实验六:电导法测弱电解质HAc的电离平衡常数.doc
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1、实验六:电导法测弱电解质的电离平衡常数、实验目的:1、掌握惠斯登电桥法测定电导的原理。2、学会实验测量的操作技术。3、学会图解法求算解离度,了解电导测定的应用。、实验原理:电解质溶液的导电能力由电导 G来量度,它是电阻的倒数,即:C?=电导的单位是“西门子”,符号为“S”IS = IQ-1将电解质溶液放入两平行电极之间,若两电极距离为I ,电极面积为A,则溶液的电导为:式中瞪电导率,其物理意义是 I =1m A=1ni时溶液的电导,其单位为S m1。定义电导池 系数通常将一个电导率已知的电解质溶液注入电导池中,测其电导,根据上式即可求出 Kcell o在研究电解质溶液的导电能力时,经常使用摩尔
2、电导率,其定义为:式中c为电解质溶液的浓度,丄的单位是:S mi mol-1 o对于弱电解质(例如醋酸)来说,由于其电导率很小,所以测得的溶液的电导率应包括水 的电导率,即农容液)沪英色0)电解质溶液是由正、负离子的迁移来传递电流的,在弱电解质溶液中,只有解离部分的离子才对电导有贡献,而在无限稀释的溶液中,电解质全部解离,其摩尔电导率隘 是正、负离子的极限摩尔电导率之和。即可查表得到。式中v +, v -分别为正、负离子的化学计量数,与的差别来自两个因素,一是电解质的不完全电离,二是离子间的相互作用。若溶液中离子浓度很低,彼此相隔较远,相互作用力可以忽略,则比与劣之间的关系可表示为:(推导)式
3、中a为弱电解质的解离度。醋酸在水溶液中有下列平衡:EAcJT + Ac其解离平衡常数为(推导)代入上式整理可得此式称为奥斯特瓦尔德(Ostwald )稀释定律。改写成线性方程为:(推导):作图得一直线,斜率为对以】r,截距为-二,由此可求得砖“截距)斜率.= -斜率/截距整理可得:疋汁斜率/(環y电解质溶液的电导通常利用惠斯登(Wheatston )电桥测量,但测量时不能用直流电源,因直流电流通过溶液时,导致电化学反应发生,不但使电极附近溶液的浓度改变引起浓差极化,还会改变两极的本质。因此必须采用较高频率的交流电,其频率通常选为1000Hz。另外,构成电导池的两极采用惰性铂电极,以免电极与溶液
4、间发生化学反应。惠斯登电桥的线路如图8-1所示,其中S为交流信号发生器,图8 0.05、0.025、 0.0125、0.00625 mol dm3五个浓度溶液的电阻R。4、 测定电导池系数。按 2中所述方法测定0.02 mol dm3的KCI溶液的电阻,重复测定三次,取其平均值恳。已知25 C时0.02 mol dm3的KCI溶液的电导 k (KCI)=0.2765S -m1。5、将上述测量数据及处理结果记录于下表中。气压 室温实验温度次数5瓦aG7S血0)KCI123H2O123HAc 裕液S n? mor1畧(Ak) =S n? mol*14;(HAc) =$ molc /mol dm0.
5、10050.0250.01250.00625RgG/SSd?U/S-m3 mol1(1如訓$涉111川解离度圧6、以匚亠儿 对比 作图,由直线的斜率计算砖。已知25 C时町 E)= 349.82 X 10-4S- mfmol-1,帶(盘匚)=40.9 x 10-4 S m mol-1。计算出 環AQ,并与作图法得到的 徂也匚)相比较。【实验关键提示】1. 利用惠斯登电桥测定溶液的电导, 关键是找到电桥的平衡点,一般测量步骤是,先选择R2/R=1 (理论上讲,此时所得到的结果的误差最小),再调节R3使通过示波器 H的信号最小。但在测量电导水时,由于 R较大,可选择R2/R=1O或R/R=100。
6、2. 对交流信号来说,电导池 R的两个电极相当于一个电容器,这一结果使电桥两支线 的位相不同,因而找不到示波器 H中信号完全消失的位置,对于精确的测量,需要在电阻 R3上并联一个可变电容器 C,以实现容抗平衡。另外,为避免外来电磁波的干扰,最好使用 屏蔽导线,接线柱的裸露部分尽量缩短。3. 由于温度变化会影响电导,一般在室温下温度升高1oC,电导将增加2%,因此测量时应注意保持恒温,待测液一般需恒温10 min。4. 本实验所测定的醋酸溶液及电导水的电导率都是很小的,若其中有微量的杂质会引起很大的实验误差,因此实验过程中必须保持样品的纯度,石英蒸馏器制备的二次蒸馏水的电导率应小于1 x 10-
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