弱酸電離平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)

汪云峰

(浙江省寧波市奉化區(qū)第二中學(xué) 315506)

一、提出問題

1.“化學(xué)是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)”，在高二《化學(xué)反應(yīng)原理》專題3第一單元“弱電解質(zhì)的電離平衡”這個(gè)節(jié)課學(xué)習(xí)后，有個(gè)學(xué)生說只要測pH后可以求出電離平衡常數(shù).

2.實(shí)驗(yàn)原理

以醋酸CH3COOH(簡寫為HAc)是一元弱酸，在溶液中存在下列電離平衡：

忽略水的電離，其電離常數(shù)為：

(1)

在單純的HAc溶液中，若以c代表HAc的起始濃度，則[HAc]=c-[H+]，而 [H+]≈[Ac-]將此式代入式(1)，得

(2)

另外，HAc 的解離度α可表示為

α=[H+]/c

本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，測量真確定醋酸的濃度，pH得準(zhǔn)確測定.

二、實(shí)驗(yàn)部分

1.儀器：移液管、容量瓶、滴定管、錐形瓶、燒杯、量筒、酸度計(jì).

試劑：冰醋酸(或醋酸)、NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1mol·L-1)、標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(pH = 6.86, 4.00)、酚酞溶液(1%).

2.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)標(biāo)準(zhǔn)醋酸溶液的配置

①配置1000mL濃度為0.1mol·L-1的醋酸溶液

用天平取6.0 g冰醋酸(0.1 mol)置于燒杯中，加入200mL蒸餾水稀釋，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶配制濃度為0.1mol·L-1的醋酸溶液，備用.

②配制不同濃度的醋酸溶液

用滴定管分別放出2.50 mL、5.00mL、10.00mL、25.00mL已知濃度0.1mol·L-1的HAc溶液于三只50mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻.連同未稀釋的HAc溶液，可得一系列不同濃度的醋酸溶液.到四種不同濃度的溶液，由稀到濃依次編號(hào)為1、2、3、4、5， 分別用pH計(jì)測定它們的pH.

(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入下表)

用另一干凈的50mL容量瓶，從滴定管中放出25.00 mL HAc，再加入0.10 mol·L-1NaAc溶液5.00mL，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，編號(hào)為6.

3.pH的測定

用5只干燥的50mL燒杯，分別盛入上述五種溶液各30mL，按由稀到濃的次序在酸度計(jì)上測定它們的.

將數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)表中.

三、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果計(jì)算

1.實(shí)驗(yàn)室配制的0.1mol·L-1HAc溶液

HAc溶液編號(hào)12345加入HAc的體積/mL2.505.0010.0025.0050.00稀釋至50mL后HAc的濃度/mol·L-10.0050.010.020.050.1

注：下劃線的表示計(jì)算后數(shù)據(jù)

2.數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理

測定時(shí)溫度21℃

編號(hào)pHKaa/%13.52.0×10-56.0023.41.58×10-54.2433.21.99×10-53.0043.02.0×10-51.9052.91.58×10-51.26

3.數(shù)據(jù)分析

由于pH計(jì)是0.1級(jí)的精確度，Ka計(jì)算結(jié)果在1.58×10-5～2.0×10-5之間，只能勉強(qiáng)說明平衡常數(shù)中同一個(gè)數(shù)量級(jí).

總之，通過學(xué)生測定pH實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了高中學(xué)生對(duì)化學(xué)課的興趣，把已學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作，通過實(shí)驗(yàn)完成理論和實(shí)踐結(jié)合.同時(shí)也提高學(xué)生對(duì)溶液中平衡問題的解題能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]曹錫章等. 無機(jī)化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]石秋芝等.醋酸弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011(3)：32-34.