醋酸电离度和电离常数的测定
化学试剂,九料化工商城 / 2020-10-26
一、醋酸电离度和电离常数的测定实验目的
1.了解用pH计法测定醋酸电离度和电离常数的原理和方法;
2.加深对弱电解质电离平衡的理解;
3.学习pH计的使用方法;
4.练习滴定的基本操作。
二、醋酸电离度和电离常数的测定提要
酸HAc是弱电解质,在水溶液中存在着下列电离平衡:
HAc↔H++Ac-
起始时浓度(M) C o o
平衡时浓度(M) C-Ca Ca Ca
[H+][Ac-] (Ca)2 Ca2
Kα=----------=--------=-------
[HAc] C-Cα 1-α
式中Kα表示弱酸(如醋酸)的电离常数,C表示弱酸的起始时浓度,a表示弱酸的电离度。
在一定温度时,用pH计(酸度计)测定一系列已知浓度的醋酸的pH值,按pH=-lg[H+]换算成[H+]。根据[H+]=Ca,即可求得一系列
对应的醋酸的电离度a和 ca²
----值。
1-a 在一定温度下，
Ca2
-----
1-a 值近似地为一常数,取所得的一系列 Ca2
-----
1-a 的平均值,即为该温度时HAC的电离常数Ka。
三、仪器和药品
1.仪器
pH计、酸式滴定管、碱式滴定管、移液管(25ml)、锥形瓶(250m1 2只)、铁架、小烧杯(100mL 4只)滴定管夹、吸气橡皮球、温度计
A.仪器
pH计是测定溶液pH值最常用的仪器。它应用了一对电极在不同pH值的溶液中能产生不同的电动势这一原理，在这对电极中,一个是指示电极(如玻璃电极,图12-1),另一个是参比电极(如甘汞电极,图12-2)。玻璃电极是用一种导电玻璃吹制成极薄的空心小球,球中装有0.1M HC1(或一定pH值的缓冲溶液)和Ag-AgCI（覆盖有AgCl的Ag丝)。把它插入一待测溶液中,便组成了原电池的一极,例如:
Ag、AgCl(固)|HCl(0.1M)|玻璃|待测溶液此导电玻璃膜把两种溶液隔开,小球内氢离子浓度是固定的,所以该电极的电位随待测溶液PH值的不同而改变。在25℃时,
∅G=∅ºG-0.05917 pH
式中∅G\∅ºG、分别表示上述电极的电位、标准电位。
将玻璃电极和参比电极(如甘电极)组成电池,并与电压表连接,可以测定该电池的电动势E。在25℃时,
E=∅正-∅负=∅甘汞一∅G=∅甘汞-(∅ºG-0.05917pH)
E-∅甘汞+∅ºG
PH=------------
0.05917
式中∅甘汞表示电极的电极电位,常用的是饱和电极,在25°C时其电位为0,2415伏[参看实验十五中式(15-3)]
若知道了的数值,即可从电动势E求出pH值;而∅ºG的数值是可以用一已知pH值的标准缓冲溶液代替待测溶液,从组成原电池的电动势求得的。
pH的读数一般是借电压表测得的电池电动用pH值表示出来的。温度对pH测定值的影响,可根据能斯特(W. Nernst)方程式予以校正在pH计中已配有温度补偿器以补偿(校正)之。
B.操作步骤
25型酸度计的板面如图12-3所示。
.jpg "25型酸度计使用说明")
(1)安装电极把参比电极(甘电极)的金属帽夹在大电极夹10上,把玻璃电极的胶木帽夹在小电极夹11上,玻璃电极插头插入孔8内。个电极的高度可用螺丝12调节。
(2)校正仪器
(a)先打开电源开关,指示灯亮,使仪器预热10~15分钟。
(b)将pH-mV开关5拨到pH位置。
(c)往试杯中注入适量标准缓冲溶液,调节螺丝12使电极浸入溶液中(玻璃电极的玻璃球和甘汞电极的毛细管必须全部浸入溶液中)。
(d)将温度补偿器7拨到测定时溶液温度位置。
(e)根据缓冲溶液的pH值,将量程选择开关6拨到待测溶液的pH值范围上(7~0或7~14）。
(g)按下计数开关4若该电流表指针不指在标准缓冲溶液的pH值处,则调节定位调节器3,使指针指在标准缓冲溶液的pH值处，放松读数开关,指针即回到“7”处若有变动,则需再调节零点调节器2。重复(f)(g)两步几次,直到按下读数开关时指针指在已知pH值处,而放松读数开关时,指针指在“7处。这时仪器已经校正,定位调节器不能再动。
(h)取出电级,用去离子水将电极小心地淋洗清洁。
(3)测量PH值。
(a)用滤纸碎片轻轻吸干沾附于电极上的剩余水滴,或用待测溶液淋洗电极,然后将电极浸入待测溶液中。
(b)待测溶液的温度应与标准缓冲溶液的相同,否则需调节温度补偿器7至待测溶液的温度。
(c)注意指针零点应在PH=7处,否则应调节零点。
(d)按下数开关4,指针所指读数即为该溶液的pH值。
(e)测量完毕后,放开读数开关4,取出电极,用去离子水淋洗电极。
C.玻璃电极的使用与维护
(1)玻璃电极的主要部分是下端的玻璃球(泡),此玻璃球是一层较薄的膜,切与硬物接触,一破裂即失效。
(2)在初次使用时,应先将玻璃球在去离子水中浸数小时,最好一昼夜。不用时也最好把球浸在去离子水中，以便在下次使用时可简化浸球和校正手续。
(3)电极插头上的有机玻璃管具有良好的绝缘性能,切忌与化学药品或油污接触。
(4)不可使玻璃球沾有油污。如果发生这种情况,则应先将玻璃球浸入酒精中,再置于乙醚或四氯化碳中，然后再浸入酒精中,最后用去离子水淋洗并浸于去离子水中。
(5)在测量强碱性溶液的pH时,应尽快操作,测毕后立刻用水淋洗电极,以免碱液腐蚀玻璃。
2.药品
醋酸 HAc(0.1N) 醋酸钠NaAc(0.100M)
标准氢氧化钠NaOH(0.1N、已经标定的)
酚酞（1%）
四、醋酸电离度和电离常数的测定实验内容
1.醋酸溶液浓度的标定[注]
用移液管确量取2份25.00ml 0.1N HAc溶液,分别注入2只250mL锥形瓶中,各加入2滴酚酞指示剂。
分别用标准NaOH溶液滴定至溶液呈浅红色经摇荡后半分钟不消失为止。分别记下滴定前和滴定点时滴定管中NaOH液面的读数,出所用的NaOH溶液的体积,从而求得醋酸溶液的精确度。
[注]若实验时间不够,可先由实验预备室标定。
2.不同浓度的醋酸溶液的配制和pH值的测定
在4只干燥的100ml烧杯中,用酸式滴定管分别加入已标定的醋酸溶液48.00ml或24.00ml或6.00ml(各加一种),接近所要刻度时应一滴一滴地加入。再从另一盛有去离子水的滴定管(酸式或碱式均可),往后面3只烧杯中分别加入24.00ml或36.00mL或42.00ml去离子水(使各溶液的体积均为48.00ml),并混和均匀。根据当量定律求出各份HAc溶液的精确浓度。
用pH计分别测定上述各种浓度的醋酸溶液由稀到浓)的pH值。记录各份溶液的PH值及实验时的室温。计算各溶液中醋酸的电离度以及醋酸的电离常数。
*3.醋酸-醋酸钠缓冲溶液pH值的测定
精确量取等体积的已标定的0.1N HAc溶液和0.100 NaAc溶液,注入烧杯中,混稀均匀。用pH计测定此缓冲溶液的PH值,并计算此缓冲溶液中HAc的电离度。
五、醋酸电离度和电离常数的测定实验前准备的思考题
(1)本实验中测定HA电离常数的原理如何?
(2)若改变所测HAC溶液的浓度或温度,则它的电离度和电离常数有无变化?
(3)配制不同浓度的醋酸溶液有哪些应注意之处?为什么?阳站
(4)如何知道pH计已校正好?
.jpg "玻璃电极和甘汞电极示意图")
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