(新)实验三 电导法测定难溶盐溶度积

实验三 电导法测定难溶盐的溶度积

一、目的

①掌握电导法测定难溶盐溶解度的原理和方法。

②加深对溶液电导概念的理解及电导测定应用的了解。 ③测定在BaSO 4在25℃的溶度积和溶解度。

二、基本原理

1.电导法测定难溶盐溶解度的原理

难溶盐如BaSO 4、PbSO 4、AgCl 等在水中溶解度很小，用一般的分析方法很难精确测定其溶解度。但难溶盐在水中微量溶解的部分是完全电离的，因此，常用测定其饱和溶液电导率来计算其溶解度。

难溶盐的溶解度很小，其饱和溶液可近似为无限稀，饱和溶液的摩尔电导率m Λ与难溶盐的无限稀释溶液中的摩尔电导率m ∞Λ是近似相等的，即

m Λ≈m ∞Λ

m ∞Λ可根据科尔劳施（Kohlrausch ）离子独立运动定律，由离子无限稀释摩尔电导率相加而

得。

在一定温度下，电解质溶液的浓度c 、摩尔电导率m Λ与电导率κ的关系为

m c

κ

Λ=

（Ⅰ）

m Λ可由手册数据求得，κ通过测定溶液电导G 求得，c 便可从上式求得。

电导率κ与电导G 的关系为

κ=

l

A

G=cell K G （Ⅱ） 电导G 是电阻的倒数，可用电导仪测定，上式的K cell =l /A 称为电导池常数，它是两极间距l 与电极表面积A 之比。为防止极化，通常将Pt 电极镀上一层铂黑，因此A 无法单独求得。通常确定κ值的方法是：先将已知电导率的标准KCl 溶液装入电导池中，测定其电导G ，由已知电导率κ，从式（Ⅱ）可计算出cell K 值（不同浓度的KCl 溶液在不同温度下的κ值参见附录）。

必须指出，难溶盐在水中的溶解度极微，其饱和溶液的电导率κ溶液实际上是盐的正、负离子和溶剂（H 2O ）解离的正、负离子（H +和OH -）的电导率之和，在无限稀释条件下有

κ溶液=κ盐+κ水 （Ⅲ）

因此，测定κ溶液后，还必须同时测出配制溶液所用水的电导率κ水 ，才能求得κ盐。

测得κ盐后，由式（Ⅰ）即可求得该温度下难溶盐在水中的饱和浓度c ，经换算即得该难溶盐的溶解度。

2.溶液电导测定原理

电导是电阻的倒数，测定电导实际是测定电阻，可用惠斯登（whentston ）电桥进行测量。但测定溶液电阻时有其特殊性，不能应用直流电源，当直流电流通过溶液时，由于电化学反应的发生，不但使电极附近溶液的浓度改变引起浓差极化，还会改变两极本质。因此，必须采用较高频率的交流电，其频率高于1000Hz 。另外，构成电导池的两极采用惰性铂电极，以免电极与溶液间发生化学反应。

精密的电阻常数用途图1所示的交流平衡电桥测量。其中R x 为电导池两极间的电阻。R 1、R 2、R 3在精密测量中均为交流电阻箱（或高频电阻箱），在简单情况下R 2、R 3可用均匀的滑线电阻代替。这样，R 1、R 2、R 3构成电桥的四个臂，适当调节R 1、R 2、R 3，使C 、E 两点的电位相等，CE 之间无电流通过。电桥达到了平衡，电路中的电阻符合下列关系：

12

3

x R R R R =

如R 2、R 3换为均匀滑线电阻时，R 2/R 3的电阻之比变换为长度之比，可直接从滑线电阻的长度标尺上读出。R 2/R 3调节越接近1，测量误差越小，D 为指示平衡的示零器，通常用示波器或灵敏的耳机。电源S 常用音频振荡器或蜂鸣器等信号发生器。

严格地说，交流电桥的平稳，应该是四个臂上的阻抗的平衡，对交流电来说，电导池的两个电极相当于一个电容器，因此，须在R 1上并联可变电容器C 1，以实现阻抗平衡。

温度对电导有影响，实验应在恒温下进行。 图1 惠斯顿电桥

本实验使用DDS-11A 型电导率仪测量溶液的电导率。

三、仪器与试剂

惠斯顿电桥一套，超级恒温槽1套，DDS-11A 型电导率仪1台，带盖锥形瓶3支。电导水，KCl （GR ）,BaSO 4（AR ）。

四、操作步骤

①调节恒温槽温度在（25±0.5）℃范围内。

②制备BaSO 4饱和溶液。在干净带盖锥形瓶中加入少量BaSO 4，用电导水至少洗3次，每次洗涤需剧烈震荡，带溶液澄清后，倾去溶液再加电导水洗涤。洗3次以上能除去可溶性杂质，然后加电导水溶解BaSO 4，使之成饱和溶液，并在25℃恒温槽内静置，使溶液尽量澄清（该过程时间长，可在实验开始前进行），取用时用上部澄清溶液。

③测定电导池常数。测定0.0200mol/L 的KCl 溶液在25℃的电导G ，求电导池常数。

④测定电导水的电导率κ水，依次用蒸馏水、电导水洗电极及锥形瓶各3次。在锥形瓶中装入电导水，放入25℃恒温槽恒温后测定水的电导G 水，用电导池常数由式（Ⅱ）求κ水。

⑤测定25℃饱和BaSO 4溶液的电导率4BaSO κ。将测定过水的电导电极和锥形瓶用少量BaSO 4饱和溶液洗涤3次，再将澄清的BaSO 4饱和溶液装入锥形瓶，插入电导电极，测定的

G 溶液计算κ溶液。

测量电导需在恒温后进行，每种G 测定需进行3次，取平均值。

⑥实验完毕，洗净锥形瓶、电极，在瓶中装入蒸馏水，将电极浸入水中保存，关闭恒温槽及电导仪电源开关。

五、数据处理

气压： 室温： 实验温度： 温度： 1. 数据记录

表1 实验数据记录表 参量 次数 电导池常数

水的电导率

饱和溶液电导率

标准溶液KCl G

cell K /m -1

G 水

κ水/(S ·m -1)

G 溶液

κ溶液/(S ·m -1)

1 2 3

平均值

cell K =

κ水= κ溶液=

2. 数据处理

①根据实验所测0.0200mol/L 的KCl 溶液之电导KCl G 及由附录查得该标准液在实验温度下的KCl κ值，由式（Ⅱ）计算电导池常数cell K 。

②由κ水= cell K G 水计算水的电导率。

③由κ溶液= cell K G 溶液计算BaSO 4饱和溶液电导率。 ④4BaSO κ可由下式求得

4

BaSO κ=κ溶液-κ水

⑤由物理化学手册查得12Ba 2+和1

2

SO 42-在25℃的无限稀释摩尔电导，计算m Λ（BaSO 4）。

⑥由式（Ⅰ）计算4BaSO c ，计算溶度积。

⑦计算溶解度。将4BaSO c 换算为4BaSO b (因溶液极稀，设溶液密度近似等于水的密度，