电导率的测定与应用

电导率的测定与应用

实验目的

（1）通过实验验证强电解质溶液摩尔电导率与浓度的关系；

（2）掌握电导法测定HAc 的电离常数的原理和方法。

（3）掌握调到测定的原理与电导率仪的使用方法。

实验原理

电解质溶液的电导率随溶液浓度不同而变化，若以1mol 电解质溶液来量度，即可在给定条件下比较不同电解质溶液的导电能力。把含有1mol 电解质溶液置于相距为单位距离的电导池的两个平行电极之间，这时所具有的电导率，称为摩尔电导率，以Λm 表示，则摩尔电导率可表示为

c

m κ

=Λ（1）

式中，Λm 是摩尔电导率，S ·m 2/mol ；c 是浓度，mol/m 3；κ是电导率，S/m 。

Λm 的数值可通过测定溶液的电导率κ并根据式（1）计算得到。通常可使用电导率

仪测定溶液电导率。

强电解质稀溶液摩尔电导率与浓度的关系，遵循柯尔劳施公式：c A m m -Λ=Λ∞。通过实验测定强电解质稀溶液的电导率，通过式（1），已知浓度c 可计算Λm ，以Λm 的值为纵坐标，以c 的值为横坐标，从直线外推可求强电解质溶液的∞Λm 。

对于弱电解质溶液，当浓度不是太小时，由于电离平衡的存在，Λm 随浓度变化不明显；在极稀时，将不能维持电离平衡，Λm 随浓度变小迅速增大，不能用外推的方法得到∞Λm 。通常弱电解质的∞Λm

由离子无限稀释的摩尔电导率相加而得。

在一定温度下，弱电解质AB 在水中电离达到平衡时有如下关系：

AB =A ++B -

起始c 00

平衡时c （1-α）cαcα

因为弱电解质溶液中只有已解离的部分才能承担导电任务，因此∞ΛΛ=m

m

α

（2）

α

ακ-=12

c c （3）所以有

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ΛΛ-ΛΛ=∞∞m m m m c c 122κ（4）

即

()m m m m c c Λ-ΛΛΛ=∞∞2κ（5）

最后得

c m m c m m c κκ∞∞Λ-ΛΛ=Λ2或()211∞∞ΛΛ+Λ=Λm c m m m c κ（6）

可以看出，若测得一系列不同浓度的

AB 溶液的摩尔电导率，

以cΛm 对1/Λm 作图为直线，其斜率为c m κ2∞Λ。由理论计算（或查文献值）得∞Λm

，可求弱电解质的解离度和解离常数κc 。

仪器和试剂

仪器：电导率仪一台；电磁搅拌器一台；超级恒温水浴一台；电导电极（铂黑）一支；洗液管、烧杯若干。

试剂：氯化钾溶液0.04000mol/L ；乙酸

溶液0.2000mol/L。

实验步骤

（1）强电解质溶液KCl电导与浓度的关系

先将氯化钾溶液（0.02000mol/L）和电导水放入已恒温25℃的超级恒温槽中恒温。

用移液管移取50ml已恒温（25℃，下同）的0.02000mol/L的KCl溶液于200ml 烧杯中，插入电极，在恒温磁力搅拌器上搅拌3min后测定溶液电导率；加入50ml已恒温的电导水，搅拌3min后测定溶液电导率；吸去25ml溶液后，再加入25ml电导水，同上法测定溶液电导率。同法再稀释5次后，分别测定。测定电导水的电导率。

（2）HAc溶液的电导率和电离常数

换为0.1000mol/L的HAc溶液，按（1）的方法测定不同浓度HAc溶液的电导率。实验记录和数据处理

（1）不同浓度KCl溶液的电导率与柯尔劳施公式关系的验证

将实验数据列入表1中

25℃电导水电导率

表1不同浓度KCl溶液电导率

项目

KCl溶液12345678910

浓度/（mol/m3）

电导率/（S/m）

摩尔电导率/

（S·m2/mol）

以Λm的值为纵坐标，以c的值为横坐标，从直线外推可求25℃KCl溶液的∞Λ

m

。

（2）绘制HAc摩尔电导率与浓度的关系图

将实验数据列入表2中

表2不同浓度HAc溶液电导率

项目

HAc溶液12345678910

HAc浓度/

（mol/m3）

电导率/（S/m）

摩尔电导率/

（S·m2/mol）

以cΛm对1/Λm作图为直线，其斜率为c

m

κ2∞Λ。由理论计算（或查文献值）得∞Λm，可

求HAc的解离度和解离常数κc。

思考题

（1）本实验为何需要测量水的电导率？

（2）实验中为何用镀铂黑的电极？使用时注意事项有哪些？