实验一 醋酸解离常数的测定一、实验目的1.了解弱酸溶液pH 值测定原理、方法及解离常数的计算。

2.掌握pH 计的正确操作和使用。

二、实验原理1．溶液的解离度醋酸CH 3COOH 即HAc ，在水溶液中，存在下列解离平衡： HAc( aq ) + H 2O( l )H 3O + (aq) + Ac -( aq ) (1-1)或简写为HAc( aq ) H + ( aq ) + Ac -( aq )如果HAc 的起始浓度为c ，当达到解离平衡时 ceq(H +) = ceq(Ac -) (1-3)其解离度cc c c eq eq )(Ac )(H -+==α (1-4)其解离常数}}{{()}{θθθc c c c c ceq eq eqHAc )(Ac )(H ) HAc Ka(-+=(1-5)式中c θ为标准浓度，其值为1mol·dm -3。

将( 1-3 )式代入( 1-5 )，得()()θααc c c c 2-=) HAc Ka( (1-6)简化后得()αα-=1c 2) HAc Ka( (1-7)当解离度α＜ 5% 时，1-α≈1，对于一般的弱酸来说K a ≈ cα２(1-8) 则，解离度 c a K ≈α (1-9)K a 与α都可用来表示酸的强弱，但α随浓度c 而变。

在一定温度时，K a 不随c 而变，是一个常数。

2．测量原理pH 玻璃电极是一种应用广泛的离子选择性电极。

将玻璃电极(作为指示电极)与饱和甘汞电极(作为参比电极)或由二者制成的复合电极(图1-1)插入溶液，组成测量电池(图1-2)。

该电池的电动势与溶液的pH x 值在25℃时存在下列关系，E x = K′+ 0.0592pH x (1-10) 在实际测量时，一般是用已知pH s 值的标准缓冲溶液对仪器进行定位校正：图1-1pH 电极示意图玻璃电极电极帽导线玻璃电极 塑亮 插棒 球泡参比电极（甘汞电极）复合电极电极帽 导线 参比电极 塑亮 插口液接界 电极帽导线玻璃电极 参比电极 保护套球泡 保护套 插口图1-2溶液pH 值测量示意图E s = K′+ 0.0592pH s (1-11)合并式(1-10)和(1-11)，得待测溶液pH x 值为pH x = pH s +( E x - E s )/0.0592 (1-12)三、仪器与试剂1．pHS —3C 或pHS —10A 酸度计1台。

2．标定后的HAc 溶液，蒸馏水、定位液等。

3．玻璃仪器：酸滴定管、碱滴定管、滴定台、滴定夹、参比电极、甘汞电极、复合电极、 电极架、滤纸条、搪瓷盘、50cm 3小烧杯7只、250cm ３烧杯1只等。

四、实验内容1．配制不同浓度的醋酸溶液(1)将已标定过的HAc 溶液用专用烧杯装入酸滴定管中，调整液面，使凹月面与零刻度线相切。

(2)用洗瓶将蒸馏水(或去离子水)直接挤入碱式滴定管中，调整液面时，应挤碱式滴定管下端橡皮管内的玻璃球，控制流量，排出气泡后同样调整液面至零刻线。

(3)按表1-1用量，配制1#～5#溶液。

2．调整酸度计(1)pH 值的测定与温度有关，首先查看室温，然后将仪器温度旋钮调至对应值。

(2)斜率调整：一点法时pHS —3C 调到100%处，pHS —10A 调至98.5%。

(3)仪器调零：在不接入电极情况下按下mV 键，仪器应为零显示，对于pHS —10A 型酸度 计，若不为零显示，可调节调零电位器至零显示。

(4)定位：实验中5种HAc 溶液pH 值变化范围在2.x ～3.x ，故选用相近pH 值的一种 定位液（即一点法，标准值查表1-2邻苯二甲酸氢钾室温时的pH 值，将定位液注入烧杯的pH U U I IpH2/3处）。

装好电极，本实验用复合电极，其中间为玻璃电极，夹层为银电极，都是二类电极。

按下仪器pH 键，校正电位器至所查pH 值，预热3～10min ，稳定后再调整好仪器，至标准值，经此调整，仪器已达可正常测试状态。

(5)经调整好的仪器注意不得随意拧动校正电位器，一旦拧动，须用定位液重新校正。

3．测试(1)测试HAc 溶液时，注意由稀至浓顺序（为什么？），第一次由定位液取出的复合电极，要用蒸馏水淋洗并用滤纸条吸去蒸馏水，以后不必每次淋洗。

(2)测试完毕后，数据经老师检查合格后，方可关闭仪器，处理溶液。

表1-1测试液的配制注意：溶液配完后必须摇匀。

五、实验数据处理1．计算1#～5#醋酸溶液的浓度。

2．根据pH = -lgc(H +)关系式计算各溶液的c(H +)值。

3．根据解离度α = c(H +)/c×100%，计算各溶液的α值。

4．根据解离常数K a = cα２/1-α计算出各溶液的K α值并求出平均值。

5．由实验数据分析K a 与c ，α与c 的关系，并写出正确结论。

六、预习参阅材料1．标准溶液（定位液）pH 值与温度的对照关系见表1-2。

２.仪器使用方法和注意事项 (1)仪器外部调节旋钮如图1-3所示。

(2)仪器使用1)准备工作：将仪器插入220V 交流电源，按下电源开关11，数码管显示屏即有数字显示，预热3～5min ，按mV 键，仪器处于mV 测量状态，此时mV 灯亮，读数为000。

表1-2 标准溶液(定位液)pH值与温度对照表(准确度±0.01)仪器前面板仪器后面板1．读数显示屏2．pH，mV选择指示3．定位调节器4．温度补偿器5．斜率补偿器6．pH，mV选择按键7．甘汞电极接线柱8．电极插座9．信号输出插座10．保险丝座12．电源插座11．电源开关图1-1 pHS-3C酸度计示意图2)按pH键，使仪器处于pH测量状态，此时pH灯亮。

3)将定位液（邻苯二甲酸氢钾溶液）倒入专用烧杯，至2／3处（注意用后回收）。

4)将复合电极拔去电极套（套内所装3.3mol·dm-3KCl溶液为活化电极所用，如液面不足以浸泡电极，可以滴加KCl溶液），对准电极插座8，同时右手将电极插座8外套推进，先松插座外套，使弹子卡住插头，保证良好接触。

卸电极时，只需按电极插座外套8，电极插头即能自动弹出。

3．标准缓冲溶液的配制及保存配制标准溶液必须使用二次蒸馏水或去离子水，其电导率应小于2×10-6S·cm-1。

试剂采用分析级标准物质。

准备250cm3或1000 cm3容量瓶三只。

(1)配制方法一：1)购买pH为4、7、9包装成套的缓冲剂，按其说明配制。

2)剪开塑料袋，将试剂粉末倒入250 cm3容量瓶中，以少量蒸馏水冲洗塑料袋内壁并倒入容量瓶中,加蒸馏水使试剂充分溶解并稀释至容量瓶刻线。

(2)配制方法二：1)B１溶液：0.05mol·dm-3四草酸氢钾溶液。

称取在54±3℃下烘干4～5h的四草酸氢钾12.61g，溶于蒸馏水中，于25℃下在容量瓶中稀释至1dm３。

2)B4溶液：0.05mol·dm-3邻苯二甲酸氢钾溶液。

称取在115±5℃下烘干2～3h的邻苯二甲酸氢钾10.12g，溶于蒸馏水中，于25℃下在容量瓶中稀释至1dm３。

3)B6溶液：0.025mol·dm-3磷酸氢二钠和0.025mol·dm-3磷酸二氢钾混合溶液。

分别称取在115±5℃下烘干2～3h的磷酸氢二钠3.533g和磷酸二氢钾3.387g，溶于蒸馏水，于25℃下在容量瓶中稀释至1dm３。

配制溶液用的蒸馏水应预先煮沸15～30min或通入惰性气体，以除去溶解二氧化碳。

4)B9溶液：0.01mol·dm-3硼砂溶液。

称取硼砂3.80g（注意！不能烘），溶于蒸馏水，于25℃下在容量瓶中稀释至1dm 3。

配制用的蒸馏水应预先煮沸15～30min或通入惰性气体以除去溶解的二氧化碳。

(3)标准溶液的保存1)B9碱性溶液应装在聚乙烯瓶中密封保存。

2)标准溶液一般可保存2～3个月，但若发现有混浊、发霉或沉淀等现象时即不能继续使用。

4.仪器的其余调试：当测定溶液pH值变化范围大时，一点法不可取，采用二点法或三点法来调试仪器。

(1)三点定位法1)先测B4，待示值稳定后（约20s～3min）用标定钮将示值调至4.00（20℃）。

2)测B9，得示值与标准值（即斜率），例如示值为9.33（20℃）即斜率偏大10个字。

3)用斜率旋钮将斜率调小。

4)测B6，检查仪器读数与标准值6.88（20℃）之差是否≤±0.01。

若误差偏大再重复一遍，若发现斜率调节不够宽等问题，建议重新配制缓冲液，仍有误差，请更换电极。

(2)二点定位法1)先用标定钮将B6标定。

2)测B4或B9（若被测液pH在7以下用B4，在7以上用B9），若示值与标准值有偏差，则先调斜率旋钮，使差值减少一半，再用标定旋钮修正一半。

3)重复1)，2)步操作，使误差小于±0.01。