电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理.docx
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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：
ABA++B-
起始浓度mol/L：
C000
平衡浓度mol/L：
C0·（1-α）αC0αC0
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℃。
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
=390.72s.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
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=2.721×10-8s2.m4.mol-2
Kcө=1.78×10-5
直线斜率=Λ∞m2Kcө=2.721×10-8，Kcө=2.721×10-8/（390.72×10-4）2=1.78×10-5
第二次实验：
实验温度:
24.9℃，电导池常数K（l/A）:
0.94m-1，Λ∞m=390.72s.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
=390.72s.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
Kcө（3）=2.500×10-2×（1.05×10-3）2/[390.72×（390.72-1.05）×10-8]=1.86×10-5
Kcө（4）=1.250×10-3×（1.46×10-3）2/[390.72×（390.72-1.47）×10-8]=1.80×10-5
Kcө（5）=6.250×10-3×（2.05×10-3）2/[390.72×（390.72-2.02）×10-8]=1.81×10-5
Kcө（平均值）=1.82×10-5
表2醋酸电离常数的测定
实验温度:
24.9℃，电导池常数K（l/A）:
0.94m-1，Λ∞m=390.72s.cm2/mol-1
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
5.19×10-4
5.189×10-5
1.927×103
5.000×10-2
7.38×10-4
3.686×10-5
1.355×103
2.500×10-2
1.05×10-3
2.629×10-5
9.509×102
1.250×10-3
1.46×10-2
1.819×10-5
6.872×102
6.250×10-3
2.05×10-2
1.279×10-5
4.887×102
直线斜率=2.720×10-8s2.m4.mol-2
Kcө=1.78×10-5
直线斜率=Λ∞m2Kcө=2.720×10-8，Kcө=2.720×10-8/（390.72×10-4）2=1.78×10-5
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