【乙酸电离常数实验结果及分析】在本次实验中,我们通过测定不同浓度乙酸溶液的pH值,计算出其电离常数(Ka),并对其电离行为进行了分析。实验旨在验证乙酸作为弱酸的性质,并理解浓度对电离度的影响。
一、实验原理
乙酸(CH₃COOH)是一种弱酸,在水溶液中部分电离,其电离反应为:
$$ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ $$
电离常数表达式为:
$$ K_a = \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} $$
通过测量不同浓度乙酸溶液的pH值,可以计算出氢离子浓度 [H⁺],进而求得电离度和电离常数。
二、实验数据与结果
以下为本实验测得的不同浓度乙酸溶液的pH值以及计算得到的电离常数值:
乙酸浓度 (mol/L) | pH 值 | [H⁺] (mol/L) | 电离度 (%) | 电离常数 $ K_a $ |
0.10 | 2.87 | 1.35×10⁻³ | 1.35 | 1.82×10⁻⁵ |
0.05 | 3.03 | 9.33×10⁻⁴ | 1.87 | 1.76×10⁻⁵ |
0.02 | 3.24 | 5.75×10⁻⁴ | 2.88 | 1.63×10⁻⁵ |
0.01 | 3.40 | 3.98×10⁻⁴ | 3.98 | 1.58×10⁻⁵ |
注:电离度 = ([H⁺]/初始浓度) × 100%
三、实验分析
从实验结果可以看出,随着乙酸浓度的降低,溶液的pH值逐渐升高,说明溶液中氢离子浓度减小,电离程度增大。这符合勒沙特列原理,即稀释溶液时,平衡向电离方向移动。
同时,电离常数 $ K_a $ 在不同浓度下基本保持一致,波动范围较小,说明实验数据较为可靠。平均 $ K_a $ 值约为 $ 1.71 \times 10^{-5} $,与文献值 $ 1.8 \times 10^{-5} $ 接近,表明实验误差控制良好。
四、结论
本次实验成功测定了乙酸的电离常数,验证了乙酸作为弱酸的性质,并观察到浓度对电离度的影响。实验结果表明,乙酸的电离常数在不同浓度下变化不大,说明其电离常数是温度的函数,与浓度无关。
通过本实验,加深了对弱电解质电离平衡的理解,也为后续研究其他弱酸的电离行为提供了参考依据。
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