弱酸電離平衡常數測定實驗

汪云峰

(浙江省寧波市奉化區第二中學 315506)

一、提出問題

1.“化學是一門建立在實驗基礎上的科學”，在高二《化學反應原理》專題3第一單元“弱電解質的電離平衡”這個節課學習后，有個學生說只要測pH后可以求出電離平衡常數.

2.實驗原理

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

本實驗的難點，測量真確定醋酸的濃度，pH得準確測定.

二、實驗部分

1.儀器：移液管、容量瓶、滴定管、錐形瓶、燒杯、量筒、酸度計.

試劑：冰醋酸(或醋酸)、NaOH標準溶液(0.1mol·L-1)、標準緩沖溶液(pH = 6.86, 4.00)、酚酞溶液(1%).

2.實驗步驟

(1)標準醋酸溶液的配置

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，由稀到濃依次編號為1、2、3、4、5， 分別用pH計測定它們的pH.

(實驗數據入下表)

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上測定它們的.

將數據記錄與數據表中.

三、數據處理及結果計算

1.實驗室配制的0.1mol·L-1HAc溶液

HAc溶液編號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：下劃線的表示計算后數據

2.數據記錄與結果處理

測定時溫度21℃

編號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.數據分析

由于pH計是0.1級的精確度，Ka計算結果在1.58×10-5～2.0×10-5之間，只能勉強說明平衡常數中同一個數量級.

總之，通過學生測定pH實驗，培養了高中學生對化學課的興趣，把已學的知識運用到實驗設計和操作，通過實驗完成理論和實踐結合.同時也提高學生對溶液中平衡問題的解題能力.

參考文獻：

[1]曹錫章等. 無機化學[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]石秋芝等.醋酸弱電解質電離平衡常數測定實驗的改進[J].中學化學教學參考，2011(3)：32-34.