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电导法测定乙酸的离解常数
一、 实验目的
1. 学会用电导法测定一元弱酸的解离常数；
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。如乙酸水溶液中，设c为乙酸的原始浓度，αc为解离度，其解离平衡为：
HAc ＝ H+ + Ac-
电离刚开始时： c 0 0 电离平衡时: c(1-αc) cαc cαc
设其解离常数为K，则 К=cαc2/(1-αc) （1）
由电化学理论可知，浓度为c的弱电解质稀溶液的解离度αc 应等于该浓度下的摩尔电导率λm和溶液在无限稀时的摩尔电导率К之比， 即 ?c??m?? （2）
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将（2）代入（1）式得：
K?c?m2???????m? （3）
在上式中，c为已知，λm通过本实验求得，λ∞尽管随温度的变化而变化，但仍然可以应用离子独立运动定律计算得到。
??,HAc?????? （4） ?,H?,Ac在298.15K时λ
10∞(HAc)＝3.907×
-2
S·m·mol。
－4
2-1
任意温度下，λ∞,t(H+)＝λ∞m,25°C(H+)[1+0.014(t-25)]
＝349.82×10×［1＋0.014(t－25)］S·m·mol λ∞,t(Ac)＝λ∞m,25°C(Ac-)[1+0.02(t-25)]
＝40.9×10－4×［1＋0.02（t－25）］S·m2·mol－1 如何求得指定温度和浓度下的摩尔电导率λ池里的电导G或电导率κ的方法来解决。 G?1R??(Al)
m的单位用m
-2
－1
呢？我们通过测盛有稀溶液的电导
当浓度c的单位用mol·L表示而摩尔电导率λ
－1
S·m·mol表示时，
2－1
λm=0.001κ/c （5）
式中电导率κ的单位是S·m-1， l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λ
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
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图6－2惠茨通电桥示意图
溶液的电导通常利用惠斯通电桥来测定，线路如图，其中S为音频讯号发生器，R1，R2，R3是三个可变电阻箱，RX为待测溶液的电阻值，H为示零装置，C1是与电阻R1并联的一个可变电容，用以平衡电导电极的电容。
测定时调节R1，R2，R3和C1，使H无电流通过，此时表明B、D两点电位相等，电桥达到了平衡（示波器上的正弦波就变成一条直线），即有：Rx=倒数即为该溶液的电导。
R1R3R2，Rx的
三、仪器和试剂
仪器：低频信号发生器1台，电阻箱3个，示波器1台，恒温水浴1套，铂黑电导电极1支，带支管试管（或锥形瓶）4支，25ml移液管1支，容量瓶2只（50ml，100ml各1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（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±0.05℃或30.00±0.05℃
2. C/2和C/4浓度HAc溶液的配制：用移液管各移取25.00ml真实浓度为C的HAc溶液，分别注入50ml和100ml容量瓶中，然后分别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和1/4。
3. 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（输出频率为1000Hz）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，可以进行下一步测定工作。 4. 电池常数的测定：
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（1）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1/4～1/3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。
（2）调节各电阻箱的阻值，使得屏幕上正弦曲线的波幅减小为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。 （3）重复步骤（1）、（2）两次，即一共测定3次，计算时取其平均值。
5．HAc溶液电导的测定：按上述(1)~(3)的方法，依次测定浓度为C，C/2及C/4的HAc溶液的电阻值。
6. 实验完毕，关闭所有仪器电源，清洗玻璃仪器及电导电极，并将电导电极呈给老师检查后置于蒸馏水塑料瓶中浸泡保养。 五、实验注意事项
1、锥形瓶要洁净; 2、示波器要正确调节; 3、接线不能有断路情况; 4、注意保护铂黑电极，铂黑不能擦。
六、数据处理
有关已知数据：25℃下0.01000mol/L KCl溶液电导率К =0.1413 S·m-1 无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率（25℃）λ
10∞,m=3.907×
-2
S·m2·mol-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。
七、思考题：
1、电导池常数是否可用卡尺来测量？若实际过程中电导池常数发生改变，它对平衡常数有何影响？
2、测定溶液的电导为什么要选用1000Hz的交流电源？能否用直流电桥？
3、 结合本实验结果，分析当HAc浓度变稀时，Rx、к、∧m、αc、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？
4、为什么要测定重蒸馏水的电导率？本实验中为什么要用重蒸馏水做溶剂？ 5、为什么要使用镀铂黑电极？ 附：数据记录参考格式： 溶液温度________℃
HAc溶液浓度：C:_____mol/L; C/2:______mol/L ; C/4:_____mol/L
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