电导的测定及其应用.docx

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实验报告

课程名称： 大学化学实验（P） 指导老师： 成绩：_______________
实验名称： 电导的测定及其应用 实验类型： 测量型实验 同组学生姓名： 无
【实验目的】
1. 理解溶液的电导，电导率和摩尔电导的概念。
2. 掌握电导仪的使用方法。
3. 掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法及其应用。
【实验原理】
1. 电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率
对于电解质溶液，常用电导表示其导电能力的大小。电导G是电阻R的倒数，即

电导G的单位是西门子，常用S表示。1S=1Ω-1;
式中：l/A为电导池常数，以Kcell表示，可以通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。
为电导率，其意义是电极面积为及1m2、电极间距为lm的立方体导体的电导，单位为S·m-1。
溶液的摩尔电导率是把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两平行导电极之间的电导，以表示，单位为S·m2·mol-1。

式中：c为该溶液的浓度，mol ·m-3。
当溶液的浓度逐渐降低时，由于溶液中离子间的相互作用力减弱，所以摩尔电导率逐渐增大。柯尔劳施根据实验得出强电解质稀溶液的摩尔电导率与浓度有如下关系：

式中：为无限稀释摩尔电导率。可见，以对作图可以得一直线，其截距即为。
2. 测定电解质溶液电导的方法为惠斯登电桥法，其电路图可简单表示为
当通过检流计G的电流为零时IG=0，则C、D两点的电势相等，电桥达到平衡状态。此实验选用音频交流电源，并用示波器致使电桥平衡，当示波器屏幕上显示一条直线时，表示电桥平衡。此时有
（Rx为待测电阻）

【试剂与仪器】
仪器 音频振荡器1台；电导率仪1台；电导池1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；洗耳球1只；废液杯1只。
试剂 0.02mol/L标准KCl溶液。

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【实验步骤】
1. 配制溶液：用0.02mol·L-1 KCl溶液配制浓度分别为0.02/2mol·L-1、0.02/4mol·L-1、0.02/8mol·L-1、0.02/16mol·L-1的四种不同浓度的KCl溶液。
2. 测定KCl溶液的电导常数：调节恒温槽温度为25.00℃，在电导池中分别加入不同浓度的KCl溶液，并插入电极置于恒温水浴当中。按照电路图连接好测量电路，恒温10~15min后，接通音频电源，在R1、R2不同阻值比例下，转动转盘电阻箱R3，使得示波器显示一条直线。注意由电解质溶液浓度由低到高测量。
3. 测量电导水的电导率。
4. 实验完毕，关闭电源，拆去电路，整理试验台。
【数据记录与处理】
1. （1）KCl溶液电阻的测量。
室温：21.0℃； 大气压：102.87kpa。
表1 25.00℃不同浓度KCl溶液的电阻测定值
溶液浓度/mol·L-1
0.02
0.02/2
0.02/4
0.02/8
0.02/16
R1:R2
1:1
1:2
2:3
1:1
1:2
2:3
1:1
1:2
2:3
1:1
1:2
2:3
1:1
1:2
2:3
R3/Ω
250
500
370
484
969
726
940
1880
1410
1840
3690
2770
3610
7230
5420
Rx/Ω
250
250
247
484
485
484
940
940
940
1840
1845
1847
3610
3615
3613
Rx平均值/Ω
249
484
940
1844
3613
（2）电导水的电导率测定
1.77×10-2uS/cm=1.77×10-6 S·m-1
2. 电导池常数的计算。
已知25℃时0.02mol·L-1 KCl溶液的电导率为0.2765 S·m-1，
可以计算电导池的常数Kcell为

3. 电导、电导率以及摩尔电导率的计算。

表2 25.00℃不同浓度KCl溶液的电导率
浓度c/ mol·L-1

R/Ω
G/S
/ S·m-1
/10-4 S·m2·mol-1
0.02000
0.1414
249
0.004016
0.2765
138.25
0.01000
0.1000
484
0.002066
0.1422
142.25
0.00500
0.0707
940
0.001064
0.0732
146.49
0.00250
0.0500
1844
0.000542
0.0373
149.35
0.00125
0.0354
3613
0.000277
0.0191
152.45

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4. 以对作图
/10-4 S·m2·mol-1
图1 —曲线

根据从图1得到KCl水溶液在25℃的极限摩尔电导率

5. KCl水溶液在25℃的极限摩尔电导率文献值为149.79×10-4 S·m2·mol-1数据来源：浙江大学化学系主编,中级化学实验,北京:科学出版社,2005,P394。

实验误差为e = ｜156.20—149.79｜/ 149.79 = 4.3%
【分析与讨论】
1. 数据及误差分析
通过实验我们看到，溶液的电导率随着浓度的增大而降低。电导水的电导率1.77×10-6 S·m-1与溶液的电导率相比十分微小，可以忽略不计。
本次实验通过外推求得KCl水溶液在25℃的极限摩尔电导率与文献值的误差为4.3%，线性拟合的相关程度较好，产生误差的原因可能为：
（1） 配置的溶液浓度本身存在误差，且电极在移动过程中使各溶液的浓度发生变化，产生误差。
（2） 测定电阻时，电桥的平衡通过示波器显示，电阻调节精度有限，对测量造成些许影响。
（3） 电导水的电导率也会对实验结果产生影响，如果水中存在杂质，影响会较大。
（4） 电导池常数通过已知电导率推出，并非实验测量得到，在运用到其他浓度时有影响。
2. 实验中需要注意的问题
（1） 溶液配制与盛放时，注意对需要润洗的容器进行润洗，以电导水配制溶液。
（2） 测定过程中，选择由稀到浓的电解质溶液进行测量。
（3） 电导电极及电导池在测量前要洗涤干净。

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（4）
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