物理化学-实验十一：电导法测定弱电解质的电离常数和难溶盐的溶解度

实验十一电导法测定弱电解质的电离常数和难溶盐的溶

解度

Ⅰ、电导法测定弱电解质的电离常数

一、实验目的

1．掌握电导法测定弱电解质电离常数的原理。

2．掌握用电导率仪测定醋酸电离常数K HAc的方法。

3．通过实验了解溶液的电导(L)、摩尔电导率(λ)、弱电解质的电离度(α)、电离常数(K)等概念及它们之间的关系。

4．学会使用DDS-1lA型电导率仪。

二、实验原理

弱电解质如醋酸，在一般浓度范围内，只有部分电离。因此有如下电离平衡：

HAc ＝H++ Ac-

起始浓度 C 0 0

平衡浓度C(1－α) CαCα

其中C为醋酸的起始浓度，α为电离度，故C(1－α)、Cα各为HAc、H＋及Ac-的平衡状态下的浓度。如果溶液是理想的，在一定温度下，可由质量作用定律得到电离常数（K HAc）为：

（1）根据电离学说，弱电解质的α随溶液的稀释而增加，当溶液无限稀释时，α→1，即弱电解质趋近于全部电离。当温度一定时，弱电解质溶液在各种不同浓度时，。只与在该浓度时所生成的离子数有关，因此可通过测量在该浓度所生成的离子数有关的物理量，如pH值、电导率等来测定α。本实验是通过测量不同浓度时溶液的电导率来计算α和K值。

电导，即电阻的倒数，电阻的单位是Ω(欧姆)，所以电导的单位为Ω－1 (欧姆)或S(西门子)。对于金属导体，电导(L)的数值和导体的长度(l)成反比，和导体的截面积(A)成正比。

（2）

其中l／A为常数，定义为Q；Lo称为电导率或比电导，其物理意义是长l为lm，截面积A 为lm2的导体的电导，所以它的单位可以写成Ω-1／m或S／m。对于每种金属导体，温度一定，电导率(Lo)是一定的，因此可以用它来衡量金属导体的导电能力。

但是，对于电解质溶液，其导电机制是靠正、负离子的迁移来完成的。它的电导率，不仅与温度有关，而且与该电解质溶液的浓度有关，所以若用电导率L。来衡量电解质溶液的导电能力就不合适了。这样，就提出了摩尔电导率λ的概念。它的定义是：含有lmol电解质的溶液，全部置于相距为单位距离(SI单位用lm)的两个平行电极之间，该溶液的电导称为摩尔电导率(λ)。λ与L。的关系为：

(3)

式中，C为电解质溶液的物质的量浓度，mol／dm3。

根据柯耳劳许的离子移动定律，在无限稀释的溶液中，正、负每种离子对电解质的电导都有贡献，而且互不干扰。因此可以写出如下关系式：

(4)

即无限稀释溶液的摩尔电导率(λ。)为无限稀释的溶液中两种离子的摩尔电导率(简称离子电导)之和。对于无限稀释的醋酸溶液来说，可近似认为：

(5)

根据电离学说，在一般浓度的弱电解质(例如醋酸)溶液中，其离子电导为：

(6)

在弱电解质溶液中，离子的浓度较小，离子之间的相互作用也较小，因此可近似地认为弱电解质的离子电导(λH+、λAc_)与无限稀释溶液中的离子电导相等。所以将式(6)代人式(5)，经整理得：

(7)

将式(7)代入式(1)，得

(8)

因此可通过测定HAc的电导率L。代人式(3)求得λ；λo则由表1查得，再将λ、λo 代人式(7)、式(8)，求得α和K Hac.

式(8)亦可写得：

（9）

如以1／λ对Cλ作图，截距即为1／λo，由直线的斜率即可求得K HAc. 另外，式(9)整理可得；

(10)

由上式可知，测定一定浓度下的摩尔电导率后，将λ2C对λ作图可得一条直线，且：

(11)

用此法可测得在一定浓度范围内的K Hac的平均值.

三、主要仪器和试剂

仪器：电导率仪(DDS-1lA等型)，温度计，50mL酸式滴定管2支，50mL烧杯5只，玻璃棒4根，电导池一个，大试管4～6支，滴定台。

试剂；0．1000mol／dm3HAc溶液。

四、实验步骤

1．取5只洗净、干燥的100mL烧杯，编成1～5号。1号烧杯：倒入40mL左右的HAc 标准溶液，浓度记为C。2号烧杯：用滴定管准确放入24．00mLHAc标准溶液，用另一支滴定管准确放入24．00mL蒸馏水，用玻璃棒搅匀，浓度记为C／2。3号烧杯：同2号烧杯操作，HAc l2.00mL，蒸馏水36．00mL，浓度记为C／4。4号烧杯：同2号烧杯操作，HAc 6.00mL，蒸馏水42．00mL，浓度记为C／8。5号烧杯：同2号烧杯操作，HAc3．00mL，蒸馏水45．00mL，浓度记为C／16。

2．记录室温。

3．按章节4．1．2操作DDS-11A型电导率，测定5份溶液各自的电导率。测量次序按C／16、C／8、C／4、C／2、C进行。测量时，无需用蒸馏水洗涤电极，只要用滤纸吸干残液即可继续进行测量。

4．测量完毕后，将电极用蒸馏水冲洗干净，吸干(或泡在蒸馏水中)，把电导池取下用蒸馏水洗净后浸入蒸馏水中。

5．关闭各电源开关，拔掉电源插头。

五、注意事项

1．电导池的导线不能潮湿，否则测量不准。

2．盛待测溶液的容器必须清洁，无离子污染。

六、数据记录与处理

1．分别用作图法和平均值法求不同浓度试液的K HAc。

2．由式(7)求醋酸的电离度α。

Ⅱ、交流电桥法测定难溶盐的溶解度

一、实验目的

1．掌握惠斯顿电桥测定电导的原理和方法

2．学会用电导法测定难溶盐的溶解度

3．学会用电导法测定弱电解质的电离常数

二、实验原理

导体导电能力的大小，常以电阻的倒数来表示，即有

（12）

式中G称为电导，单位是西门子S。

导体的电阻与其长度成正比，与其截面积成反比，即

（13）

ρ是比例常数，称为电阻率或比电阻。根据电导与电阻的关系，则有

（14）