实验二电解质溶液电导率的测定及其应用

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1、华南理工大学物理化学教研室.实验二电解质溶液电导率的测定.葛华才编写.修改：2017年3月13日实验二电解质溶液电导率的测定及其应用一、目的(1)通过测定弱电解质醋酸溶液的电导率，计算其解离度a和标准解离常数K。(2)通过测定强电解质稀盐酸溶液的电导率，计算其无限稀释摩尔电导率。m二、原理电解质溶液为第二类导体，它与通过电子运动而导电的第一类导体有所不同，是通过正、负离子在电场中的移动而导电的。电解质溶液的导电能力用电导G来衡量，电导G即溶液电阻R的倒数：G=1/R(2.2.1)-1电导的单位为西门子，简称西，用

2、符号S表示，1S=1。在电解质溶液中，插入两个平行电极，电极间距离为l，电极面积为A，则：G=1/R=A/l或=Gl/A(2.2.2)-12式中为电导率(即为电阻率的倒数)，单位为S·m。当电极的截面积A=1m，距离l=1m时，测得的溶液电导即为电导率。实验时，所用的两个平行电极(通常为金属铂片)用塑料封装在一起，称为电导电极。电导电极的面积及电极间的距离均为常数，其比值Kcell=l/A(2.2.3)-1称为电导池常数，单位为m。电导池常数Kcell不易直接精确测量，一般是通过测定已知电导率的标准溶液的

3、电导G,再利用式(2.2.4)进行计算。=GKcell(2.2.4)根据式(2.2.4)，使用同一个电导电极测量其它溶液的电导，便可确定它们的电导率，这就是电导仪或电导率仪的测量原理。实验时，应根据溶液电导率的测量精度和变化范围选择电导池常数不同的电导电极，同时选择不同浓度的KCl标准溶液(见数据表4.21)标定电导池常数。当两电极间的溶液含有1mol电解质、电极间距1m时，溶液所具有的电导称摩尔电导率，记作m。摩尔电导率m与电导率之间的关系为：m=/c(2.2.5).-3.2.-1式中c为物质的量浓度，单

4、位为molm。显然，摩尔电导率的单位为Smmol。m的大小与浓度有关，但是其变化规律对于强、弱电解质是不同的。对于强电解质的稀溶液(如HCl、NaAc等)：Ac(2.2.6)mm式中为无限稀释的摩尔电导率；A为常数。以对c作图，将其直线外推至c=0处，mm截距即为。m对于弱电解质，式(2.2.6)不成立。若要求其，可用科尔劳施离子独立运动定律：mvv(2.2.7)mm,+m,-式中v+、v-分别为正、负离子的化学计量数；m,+、m,-分别为无限稀释时正、负离子的摩尔

5、电导率。也就是说，在无限稀释的溶液中，离子彼此独立运动，互不影响，因而每种离子2-1华南理工大学物理化学教研室.实验二电解质溶液电导率的测定.葛华才编写.修改：2017年3月13日的电导不受其他离子的影响，电解质的摩尔电导率为正、负离子的摩尔电导率之和。所以，弱电解质的可以用强电解质的求得。例如，欲求25℃时弱电解质HAc溶液的，mmm++查数据表4.22得到25℃时(H)和(Ac)的值，利用式(2.2.7)可得：mm++-4.2.-1-4.2.-1(HAc)=(H)+(Ac)=(349

6、.82+40.90)×10Smmol=390.72×10Smmolmmm对于1-1型弱电解质(如HAc)，其在水溶液中解离达到平衡时，K+-HAcH+Acc(1-a)caca标准解离平衡常数K与溶液浓度c和电解质的解离度a有如下关系：2(/cca)K(2.2.8)1a弱电解质溶液中离子的浓度很低，其解离度a可认为是溶液浓度为c时的摩尔电导率m与溶液在无限稀释时的摩尔电导率之比，即：ma=m/m(2.2.9)因此，将式(2.2.9)代入式(2.2.8)后整理得：2(/cc)mK(2.2

7、.10)()mmm或写成21(/cc)()KK(2.2.11)mmmm-12以(/cc)m对m作图，其直线的斜率为()mK，由离子独立运动定律算出HAc的m就可求得K。注意：使用式(2.2.11)的斜率和截距直接计算和K的结果不可靠！m测定电解质溶液的电导率或电导，实质是测电导电极中两个电极片之间溶液的电阻。实验室使用的电导率仪有不同的型号，实验室配置的DDSJ-308A型电导率仪如图2.2.1所示。-1.-1电导电极为DJS-1D型铂黑电极(电导池常数约1cm),可测量

8、范围0~20mScm，标准溶液.-3.-1.可选用0.01或0.1moldmKCl溶液。电导率很低(<2mScm,如超纯水)或很高(>20mS-1-1cm，浓盐水溶液)时需使用电导池常数为0.1或10cm)的电导电极，标准溶液相应使用浓度较小或较大的KCl溶液。测量时，电导电极中的两个金属电极片必须浸没在溶液中且最好垂直放置。测量