實驗六　醋酸解離常數(shù)的測定

（一）緩沖溶液法

【實驗目的】

1.利用測緩沖溶液的pH方法測定弱酸HAc的值。

2.學習移液管和容量瓶的使用方法，并練習配制溶液。

3.學習酸度計的使用方法。

【預習與思考】

由測定等濃度的HAc和NaAc混合溶液的pH來確定HAc的解離常數(shù)的基本原理是什么？

【基本原理】

在HAc和NaAc組成的緩沖溶液中，由于同離子效應，當達到解離平衡時，c（HAc）≈c0（HAc），c（Ac-）≈c0（NaAc）。酸性緩沖溶液pH的計算公式為：

對于由相同濃度HAc和NaAc組成的緩沖溶液，則有：

本實驗中，量取兩份相同體積、相同濃度的HAc溶液，在其中一份中滴加NaOH溶液至恰好中和（以酚酞為指示劑），然后加入另一份HAc溶液，即得到等濃度的HAc-NaAc緩沖溶液，測其pH即可得到（HAc）及（HAc）。

【實驗用品】

儀器：酸度計，復合電極（玻璃電極或甘汞電極）燒杯（50mL 4只，100mL 2只），容量瓶（50mL 3只），移液管（25mL），吸量管（10mL），量筒（10mL 4只），玻璃棒，洗耳球。

藥品：HAc（0.10mol·L-1），NaOH（0.10mol·L-1）。

其他：酚酞（1％）。

【實驗步驟】

用酸度計測定等濃度的HAc和NaAc混合溶液的pH。

1.配制不同濃度的HAc溶液

實驗室備有已標編號的小燒杯和容量瓶。用4號燒杯盛已知準確濃度的HAc溶液。用吸量管（10mL）從燒杯中吸取0.10mol·L-1HAc溶液5.00mL、10.00mL分別放入1號、2號容量瓶中，用移液管（25mL）從燒杯中吸取25.00mL 0.10mol·L-1HAc溶液放入3號容量瓶中，分別用蒸餾水稀釋到刻度，搖勻。連同未稀釋的HAc溶液可得到4種濃度不同的溶液，由稀到濃依次編號為1、2、3、4。計算每份HAc溶液的準確濃度。

2.制備等濃度的HAc和NaAc混合溶液

從1號容量瓶中用10mL量筒量取10mL HAc溶液于1號燒杯中，加入1滴酚酞溶液后用滴管滴入NaOH溶液（0.10mol·L-1）至酚酞變色，半分鐘內不褪色為止。再從1號容量瓶中取出10mL HAc溶液加入到1號燒杯中，混合均勻。以2號、3號容量瓶中的已知濃度的HAc溶液和實驗室中準備的HAc溶液（0.10mol·L-1）（作為4號溶液），重復上述實驗。

3.測定pH值

分別測定1～4號燒杯中混合溶液的pH值，這一數(shù)值就是HAc的（HAc）。

【數(shù)據(jù)記錄和結果處理】

將實驗中測得的有關數(shù)據(jù)填入表2-12中，計算出4個（HAc）值并求（HAc）和樣本標準偏差s。

（二）pH法

【實驗目的】

1.掌握用pH法測定HAc解離度和解離常數(shù)的原理和方法。

2.加深對弱電解質解離平衡的理解。

3.學習酸度計、滴定管和容量瓶的使用。

【預習與思考】

1.實驗中所用的燒杯和吸量管分別用哪種HAc溶液潤洗？容量瓶是否要用HAc溶液潤洗？

2.若改變所測HAc溶液的濃度和溫度，HAc的解離度和解離常數(shù)有無變化？

【基本原理】

醋酸（HAc）是弱電解質，在水溶液中存在下列解離平衡：

平衡常數(shù)表達式為：

若c為HAc的起始濃度，［H+］、［Ac-］、［HAc］分別為氫離子、醋酸根、醋酸的平衡濃度，為解離平衡常數(shù)，則在純水中［H+］=［Ac-］，［HAc］=c-［H+］。當解離度α< 5％時，可以近似處理為［HAc］≈c。

實驗中用酸度計測出已知濃度HAc溶液的pH，即可求出HAc的解離常數(shù)和解離度。這種方法稱為pH法。

【實驗用品】

儀器：酸度計，容量瓶（50mL）3只，燒杯（50mL）4只，酸式滴定管1支，洗耳球1個。

藥品：HAc（0.1mol·L-1，實驗室標定濃度）標準溶液。

【實驗步驟】

1.配制不同濃度的HAc溶液

用酸式滴定管分別放出5.00mL、10.00mL、25.00mL已知濃度的HAc溶液于3只50mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋到刻度，搖勻。連同未稀釋的HAc溶液可得到4種濃度不同的溶液，由稀到濃依次編號為1、2、3、4。計算每份HAc溶液的準確濃度。

2.HAc溶液pH的測定。

用4只潔凈干燥的50mL燒杯，分別取20mL左右上述4種濃度的HAc溶液（若燒杯不干燥，可用所盛的HAc溶液淋洗2～3遍，然后再倒入溶液）。按照由稀到濃的順序分別測定它們的pH，記錄各份溶液的pH和實驗溫度，并將pH換算成c（H+）。

【數(shù)據(jù)記錄和結果處理】

將實驗中測得的有關數(shù)據(jù)填入表2-13中，計算出（HAc）值并求（HAc）和樣本標準偏差s。

（三）電導率法

【實驗目的】

1.學習用電導率儀測定解離常數(shù)的原理和方法。

2.了解電導率儀的使用方法。

【預習與思考】

1.電解質溶液導電的特點是什么？

2.什么叫電導、電導率和摩爾電導率？

3.弱電解質的解離度與哪些因素有關？

4.測定HAc溶液的電導時，溶液為什么要由稀到濃進行？

【基本原理】

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(shù)）G為：

式中，κ為電導率，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，常采用摩爾電導率Λm。它表示在相距1cm的兩平行電極間，放置含有1單位物質的量的電解質的電導，其數(shù)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單位物質的量的電解質的溶液體積（m3·mol-1），于是溶液的摩爾電導為：

式中，Λm的單位為S·m·2mol-1。

根據(jù)稀釋定律，弱電解質溶液的濃度c越小，弱電解質的解離度α越大；無限稀釋時，弱電解質也可看作是完全解離的，即此時的α=100％。從而可知，一定溫度下，某濃度c的摩爾電導率Λm與無限稀釋時的摩爾電導率Λ∞之比，即為該弱電解質的解離度：

不同溫度時，HAc的Λ∞值如表2-14所列。

用電導率儀測定一系列已知起始濃度的HAc溶液的κ值，根據(jù)上面的公式，即可求得所對應的解離度α，也可得：

根據(jù)上式，可求得HAc的解離常數(shù)。

【實驗用品】

儀器：電導率儀，滴定管（酸式）2支，燒杯（50mL）5只，鐵架臺。

藥品：HAc（0.1mol·L-1，實驗室標定濃度）標準溶液。

其他：濾紙片。

【實驗步驟】

1.配制不同濃度的HAc溶液

將5只烘干的50mL燒杯編成1～5號。

在1號燒杯中，用滴定管準確放入24.00mL已標定的0.1mol·L-1HAc標準溶液。

在2號燒杯中，用滴定管準確放入12.00mL已標定的0.1mol·L-1HAc標準溶液，再利用另一根滴定管準確放入12.00mL去離子水。

用同樣的方法，按照表2-15中的燒杯編號配制不同濃度的醋酸溶液。

2.測定不同濃度HAc溶液的電導率

按照電導率儀的操作步驟，由稀到濃測定5號～1號溶液的電導率，將數(shù)據(jù)記錄在表2-15中。

【數(shù)據(jù)記錄和結果處理】

見表2-16。

注：1.若室溫不同于表中所列溫度，極限摩爾電導率λ∞可由內插法求得。
2.電導率的單位為S·m-1，而在DDS-11A型電導率儀上讀出的κ的單位為μS·cm-1，在計算時應該進行換算。

電極常數(shù)______________；室溫______________℃；

在此溫度下，由表2-14查得HAc的極限摩爾電導率Λ∞=___________S·m·2mol-1。