实验六 醋酸电离度和电离平衡常数的测定
一、实验目的
1.学会醋酸电离度和电离常数的测定方法。
2.学习使用酸度计。
3.巩固滴定操作。
二、实验原理
醋酸（CH3COOH或HAc）是弱电解质，在水溶液中存在下列电离平衡：
若c为醋酸的起始浓度；α为醋酸的电离度；［H3O+］、［Ac-］、［HAc］分别为H3O+、Ac-、HAc的平衡浓度；Ka为醋酸的电离常数，则［H3O+］=［Ac-］=cα、［HAc］=c（1-α）。
电离度： 
电离常数： 
已知：pH=-lg［H3O+］，所以测定了已知浓度的醋酸溶液的pH，就可求出它的电离度和电离平衡常数。
三、实验仪器与试剂
仪器：容量瓶（50mL），吸量管（10mL），移液管（25mL），烧杯（50mL），锥形瓶（250mL），碱式滴定管（50mL），pHS-25型酸度计。
试剂：HAc（0.2mol·L-1），NaOH标准溶液（0.2000mol·L-1），酚酞指示剂。
四、实验步骤
1.原始醋酸溶液浓度的标定
用移液管移取25.00mL待标定醋酸溶液置于锥形瓶中，加2～3滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至微红色，且30s内不褪色为止。记下所用NaOH溶液的体积。再重复上述滴定操作两次，要求三次所消耗NaOH溶液的体积相差小于±0.04mL。计算HAc溶液的浓度，将滴定数据和计算结果填入表2-8中。
表2-8 原始醋酸溶液浓度的标定
2.配制不同浓度的醋酸溶液
用移液管和吸量管吸取25.00mL、5.00mL、2.50mL已测得准确浓度的醋酸溶液，分别置于三个50mL容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀，并计算出这三瓶醋酸溶液的准确浓度。
3.测定不同浓度醋酸溶液的pH
取以上四种不同浓度的醋酸溶液25.00mL，分别加入到4只洁净、干燥的50mL烧杯中，按由稀到浓的次序在pHS-25型pH计上分别测出它们的pH，记录数据和室温。计算电离度和电离平衡常数，填入表2-9中。
表2-9 醋酸电离度和电离平衡常数的测定
注：本实验测定Ka值在1.0×10-5～2.0×10-5范围内合格（文献值1.7×10-5）。
五、附注
pHS-25型酸度计的使用
酸度计是测量溶液pH最常用的仪器，它主要是利用一对电极在不同pH的溶液中能产生不同的电动势的原理工作的。这对电极是由一支玻璃电极和一支饱和甘汞电极组成的，玻璃电极称为指示电极，甘汞电极称为参比电极。玻璃电极是用一种导电玻璃吹制成的极薄的空心小球，球内有0.1mol·L-1HCl溶液和Ag-AgCl电极，其电极组成为：
Ag，AgCl（s）︱HCl（0.1mol·L-1）︱玻璃︱待测溶液
玻璃电极的导电薄玻璃膜把两种溶液隔开，即有电势产生。小球内H+浓度是固定的，所以电极电势随待测溶液pH的不同而改变。在298.15K时，玻璃电极的电极电势为：
式中，E玻璃为玻璃电极的电极电势；
为玻璃电极的标准电极电势。
测定时将玻璃电极和饱和甘汞电极插入待测溶液中组成原电池，并连接上电流表，即可测定出该原电池的电动势E。
待测溶液的pH为：
E甘汞为一定值，如果
已知，即可由原电池的电动势E求出待测溶液的pH。
可以用一个已知pH的缓冲溶液代替待测溶液而求得。
酸度计一般是把测得的电动势直接用pH表示出来。为了方便起见，仪器加装了定位调节器，当测量pH已知的标准缓冲溶液时，利用调节器，把读数直接调节在标准缓冲溶液的pH处。这样在以后测量待测溶液的pH时，指针就可以直接指示待测溶液的pH，省去了计算步骤。一般都把前一步称为“定位”，后一步称为“测量”。已经定位的酸度计，在一定时间内可以连续测量许多个待测溶液。
温度对溶液的pH有影响，可根据Nernst方程予以校正，在酸度计中已装配有温度补偿器进行校正。
以pHS-25型酸度计为例来简单介绍酸度计的使用，pHS-25型酸度计是一种数字显示酸度计，采用pH复合电极，读数稳定，使用方便。pHS-25型酸度计外形结构如图2-14所示。
图2-14 pHS-25型酸度计外形结构
1—定位调节器；2—斜率调节器；3—温度补偿器；4—选择开关；5，8—电极插孔；6—显示屏；7—电源插孔；9—电源开关；10—电极夹；11—复合电极
酸度计的使用方法如下。
1.仪器准备
①将复合电极夹在电极夹上，拉下电极前端的电极套。
②用蒸馏水冲洗电极，然后用滤纸吸干。
③电源线插入电源插座，按下电源开关，预热几分钟。
2.定位
定位方法分为以下两种。
（1）一种定位法用于分析精度要求不高的情况
①仪器插上电极，把选择开关4调至pH挡。
②仪器斜率调至100％位置（即顺时针旋到底的位置）。
③选择一种最接近样品pH的标准缓冲溶液（如：pH=7），并把电极插入这一标准缓冲溶液中，调节温度补偿器3，使所指示的温度与标准缓冲溶液的温度相同，并摇动烧杯，使溶液均匀。
④待读数稳定后，该读数应为标准缓冲溶液的pH，否则应用定位调节器1调至标准缓冲溶液的pH，定位结束。
⑤清洗电极，并吸干电极球泡表面的余水。
（2）另一种定位法用于分析精度要求较高的情况
①仪器插上电极，把选择开关4调至pH挡，斜率调至100％位置。
②选择两种标准缓冲溶液（也即被测溶液的pH在该两种标准缓冲溶液之间或接近的情况，如pH=4和pH=7）。
③把电极插入第一种标准缓冲溶液（如：pH=7），调节温度补偿器3，使所指示的温度与标准缓冲溶液的温度相同，并使标准缓冲溶液均匀。
④待读数稳定后，该读数应为缓冲溶液的pH，否则调节定位调节器。
⑤电极插入第二种标准缓冲溶液（如：pH=4或pH=9.18），摇动烧杯使溶液均匀。
⑥待读数稳定后，该读数应为该标准缓冲溶液的pH，否则应用斜率调节器2调至标准缓冲溶液的pH，定位结束。定位后，其定位调节旋钮及斜率调节按钮不应再有变动。
⑦清洗电极，并吸干电极球泡表面的余水。
3.测定pH：已定过位的仪器，可用来测量被测溶液
（1）被测溶液与定位的标准缓冲溶液温度相同时
“定位”保持不变，将电极夹上移，用蒸馏水冲洗电极头部，并用滤纸吸干。把复合电极浸入被测溶液中，轻轻摇动溶液使浓度均匀，在显示屏上读出溶液的pH。
（2）被测溶液与定位的标准缓冲溶液温度不同时
应先用温度计测出被测溶液的温度值，调节温度补偿器，使指示在该温度值上；然后，把复合电极浸入被测溶液中，轻轻摇动溶液使浓度均匀，在显示屏上读出溶液的pH。
六、思考题
1.测定醋酸溶液的pH时，为什么要按溶液的浓度从稀到浓的次序进行？
2.做好本实验的操作关键是什么？
3.改变所测醋酸溶液的浓度和温度，电离度和电离常数有无变化？
4.实验时为什么要记录温度？