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技術文章
Technical articles
更新時間：2017-12-12
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實驗目的
1. 了解用pH計測定醋酸解離常數的原理和方法。
2. 學會酸式滴定管及pHS-25型pH計的正確使用。
實驗原理
配制一系列已知濃度的醋酸溶液，在一定的溫度下，用pH計測定它們的pH值，根據pH= -lg[C(H+)/C0]，計算C(H+)，代入平衡常數關系式，可求得一系列( HAc)值，其平均值即為該溫度下的解離常數。
儀器、藥品及材料
儀器：pHS-25型pH計，復合電極，燒杯（50mL，4個），酸式滴定管（50mL，2支）
藥品：HAc(0.1000mol·L-1)
材料：碎濾紙、標準緩沖溶液
實驗內容及步驟
1. 配制系列已知濃度的醋酸溶液
取5只干燥的50 mL燒杯，編號后，按表5-1用量，用酸式滴定管量取已知濃度的醋酸溶液（由實驗室提供），配制不同濃度的醋酸溶液。
2. 醋酸溶液pH值的測定
用pHS-25型pH計，按醋酸濃度由稀到濃的次序測定1~5號HAc溶液的pH值，記錄在表5-1中。
3. 數據處理 計算表5-1中各項的值，計算出實驗室溫度時，HAc的解離常數，求算相對誤差并分析產生的原因。
表5-1 實驗數據處理表
實驗結果：實驗溫度時，醋酸的平衡常數為：
測定時溶液的溫度 ： ℃標準溶液的濃度： mol·L-1 | |||||||
燒杯編號 |
/mL |
/mL | 配制HAc溶液的濃度/ mol·L-1 | 測得的pH值 | C(H+)平 / mol·L-1 |
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1 | 3.00 | 45.00 |
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2 | 6.00 | 42.00 |
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3 | 12.00 | 36.00 |
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4 | 24.00 | 24.00 |
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5 | 48.00 | 0.00 |
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(HAc) =（
1 +
2 +
3 +
4 +
5）÷5
誤差分析：求算相對誤差，并分析誤差產生的原因。
（文獻值：25℃時
(HAc) =1.75×10-5）
預習要求： 按表5-2中HAc和H2O的體積，溶液的溫度：25℃，HAc溶液的濃度：0.1000mol·L-1，
(HAc) = 1.75×10-5，計算各溶液的pH值。
表5-2 預習數據表
思考題
1. 不同濃度的HAc溶液的解離度α是否相同，為什么？
2. 測定不同濃度HAc溶液的pH值時，為什么按由稀到濃的順序？
3. 若HAc溶液濃度很稀，能否應用下列近似公式：
( HAc) ≈ C2(H+)/C(HAc) 求解離常數？為什么？
相關鏈接：醋酸解離度和解離常數的測定的其他方法
（1）緩沖溶液法
根據緩沖溶液的計算公式：pH = pKa - lg｛C(HAc)/C(Ac-)｝
若C(HAc) = C(Ac-)，則上式簡化為pH = pKa
由于 pKa = - lg Ka 因而，如果將HAc溶液分為體積相等的兩部分，其中一部分用NaOH溶液滴定至終點（此時HAc幾乎*轉化為Ac-），再與另一部分HAc溶液混合，即形成緩沖溶液，測定該混合溶液的pH值，即可得到HAc溶液的解離常數Ka。測定時無需知道HAc溶液和NaOH溶液的濃度。
（2）電導率法
電解質溶液是離子電導體，在一定溫度時，電解質溶液的電導（電阻的倒數）λ為：
λ = κA/l
式中κ為電導率（電阻的倒數），表示長度l為1m、截面積A為1m2 導體的電導；單位為S·m-1。電導的單位為S [西（門子）]。
在一定溫度下，電解質溶液的電導λ與溶質的性質及其濃度c有關。為了便于比較不同溶質的溶液的電導，常采用摩爾電導λm。它表示在相距1㎝的兩平行電極間，放置含有1單位物質的量電解質的電導，其數值等于電導率κ乘以此溶液的全部體積。若溶液的濃度為c（mol·L-1）,則含有1單位物質的量電解質的溶液體積V=10-3/c（m3·mol-1），于是溶液的摩爾電導為
λm=κV=10-3κ/c
λm的單位為S·m2·mol-1。
根據稀釋定律，若電解質溶液的濃度c越小，若電解質的解離度α越大，無限稀釋時，若電解質也可看作是*解離的，即此時的α =。從而可知，一定溫度下，某濃度c的摩爾電導λm與無限稀釋時的摩爾電導λm，∞之比，即為該若電解質的解離度：
α =λm/λm，∞
不同溫度時，HAc的λm，∞值如表5.3所示。
表5.3 不同溫度下HAc無限稀釋時的摩爾電導λm，∞
溫度T/K | 273 | 291 | 298 | 303 |
λm，∞（S·m2·mol-1） | 0.0245 | 0.0349 | 0.0391 | 0.0428 |
籍電導率儀測定一系列已知起始濃度的HAc溶液的κ值，根據上面的公式，即可求得所對應的解離度α ，也可得：
Ka = C0λm2/{λm，∞（λm，∞-λm）}
根據上式，可求得HAc的解離常數Ka 。
當前位置：
