实验六 电导法测定乙酸电离平衡常数
报告人： 同组人： 实验时间2010年06月12日
一．实验目的：
1．掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及它们之间的相互关系。

3．掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数的原理。

二．实验原理：
1．电离平衡常数K c 的测定原理
在弱电解质溶液中，只有已经电离的部分才能承担传递电量的任务。

在无限稀释的溶液中可以认为弱电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为∞
∧m ，可以用离子的极限摩尔电导率相加而得。

而一定浓度下电解质的摩尔电导率∧m 与无限稀释的溶液的摩尔电导率∞
∧m 是有区别的，这由两个因素造成，一是电解质的不完全离解，二是离子间存在相互作用力。

二者之间有如下近似关系：
∞∧
∧=
m
m α （1）
式中为弱电解质的电离度。

对AB 型弱电解质，如乙酸（即醋酸），在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数K c
与浓度c 和电离度α的关系推导如下：
CH 3COOH →CH 3COO － + H
＋
起始浓度 c 0 0 平衡浓度 c (1－α) c α c α 则
a
ca K c -=12
（2）
以式（1）代入上式得：)
(Λm m
2ΛΛΛc K m m c -=∞∞ （3）
因此，只要知道∧m ∞
和∧m 就可以算得该浓度下醋酸的电离常数K c 。

将式（2）整理后还可得：
（4）
由上式可知，m m 1/Λm 作图可得一条直线，由
直线斜率可测出在一定浓度范围内c K 的平均值。

2．摩尔电导率∧m 的测定原理
电导是电阻的倒数，用G 表示，单位S （西门子）。

电导率则为电阻率的倒数，用k 表
示，单位为G·m -1。

摩尔电导率的定义为：含有一摩尔电解质的溶液，全部置于相距为1m 的两个电极之间，这时所具有的电导称为摩尔电导率。

摩尔电导率与电导率之间有如下的关系。

∧m = κ/c （5）
式中c 为溶液中物质的量浓度，单位为mol·m -3。

在电导池中，电导的大小与两极之间的距离l 成反比，与电极的面积A 成正比。

G = κA/ l （6） 由（6）式可得
κ=K cell G （7）
对于固定的电导池，l 和A 是定值，故比值l /A 为一常数，以K cell 表示，称为电导池常
数，单位为m -1。

为了防止极化，通常将铂电极镀上一层铂黑，因此真实面积A 无法直接测
量，通常将已知电导率κ的电解质溶液（一般用的是标准的0.01000mol·L -1
KCl 溶液）注入电导池中，然后测定其电导G 即可由（7）式算得电导池常数K cell 。

当电导池常数K cell 确定后，就可用该电导池测定某一浓度c 的醋酸溶液的电导，再用（7）式算出κ，将c 、κ值代入（5）式，可算得该浓度下醋酸溶液的摩尔电导率。

在这里的求测是一个重要问题，对于强电解质溶液可测定其在不同浓度下摩尔电导率再外推而求得，但对弱电解质溶液则不能用外推法，通常是将该弱电解质正、负两种离子的无限稀释摩尔电导率加和计算而得，即：
∞
--∞++∞+=∧,,m m m λνλν （8）
不同温度下醋酸∞
∧m 的值见表1。

表1 不同温度下醋酸的∞
∧m (S·m 2
·mol -1
)
三．仪器与试剂：
DDBJ-350便携式电导率仪，电导电极，恒温槽，烧杯、锥型瓶，移液管（25mL ）；
0.0200 mol·L -1 KCl 标准溶液，0.200 mol·L -1
HAc 标准溶液
四．实验步骤：
1．调节恒温水槽水浴温度至25℃（室温偏高，则水浴温度调节到35℃）。

将实验中要测定的溶液恒温。

2．校准便携式电导率仪的电导池常数
按下电导率仪“on/off”键打开仪器，按“模式/测量”键到模式状态，按“▲”或“▼”键调节模式状态，至左下角出现CONT ，按“确定”键，左下角出现CAL ，按“确定”键，左下角出现CA-M ，按“▲”或“▼”键调节0.02mol/L 的KCl 溶液的电导率大小至0.276 S/m(35℃时为 0.331 S/m )，按“确定”键出现标定好的电导池常数，再按“确定”键输入电导池常数。

按“模式/测量”键到测量状态。

3．测量醋酸溶液的电导率
标定好电导池常数后，将两电极用蒸馏水洗净，用吸水纸吸干液体。

处理好的电极插入到0.2 mol/L 25mL 醋酸溶液中测量电导率。

再用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL 水并注入到醋酸溶液中稀释到0.1 mol/L 。

此时不要将电极取出。

（为什么？） 测量后，用标有“0.1”字样的移液管吸取25mL 溶液弃去，用标有“电导水”字样的移液管吸取25mL 水并注入到醋酸溶液中稀释到0.05 mol/L ，摇匀后测量电导率。

如此依次测定0.2 mol/L 、0.1 mol/L 、0.05 mol/L 、0.025 mol/L 、0.0125 mol/L 醋酸溶液的电导率。

记录相应浓度醋酸的电导率，并计算电离度和解离常数。

4．用蒸馏水清洗电导电极和温度电极，将电极浸泡在盛有蒸馏水的锥形瓶中以备下一次实验用。

五．数据处理：
1．将原始数据及处理结果填入下表：
2．根据测得的各种浓度的醋酸溶液的电导率，求出各相应的摩尔电导率∧m 和电离度α及电离平衡常数K c 。

3．用c m
∧对1/∧m 作图或进行线性回归，求出相应的斜率和截距，求出平均电离常数
K c 。

由图知，直线斜率为4×810-，又因为斜率表示为c m K 2∞Λ所以可得：c m K 2∞Λ=4×8
10-，得
c K =2.62×510-
六．注意事项:
1.计算∧m 和k c 时，需注意浓度c 单位的区别，详见原理部分。

2.温度对溶液的电导影响较大，因此测量时应保持恒温。

七．思考题:
1．电导池常数是否可用测量几何尺寸的方法确定？
答：不能。

测定电导池常数可以用标准溶液测定法，用氯化钾为标准物质；还可以用与标准电极比较法测定。

2．实际过程中，若电导池常数发生改变，对平衡常数测定有何影响？
答：溶液电导一经测定，则正比于Kcell 。

即电导池常数测值偏大，则算得的溶液的溶解度、电离常数都偏大，反之，电导池常数测值偏小，则电离常数偏小。