五、电导的测定及其应用
更新时间:2023-08-20 16:47:02 阅读量: 高等教育 文档下载
实验报告
宁波工程学院
物理化学实验报告
实验名称 电导的测定及应用
一、实验目的
1、测量KCl水溶液的电导率,求算它的无限稀释摩尔电导率;
2、用电导法测量醋酸在水溶液中的解离平衡常数;
3、掌握恒水温水槽及电导率仪的使用方法。
二、实验原理
1、电解质溶液的导电能力通常用电导G来表示,若将电解质溶液放入两平行电极之间,设电极的面积为A,两电极的间的距离为l,则溶液的电导G为: G = к(A / l) (1)
由于电极的l和A不易精确测量,因此在实验中用一种已知电导率的溶液先求出电导池的常数Kcell,然后再把欲测的的溶液放入该电导池中测出其电导值,在根据上式求出其电导率。
摩尔电导率与电导率的关系:
Λm=K/C (2)
2、Λm总是随着溶液的浓度的降低而增大的。对强电解质稀溶液而言,其变化规律可以用科尔劳施经验公式表示:
Λm=Λ∞m -A√C (3)
对特定的电解质和溶剂来说,在一定温度下,是一个常数。所以,将Λm对√C作图得到的直线外推至C=0处,可求得。
3、对于弱电解质溶液来说,其Λm无法利用上式通过实验直接测定。但是,在弱电解质的稀薄溶液中,离子的浓度很低,离子的浓度很低,离子间的相互作用可以忽略,也可以认为它在C浓度时的解离度等于它的摩尔电导率Λm与其无限稀释摩尔电导率之比,即:
α=Λm/Λ∞m (4)
对于HAc,在溶液中电离达到平衡时,电离平衡常数Kc与原始浓度C和电离度α有以下关系:
HAc H+ + Ac-
t=0 C 0 0
t=t平衡 C(1-α) Cα Cα
K0= Cα2/[C0(1-α)] (5)
在一定温度下K0是常数,因此可以通过测定HAc在不同浓度时的代入(5)式中求出Kc。综合可得出关系:
K0= CΛ2m/ [C0Λ∞m(Λ∞m-Λm)]
或CΛm=(Λ∞m)2 K0 C0(1/Λm)-Λ∞m K0 C0
以CΛm对1/Λm作图,其直线的斜率为(Λ∞m)2 K0 C0,如知道Λ∞m值,就可算出K0。
实验报告
三、实验仪器与试剂
仪器:梅特勒电导率仪1台;电导电极1只;量杯(50ml)2只;移液管(25ml)
3只;洗瓶1只;洗耳球1只。
试剂:10.00mol/m-3 KCl溶液;100.0mol/m-3HAc溶液;电导水。
四、实验步骤
1、打开电导率仪开关,预热5min。
2、KCl溶液电导率测定:
(1)用移液管准确移入10.00(mol.m-3)KCl溶液25.00ml,置于洁净、干燥的
量杯中;测定其电导率3次,取平均值。
(2)再用移液管准确移入25.00ml电导水,置于上述量杯中,搅拌均匀后,测
定其电导率3次,取平均值。
(3)用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液,弃去;再用移液管准确移
入25.00ml电导水,置于上述量杯中,搅拌均匀后,测定其电导率3次,取平均值。
(4)重复的(3)步骤。
(5)重复的(3)步骤。
(6)倾去电导池中的KCl溶液,用电导水洗净量杯和电极;量杯放回烘箱;电
极用滤纸吸干。
3、HAc溶液和电导水的电导率测定:
(1)用移液管准确移入100.0(mol.m-3)HAc溶液25.00ml,置于洁净、干燥的
量杯中;测定其电导率3次,取平均值。
(2)再用移液管准确移入25.00ml已恒温的电导水,置于上述量杯中,搅拌均
匀后,测定其电导率3次,取平均值。
(3)用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液,弃去;再用移液管准确移
入25.00ml电导水,置于上述量杯中,搅拌均匀后,测定其电导率3次,取平均值。
(4)再用移液管准确移入25.00ml电导水,置于上述量杯中,搅拌均匀后,测
定其电导率3次,取平均值。
(5)倾去电导池中的HAc溶液,用电导水洗净量杯和电极;量杯放回烘箱;电
极用滤纸吸干。
(6)倾去电导池中的电导水,量杯放回烘箱;电极用滤纸吸干,关闭电源。
五、数据记录与处理
1、数据记录
大气压:101.62KPa ; 室温:22.6℃ ; 实验温度:20.4℃ 。
已知数据:25℃下10.00 (mol.m-3) KCl溶液电导率=0.1413 S. m-1;25℃时无限稀释的HAc水溶液的摩尔电导率=3.907*10-2(S.m2.mol-1)。
(1) 测定KCl溶液的电导率:
实验报告
(2
)测定HAc溶液的电导率:
-1
2、数据处理:
以KCl溶液的Λm对√C作图,由直线的截距求出KCl的Λ∞m。
由图可知:当√C=0时,Λm=Λ∞m=0.02848
实验报告
即KCl溶液在无限稀释时的极度摩尔电导率的Λ∞m为0.02848S.m2.mol-1。
(2)HAc溶液的各组数据填入下表内:
-3
(H2O)
以CΛm对1/Λm作图应得一直线,直线的斜率为(Λ∞m)2 K0 C0 :
根据上图可知,该直线的斜率为3.03724*10-5。
即(Λ∞m)2 Kθ Cθ=3.03724*10-5。
已知Λ∞m =3.907*10-2S.m2.mol-1,
则Kθ=3.03724*10-5/[(Λ∞m)2 C0]= 3.03724*10-5/[(3.907*10-2)2*1000] =1.990*10-5
拟合获得的Kθ值,与表格计算的与<Kθ>=1.854*10-5作比较,
误差=(Kθ-<Kθ>)/<Kθ>*100%
=(1.990*10-5-1.854*10-5)/(1.854*10-5)*100%
=7.34%
六、注意事项
实验报告
1、换待测液测定前,必须将电导电极和电导池洗净、擦干,以免影响测定结果。
七、结果与讨论
1、溶液配制时时由大浓度向小浓度稀释的。一旦某上一浓度出现偏差,则将影响到后面的浓度,因此在稀释时要及其小心,这也是影响实验准确性的一个很重要的因素。
2、对强电解质而言,溶液浓度降低,摩尔电导率增大,这是因为随着溶液浓度 的降低,离子间引力变小,粒子运动速度增加,故摩尔电导率增大。
对弱电解质而言,溶液浓度降低时,摩尔电导率也增加。在溶液极稀时,随 着溶液浓度的降低,摩尔电导率急剧增加。
3、电解质溶液导电主要与电解质的性质,溶剂的性质,测量环境的温度有关。 因为电解质溶液的电导与温度有关,温度的变化会导致电导的变化。实验中测电导池常数和溶液电导时的温度不需要一致,因为电导池常数是一个不随温度变化的物理量,因此可以直接在不同的温度下使用。
八、思考题
1、如果配制HAc溶液的水不纯,将对结果产生什么影响?
答:对测定结果不准,会产生误差。如果配制HAc溶液的水不纯,HAc溶液的实际浓度会偏大,测得的K值偏小。 θ
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