電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)名稱：電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)類型： 同組學(xué)生姓名： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┤?、主要儀器設(shè)備（必填） 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 七、討論、心得二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解溶液的電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率的概念；2、掌握電導(dǎo)率儀的使用方法；3、掌握交流電橋測(cè)量溶液電導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)方法及其應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理Kc與原始濃度C和電離度a有以下關(guān)系:1. 弱電解質(zhì)電離常數(shù)的測(cè)定AB型弱電解質(zhì)在溶液中電離達(dá)到平衡時(shí)，電離平衡常數(shù)(1)在一定溫度下 KC是常數(shù)，因此可以通過(guò)測(cè)定 AB型弱電解質(zhì)在不同濃度時(shí)的a代入（1）式求出Kc,醋酸溶液的電離

2、度可用電導(dǎo)法來(lái)測(cè)定。將電解質(zhì)溶液注入電導(dǎo)池內(nèi)，溶液電導(dǎo) G的大小與兩電極之間的距離l成反比，與電極的面積 A成正比：G = k A/l式中，l/A為電導(dǎo)池常數(shù)，以 Keell表示；E為電導(dǎo)率。Kcell ?由于電極的l和A不易精確測(cè)量，因此實(shí)驗(yàn)中用一種已知電導(dǎo)率值的溶液，先求出電導(dǎo)池常數(shù) 然后把待測(cè)溶液注入該電導(dǎo)池測(cè)出其電導(dǎo)值，再根據(jù)（2）式求出其電導(dǎo)率。溶液的摩爾電導(dǎo)率是指把含有1mol電解質(zhì)的溶液置于相距為1m的兩平行板電極之間的電導(dǎo)。以 A m表示，其單位為 sm2 - mol-1 。摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率的關(guān)系：式中，C為該溶液的濃度，其單位為 mol - m'3o 對(duì)于弱電解質(zhì)溶

3、液來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為：a= A m / A m °° 式中，Am 8是溶液在無(wú)限稀釋時(shí)的摩爾電導(dǎo)率 把（4）代入（1）式可得：(5)叫二（成北c；-為Aft以CAm對(duì)1/&作圖，其直線的斜率為（A m 8 ）2Kc,若已知A m 8值，就可求算 Kc?？聽杽谑└鶕?jù)實(shí)驗(yàn)得出強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液的摩爾電導(dǎo)率Am與濃度有如下關(guān)系:甘m為無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率?？梢姡訟 m對(duì)*C作圖得一直線,其截距即為2. CaF2（或BaSO4、PbSO"飽和溶液溶度積（KSP）的測(cè)定CaF2的溶解平衡可表示為：CaF2 Ca2+ +2FKsp = C(Ca2+) - C(F )2 = 4

4、C3難溶鹽的溶解度很小，飽和溶液的濃度則很低，所以（3）式中Am液中微溶鹽的溶解度。可以認(rèn)為就是(8)率值為鹽與水的電導(dǎo) 率之和。式中，E鹽是純微溶鹽的電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)中所測(cè)定的飽和溶液的電導(dǎo)(9)這樣，可由測(cè)得的微溶鹽飽和溶液的電導(dǎo)率利用（9）式求出E鹽，再利用（8）式求出溶解度，最后求出Ksp。惠斯登電橋是比較法測(cè)定電阻的儀器，它的基本線路如圖1。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)整電橋上的R3,使得通過(guò)其上的電流為零，即表明 C點(diǎn)和D點(diǎn)的電勢(shì)相等，可以等到如下關(guān)系：(10)R1 / Rx = R2 / R3口圖1交流電橋測(cè)定溶液電阻的簡(jiǎn)單線路圖三、主要儀器設(shè)備儀器：音頻振蕩器1臺(tái)；電導(dǎo)率儀；電導(dǎo)池 2只；伯黑電

5、極1支；轉(zhuǎn)盤電阻箱 3只；恒溫槽裝置1套;50mL移液管4支；100mL容量瓶4個(gè)；示波器1臺(tái)；試劑：KCl(10.0mol - m-3)； HAc(100.0mol m-3)； CaF2(或 BaSO4、PbSOgR.)。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1、溶液的配制用0.02mol/L的KCl溶液配制不同濃度的 KCl溶液，其濃度分別為 0.02、0.02/2、0.02/4>0.02/8、0.02/16。并分別做好標(biāo)記，放入25C的恒溫槽中備用。2、電路的連接將恒溫槽溫度調(diào)至(25.0 土 0.1) C或(30.0 土 0.1)C,按照上圖連接好電路圖。注意需要按照電路圖中 ABCD四個(gè)點(diǎn)來(lái)連

6、線。3、測(cè)定不同濃度的 KCl溶液的電阻用電導(dǎo)水洗滌電導(dǎo)池和伯黑電極23次，然后注入電導(dǎo)水，將電極插入溶液中，按照濃度依次升高的順序分別測(cè)定 5個(gè)溶液的電阻值。恒溫后測(cè)其電導(dǎo) (率)值，將電橋臂按照1:1、1: 2、2: 3三種形式進(jìn) 行測(cè)量。記錄測(cè)定出來(lái)的數(shù)據(jù)。4、用電導(dǎo)率儀來(lái)測(cè)定自來(lái)水和去離子水的電導(dǎo)率首先對(duì)于使用高調(diào)還是低調(diào)進(jìn)行估計(jì)和判斷，如果電導(dǎo)率大于300X10-4S/m,則使用高調(diào)，反之則使用低調(diào)。在測(cè)量之前首先要校準(zhǔn)，即在校準(zhǔn)檔將指針調(diào)至最大。測(cè)量時(shí)同樣要注意從大量程向小量程調(diào)， 最終達(dá)到精確?！咀⒁馐马?xiàng)】1、電導(dǎo)池不用時(shí)，應(yīng)把兩伯黑電極浸在蒸儲(chǔ)水中，以免干燥致使表面發(fā)生改變。2

7、、 實(shí)驗(yàn)中溫度要恒定，測(cè)量必須在同一溫度下進(jìn)行。恒溫槽的溫度要控制在(25.0 土 0.1) C或(30.0 土 0.1) Co3、測(cè)定前，必須將電導(dǎo)電極及電導(dǎo)池洗滌干凈，以免影響測(cè)定結(jié)果五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理室溫：16.1C ;大氣壓:101.98kPa； 25C 電導(dǎo)水的電導(dǎo)率 K (H2O) =1.50 uS - cm-1表一 交流電橋測(cè)量溶液電導(dǎo)的數(shù)據(jù)記錄濃度L ,R1/X ( (mo 1 c(mol/L)'R2l/m3) -1/2)G=1/Rx (S)k =GK cell A m= kR3 (Q)Rxi(Q)Rx (Q)(S- m-1)/c(S m"mol-1)0.

8、024.4721:11:22:30.02/23.1621:11:22:3210.00210.00217.670.0045940.27650.013825430.00215.00342.00228.00420.00420.00417.890.0023930.1440270.014403830.00415.00628.00418.670.02/42.2361:1830.00830.00822.220.0012160.0731871:21620.00810.002:31240.00826.670.02/81.5811:11660.001660.001643.330.0006080.0365941:2

9、3300.001650.002:32430.001620.000.02/161.1181:13300.003300.003263.330.0003060.0184171:26500.003250.002:34860.003240.000.0146370.0146380.014734已知 25C時(shí)，0.02 mol/L KCl 溶液的電導(dǎo)率 e =0.2765 S - m-1;由表一知，此時(shí) G ( KCl ) = 0.004594 S ;由公式 K GKceii 礙 Kcell=60.187 m ；由公式 Rx = (Rx1 + Rx2 + Rx3 ) / 3; G = 1 / Rx; e =

10、GKcell； A m= K /c 所得數(shù)據(jù)如表一。 由圖 2 可得 A”m = 0.01511 S - m2 - mol-10.0152.0.015-0.0148-1180.0146_新翅1 2.2360.0144-, 3.1620.0142- 0.014- 、0.0138- 4.4720.0136il1i1012345圖2. A m對(duì)Q所作的圖六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析文獻(xiàn)值：m （文獻(xiàn)）0.014979S - m2 - mol-1誤差：E = （ A m - A m （又獻(xiàn)）/ A m （又獻(xiàn)）*100% 0.9%誤差分析：1、溶液配制時(shí)產(chǎn)生的誤差。2、信號(hào)不明顯，即某個(gè)電阻改變一個(gè)大阻值，其示

11、波器的變化不大，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。七、討論、心得實(shí)驗(yàn)心得：本實(shí)驗(yàn)是電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用，主要是掌握交流電橋測(cè)量溶液電導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)方法，但實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要小心謹(jǐn)慎， 尤其在溶液配制的時(shí)候要極其小心，還有，在測(cè)定不同濃度的時(shí)要有耐心，盡量減小誤差。實(shí)驗(yàn)步驟較少，KCl溶液的電阻思考題：1、如何定性地解釋電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率隨濃度增加而降低？答：對(duì)強(qiáng)電解質(zhì)而言， 溶液濃度降低，摩爾電導(dǎo)率增大，這是因?yàn)殡S著溶液濃度的降低，離子間引力變小,粒子運(yùn)動(dòng)速度增加，故摩爾電導(dǎo)率增大。對(duì)弱電解質(zhì)而言，溶液濃度降低時(shí)，摩爾電導(dǎo)率也增加。在溶液極稀時(shí)，隨著溶液濃度的降低，摩爾電導(dǎo) 率急劇增加。2、為什么要用音頻交流電源測(cè)定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)？交流電橋平衡的條件是什么？答：使用音頻交流電源可以使得電流處于高頻率的波動(dòng)之中，防止了使用直流電源時(shí)可能導(dǎo)致的電極反應(yīng)，提高測(cè)量的精確性。3、電解質(zhì)溶液電導(dǎo)與哪些因素有關(guān)？答：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電主要與電解質(zhì)的性質(zhì)，溶劑的性質(zhì)，測(cè)量環(huán)境的溫度有關(guān)。4、為什么要測(cè)電導(dǎo)池常數(shù)？如何得到該常數(shù)？答：要得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果需用到公式K = GKceii,而G可由實(shí)驗(yàn)得到，K為待求量，所以必須測(cè)得電導(dǎo)池常數(shù)Kcell。Kceii = l/A ,由于電極的l和A不易精確測(cè)量，因此實(shí)驗(yàn)中用一種已知電導(dǎo)率