第二部分化学原理实验

实验九     HAc电离度和电离常数的测定

[实验目的 ] 测定醋酸的电离度和电离常数，进一步掌握滴定原

理，滴定操作及正确判断滴定终点，学会使用 PH计。

[实验用品 ] 仪器：碱式滴定管、吸量管、移液管、锥形瓶、烧

杯、 Ph 计。 液体药品： Hac(0.20M 、 0.2M) 、 NaOH 标准溶

液、酚酞指示剂。

实验原理实验原理　　　　醋酸是弱电解质，在水溶液中存在以下电离平衡：醋酸是弱电解质，在水溶液中存在以下电离平衡：

　　 　　 HAc = HHAc = H++ + Ac + Ac-- 　　起始浓度（　　起始浓度（ mol•dmmol•dm-3-3 ） ） c 0 0c 0 0　　平衡浓度（　　平衡浓度（ mol•dmmol•dm-3-3 ） ） c - cα cα cαc - cα cα cα　　 　　 KKαα = [H = [H++] [Ac] [Ac--] / [HAc] ] / [HAc]

代入平衡式得代入平衡式得 KKαα =[cα] =[cα]22// （（ c - cαc - cα ）） = cα= cα22// （（ 1 - α1 - α ））　　式中　　式中 Ka Ka 表示弱酸的电离常数；表示弱酸的电离常数； c c 表示弱酸的起始浓度；表示弱酸的起始浓度；αα 表示弱酸的电离度。表示弱酸的电离度。　　　　

在一定温度下，用 pH 计（酸度计）测定一系列已知浓度的醋酸的 pH 值，按 pH ＝－㏒ [H+] 换算为 [H+] ，根据 [H ＋ ] ＝ cα 即可求得醋酸的电离度 α 和 cα2/ （ 1 - α ）值。

在一定温度下， cα2/ （ 1 - α ）值近似地为一常数，所取得的一系列 cα2/ （ 1 - α ）的平均值，即为该温度时醋酸的电离常数 Ka 。　

醋酸的电离度 α = [H+]/c 即 α ＜ 5% 时， Ka ＝ [H+]2/c　　

1 ．醋酸溶液浓度的标定 : 用移液管精确量取 25.00 mL HAc （ 0.2 mol•dm-3 ）溶液，分别注入两只 250mL 锥形瓶中，各加入 2 滴酚酞指示剂。分别用标准 NaOH 溶液滴定至溶液呈浅红色，经摇荡后半分钟不消失，分别记下滴定前和滴定终点时滴定管中 NaOH 液面的读数，算出所用 NaOH 溶液的体积，从而求出醋酸的精确浓度。

实验步骤实验步骤

2 ．不同浓度的醋酸溶液的配制和 pH 值的测定 在 4 只干燥的 100 mL 烧杯中，用酸式滴定管分别加入

已标定的醋酸溶液 48.00 mL 、 24.00 mL 、 6.00 mL 、 2.00 mL ，注意接近所要刻度时应一滴一滴地加入。然后，再从另一盛有蒸馏水的滴定管往后面三只烧杯中分别加入24.00 mL 、 42.00 mL 、 46.00 mL 蒸馏水（使各溶液的体积均为 48.00mL ），并混合均匀，求出各份醋酸溶液的精确浓度。用 pH 计分别测定上述各种浓度醋酸溶液的pH 值（由稀到浓），记录各份溶液的 pH 值及实验验室的温度，计算各溶液中醋酸的电离度及其电离常数，并计入下表：

3. 数据记录与处理

编号 V(HAc)/ cm3

c(HAc)/ (mol·dm-3)

pH c(H+)/ (mol·dm-3 )

Ka(HAc) α%

1#

2#

3#

4#

思考题

1. 配制溶液时，为什么必须使用干燥的烧杯？ 2. 测定溶液 pH 时，为什么要进行温度补偿？ 3.“ 电离度越大，酸度就越大 ,” 这句话正确吗？为什么？ 4. 若所用 HAc 溶液极稀，是否还能用 Ka ＝［ H ＋］ 2 ／ c

来求电离常数？

实验十       I3-=I-+I2常数的测定

[实验目的 ]

测定 I3-=I-+I2 的平衡常数，加强对化学平衡、平

衡常数的理解并了 解平衡移动的原理，练习滴定操作。[实验用品 ] 仪器：量筒、吸量管、移液管、碱式滴定管、碘

量瓶、锥形瓶、吸耳球。 固体药品：碘 液体药品： KI(0.0100M,0.0200M) 、 Na2S2O3 标

准溶液（ 0.0050M ）、淀粉溶液（ 0.2% ）。

实验十一     化学反应速率与活化能

[实验目的 ]

了解浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。测定过二硫酸铵与碘化

钾反应的反应速率，并计算反应级数，反应速率常数和反应的活化能。

[实验用品 ]

仪器：烧杯、量筒、秒表、温度计。 液体药品： (NH4)2S2O8(0.2M) 、 KI （ 0.2M ）、 Na2S2O

3(0.01M) 、 KNO3(0.2M) 、 (NH4)2SO4(0.2M) 、 Cu(NO3)2(0.02M) 、淀粉溶液 0.2% 。

材料：冰。

实验十二 氧化还原反应和氧化还原平衡

[实验目的 ]

学会装配原电池。掌握电极的本性、电对的氧化性或还原性物质的

浓度、介质的酸性等因素对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响。

通过实验了解化学电池电动势。

[实验用品 ]仪器：试管（离心）、烧杯、伏特计、表面皿、 U 形管。 固体药品：琼脂、氟化铵 液体药品： HCl( 浓 ) 、 HNO3(2M 、浓 ) 、 HAc(6M) 、

        

H2SO4(1M) 、 NaOH(6M 、 40%) 、NH3·H2O ( 浓 ) 、 ZnSO4(1M) 、 CuSO4(0.01M 、 1

M) 、 KI （ 0.1M ）、 KBr （ 0.1M ）、FeCl3(0.1M) 、 Fe2(SO4)3(0.1m) 、 FeSO4(1M) 、 H

2O2(3%) 、 KIO3 （ 0.1M ）、溴水、碘水（ 0.1M ）

氯水（饱和）、 KCl （饱和）、 CCl4 、酚酞指示剂、淀粉溶液（ 40% ）。

材料：电极（锌片、铜片）、回形针、红色石蕊试纸、导线、砂纸、滤纸。

实验十三       CuSO4·5H2O的制备 和结晶水含量的测定

【目的要求】利用废铜粉焙烧氧化的方法制备硫酸铜。

2. 掌握无机制备中加热、倾析法、过滤、重结晶等基本操作。

3. 学习间接碘量法测定铜含量。【实验原理】

1.    制备及提纯CuSO4 ·5H2O俗名胆矾，它易溶于水，而难溶于乙醇，在干燥空气中可缓慢风化，将其加热至 230℃，可失

去全部结晶水而成为白色的无水 CuSO4 。

2.    组成分析（ 1 ）结晶水数目的确定

通过对产品进行热重分析，可测定其所含结晶水的数目，并可得知其受热失水情况，

（ 2 ）铜含量的测定可用间接碘量法测定样品中铜离子的浓度，计算得出

产品中 CuSO4 ·5H2O 的含量。其原理为：将含铜物质中的铜转化成 Cu2+, 在

弱酸性介质中， Cu2+ 与过

量的 KI 作用，生成 CuI沉淀，同时析出 I2 。析出的 I

2

以淀粉为指示剂，用 Na2S2O3 标准溶液滴定。反应如下：

2Cu2+ + 4I- = 2CuI ↓ + I2

或 2Cu2+ + 5I- = 2CuI ↓ + I3-

I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O6

2-

不仅是还原剂，而且也是 Cu(I) 的沉淀剂和 I2 的配合剂。加入适当过量的 KI ，

可使 Cu2+ 的还原趋于完全。上述反应须在弱酸性或中性介质中进行，通常用 NH4HF2控制溶液的 pH

为 3.5～ 4.0 。

这种介质对测定铜矿和铜合金特别有利，因铜矿中含有的 Fe 、 As 、 Sb 及铜合金中的 Fe 对铜的测定有

干扰，而 F- 可以掩蔽 Fe3+ ， pH >3.5 时，五价的 As 、Sb 其氧化性也可降低至不能氧化 I- 。 CuI 的沉淀表

面易吸附 I2 ，使终点变色不够敏锐且产生误差。通常在接近终点时加入 KSCN (或 NH4SCN) ，将 CuI转化成溶解度更小的 CuSCN沉淀， CuSCN更容易吸附 SCN - 从而释放出被吸附的 I2 ，使滴定趋于完全，

反应如下：CuI + SCN - = CuSCN↓ + I-

【实验仪器试剂】微型滴定管（ 10 cm3 ），吸滤装置，电炉（或煤气灯），水浴锅，研钵，蒸发皿，烧杯，容量瓶（ 50 c

m3 、 10cm3 ），吸量管（ 5 cm3 ），热天平，分光光度计；废铜粉或铜屑）， H2O2 溶液（ 3% ）， H2

SO4 （ 3mol·dm-3 ）， H3PO4 （浓）， HNO3 （浓），KI （ 1mol·dm-3 ），淀粉溶液（ 0.2% ）， KSCN 溶

液（ 10% ）， NaF （ 0.5mol·dm-3 ）， HCl (1:1);

氨水（ 1:1 ）； HAc （ 1:1 ）。 Na2S2O3 标准溶液（ 0.1mol·dm-3 ）。

【实验内容】  1. CuSO4 ·5H2O 的制备与提纯   

称取 3g铜屑，放入蒸发皿中，灼烧至表面呈黑色，自然冷却（目的在于除去附着在铜屑上的油污，若铜屑无油污此步可略去）。在灼烧过的铜屑中，加入 11

cm33mol·dm-3H2SO4 ，然后缓慢、分批地加入 5cm3

浓 HNO3( 在通风橱中进行 ) 。待反应缓和后盖上表面皿，水浴加热。

在加热过程中需要补加 6cm3 3mol·dm-3H2SO4 和 1c

m3 浓 HNO3( 由于反应情况不同，补加的酸量根据具体情况而定，在保持反应继续进行的情况下，尽量少加 HNO3) 。待铜屑近于全部溶解后，趁热用倾

析法将溶液转至小烧杯中，然后再将溶液转回洗净的蒸发皿中，水浴加

热，浓缩至表面有晶体膜出现。取下蒸发皿，使溶液冷却，析出粗的 CuS

O4 ·5H2O ，抽滤，称量。(3) 重结晶。将粗产品以每克需 1.2cm3 水的比例溶于水中。加热使 CuSO4·5H2O完全溶解，趁热过滤

滤液收集在小烧杯中，让其自然冷却，即有晶体析出(如无晶体析出，可在水浴上再加热蒸发）。完全冷

却后，过滤，抽干，称量。 2. 产品的热重分析

按照使用热天平的操作步骤对产品进行热重分析。操作条件参考如下：

样品质量： 10～ 15mg 、 热重量程： 25mg

升温速率： 5 /min ℃ 、 走纸速度： 4格 /min

设定升温温度： 250℃

测定完成后，分析记录仪绘制的曲线，处理数据，得出水合硫酸铜分几步失水，每步的失水温度，样品总计失水的质量，产品所含结晶水的百分数，每摩尔水合硫酸铜含多少摩尔结晶水（计算结果四舍五入取整数），确定出水合硫酸铜的化学式。再计算出每步失掉几个结晶水，最后查阅 CuSO4 ·5H2O 的结构，结合热重分析结果，说明水合硫酸铜五个结晶水热稳定性

不同的原因

产品百分含量的测定（微型碘量法）  (1) 配制 CuSO4 ·5H2O样品的待测溶液

称取样品约 1.2g （精确至 0.0001g ），用 1cm32

mol·dm-3 H2SO4 溶解后，加入少量水，定量转移至 5

0 cm3容量瓶中定容，摇匀。 (2) 测定待测溶液中 Cu2+ 的浓度

用吸量管移取 5.00 cm3待测液，于 150 cm3 碘量瓶中，振荡后，加入 2cm3 1mol·dm-3 KI ，振荡，塞好瓶塞，

置暗处 10min 后，加水 10cm3 摇匀，

以 1mol·dm-3 的 Na2S2O3 标准溶液滴定至溶液呈黄色，然后加入 1cm3 0.2%

的淀粉溶液，再加入 2cm3 10% KSCN 溶液，继续滴定至蓝色恰好消失为

终点。平行测定三次。(3) 计算试样中 Cu2+ 浓度和产品中 CuSO4 ·5H2O 的

百分含量。