实验四 醋酸解离常数地测定.doc 7页

实验四 醋酸解离常数的测定 (一) pH法 一. 实验目的 学习溶液的配制方法及有关仪器的使用 学习醋酸解离常数的测定方法 学习酸度计的使用方法 二. 实验原理 醋酸(CH3COOH,简写为HAc)是一元弱酸,在水溶液中存在如下解离平衡: HAc(aq) + H2O(l) ? H3O+(aq) + Ac- (aq) 其解离常数的表达式为 [c (H3O+)/cθ][c(Ac-)/ cθ] Kθa HAc(aq) = ————————————— c(HAc)/ cθ 若弱酸HAc的初始浓度为C0 mol?L-1,并且忽略水的解离,则平衡时: c(HAc) = （C0 – x）mol?L-1 c (H3O+) = c(Ac-)= x mol?L-1 x Kθa HAc = ———— C0– x 在一定温度下，用pH计测定一系列已知浓度的弱酸溶液的pH。 根据PH = -㏒[c (H3O+)/cθ]，求出c (H3O+)，即x，代入上式，可求出一系列的Kθa HAc，取其平均值，即为该温度下醋酸的解离常数。 实验所测的4个p Kθa(HAc)，由于实验误差可能不完全相同，可用下列方式处理，求p Kθa(HAc)平均和标准偏差s： n ∑ Kθai HAc i=1 Kθa HAc = ———————— n S = n ∑[ Kθai(HAc)- Kθa （HAc）]2 i=1 —————————————— n-1 三．实验内溶（步骤） 1．不同浓度醋酸溶液的配制 ①4号烧杯中倒入已知浓度HAc50ml ②自①中分别吸取2.5 ml;5.0 ml;25 ml已知浓度HAc溶液 ③放入1、2、3号容量瓶中 ④加蒸馏水至刻度,摇匀. 2.不同浓度醋酸溶液pH的测定 烧杯编号 V(HAc)/ml V（H2O）/ml 1 2.50 47.50 2 5.00 45 3 25.00 25 4 50.00 0 四．数据记录与处理 温度＿18＿℃ pH计编号＿＿＿＿ 标准醋酸溶液浓度＿0.1005＿mol?L-1 编号 c(HAc)/mol?L-1 pH c(H3O+)/mol?L-1 Kθai(HAc) _ Kθai(HAc) 1 0.005 3.5 3.16×10-4 2.1×10-5 2 0.05 3.3 5.0×10-3 2.6×10-5 3 0.01 3.1 1.0×10-3 3.0×10-5 4 0.2 2.9 2.0×10-2 4.0×10-5 2.925×10-5 实验所测的4个p Kθa(HAc)，由于实验误差可能不完全相同，可用下列方式处理，求p Kθa(HAc)平均和标准偏差s： n ∑ Kθai HAc i=1 Kθa HAc = ———————— n S = n ∑[ Kθai(HAc)- Kθa （HAc）]2 i=1 —————————————— n-1 Kθai(HAc) = 2.925×10-5 S = 0.81×10-5 五．思考题; 1.实验所用烧杯、移液管(或吸量管)各用哪种HAc溶液润冲?容量瓶是否要用HAc溶液润冲?为什么? 答：实验所用移液管(或吸量管)用标准醋酸溶液润洗；所用烧杯用不同浓度醋酸溶液润洗；容量瓶用蒸馏水润洗。 2.用pH计测量溶液的pH时,各用什么标准溶液定位? 答：用与待测液pH值接近的标准溶液定位 3.测定HAc溶液的pH时,为什么要按HAc浓度由小到大的顺序测定? 答：以减小测量误差。 实验所测的4种醋酸溶液的解离度各为多少?由此可得出什么结论? 解离部分电解质浓度 答：醋酸解离度a = ————————————×100% ；由此可得出醋酸中，醋 末解离前部分电解质浓度 酸解离度随HAc浓度增大而减小。 （二）缓冲溶液法测定 一．实验目的 1．利用测缓冲溶液pH的方法测定弱酸的pKa 。 2．学习移液管、容量瓶的使用方法，并练习配制溶液 二．实验原理 在HAc和NaAc组成的缓冲溶液中，由于同离子效应，当达到解离平衡时， c(HAc)≈c0(HAc) ；c(Ac-)≈c0（NaAc）。酸性缓冲溶液pH的计算公式为 c(HAc) pH = p Kθa HAc – ㏒———— c(Ac-) c0(HAc) = p Kθa HAc – ㏒-------------- c0（NaAc） 对于由相同浓度HAc和NaAc给成的缓冲溶液，则有 pH = p Kθa （HAc） 本实验中，量取两份相同体积、相同浓度的HAc溶液，在其中一份中滴加NaOH溶液至恰好中和（以酚酞为指示剂），然后加入另一份HAc溶液，即得到等浓度的HAc- NaAc缓冲溶液，测其 pH即可得到p Kθa HAc及Kθa HAc 。 实验所测的4个p Kθa(HAc)，由于实验误差可能不完全相同，可用下列方式处理，求p Kθa(HAc)平均和标准偏差s： n ∑ pKθa （HAc）实验 i=1 pKθa（ HAc ）平均 = ——————————— n 误差△I = pKθa （HAc）实验 - pKθa（ HAc ）平均 标准偏差s； S = n ∑ △2i i=1 —————— n-1 三．数据记录与处理 温度＿18＿℃ 标准醋酸溶液浓度＿0.1＿mol?L-1 配制不同浓度的HAc和NaAc溶液(在容量瓶中) 容量瓶编号 V(HAc)/ml V（H2O）/ml 1 2.50 47.50 2 5.00 45 3 25.00 25 4 50.00 0 制备等浓度的HAc和NaAc混合液 实验编号 ①V(HAc)ml V（NaOH）ml ②V(HAc)ml pH 混合液 HAc-NaAc pKa（ HAc ） 1 10 1.1 10 4.2 9.48×10-3 4.2 2 10 2.7 10 4.3 1.76×10-2 4.3 3 10 6.3 10 4.75 3.8×10-2 4.75 4 10 13.1 10 4.55 6.0×10-2 4.55 误差△I = pKθa （HAc）实验 - pKθa（ HAc ）平均 4.2+4.3+4.75+4.55 pKθa（ HAc ）平均 = ---------------------------=4.45 4 标准偏差s； S = n ∑ △2i i=1 —————— n-1 △i=1=0.25 △i=2=0.15 △i=3=-0.3 △i=4=-0.1 S = 0.25 四．思考题 更换被测溶液或洗涤电极时，25型酸度计的读数开关应处于放开还是按下状态？ 答：放开。 2．由测定等浓度的HAc和NaAc缓冲溶液混合溶液的pH，来确定HAc的pKθa 的基本原理是什么？ 答：实际上酸度计所测得的HAc-NaAc缓冲溶液混合溶液的pH，反映了混合溶液中的有效浓度，既H+活度值。用酸度计测定等浓度HAc和NaAc缓冲溶液的pH值，既求得HAc的解离常数。在HAc和NaAc缓冲溶液中，由于同离子效应，当达到解离平衡时，c(H