实验二:电导率的测定及其应用
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电导率的测定及其应用
一、实验目的
1. 掌握电导率仪的测量原理和使用方法;
2. 测定KCl 水溶液的电导率,并求算它的无限稀释摩尔电导率;
3. 用电导法测量醋酸在水溶液中的解离平衡常数K 。
二、实验原理
1. 电解质溶液的导电能力通常用电导G 表示,其单位是西门子,用符号S 表示。如将电解质溶液中放入两平行电极之间,电极间距离为l ,电极面积为A ,则电导可以表示为:
A
G k
l =
k :电解质溶液的电导率,单位为S.m -1,l/A :电导池常数,单位为m -1,电导率的值与温度、浓度、溶液组成及电解质的种类有关。
在研究电解质溶液的导电能力时,常用摩尔电导率Λm 来表示,其单位为S.m 2.mol -1。Λm 与电导率k 和溶液浓度c 的关系如下所示:
m k
c
Λ=
2. 摩尔电导率Λm 随着浓度的降低而增加。对强电解质而言,其变化规律可以用科尔劳斯(Kohlrausch )经验式表示:
m m ∞Λ=Λ-
m
∞Λ为无限稀释摩尔电导率。在一定温度下,对特定的电解质和
溶剂来说,A 为一常数。因此,将摩尔电导率Λm
将直线外推与纵坐标的交点即为无限稀释摩尔电导率
m
∞Λ。
3. 在弱电解质的稀薄溶液中,离子的浓度很低,离子间的相互作用可以忽略。因此,在浓度c 时的解离度α等于摩尔电导率Λm 和无限稀释摩尔电导率
m
∞Λ之比,即用下式表示:
m
m
α∞
Λ=Λ
在一定温度下,对于AB 型弱电解质在水中电离达到平衡时有如下关系:
AB ≒A +
+ B —
开始 c 0 0
平衡时 c(1-α) c α c α 该反应的解离平衡常数K 与解离度α有如下关系:
22
2
1()11()m
m m m m m m m
c c K c K α
α∞∞
∞∞
Λ==-ΛΛ-ΛΛ=+ΛΛΛ
由此可以看出,如果测得一系列不同浓度AB 型溶液的摩尔电导
率Λm ,然后以1/Λm 对c Λm 作图可得到一条直线,其斜率为
2
1
()m K ∞Λ 如果知道无限稀释摩尔电导率m
∞Λ的数据,即可求得解离平衡常数
K 。
三、仪器与药品
SLDS-I型数显电导率仪;DJS-1C型铂黑电极;SYP-Ⅲ型玻璃恒温水槽;25mL移液管;250ml锥形瓶;50ml量筒;100ml量筒;KCl溶液(0.1mol.L-1);HAc溶液(0.1 mol.L-1);蒸馏水;滤纸;洗耳球
四、实验步骤
1. 调节恒温水槽温度为25℃,打开电导率仪预热10分钟。
2. 配制0.1mol.L-1KCl溶液100 mL。用移液管吸取25mL 0.1mol.L-1KCl溶液于锥形瓶中,在另一锥形瓶中放入250 mL电导水以备稀释溶液用,将二者放入恒温水池中恒温10分钟。
3. 待电导率仪稳定后,可测定已恒温KCl溶液的电导率,读三次数,取其平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
4. 用移液管移取25mL恒温蒸馏水于KCl溶液锥形瓶中,均匀混合,此时KCl溶液浓度为0.05 mol.L-1,将其恒温10分钟。测定其电导率,读数三次,取平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
5. 同上法操作,用移液管分别移取(50mL,100mL,50mL)已恒温蒸馏水分别加到KCl溶液锥形瓶中,均匀混合,此时KCl溶液浓度分别为(0.025 mol.L-1,0.0125 mol.L-1,0.0100 mol.L-1)。将其分别恒温10分钟。并分别测定其电导率,每次测定读数三次,取其平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
6. 用移液管移取25mL,0.1mol.L-1的醋酸溶液于锥形瓶中,恒
温10分钟后测定其电导率,读数三次取平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
7. 用移液管分别移取(25mL,50mL,25mL)已恒温蒸馏水分别加到醋酸溶液锥形瓶中,均匀混合,此时醋酸溶液浓度分别为(0.050 mol.L-1,0.025 mol.L-1,0.020 mol.L-1)。将其分别恒温10分钟。并分别测定其电导率,每次测定读数三次,取其平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
8. 测定相同温度下蒸馏水的电导率。即:k(数据处理)=k(测定值)-k(水)
9.实验完毕,清洗所用仪器。整理实验台等待实验老师检查后方可离开。
五、数据及处理
1. 将实验数据填入下表中。
(1)不同浓度KCl溶液的电导率
以摩尔电导率Λm25℃下
KCl 溶液的无限稀释摩尔电导率
m
∞Λ。
(2)不同浓度醋酸溶液的电导率
以1/Λm 对c Λm 作图得一直线,其斜率为2
1
()m K ∞Λ,醋酸的m
∞Λ
从实验书101页表3.12.1中查找,便可以求得醋酸的解离平衡常数K 。并根据公式计算解离度α。
六、注意事项
1. 使用电极时要小心谨慎,每次测量完毕都要用蒸馏水冲洗后浸泡于蒸馏水中,切忌不可测完直接浸泡在蒸馏水中。
2. 当电极从蒸馏水中取出进行测量时,要用滤纸将电极上的水吸干后再置于待测溶液中进行测量。
3. 每次加完蒸馏水后最好震荡锥形瓶使溶液混合均匀。
七、思考题
1. 请分析该实验误差产生的原因。
2. 使用电极时应该注意什么?
3. 为什么要测定同温度下蒸馏水的电导率?