[指南]电导法测定弱电解质的电离常数

[指南]电导法测定弱电解质的电离常数 实验四 电导法测定弱电解质的电离常数 一、实验目的 1. 学会用电导法测定醋酸的电离平衡常数; 2. 熟悉电导池、电导池常数、溶液电导(或电导率)等相关基本概念; 3. 掌握电桥法测量溶液电导的实验方法和技术。 二、实验原理 根据Arrhenius(阿累尼乌斯)的电离理论，弱电解质与强电解质不同，它在溶液中仅部分解离，离子和未解离的分子之间存在着动态平衡。如醋酸水溶液中，设c为醋酸的原始浓度，αc为解离度，其解离平衡为: -1式中电导率κ的单位是S?m， 为测量的电导电极两极片间的间距，A为电极片的截面积，对于一个固定的电导池，l和A都是定值，故比值 l/A为一常数，称为电池常数Kcell。所以有 κ=Kcell/R (6) 根据以上关系，只要我们在指定温度下测得不同浓度下的电导率κ(用电导率仪)或溶液的电阻(用1000Hz交流电下的惠斯通电桥测)，就可以计算出摩 尔电导率?m，再根据式(3)，即可计算出解离常数K来。本实验我们采用测溶液电阻的方法，先用已知电导率的KCl标准溶液测出那个条件下的特征电阻值RS，算出Kcell;然后使用同一电导池测定待测乙酸溶液的电阻Rx，最后就可以得到解离常数K 因此，实验中必须考虑的是，在增大交流电频率以防极化的同时，还要尽量消 除相位差对电桥平衡的影响。比较好的办法是，选择1000Hz的交流频率，尽可 能使电流通过电导池里的溶液电阻而不是寄生电容Cx，从而使电导池上的电压降的相位移动较小，而不至于影响测量精度。 三、仪器和试剂 仪器:XD-7型低频信号发生器1台，ZX56型电阻箱1台，SJ8001型示波器1台，恒温水浴1套，260型铂电导电极(镀铂黑)1支，带支管试管4支，25ml移液管1支，容量瓶2只(50ml)，小烧杯，洗瓶，导线若干。 试剂:0.01000mol/L KCl溶液，0.1mol/L 左右的HAc溶液(准确浓度c标于瓶签)。 四、实验步骤 1. 调节恒温水浴温度为25.00?0.1? 2. c/2和c/4浓度HAc溶液的配制:用移液管移取25.00ml真实浓度为c(标于瓶签上)的HAc溶液，注入50ml容量瓶中，然后加蒸馏水至刻度并摇匀即成，其真实浓度分别为原溶液浓度的1/2。然后取c/2浓度的HAc溶液同样方法配制c/4浓度HAc溶液。 3. 按图用导线连接电桥线路，接好后需经教师检查。检查并调节示波器及低频信号发生器(输出频率为1000Hz)的各有关旋钮，然后接通各自电源，观察示波器屏幕，如果出现稳定的正弦波图形，说明接线正确，仪器工作状态也正常，可以进行下一步测定工作。 4. 电池常数的测定: (1)将电导电极和试管用蒸馏水洗净，然后用少量0.01000mol/L的KCl溶液涮洗3次;在试管中加入1/4,1/3容积的KCl溶液，并插入电导电极，将试管置于恒温水浴中恒温5分钟以上。注意: a. 操作时切勿触碰电极头镀铂黑处，以免损伤铂黑镀层而导致电池常数改变。 b. 测量时若观察到电极表面附有小气泡，应轻轻敲击振动试管，将其排除，以免引起测量误差。 (2)将电阻箱的所有档位旋至0处，选择B点的落位处(取一次中间点)，然后从最大档位(×1000)开始调节，每旋转一格，观察示波器屏幕上的正弦曲线的波幅变化，调至波幅最小为止。依次调节下一个档位(×100，×10，×1)， 最终使得屏幕上波幅减小为0，即形成一条直线，这时可认为电桥达到平衡状态，将电阻箱各档位的读数相加，即为电阻箱阻值R3。 注意:如果从0开始调节某档位旋钮，发现正弦曲线波幅一直增大，说明前一档位调节过大，应将前一档位的数字减少为1个，再回头调节该档位。 (3)重复步骤(1)、(2)两次，即一共测定3次，计算时取其平均值。 (4)HAc溶液电导的测定:按上述(1)~(4)的方法，依次测定浓度为c，c/2及c/4的HAc溶液的电阻值。 (5)实验完毕，关闭所有仪器电源，清洗玻璃仪器及电导电极，并将电导电极呈给老师看一眼后置于蒸馏水瓶中浸泡保养。 五、数据处理 -1 有关已知数据:25?下0.01000mol/L KCl溶液电导率К =0.1413 S?m -22-1无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率(25?)??m=3.907×10S?m?mol 1( 将实验数据列表，然后按实验原理部分所述，分别计算电池常数Kcell和各浓度HAc溶液的解离常数K。 附:数据记录参考格式: 溶液温度___25.0_____? HAc溶液浓度:c:_0.1__mol/L c/2:_0.5__mol/L c/4:__0.025___mol/L (1)电导池常数的测定: (2)乙酸解离常数的测定: 六、思考 1. 本实验的电桥为什么要选择使用1000Hz的交流电源,如为了防止极化，频率高一些不是更好吗,试权衡其利弊。 2. 结合本实验结果，分析当HAc浓度变稀时，Rx、к、?m、αc、K等怎样随浓度变化,你的实验结果与理论是否相符合,为什么, 3. 公式是针对什么溶液的,是不是任何电解质的都能够通过作 图法外推得到, 4. 你能否设计出一个很准确地测得溶液的电阻(或电导率)或者一个携带很方便的、精度不是很高的产品快捷地测出溶液的电阻(或电导率)吗,因为这两种产品都有它的卖点。 【英汉词条】 电导率 specific conductance 电导池 electrolytic cell 电导池常数 cell constant 乙酸 acetic acid 电离平衡 ionization equilibriu电离 ionize m 强电解质 strong electrolyte 弱电解质 weak electrolyte 电离度 degree of ionization 参比电极 reference electrode 寄生电容 parasitic capacitance电桥 electric bridge 示波器 oscillograph / oscillos检流计 galvanometer cope 正弦波 sine wave / sinusoidal 电阻 electric resistance wave 电位差计 potential difference 电桥平衡 bridge balance meter 液接电位 liquid junction poten频率 frequency tial