用分光光度法测定弱电解质的电离常数教案理化学实验教案.docVIP

用分光光度法测定弱电解质的电离常数教案 实验目的 掌握一种测定弱电解质电离常数的方法。 掌握分光光度计的测试原理和使用方法。 掌握pH计的原理和使用。 实验原理 根据朗伯－比尔定律，溶液对于单色光的吸收，遵守下列关系式： A＝lg＝ （1.1） 式中A为吸光度；I/I0为透光率；k为摩尔吸光系数；l为被测溶液的厚度；c为溶液浓度。 在分光光度分析中，将每一种单色光，分别、依次地通过某一溶液，测定溶液对每一种光波的吸光度，以吸光度A对波长λ作图，就可以得到该物质的分光光度曲线，或吸收光谱曲线，如左图所示。由图可以看出，对应于某一波长有一个最大的吸收峰，用这一波长的入射光通过该溶液就有着最佳的灵敏度。 从（1.1）式可以看出，对于固定长度吸收槽，在对应最大吸收峰波长λ下测定不同浓度C的吸光度，就可以作出线性的A～C线，这就是光度法的定量分析的基础。 以上是对于单组分溶液的情况，对含有两种以上组分的溶液，情况要复杂一些。 若两种被测定组分的吸收曲线彼此不相重合，这种情况很简单，就等于分别测定两 种单组分溶液。 若两种被测定组分的吸收曲线彼此相重合，且遵守朗伯－比尔定律，则可在两波长 λ1和λ2时（λ1，λ2是两种组分单独存在时吸收曲线最大吸收峰波长）测定其总吸光度，然后换算成被测定物质的浓度。 根据朗伯－比尔定律，假定吸收槽的长度一定，则 对于单组分A：=CA （1.2） 对于单组分B：=CB （1.2） 设，分别代表在λ1及λ2时混合溶液的总吸光度，则 =+ =CA +CB （1.3） =+ =CA +CB （1.4） 此处分别代表λ1及λ2时组分A和B的吸光度。由（1.3）式可得： （1.5） 将（1.5）式代入（1.4）式可得： （1.6） 这些不同的K值均可由纯物质求得，也就是说，在纯物质的最大吸收峰波长λ时，测定吸光度A和浓度C的关系。如果在该波长处符合朗伯－比尔定律，那么A～C为直线，直线的斜率为K值，、是混合溶液在λ1，λ2时测得的总吸光度，因此根据（1.5）、（1.6）式即可计算混合溶液中组分A和组分B的浓度。 若两种被测定组分的吸收曲线相互重合，且又不遵守朗伯－比尔定律。 混合溶液中含有未知组分的吸收曲线。 3与4两种情况，由于计算及处理比较复杂，此处不讨论。 本实验是用分光光度法测定弱电解质（甲基红）的电离常数，由于甲基红本身带有颜色，而且在有机溶剂中电离度很小，所以用一般的化学分析法或其它物理化学方法进行测定都有困难，但用分光光度法可不必将其分离，而同时能测定两组分的浓度。甲基红在有机溶剂中形成下列平衡： 甲基红的电离常数 或 （1.7） 由（1.7）式可知，只要测定溶液中〔B〕与〔A〕的浓度及溶液的pH值，即可求得甲基红的电离常数。而本体系的吸收曲线属于上述讨论中的第二种类型，因此又可用分光光度法通过（1.5）、（1.6）两式求出〔B〕与〔A〕的浓度。 三、仪器与药品 仪器：722型分光光度计1台，pHs-3D型酸度计一台，容量瓶(100ml)7只，(25ml)6只，量筒(100ml)1只，烧杯(100ml)四只，移液管(25ml,胖肚)2支，移液管(10ml,刻度)2支洗耳球1只。 药品：酒精（95%，化学纯），盐酸（0.1mol/l），盐酸（0.01mol/l），醋酸钠（0.01mol/l），醋酸钠（0.04mol/l），醋酸（0.02mol/l），甲基红（已配制）。 四、实验步骤 溶液配制 (1)甲基红溶液 已配制。 (2)标准溶液 取10ml上述配好的溶液加50ml 95%酒精，用蒸馏水稀释到100ml。 (3)溶液A 将10ml标准溶液加10ml 0.1mol/l HCL，用蒸馏水稀释到100ml。 (4)溶液B 将10ml标准溶液加25ml 0.04mol/l NaAC，用蒸馏水稀释到100ml。 溶液A中，甲基红以酸式存在。溶液B中，甲基红以碱式存在。 测定吸收光谱曲线 （1）把溶液A、溶液B和空白溶液（蒸馏水）分别放入三个洁净的比色槽内，测定不