醋酸電離度和電離常數(shù)的測定
化學試劑,九料化工商城 / 2020-10-26
一、醋酸電離度和電離常數(shù)的測定實驗?zāi)康?/span>
1.了解用pH計法測定醋酸電離度和電離常數(shù)的原理和方法;
2.加深對弱電解質(zhì)電離平衡的理解;
3.學習pH計的使用方法;
4.練習滴定的基本操作。
二、醋酸電離度和電離常數(shù)的測定提要
酸HAc是弱電解質(zhì),在水溶液中存在著下列電離平衡:
HAc↔H++Ac-
起始時濃度(M) C o o
平衡時濃度(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)的電離常數(shù),C表示弱酸的起始時濃度,a表示弱酸的電離度。
在一定溫度時,用pH計(酸度計)測定一系列已知濃度的醋酸的pH值,按pH=-lg[H+]換算成[H+]。根據(jù)[H+]=Ca,即可求得一系列
對應(yīng)的醋酸的電離度a和 ca²
----值。
1-a 在一定溫度下，
Ca2
-----
1-a 值近似地為一常數(shù),取所得的一系列 Ca2
-----
1-a 的平均值,即為該溫度時HAC的電離常數(shù)Ka。
三、儀器和藥品
1.儀器
pH計、酸式滴定管、堿式滴定管、移液管(25ml)、錐形瓶(250m1 2只)、鐵架、小燒杯(100mL 4只)滴定管夾、吸氣橡皮球、溫度計
A.儀器
pH計是測定溶液pH值最常用的儀器。它應(yīng)用了一對電極在不同pH值的溶液中能產(chǎn)生不同的電動勢這一原理，在這對電極中,一個是指示電極(如玻璃電極,圖12-1),另一個是參比電極(如甘汞電極,圖12-2)。玻璃電極是用一種導(dǎo)電玻璃吹制成極薄的空心小球,球中裝有0.1M HC1(或一定pH值的緩沖溶液)和Ag-AgCI（覆蓋有AgCl的Ag絲)。把它插入一待測溶液中,便組成了原電池的一極,例如:
Ag、AgCl(固)|HCl(0.1M)|玻璃|待測溶液此導(dǎo)電玻璃膜把兩種溶液隔開,小球內(nèi)氫離子濃度是固定的,所以該電極的電位隨待測溶液PH值的不同而改變。在25℃時,
∅G=∅ºG-0.05917 pH
式中∅G\∅ºG、分別表示上述電極的電位、標準電位。
將玻璃電極和參比電極(如甘電極)組成電池,并與電壓表連接,可以測定該電池的電動勢E。在25℃時,
E=∅正-∅負=∅甘汞一∅G=∅甘汞-(∅ºG-0.05917pH)
E-∅甘汞+∅ºG
PH=------------
0.05917
式中∅甘汞表示電極的電極電位,常用的是飽和電極,在25°C時其電位為0,2415伏[參看實驗十五中式(15-3)]
若知道了的數(shù)值,即可從電動勢E求出pH值;而∅ºG的數(shù)值是可以用一已知pH值的標準緩沖溶液代替待測溶液,從組成原電池的電動勢求得的。
pH的讀數(shù)一般是借電壓表測得的電池電動用pH值表示出來的。溫度對pH測定值的影響,可根據(jù)能斯特(W. Nernst)方程式予以校正在pH計中已配有溫度補償器以補償(校正)之。
B.操作步驟
25型酸度計的板面如圖12-3所示。
.jpg "25型酸度計使用說明")
(1)安裝電極把參比電極(甘電極)的金屬帽夾在大電極夾10上,把玻璃電極的膠木帽夾在小電極夾11上,玻璃電極插頭插入孔8內(nèi)。個電極的高度可用螺絲12調(diào)節(jié)。
(2)校正儀器
(a)先打開電源開關(guān),指示燈亮,使儀器預(yù)熱10~15分鐘。
(b)將pH-mV開關(guān)5撥到pH位置。
(c)往試杯中注入適量標準緩沖溶液,調(diào)節(jié)螺絲12使電極浸入溶液中(玻璃電極的玻璃球和甘汞電極的毛細管必須全部浸入溶液中)。
(d)將溫度補償器7撥到測定時溶液溫度位置。
(e)根據(jù)緩沖溶液的pH值,將量程選擇開關(guān)6撥到待測溶液的pH值范圍上(7~0或7~14）。
(g)按下計數(shù)開關(guān)4若該電流表指針不指在標準緩沖溶液的pH值處,則調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器3,使指針指在標準緩沖溶液的pH值處，放松讀數(shù)開關(guān),指針即回到“7”處若有變動,則需再調(diào)節(jié)零點調(diào)節(jié)器2。重復(fù)(f)(g)兩步幾次,直到按下讀數(shù)開關(guān)時指針指在已知pH值處,而放松讀數(shù)開關(guān)時,指針指在“7處。這時儀器已經(jīng)校正,定位調(diào)節(jié)器不能再動。
(h)取出電級,用去離子水將電極小心地淋洗清潔。
(3)測量PH值。
(a)用濾紙碎片輕輕吸干沾附于電極上的剩余水滴,或用待測溶液淋洗電極,然后將電極浸入待測溶液中。
(b)待測溶液的溫度應(yīng)與標準緩沖溶液的相同,否則需調(diào)節(jié)溫度補償器7至待測溶液的溫度。
(c)注意指針零點應(yīng)在PH=7處,否則應(yīng)調(diào)節(jié)零點。
(d)按下數(shù)開關(guān)4,指針所指讀數(shù)即為該溶液的pH值。
(e)測量完畢后,放開讀數(shù)開關(guān)4,取出電極,用去離子水淋洗電極。
C.玻璃電極的使用與維護
(1)玻璃電極的主要部分是下端的玻璃球(泡),此玻璃球是一層較薄的膜,切與硬物接觸,一破裂即失效。
(2)在初次使用時,應(yīng)先將玻璃球在去離子水中浸數(shù)小時,最好一晝夜。不用時也最好把球浸在去離子水中，以便在下次使用時可簡化浸球和校正手續(xù)。
(3)電極插頭上的有機玻璃管具有良好的絕緣性能,切忌與化學藥品或油污接觸。
(4)不可使玻璃球沾有油污。如果發(fā)生這種情況,則應(yīng)先將玻璃球浸入酒精中,再置于乙醚或四氯化碳中，然后再浸入酒精中,最后用去離子水淋洗并浸于去離子水中。
(5)在測量強堿性溶液的pH時,應(yīng)盡快操作,測畢后立刻用水淋洗電極,以免堿液腐蝕玻璃。
2.藥品
醋酸 HAc(0.1N) 醋酸鈉NaAc(0.100M)
標準氫氧化鈉NaOH(0.1N、已經(jīng)標定的)
酚酞（1%）
四、醋酸電離度和電離常數(shù)的測定實驗內(nèi)容
1.醋酸溶液濃度的標定[注]
用移液管確量取2份25.00ml 0.1N HAc溶液,分別注入2只250mL錐形瓶中,各加入2滴酚酞指示劑。
分別用標準NaOH溶液滴定至溶液呈淺紅色經(jīng)搖蕩后半分鐘不消失為止。分別記下滴定前和滴定點時滴定管中NaOH液面的讀數(shù),出所用的NaOH溶液的體積,從而求得醋酸溶液的精確度。
[注]若實驗時間不夠,可先由實驗預(yù)備室標定。
2.不同濃度的醋酸溶液的配制和pH值的測定
在4只干燥的100ml燒杯中,用酸式滴定管分別加入已標定的醋酸溶液48.00ml或24.00ml或6.00ml(各加一種),接近所要刻度時應(yīng)一滴一滴地加入。再從另一盛有去離子水的滴定管(酸式或堿式均可),往后面3只燒杯中分別加入24.00ml或36.00mL或42.00ml去離子水(使各溶液的體積均為48.00ml),并混和均勻。根據(jù)當量定律求出各份HAc溶液的精確濃度。
用pH計分別測定上述各種濃度的醋酸溶液由稀到濃)的pH值。記錄各份溶液的PH值及實驗時的室溫。計算各溶液中醋酸的電離度以及醋酸的電離常數(shù)。
*3.醋酸-醋酸鈉緩沖溶液pH值的測定
精確量取等體積的已標定的0.1N HAc溶液和0.100 NaAc溶液,注入燒杯中,混稀均勻。用pH計測定此緩沖溶液的PH值,并計算此緩沖溶液中HAc的電離度。
五、醋酸電離度和電離常數(shù)的測定實驗前準備的思考題
(1)本實驗中測定HA電離常數(shù)的原理如何?
(2)若改變所測HAC溶液的濃度或溫度,則它的電離度和電離常數(shù)有無變化?
(3)配制不同濃度的醋酸溶液有哪些應(yīng)注意之處?為什么?陽站
(4)如何知道pH計已校正好?
.jpg "玻璃電極和甘汞電極示意圖")
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