电导法测定乙酸电离平衡常数

一．实验原理：
1．电离平衡常数K_c的测定原理
在弱电解质溶液中，只有已经电离的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弱电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为，可以用离子的极限摩尔电导率相加而得。而一定浓度下电解质的摩尔电导率∧_m与无限稀释的溶液的摩尔电导率是有区别的，这由两个因素造成，一是电解质的不离解，二是离子间存在相互作用力。二者之间有如下近似关系：

式中为弱电解质的电离度。
对AB型弱电解质，如乙酸（即醋酸），在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数K_c与浓度c和电离度α的关系推导如下：

由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率∧_m，将∧_mc对1/Λ_m作图可得一条直线，由直线斜率可测出在一定浓度范围内K_c的平均值。
2．摩尔电导率∧_m的测定原理
电导是电阻的倒数，用G表示，单位S（西门子）。电导率则为电阻率的倒数，用k表示，单位为G·m^-1。
摩尔电导率的定义为：含有一摩尔电解质的溶液，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。
∧_m= κ/c （5）
式中c为溶液中物质的量浓度，单位为mol·m^-3。
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成正比。
G = κA/ l （6）
由（6）式可得
κ=K_cell G （7）
对于固定的电导池，l和A 是定值，故比值l/A为一常数，以K_cell表示，称为电导池常数，单位为m^-1。为了防止极化，通常将铂电极镀上一层铂黑，因此真实面积A无法直接测量，通常将已知电导率κ的电解质溶液（一般用的是标准的0.01000mol·L^-1KCl溶液）注入电导池中，然后测定其电导G即可由（7）式算得电导池常数K_cell。
当电导池常数K_cell确定后，就可用该电导池测定某一浓度c的醋酸溶液的电导，再用（7）式算出κ，将c、κ值代入（5）式，可算得该浓度下醋酸溶液的摩尔电导率。
在这里的求测是一个重要问题，对于强电解质溶液可测定其在不同浓度下摩尔电导率再外推而求得，但对弱电解质溶液则不能用外推法，通常是将该弱电解质正、负两种离子的无限稀释摩尔电导率加和计算而得，即：

二．仪器与试剂：
DDBJ-350便携式电导率仪，电导电极，恒温槽，烧杯、锥型瓶，移液管（25mL）；
0.0200 mol·L^-1 KCl标准溶液，0.200 mol·L^-1 HAc标准溶液
三．实验步骤：
1．调节恒温水槽水浴温度至25℃（室温偏高，则水浴温度调节到35℃）。将实验中要测定的溶液恒温。
2．校准便携式电导率仪的电导池常数
按下电导率仪“on/off”键打开仪器，按“模式/测量”键到模式状态，按“▲”或“▼”键调节模式状态，至左下角出现CONT，按“确定”键，左下角出现CAL，按“确定”键，左下角出现CA-M，按“▲”或“▼”键调节0.02mol/L的KCl溶液的电导率大小至0.276 S/m(35℃时为 0.331 S/m )，按“确定”键出现标定好的电导池常数，再按“确定”键输入电导池常数。按“模式/测量”键到测量状态。
3．测量醋酸溶液的电导率
标定好电导池常数后，将两电极用蒸馏水洗净，用吸水纸吸干液体。处理好的电极插入到0.2 mol/L 25mL醋酸溶液中测量电导率。再用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL水并注入到醋酸溶液中稀释到0.1 mol/L。此时不要将电极取出。（为什么？） 测量后，用标有“0.1”字样的移液管吸取25mL溶液弃去，用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL水并注入到醋酸溶液中稀释到0.05 mol/L，摇匀后测量电导率。如此依次测定0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.025 mol/L、0.0125 mol/L醋酸溶液的电导率。
记录相应浓度醋酸的电导率，并计算电离度和解离常数。
4．用蒸馏水清洗电导电极和温度电极，将电极浸泡在盛有蒸馏水的锥形瓶中以备下一次实验用。
四．数据处理：
1．将原始数据及处理结果填入下表：
2．根据测得的各种浓度的醋酸溶液的电导率，求出各相应的摩尔电导率∧_m和电离度a及电离平衡常数K_c。
实验温度： 35℃

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