实验2 电导法测定弱电解质的电离常数
电导法测定弱电解质的电离平衡常数及数据处理
电导法测定醋酸电离常数一、实验目的1.了解溶液电导、电导率和摩尔电导率的概念；2.测量电解质溶液的摩尔电导率，并计算弱电解质溶液的电离常数。
二、实验原理电解质溶液是靠正、负离子的迁移来传递电流。
而弱电解质溶液中，只有已电离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电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为Λ∞m，而且可用离子极限摩尔电导率相加而得。
一定浓度下的摩尔电导率Λm 与无限稀释的溶液中摩尔电导率Λ∞m是有差别的。
这由两个因素造成，一是电解质溶液的不完全离解，二是离子间存在着相互作用力。
所以，Λm 通常称为表观摩尔电导率。
Λm/Λ∞m=α(U++ U-)/(U+∞+ U-∞)若U+= U-，，U+∞=U-∞则Λm/Λ∞m=α式中α为电离度。
AB型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数K a?，起始浓度C0，电离度α有以下关系：+ + B-起始浓度mol/L：C0 0 0平衡浓度mol/L：C0·(1-α) αC0 αC0K c ?=[c(A+)/c?][c(B-)/c?]/[c(AB)/c?]=Cα2/(1-α)=C0Λm2/[c?Λ∞m(Λ∞m-Λm)]根据离子独立定律，Λ∞m 可以从离子的无限稀释的摩尔电导率计算出来。
Λm可以从电导率的测定求得，然后求出K a?。
Λm C0/c? =Λ∞m2K c?/Λm-Λ∞m K c?通过Λm C/c?~1/Λm作图，由直线斜率=Λ∞m2K c?，可求出K c?。
三、仪器与试剂DDS-11A(T)型电导率仪1台；恒温槽1套；0.1000mol/L醋酸溶液。
四、实验步骤1.调整恒温槽温度为25℃±0.3℃。
2.用洗净、烘干的义形管1支，加入20.00mL的0.1000mol/L醋酸溶液，测其电导率。
3.用吸取醋酸的移液管从电导池中吸出10.00mL醋酸溶液弃去，用另一支移液管取10.00mL电导水注入电导池，混合均匀，温度恒定后，测其电导率，如此操作，共稀释4次。
电导法测定弱电解质的电离常数思考题
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电导法测定弱电解质的电离常数1
电导法测定弱电解质的电离常数1 电导法测定弱电解质的电离常数姓名:侯芳利班级:化学2班学号:20105051243一、实验目的1.掌握电桥法测量电导的原理和方法;2.测定电解质溶液的当量电导，并计算弱电解质的电离常数。
二、实验原理θAB型(HAc)弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离常数K与浓度c、电离度α有如下关系:θθ2 K= (c/c )* α/(1-α) ( 1)θ在一定温度下K是一个常数，因此可以通过测定醋酸在不同浓度下的电离θ度，代入(1)式计算得到K值。
醋酸溶液的电离度可用电导法来测定。
电导的物理意义是:当导体两端的电势差为1伏特时所通过的电流强度。
亦即电导,电流强度/电势差。
因此电导是电阻的倒数，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成比。
A kG=(,) l2k称为电导率或比电导，即l为1m，A为1m时溶液的电导，因此电导这个值与电导池的结构无关。
电解质溶液的电导率不仅与温度有关，而且还与溶液的浓度有关，因此通常用摩尔电导率这个量值来衡量电解质溶液的导电本领。
摩尔电导率的定义如下:含有1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:Λm=k/c-3式中c为溶液中物质的量浓度，单位为mol?m。
c,*m,11c,，,,,2,,K(,)mmm1电桥法是测定电阻的常用方法。
它的原理如图所示。
,是高频(1000Hz)交流电源，,,是均匀且带有刻度的滑线变阻(全长1000)。
G为示波器，R为可,变电阻。
调节电阻R或移动触电D，可使,D两点间点位等于零，因此,,间没, 有电流。
R、R、R均可直接由仪器上读出，由此可计算出R。
12,,RRSX, RR12RRS1R, XR2三、仪器和药品电桥装置、电导电极(1支)、移液管(5 ml 2支)、移液管(10 ml 2支)、移液管(25 ml 2支)、恒温槽(1套)、容量瓶(50ml 5支)、试管(2.2cm*15cm 2支)KCl(化学纯);KCl 0.0100M溶液;HAc(化学纯);HAc 0.01000M溶液;NaCl (化学纯);NaCl 0.0100M溶液;电导水。
电导法测定弱电解质的电离常数
1. 了解溶液电导、电导率、摩尔电导率等基 本概念。 2. 掌握用电桥法测量溶液电导的原理和电导 率仪的使用及溶液电导测定方法。
3. 了解浓度对弱电解质电导的 影响，用电 导法测定醋酸的电离平衡常数。
实验原理
• 一定温度下，醋酸在水中发生电离，设电离前醋酸的浓度
为C( mol· L-1)，达到电离平衡时，电离度为α，则：
3.
4. 5.
6.
测定完毕就让电极浸泡在二次水中。关闭各仪器电源、自来水开关， 结束实验。
数据记录与数据处理
• 1. 数据记录 • 实验温度：25±0.1℃ ，当天大气压： • 0.01000 mol· L-1标准KCl的 k=1.413mS· cm-1 • 其他原始数据记入表1中。 •
测试液
HAc(1) HAc(2) HAc(3) HAc(4) HAc(5) 二次水
图1. 测定电导率装置图 1.DDS-303A电导率仪；2.恒温瓶；3.铂黑电导电极； 4.待测溶液；5.恒温循环水；6.磁力搅拌器
实验步骤
1. 2. 调节恒温槽温度为25±0.2℃.打开电导率仪预热10min以上。 校准电导池常数：用标准KCl溶液分别润洗恒温瓶和铂黑电导电极， 然后用50ml量筒量取大概50ml的标准KCl溶液，倒入恒温瓶中， 打开磁力搅拌器，调节温度补偿，将电导率仪调节到测量档，测量 标准KCl溶液的电导率，等电导率仪读数稳定后，将读数调节到 1413μS/cm。 然后倒掉KCl溶液，用最小浓度的醋酸溶液润洗恒温瓶和电导电极， 然后倒50ml待测溶液入恒温瓶，待电导率仪读数稳定后，记下来 读数，即为此溶液的电导率。 重复3步，测量其他待测溶液的电导率值。 最后测量二次水的电导率。
kPa
表1 醋酸系列溶液的测定值及计算值
实验2 电导法测定弱电解质的电离常数
实验二 电导法测定弱电解质的电离常数一、实验目的1. 掌握电导测量的原理和方法。
2. 学会使用 DDS-11A 型电导率仪，测定弱电解质电离平衡常数的方法。
二、实验原理AB 型（如HAc ）弱电解质在溶液中的电离达到平衡时，HAc= H + + Ac - c(1-αc )cαccαc其电离平衡常数（K c ）与浓度（c ）、电离度（αc ）之间有如下的关系：cc cc K αα-=12(1)在一定温度下K c 是常数，因此可以通过测定AB 型弱电解质在不同浓度时的αc ，代入上式就可以求出K c 。
醋酸溶液的电离度可用电导法测定，溶液的电导用电导率仪测定。
测定溶液的电导，要将被测溶液注入电导池中，如图1所示。
图1 浸入式电导池若两电极间距离为l ，电极的面积为A ，则溶液电导G 为：G=КA/1式中：К为电导率。
电解质溶液的电导率不仅与温度有关，还与溶液的浓度有关。
因此常用摩尔电导m λ来衡量电解质溶液的导电能力。
m λ与К之间的关系为：m λ=10-3К/c式中m λ的单位是S·m 2·mol -1，К的单位为S·m -1，c 的单位为mol·dm -3。
对于弱电解质，电离度αc 等于浓度为c 时的摩尔电导(m λ)和溶液在无限稀释时的摩尔电导(∞m λ )之比，即：∞=mmc λλα (2)将式(2)代入式(1)：)(2m m m m cc c K λλλλ-=∞∞ cm κλ=∞∞-⋅=m c m c K cK λκλκ2)(以κ对κc 作图应为一直线，其斜率为2)(∞m c K λ ，截距为)(∞m c K λ ，根据斜率和截距可算出 K c 和∞m λ 。
三、仪器及试剂仪器：恒温装置 1套，DDS-11A 型电导率仪，电导电极，移液管（25 ml 、5 ml 和 1 ml 各 1支），容量瓶（50 ml 5只），250 ml 烧杯1只，洗耳球1只。
电导法测定弱电解质的电离常数.ppt
一、实验目的与要求 1、用电导法测量电解质溶液的电离平衡常数。 2、了解溶液的电导、电导率、摩尔电导率的基 本概念。 二、实验原理 电导是电阻的倒数，其物理意义是：当导体 两端的电位差为1伏特时所通过的电流强度。 在电导池的情况下，电导（G）的大小与两 电极之间的距离（L）成反比，与电极的面积 （A）成正比：
恒温10分钟进行测量其电导率。用同样方法 测定另两种浓度醋酸溶液的电导率。 4、测量完毕后，倒去醋酸液，洗净电导池及 铂黑电极，电导池中注入电导水，测其电导 率。 五、注意事项 温度对电导有很大的影响，所以整个实验必 须在同一温度下进行。 六、数据处理 1、计算各浓度醋酸溶液的摩尔电导率Λm， 电离度α，电离常数Kc。
2、298K时，无限稀释溶液中离子的无限稀 释离子摩尔电导率 Λm ∞ ＝349.8×10-4S· m2· mol-1， Λm ∞ ＝40.9×10- 4S· m2· mol-1。 七、思考题： 1、能否用电桥测电导？ 2、实验中为何用镀铂黑电极？使用时应注意 哪些事项？
开关
电导率仪的结构
量程
显示屏
醋酸在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数 （Kc）与浓度（C）和电离度（α）有如下关系：
c 2 Kc 1
（10－3）
在一定温度下Kc是一常数，因此可通过测定醋酸 在不同浓度下的电离度来计算Kc值。 根据电离学说，弱电解质的电离度α随溶液的稀释 而增大，当溶液无限稀释时，则弱电解质全部电离， 在一定温度下，溶液的摩尔电导与离子的真实浓度 成正比，因而也与电离度（α）成正比，所以弱电 解质的电离度（α）应等于溶液在浓度为C时的摩 尔电导率Λm 和溶液在无限稀释时的摩尔电导率Λm ∞ 之比，即：
G＝A/L （10－1） Λ称为电导率，即L为1米2时溶液的电导，其值与电 导池的结构无关。 电解质溶液的电导不仅与温度有关，而且还与 溶液的浓度有关，因此通常用摩尔电导这个量值来 衡量电解质溶液的导电本领。 摩尔电导的定义如下：含有1摩尔电解质的溶 液全部置于相距为1米的两个电极之间，此时两电 极之间的电导率称为摩尔电导率（ Λm ）。摩尔电 导率与电导率之间有如下关系： Λm ＝Λ/C （10－2） 式中C为溶液的摩尔浓度。
实验二 电导法测定弱电解质的电离平衡常数和难溶盐的溶度积
作图求得
和
二、实验原理
5.电导法测定溶度积
(PbSO4 ) (溶液) (水) 3 3 c(饱和) 10 10 m (PbSO4 ) m (PbSO4 )
1 2 1 (PbSO4 ) m ( Pb ) m ( SO 2 4 ) 2 2 2
二、实验原理
4. 解离平衡常数
HAc 起始时： c 平衡时： c(1-α) H+ ＋ Ac0 0 cα cα
c 2 Λm $ K$ c Λm ( Λm Λm )
c Λm $ 1 1 c $ 2 Λm K ( Λm ) Λm
1 $ cΛ 作图求得 。 K 对c对 对c 作图求得 和 m Λm
二、实验原理
2.摩尔电导率
溶液的摩尔电导率是指含有1mol电解质的溶液置于相 距为1m的两平行板电极之间的电导。以Λm表示：
10 Λm c
3
Λm的单位是Sm2 mol-1，c的单位为moll-1。
二、实验原理
3. 电离度
Hale Waihona Puke Λm ΛmΛm可由实验测得的 求出。
Λm (H + ) λm (Ac ) HAc λm Λm (HCl) Λm (NaAc) Λm (NaCl)
注意单位，数据处理时要转成S m-1
4.
四、实验数据处理
1 对c Λ m 作图求得 K $（HAc）。 1. Λm
2. 计算硫酸铅溶度积 K sp 。
电解质溶液的电导G是其电阻R的倒数，其大小与两 电极间的距离（l）成反比，与电极的面积（A）成正比。 A l 表示为：G 或 G K cell G A l Kcell称为电导池常数，
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：式中电导率κ的单位是S·m-1，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。
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实验二 电导法测定弱电解质的电离常数
一、实验目的
1. 掌握电导测量的原理和方法。
2. 学会使用 DDS-11A 型电导率仪，测定弱电解质电离平衡常数的方法。
二、实验原理
AB 型（如HAc ）弱电解质在溶液中的电离达到平衡时，
HAc
= H + + Ac - c(1-αc )
cαc
cαc
其电离平衡常数（K c ）与浓度（c ）、电离度（αc ）之间有如下的关系：
c
c c
c K αα-=12
(1)
在一定温度下K c 是常数，因此可以通过测定AB 型弱电解质在不同浓度时的αc ，代入上式就可以求出K c 。
醋酸溶液的电离度可用电导法测定，溶液的电导用电导率仪测定。
测定溶液的电导，要将被测溶液注入电导池中，如图1所示。
图1 浸入式电导池
若两电极间距离为l ，电极的面积为A ，则溶液电导G 为：
G=К
A/1
式中：К为电导率。
电解质溶液的电导率不仅与温度有关，还与溶液的浓度有关。
因此常用摩尔电导m λ来衡量电解质溶液的导电能力。
m λ与К之间的关系为：
m λ=10-3К/c
式中m λ的单位是S·m 2·mol -1，К的单位为S·m -1，c 的单位为mol·dm -3。
对于弱电解质，电离度αc 等于浓度为c 时的摩尔电导(m λ)和溶液在无限稀释时的摩尔电导(∞
m λ )之比，即：
∞
=m
m
c λλα (2)
将式(2)代入式(1)：
)
(2
m m m m c
c c K λλλλ-=∞∞ c
m κλ=
∞∞-⋅=m c m c K c
K λκ
λκ2
)(
以κ对
κ
c 作图应为一直线，其斜率为2
)(∞m c K λ ，截距为)(∞
m c K λ ，根
据斜率和截距可算出 K c 和
∞m λ 。
三、仪器及试剂
仪器：恒温装置 1套，DDS-11A 型电导率仪，电导电极，移液管（25 ml 、5 ml 和 1 ml 各 1支），容量瓶（50 ml 5只），250 ml 烧杯1只，洗耳球1只。
药品：0.0100 mol•dm -3 KCl 溶液（KCl 于110℃烘4h ），0.1000 mol•dm -3 HAc 溶液，电导水。
四、实验步骤
1．调节恒温槽温度为25±0.1 ℃。
2．配制溶液：准确配制浓度为0.050、0.010、0.0050、0.0010 和0.0005 mol•dm-3的HAc溶液。
3．测定电导池常数(K cell)（即电极常数）：倾去电导池中的纯水（为防止电导电极干燥后吸附杂质，及干燥后的电极浸入溶液时表面不易完全浸润引起气泡，造成表面积发生变化等而影响测量结果，常将电导电极浸在电导池内的纯水中）。
然后用少量的0.0100 mol•dm-3KCl 溶液洗涤电导电极三次，加入0.0100 mol•dm-3 KCl 溶液，使液面超过电极铂片1～2 cm，再移入25±0.1 ℃恒温槽中恒温10 分钟后用电导仪测量（DDS-11A 型电导率仪的使用方法详见附录）。
测量时，将DDS-11A 型电导率仪“量程”档开关置于“200”档，将“测量/校准”开关扳至“校正”位置，调节“常数”旋钮使屏幕显示为“1.00”。
将“测量/校准”开关扳至“测量”位置，读出屏幕显示的KCl标准溶液的电导（S2），电导池常数K cell=S1/S2，S1为KCl标准溶液的电导率（0.01mol/L KCl标准溶液，25℃时S1=1413μS/cm，30℃时S1=1552μS/cm），S2为测量得到的KCl标准溶液的电导。
4. 测定乙酸溶液的电导率：倒去KCl 溶液，用电导水充分洗净电导池及电导电极，再用少量0.0005 mol•dm-3 HAc 溶液洗涤电导池和电导电极三次，将电极浸入0.0005 mol•dm-3 HAc 溶液中，将“校准/测量”开关置于“测量”，将量程开关由大到小逐渐调节，直至所需测量范围，屏幕显示读数乘以量程开关倍率（C=1）即为被测溶液的实际电导率。
数据记入表1中，重复测量两次一并记入表1中，取三次测量值的平均值作为该浓度HAc的电导率。
同样方法，由稀到浓分别测定0.0010、0.0050、0.0100、0.0500 和0.1000 mol•dm-3的HAc溶液的电导率，一并记入表1。
5. 同法测定电导水的电导率，重复测定三次。
以校正电导水对溶液电导率的影响。
6．将恒温槽温度调至35±0.1℃，同法测量不同浓度HAc的电导率，列于表2。
7．实验结束后，先关闭各仪器的电源，用蒸馏水充分冲洗电导池和电极，
并将电极浸入蒸馏水中备用。
表1 25℃不同HAc浓度时的电导率
表2 35℃不同HAc浓度时的电导率
五、结果与讨论
1. 计算κ
c
并列于表1和表2中。
2. 以κ对
κ
c
作图，根据斜率和截距计算不同温度下的 K c 和 ∞m
λ 。
六、注意事项
1. 为了提高实验精度，实验中的一切操作都必须采用电导水。
常用的电导水是用离子交换树脂来制备的。
为了除去其中的CO 2，要通入氮气几分钟。
本实验中电导水以蒸馏水代替，通氮过程忽略。
2．实验过程中严禁用手触及电导池内壁和电极。
3．溶液的电导率对溶液的浓度很敏感，在测定前，一定要用被测溶液多次荡洗电导池和电极，以保证被测溶液的浓度与容量瓶中溶液的浓度一致。
4. 离子的极限摩尔电导率∞
m λ与温度有关，通常温度每升高1度，电导率增
加 2～2.5%， 因此测量前溶液要充分恒温。
∞
m λ可由下式计算：
∞m λ（HAc ）=
H +、Ac -的极限摩尔电导率与温度的关系为：
)]25(01385.01[1082.349/4
12,-+⨯=⋅⋅--∞+
t mol m S H
m λ )]25(0238.01[109.40/412,-+⨯=⋅⋅--∞-
t mol m S Ac
m λ
式中t 为体系的摄氏温度。
由上式可计算任何温度下HAc 的∞
m λ值。
七、思考题
1．测定电解质溶液的电导，为什么一般用交流电而不用直流电？
2．若实验过程中，电导池常数发生改变，它对 HAc 的电离常数有何影响？ 3．结合本实验结果，分析当HAc 浓度变稀时，К、m λ、αc 、K c 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？
4．将实验测定的K c 值与文献值比较，试述误差的主要来源。
)Ac ()H
(m
m -∞+
∞λ+λ
附录：DDS-11A电导率仪的使用说明
1、开机
a）电源线插入仪器电源插座，电导电极插入仪器后面板的电极插座中；
b）按电源开关接通电源，预热10min后，进行校准。
2、校准
按下“校准/测量”按钮，使其处于“校准”状态，调节“常数”调节旋钮，使仪器显示所使用电极的常数标称值。
电导电极的常数，通常有10、1.0、0.1、0.01四种类型，每种类型电导电极准确的常数值，制造厂均标明在每支电极上作为参考。
常数调节方法如下：电极常数为1的类型：如电极常数的标称值为1.048，调节“常数”调节旋钮，使仪器显示值为104.8，（测量值=显示值×1）。
电极常数（即电导池常数）也可由测定KCl标准溶液的电导计算而得，电极未使用前，标于电极上的电导池常数与测定KCl标准溶液得到的值相差不大，电极长期使用后，其电极常数值变化较大，此时需由测定KCl标准溶液的方法计算得到，而不再使用标于电极上的电导池常数值。
3、测量
a）电导常数及量程的选择
在电导率测量的过程中，正确选择电导电极的类型和量程，对获得较高的测量精度是非常重要的。
表1 电导率测量范围与对应使用的电导电极常数推荐表
“量程”选择开关，可选择（2、20、200、2000及2×104）μS/cm五个测量量程档。
根据本实验所选用的铂黑电极（电极常数为1.0），实验时仪器量程可根据被测溶液电导率大小，选择20、200或2000量程档。
b）温度补偿
用温度计测量被测溶液的温度后，将“温度”调节旋钮指向被测溶液的实际温度值的刻度线位置。
此时，显示的值是经温度补偿后换算到25℃时的电导率值。
c）测量
按下“校准/测量”按钮，使其处于“测量”状态，（此时，按钮为向上弹起的位置），将“量程”开关置于合适的量程档，待仪器显示稳定后，该显示值即为被测量溶液换算到25℃时的电导率值，实际测量结果与使用各种不同电导电极常数有关。
本实验使用的电导电极常数C为1，测量结果（单位μS/cm）为显示读数×C，即显示读数×1。
仪器在测量状态下，将清洗过的电极浸入溶液中，此时显示数值即为被测溶液的电导率值。
测量过程中，若显示屏首位为1，后三位数字熄灭，表示测量值超出测量量程范围，此时，应将“量程”开关置于高一档量程来测量。
若显示值很小，则应该将“量程”开关置于低一档量程，以提高测量精度。