和2滴0.1mol·dm-3Na2S溶液，观察现象。
再加入5滴3%H2O2溶液，摇动试管，观察有何变化。
其反应式为：
Pb2++S2-=PbS↓（黑）
PbS+4H2O2=PbSO4↓（白）+4H2O
（2）过氧化氢的还原性
9
往试管中加入1滴0.01mol·dm-3KMnO4溶液，并加入3滴3mol·dm-3H2SO4使之酸化，
然后滴加3%H2O2溶液，观察现象。
其反应式为：
2
MnO
-
2
2
+6H
+
2+
2
2
4+5HO
=2Mn
+5O
↑+8HO
５．酸度对氧化还原反应的影响
在两支各盛有
3滴0.1mol·dm-3
KBr溶液的试管中，分别加入
3滴3mol·dm-3H2SO4和
6mol·dm-3
HAc，然后往两支试管中各加入
1滴0.01moldm·-3
KMnO4溶液。
观察并比较两支
试管中紫色溶液褪色的快慢。
其反应为：
2MnO4-+10Br-+16H+=2Mn2++5Br2+8H2O
-
+10Br
-
2+
-
2MnO4
+16HAc=2Mn
+5Br2+16Ac
+8H2O
6．金属的腐蚀及防止
（1）金属腐蚀
取一支试管加入20滴0.1mol·dm-3HCl溶液，然后分别加入一小粒纯锌，观察气泡发生
的情况。
再取一根铜棒（或粗铜丝）插入上述试管中，并与纯锌接触观察铜棒与锌粒接触前
后的情况有何不同？
为什么？
（2）腐蚀的防止--缓蚀剂法
取两枚铁钉，用砂纸擦去铁锈，将铁钉浸入去锈液中数分钟。
取出铁钉用水冲洗，分别
放入两支试管中，往其中一支试管中滴
5滴
20%乌洛托品，往另一支试管中加入
5滴
0.1moldm·
-3
HCl溶液，再各滴入1
滴0.1moldm·
-3
K
3
[Fe（CN）]
溶液。
观察比较两支试管中
6
所出现的颜色深浅，并说明原因。
六、思考题
1．为什么纯锌与HCl作用产生氢气的速率很慢，但当在其中插入铜棒并让它与锌接触时产
生氢气的速率会大大加快？
2．为什么乌洛托品在酸性介质中能对金属起缓蚀作用？
10
实验三配位化合物
CoordinationCompound
一、实验目的
1．理解配合物的组成以及配离子与简单离子的区别。
2．理解配合平衡及配合平衡与多相离子平衡的相互转化规律。
二、预习内容
1．掌握配位化合物的定义,组成,命名和分类。
2．了解配位化合物螯合物形成的条件和特殊稳定性。
三、实验原理
1．配位化合物的定义
一般认为，配合物是由中心离子（或原子）和配位体（阴离子或分子）以配位键的形式
结合而成的复杂离子（或分子），通常称这种复杂离子（或分子）为配位单元。
凡是含有配
位单元的化合物都称为配合物。
如本实验中就涉及许多配离子：
如：
[Cu（NH3）4]2+、[HgI4]2-、
[Fe（CN）6]3-、[Fe（SCN）]2+、[FeCl4]-、[Ag（NH3）2]+、[FeF6]3-、[Ag（S2O3）2]3-、[Fe（H2O）6]3+等。
2．配位化合物的组成
对于配位化合物的组成，要理解中心离子（或原子）、配位体、配位原子、配位数、内
界和外界等一些基本概念。
例如配位化合物[Cu（NH3）4]SO4，其中心离子为Cu2+，配位体为
NH3，配位原子是NH3
中的氮原子，配位数为
4。
内界是[Cu（NH3）4]2+配离子，其中心离子
Cu2+与配位体NH3之间
是通过配位键的形式相结合，
外界是SO42-。
内界[Cu（NH3）4]2+和外界SO42-是通过离子键的形
式相结合形成了配位化合物
[Cu（NH3）4]SO4。
3．配位化合物与复盐
配合物与复盐不同。
在水溶液中，配合物解离出来的配离子很稳定，只有一小部分解离，
而复盐则几乎全部解离成为简单离子。
例如：
复盐
+
3+
2-
（NH4）Fe（SO4）2=NH4
+Fe
+2SO4
配合物
[Cu（NH3）4]SO4=[Cu（NH3）4]2+
SO42-
11
[Cu（NH3）4]2+=Cu2++4NH3（实际上是逐级解离的）
配离子的解离平衡常数称为该离子的不稳定常数，其倒数（即配合平衡常数）称为该配
离子的稳定常数。
c（Cu2+）
4
c（NH3）
K不稳
2+
c（Cu（NH3）4
）
2+
）
c（Cu（NH3）4
K稳
4
c（Cu2+）
c（NH3）
配离子的配合解离平衡符合平衡移动规律，配离子或难溶物之间的转化可向生成更难解
离或更难溶解的物质的方向进行。
4．螯合物
具有环状结构的配合物称螯合物或内配位化合物。
许多金属的螯合物具有特征的颜色，
难溶于水而易溶于有机溶剂。
如本实验中就有焦磷酸铜（Ⅱ）螯合离子[Cu（P2O7）2]6-和二丁
二酮肟合镍（Ⅱ）螯合物，其结构简式如图3所示。
O...HO
H3C
N
CH3
N
H3C
Ni
NNCH3
OH...O
图3二丁二酮肟合镍（Ⅱ）螯合物的结构
四、实验仪器和药品
1．仪器
小烧
升级会员 