溶液电导的测定——测HAc的电离平衡常数

溶液电导的测定——测HAc 的电离平衡常数
1. 简述电导法测醋酸的电离平衡常数的测量原理。

电解质溶液属于第二类离子导体，它是靠正负离子的定向迁移传递电流，溶液的导电本领可用电导率来表示。

将电解质溶液放入两平行电极之间，两电极距离为l （m ），两电极面积均为A （m 2），这时溶液的电阻、电导、电导率分别为： A l A l R ⋅==κρ1 A
l k cell = 1cell k l A R G κκ=== R k cell =κ 电导池常数或电极常数cell k 可用标准溶液（常用氯化钾溶液）标
定。

应用同一个电导池，便可通过电阻的测量求其它电解质溶液的电导率。

溶液的摩尔电导率m Λ是指把含有1mol 电解质的溶液置于相距
为 1m 的两平行电板电极之间的电导，其单位为S·m 2·mol -1。

摩尔电导率与电导率和浓度的关系为：m κ=Λ
无限稀释摩尔电导率∞
Λm ：溶液在无限稀释时的摩尔电导率。

无
论强弱电解质，此时均全部电离，符合离子独立移动定律：
∞--∞++∞
Λ+Λ=Λ,,m m m νν。

m Λ随浓度变化的规律，对强弱电解质各不相同，对强电解质稀
溶液可用科尔劳奇（Kohlrausch ）经验公式表示：c A m m -Λ=Λ∞
，
将
m Λ作图，外推可求得∞
Λm 。

对弱电解质来说，可以认为它的电离度α等于溶液在浓度为c 时的摩尔电导率m Λ和溶液在无限稀释时的摩尔电导率∞
Λm 之比，即：
∞
ΛΛ=m
m α。

AB 型弱电解质在溶液中达电离平衡时，电离平衡常数c K 与浓度
c 和电离度α有以下关系：
()
c c -1c 0 0 c B A -
ααα达电离平衡初始+=+AB
()())Λ(ΛΛ)(Λc c ααc c K m m m m c -=-=∞∞22
1θ
θθ 可改写为直线方程： ()
2 ΛK Λ)(ΛK Λc c m c m m c m ∞∞-=θθθ 测出HAc 溶液不同浓度c 的电导率κ，计算出其摩尔电导率m Λ，
以()m Λc c θ对m Λ1作图为一直线，从直线斜率和截距可求得∞Λm 和
θc K 。

2. 在电导法测醋酸的电离平衡常数实验中，影响准确测定结果的因素有那些？
答：溶液的浓度，恒温槽的温度，电导水的电导率，移液管取液。

3. 用不同的电导电极测定同一溶液的电导率时所得结果应该怎样？为什么？
答：理论上应该相同，因为溶液的电导率是溶液本身的性质。

如果电导池常数或电极常数cell k 没有标定，会导致用不同的电导电极
测定同一溶液的电导率得到的结果略有不同。

4. 如何定性地解释电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低？
答：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，解离度增加，溶液电导率变化不大，因此摩尔电导率也增加，在溶液极稀时，随着溶液浓度的降低，摩尔电导率急剧增加。

5. 测定溶液的电导率时为何要用交流电？能否用直流电？
答：直流电有可能会在溶液中发生电化学反应（例如电解水成为氢气和氧气），改变测定溶液的浓度，影响测量结果；用交流电不
会出现这样的问题，因为电流的方向总是在变化，溶液中没有稳定的电极存在，不会发生持续的电化学反应。

6. 什么是电导水？测醋酸的电离平衡常数时为何要测电导水的电导率？水越纯，电导率是越大还是越小？
答：电导水是指实验室中用来测定溶液电导时所用的一种纯净水，其14101--⋅⨯<m S κ。

水的电导率相对弱电解质的电导率是不能忽略的，因此要测定水的电导率。

水越纯，电导率越小。

7. 电解质溶液电导与哪些因素有关？
答：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。

8. 在测HAc 的电离平衡常数实验中，用移液管移取溶液时能否先用该溶液润洗？为什么？
答：需要先用该溶液润洗，因为要准确知道醋酸的浓度，不用醋酸润洗移液管就会造成醋酸浓度偏小，造成实验误差。

9. 在电导法测醋酸的电离平衡常数实验中，为什么要测电导池常数？如何得到该常数？
答：在电导法测醋酸的电离平衡常数实验中，要求醋酸的电离平衡常数，需测出HAc 溶液不同浓度c 的电导率κ，要准确测定HAc 溶液电导率κ，必须先准确知道实验中所用电导池常数或电极常数cell k 。

电导池常数或电极常数cell k 可用标准溶液（常用氯化钾溶液）
标定。

10. 在电导法测醋酸的电离平衡常数实验中，测电导率时为什么要恒温？实验中测电导池常数和溶液电导率，温度是否要一致？
答：电离平衡常数是温度的函数，随温度而变，所以测定时要
在恒温条件下进行。

温度需要一致，否则给实验造成很大误差。

11. 设计一个实验，用电导法测定难溶盐PbSO4的溶解度，并写出实验方案。

答：用电导法测定难溶盐PbSO4的溶解度的实验方案：
（1）将恒温水浴温度调至(25.0±0.1)℃或(30.0±0.1)℃。

（2）测定电导池常数K cell
倾去电导池中蒸馏水(电导池不用时，应把两铂黑电极浸在蒸馏水中，以免干燥致使表面发生改变)。

将电导池和铂电极用少量的0.1mol·L-1 KCl溶液洗涤2-3次后，装入0.1mol·L-1 KCl溶液，恒温后，用电导率仪测其电导率，重复测定三次。

（3）测定电导水的电导率
倾去电导池中的KCl溶液，用电导水洗净电导池和铂电极，然后注入电导水，恒温后测其电导率，重复测定三次。

（4）测定硫酸铅溶液的电导率
将约1克固体硫酸铅放入200毫升锥形瓶中，加入约100毫升电导水，摇动并加热至沸腾。

倒掉清夜，以除去可溶性杂质，按同法重复两次，再加入100毫升电导水，加热至沸腾使之充分溶解。

然后放在恒温槽中，恒温20分钟使固体沉淀，将上层溶液倒入一个干燥的试管中，恒温后测其电导率，然后换溶液在测定俩次，求平均值。

12. 温度越高为什么醋酸的电离平衡常数越小?
答：电离平衡常数与温度的关系主要取决于电离过程是放热还
是吸热过程。

如是放热，则温度越高，电离平衡常数越小；如是吸热，则相反。

酸碱的电离过程是放热，故温度越高电离平衡常数就
越小。

其实电离过程中是放热还是吸热，主要看能量变化，电解质
中断键从稳定到不稳定，能量由小变大，是吸热过程，而以形成水
合离子成键则是由不稳定到稳定，能量由大变小，则是放热过程。

13. 如何测定电导电极常数？为何要对常数进行校准？
答：根据公式K=κ/G=Rκ，电极常数K可以通过测量电导电极在一定浓度的KCl溶液中的电导G(或电阻R)来求得，此时KCl溶液的电导率κ是已知的。

由于测量溶液的浓度和温度不同，以及测量仪器的精度和频率也不同，电导电极常数K有时会出现较大的误差，
使用一段时间后，电极常数也可能会有变化，因此，新购的电导电极，以及使用一段时间后的电导电极，电极常数应重新测量标定，
电导电极常数测量时应注意以下几点：（1）测量时应采用配套使用的电导率仪，不要采用其它型号的电导率仪。

（2）测量电极常数
的KCl溶液的温度，以接近实际被测溶液的温度为好。

（3）测量
电极常数的KCl溶液的浓度，以接近实际被测溶液的浓度为好。

14. 测溶液的电导时，为了消除极化作用，实验中采取了什么措施？
答：用交流电，用镀铂黑的铂电极，增大电极面积，减小电流密度，减小极化。