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用分光光度法测定弱电解质的电离常数

用分光光度法测定弱电解质的电离常数. 绍兴文理学院 化学化工学院. 【 目的要求 】. 1. 用 分光光度法 测定弱电解质的电离常数 。 2. 掌握分光光度法测定 甲基红 电离常数的基本原理。 3. 掌握 分光光度计及 pH 计 的正确使用方法。. 实验原理. 本实验测定电解质 ( 甲基红 ) 的电离常数，是根据甲基红在电离前后具有 不同颜色和对单色光的吸收特性， 借助于分光光度法的原理，测定其电离常数 . HMR( 酸式 , 红色 ) H ＋ ＋ MR － 碱式 ( 黄色 ). 朗伯 - 比耳 (Lanbert-Bear) 定律.

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用分光光度法测定弱电解质的电离常数

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  1. 用分光光度法测定弱电解质的电离常数 绍兴文理学院 化学化工学院

  2. 【目的要求】 • 1. 用分光光度法测定弱电解质的电离常数。 • 2. 掌握分光光度法测定甲基红电离常数的基本原理。 • 3. 掌握分光光度计及pH计的正确使用方法。

  3. 实验原理 • 本实验测定电解质(甲基红)的电离常数，是根据甲基红在电离前后具有不同颜色和对单色光的吸收特性，借助于分光光度法的原理，测定其电离常数 . • HMR(酸式,红色) H＋＋MR－碱式(黄色)

  4. 朗伯-比耳(Lanbert-Bear)定律 溶液对单色光的吸收遵守下列关系式朗伯-比耳(Lanbert-Bear)定律： (3) 式中，A为吸光度； I/I0为透光率T；C为溶液浓度；l为溶液的厚度；k为消光系数。

  5. 溶液中如含有一种组分，其对不同波长的单色光的吸收程度，如以波长(λ)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标可得一条曲线，如图1中.单组分a和单组分b的曲线均称为吸收曲线，亦称吸收光谱曲线。根据公式(3)，当吸收槽长度一定时，则 Aa＝kaCa (4) Ab＝kbCb (5)如在该波长时，溶液遵守朗伯-比耳定律，可选用此波长进行单组分的测定。 溶液中单组分的测定

  6. λ(nm) 图1 部分重合的吸收曲线

  7. 溶液中双组分吸光度的测定 • 溶液中含有两种组分(或两种组分以上)的溶液，各自具有特征的光吸收曲线，并在各组分的吸收曲线互不干扰时，可在不同波长下，对各组分进行吸光度测定。 • 当溶液中两种组分a、b各具有特征的光吸收曲线，且均遵守朗伯-比耳定律，但吸收曲线部分重合，如图1所示，则两组分(a+b)溶液的吸光度应等于各组分吸光度之和，即吸光度具有加和性。 • 吸收槽长度一定时，则混合溶液在波长分别为λa和λb时的吸光度 可表示为 :

  8. 由光谱曲线可知，组分a代表［HMR］，组分b代表［MR-］，由光谱曲线可知，组分a代表［HMR］，组分b代表［MR-］，

  9. 单组分在波长为λa和λb时的k值。而λa和λb可以通过测定单组分的光吸收曲线，分别求得其最大吸收波长。如在该波长下，各组分均遵守朗伯-比耳定律，则其测得的吸光度与单组分浓度应为线性关系，直线的斜率即为k各物质在各吸收波长时的吸收系数。单组分在波长为λa和λb时的k值。而λa和λb可以通过测定单组分的光吸收曲线，分别求得其最大吸收波长。如在该波长下，各组分均遵守朗伯-比耳定律，则其测得的吸光度与单组分浓度应为线性关系，直线的斜率即为k各物质在各吸收波长时的吸收系数。 再通过两组分的混合溶液的吸光度测定即可以测得 ， 根据(8)、(9)两式可以求出［MR-］和［HMR］值。

  10. 【仪器试剂】 • 752分光光度计1台；精密pH计1台；pH复合电极；容量瓶；烧杯；移液管。 • 95%乙醇(A.R.)；HCl(0.1mol·dm-3)；甲基红(A.R.)；醋酸钠(0.05mol·dm-3、0.01mol·dm-3)；醋酸(0.02mol·dm-3) 。

  11. 实验步骤 1. 制备溶液 2. 吸收光谱曲线的测定 3. 验证朗伯-比耳定律,求出 4. 测定混合溶液的总吸光度及其pH值。

  12. 1. 制备溶液 • (1) 甲基红溶液 称取1g甲基红，加入300mL95%的乙醇，待溶后，用蒸馏水稀释至500mL容量瓶中。 • (2) 甲基红标准溶液 取10.00mL上述溶液，加入50mL95%乙醇，用蒸馏水稀释100mL至容量瓶中。 • (3 ) 溶液a取10.00mL甲基红标准溶液，加入0.1mol·dm-3盐酸10mL，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。 • (4) 溶液b取10.00mL甲基红标准溶液，加入0.04mol·dm-3醋酸钠25mL，用蒸馏水稀释至100mL容量瓶中。

  13. 2. 吸收光谱曲线的测定 • 接通电压，预热仪器。测定溶液a和溶液b的吸收光谱曲线，求出最大吸收峰的波长λa和λb。 • 波长从360nm开始，每隔20nm测定一次，在吸收高峰附近，在40nm范围内，每隔5nm测定一次，每改变一次波长都要用空白溶液校正，直至波长为620nm为止。作A-λ曲线。 • 求出波长λa和λb值。

  14. 3. 验证朗伯-比耳定律,求出 • (1)分别将溶液a用0.01mol·dm-3盐酸稀释为原来浓度的0.75倍、0.50倍和0.25倍；溶液B用 0.01mol·dm-3醋酸钠稀释至原来浓度的0.75倍、0.50倍和0.25倍。 • (2)在波长为λa、λb处分别测定上述各溶液的吸光度A。如果在λa、λb处，上述溶液符合朗伯-比耳定律，则可得四条A-C直线，由此可求出k值。

  15. 4. 测定混合溶液的总吸光度及其pH值 (1) 取4个100mL容量瓶，分别配制含甲基红标准液、醋酸钠溶液和醋酸溶液的四种混合溶液。 (2) 分别用λa和λb波长测定上述四个溶液的总吸光度。 (3) 测定上述四个溶液的pH值。

  16. 【数据处理】 1.根据实验步骤2测得的数据作A-λ图，绘制溶液a和溶液b的吸收光谱曲线，求出最大吸收峰的波长λa和λb。 2. 实验步骤3中得到四组A-C关系图，从图上可求得单组分溶液a和溶液b在波长各为λa和λb时的四个吸光系数 3. 由实验步骤4所测得的混合溶液的总吸光度，根据(8)、(9)两式，求出各混合溶液中［MR-］、［HMR］值。 4. 根据测得的pH值，按(2)式求出各混合溶液中甲基红的电离平衡常数，对4个K值求平均。

  17. 【注意事项】 • 甲基红溶液、甲基红标准溶液配好后应盛于棕色瓶中。 • 使用分光光度计时，先接通电源，预热20min。为了延长光电管的寿命，在不测定时，应将暗盒盖打开；注意拉杆的使用。 • 使用精密pH计前应预热，使仪器稳定，然后标定。使用中注意保护电极，使用后套上装有电极补充液的电极套。 • 本实验数据处理可用Excl处理，但要设计好页面。

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