纯水导电性实验的探讨

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1、纯水导电性实验的探讨任峰(合肥市第26中学,安徽合肥230041)摘要:通过对电导率数据的比较和蒸馏水成分的分析，说明了不能使用蒸馏水做纯水导电性实验的原因；通过实验分析了蒸馏水导电性实验中出现异常现象的原因；并对纯水电导率的测量方法做了简介。关键词：蒸馏水；纯水；电导率图1笔者在一次校际的教研活动中，听了一节高中化学选修四《化学反应原理》模块的课，教学内容是关于水的电离和溶液的pH。为了让学生认识水是一种弱电解质，授课老师设计了两个关于蒸馏水的导电性实验，由学生分组完成。实验方案如下：实验1、让学生按图1所示连接好实验装置，观察灯泡是否发光；实验2、把图1中的灯泡换成灵敏电流计，观察灵敏

2、电流计的指针是否发生偏转。学生的实验现象是小灯泡不发光，而灵敏电流计的指针发生偏转。据此，师生得出结论：水的导电性很弱，是一种弱电解质。这个结论无疑是正确的，但是该实验的科学性是否合理却值得我们去研究。1蒸馏水能代替纯水做导电性实验吗在理论上绝对纯净的水中只有两种离子，他们是水电离产生的H+和OH-，在25℃时其浓度都为10-7mol/L。由于纯水所含的离子的浓度极低，因而其电导率很小。电导率用于衡量导电能力的大小，其数值等于电阻率的倒数。不同纯度的水的电导率与其所含的电解质的浓度有一定关系。当电解质的浓度较低时，电导率随浓度的增大而增加。因此，电导率的大小常用于推测水中离子的总浓度或含盐

3、量。不同类型的水有不同的电导率，水的纯度越高，所含的杂质离子越少，其电导率就越小。因而可通过测定水的电导率来确定水的纯度。用电导率仪测水的电导率是水质鉴定和检测的最佳方法之一[1]。25℃时各级水的电导率如表1所示[2]。　表1各级水的电导率(25℃)水的类型绝对纯水去离子水1次蒸馏水（玻璃）3次蒸馏水（石英）28次蒸馏水(石英)自来水海水电导率μS/cm0.0550.8~42.9~200.670.063200~1200约30000蒸馏水是利用水中杂质的沸点不同，用蒸发冷凝的方法制得的较纯水。蒸馏水仍含有一些微量杂质，原因有两点：（1）二氧化碳及某些低沸点易挥发物，随水蒸气带入蒸馏水中；（

4、2）冷凝管、蒸馏器、容器的材料成分微量地混入蒸馏水中。这些杂质的存在对蒸馏水的电导率产生了很大的影响，由上表中数据可以看出，实验室所用的1次蒸馏水的电导率大约是理论纯水的50~360倍，也就是说蒸馏水的导电能力远远超过了纯水的导电能力。可见水电离产生的H+和OH-对蒸馏水的电导率的贡献是微不足道的。因而实验2用蒸馏水代替纯水做导电性实验，并不能证明水是弱电解质。2电流计的指针为什么逐渐向右偏转听课时有部分学生提出，刚接通电源时，电流计的指针向右偏转的角度较小，然后，电流计的指针又慢慢向右偏转。这是什么原因呢？我在重复做实验2时，发现如果在实验前把石墨碳棒用蒸馏水反复清洗干净后，实验时则没有

5、该现象产生。而把两个石墨碳棒都换成洁净的铜片做电极，也没有该现象产生。这说明可能是石墨碳棒曾用于其它实验,用后清洗不干净,附着有杂质,实验时杂质溶解而使蒸馏水的电导率增大造成的。另外，在使用新鲜的蒸馏水做该实验时，也出现了类似的现象。这是因为实验时新鲜的蒸馏水逐渐溶解了空气中的二氧化碳的缘故。3纯水微弱的导电性是如何测量出来的关于纯水的导电性实验,现行的三种版本高中新教材在选修四《化学反应原理》的相关章节中虽然都有提及，但是却都没有设计该实验。如人教版是这样描述该实验的：“精确的导电性实验表明，纯水大部分以H2O的分子形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+和OH-[3]”；山东科技出版社

6、是这样描述的：“有人测量了经过28次蒸馏的水的电导值，结果不为零[4]”；江苏教育出版社是这样描述的：“精确的实验表明，水是一种弱电解质[5]”。实际上，纯水导电性（或电导率）的测量非常困难，这是因为:一方面，真正意义的纯水的获得非常困难，目前在实验室中可以采取让多次蒸馏水再通过原子级离子交换柱循环过滤的方法，能够获得接近理论纯水的高纯水[6]；另一方面，高纯水是极好的溶剂，可以轻易地溶解环境中的污染物，如容器的可溶成分、空气中二氧化碳和其他杂质等，而导致电导率增大。因此，我国的国家标准《分析实验室用水规格和试验方法》中对于贮存纯水的容器、纯水的取样、测量电导率的仪器以及测量环境等做了严格

7、的技术要求，并指出测量高纯水的电导率时，应该使用新制备的流动的水进行“在线”测量[7]。这些要求在一般的中学实验室中是难以达到的，我想这也是三种版本高中新教材中不约而同地没有设计该实验的原因。但在现行的人教版初中化学教材中却编排了蒸馏水的导电性实验，该实验在通电情况下根据串联电路中灯泡不亮的事实（即实验1），得出了蒸馏水不导电的结论。在拘于知识局限的初中阶段，教材做出这样的近似处理无疑是合理的。在高中阶段，进行水的电离教