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1、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，c为解离度，其解离平衡为： 式中电导率的单位是Sm-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
2、 =Kcell/R 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或溶液的电阻，就可以计算出摩尔电导率m，再根据式，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
3、 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1支，带支管试管4支，25ml移液管1支，容量瓶2只，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。 四、实验步骤 1. 调节恒温水浴温度为25.000.1 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.
4、 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： 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1/41/3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。 将电阻箱的所
5、有档位旋至0处，选择B点的落位处，然后从最大档位开始调节，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，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。 重复步骤、两次，即一共测定3次，计算时取其平均值。 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。 实验完毕，关闭所有仪器电源，清洗玻璃仪器及电导
6、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 有关已知数据：25下0.01000mol/L KCl溶液电导率 =0.1413 Sm-1 无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率m=3.90710-2Sm2mol-1 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、思考题 1. 本实验的电桥为什么要选择使用1000
7、Hz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、m、c、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. 你能否设计出一个方案很准确地测得溶液的电阻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吗？因为这两种产品都有它的卖点。 电导率 specific conductance 电导池常数 cell constant 电离平衡 ionization equilibrium 强电解质 strong electrolyte
8、电离度 degree of ionization 寄生电容 parasitic capacitance 示波器 oscillograph / oscilloscope 正弦波 sine wave / sinusoidal wave 电位差计 potential difference meter 液接电位 liquid junction potential 电导池 electrolytic cell 乙酸 acetic acid 电离 ionize 弱电解质 weak electrolyte 参比电极 reference electrode 电桥 electric bridge 检流计 galvanometer 电阻 electric resistance 电桥平衡 bridge balance 频率 frequency
