电导的测定及其应用

实验名称：电导的测定及其应用实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的

1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念；

2、掌握电导率仪的使用方法；

3、掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法及其应用。

二、实验原理

1. 弱电解质电离常数的测定

AB型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数K C与原始浓度C和电离度α有以下关系：

（1）

在一定温度下KC是常数，因此可以通过测定AB型弱电解质在不同浓度时的α代入(1)式求出K C，醋酸溶液的电离度可用电导法来测定。

将电解质溶液注入电导池内，溶液电导G的大小与两电极之间的距离l成反比，与电极的面积A成正比：

G＝κA/l (2)

式中，l/A为电导池常数，以K cell表示；κ为电导率。

由于电极的l和A不易精确测量，因此实验中用一种已知电导率值的溶液，先求出电导池常数K cell，然后把待测溶液注入该电导池测出其电导值，再根据(2)式求出其电导率。

溶液的摩尔电导率是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两平行板电极之间的电导。以Λm 表示，其单位为S·m2·mol-1。摩尔电导率与电导率的关系：

Λm＝κ/C(3)

式中，C为该溶液的浓度，其单位为mol·m-3。

对于弱电解质溶液来说，可以认为：

α＝Λm /Λm∞(4)

式中，Λm∞是溶液在无限稀释时的摩尔电导率

把(4)代入(1)式可得：

（5）

或

(6)

以CΛm对1/Λm作图，其直线的斜率为(Λm∞)2K C，若已知Λm∞值，就可求算K C。

柯尔劳施根据实验得出强电解质稀溶液的摩尔电导率Λm与浓度有如下关系：

Λ∞m为无限稀释摩尔电导率。可见，以Λm对C作图得一直线，其截距即为Λ∞m。

2. CaF2(或BaSO4、PbSO4)饱和溶液溶度积(KSP)的测定

CaF2的溶解平衡可表示为：

CaF2Ca2+ +2F－

K SP = C(Ca2+)·[C(F－)]2 = 4C3 (7)

难溶盐的溶解度很小，饱和溶液的浓度则很低，所以(3)式中Λm可以认为就是Λ ∞m (盐)，C为饱和溶液中微溶盐的溶解度。

Λ∞m(盐)＝(8)

式中，κ盐是纯微溶盐的电导率。实验中所测定的饱和溶液的电导率值为盐与水的电导率之和。

κ溶液＝κH O＋κ盐(9)

这样，可由测得的微溶盐饱和溶液的电导率利用(9)式求出κ盐，再利用(8)式求出溶解度，最后求出K SP。

惠斯登电桥是比较法测定电阻的仪器，它的基本线路如图1。实验中，通过调整电桥上的R3，使得通过其上的电流为零，即表明C点和D点的电势相等，可以等到如下关系:

R1 / R x = R2 / R3 (10)

图1 交流电桥测定溶液电阻的简单线路图 三、主要仪器设备

仪器：音频振荡器1台；电导率仪；电导池2只；铂黑电极1支；转盘电阻箱3只；恒温槽装置1套；50mL 移液管4支；100mL 容量瓶4个；示波器1台；

试剂：KCl(10.0mol ·m -3)；HAc(100.0mol ·m -3)；CaF 2(或BaSO 4、PbSO 4)(A.R.)。

四、操作方法和实验步骤

1、溶液的配制

用0.02mol/L 的KCl 溶液配制不同浓度的KCl 溶液，其浓度分别为0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16。并分别做好标记，放入25℃的恒温槽中备用。

2、电路的连接

将恒温槽温度调至(25.0±0.1)℃或(30.0±0.1)℃，按照上图连接好电路图。注意需要按照电路图中ABCD 四个点来连线。

3、测定不同浓度的KCl 溶液的电阻

用电导水洗涤电导池和铂黑电极2～3次，然后注入电导水，将电极插入溶液中，按照浓度依次升高的顺序分别测定5个溶液的电阻值。恒温后测其电导(率)值，将电桥臂按照1：1、1：2、2：3三种形式进行测量。记录测定出来的数据。

4、用电导率仪来测定自来水和去离子水的电导率

首先对于使用高调还是低调进行估计和判断，如果电导率大于300×10-4S/m ，则使用高调，反之则使用低调。在测量之前首先要校准，即在校准档将指针调至最大。测量时同样要注意从大量程向小量程调，最终达到精确。

【注意事项】

1、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。

2、实验中温度要恒定，测量必须在同一温度下进行。恒温槽的温度要控制在(25.0±0.1)℃或(30.0±0.1)℃。

3、测定前，必须将电导电极及电导池洗涤干净，以免影响测定结果

五、实验数据记录和处理

室温：16.1℃；大气压：101.98kPa ；25℃电导水的电导率κ（H 2O ）=1.50 uS ·c m -1 表一 交流电桥测量溶液电导的数据记录

浓度

c(mol/L) C ( (mo l/m 3) -1/2) R 1/R 2 R 3 (Ω) R xi (Ω) R x (Ω) G=1/R x (S ) κ=GK cell (S ·m -1) Λm=κ/c(S ·m 2·m ol -1)

0.02 4.472 1:1 210.00 210.00 217.67 0.004594 0.2765

0.013825 1:2 430.00 215.00 2:3 342.00

228.00 0.02/2

3.162

1:1 420.00 420.00 417.89

0.002393

0.144027

0.014403

1:2 830.00 415.00 2:3 628.00

418.67

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