电导的测定及其应用实验报告.doc

电导的测定及其应用

一、实验目的
1、测量KCl水溶液的电导率，求算它的无限稀释摩尔电导率。
2、用电导法测量醋酸在水溶液中的解离平衡常数。
3、掌握恒温水槽及电导率仪的使用方法。
二、实验原理
1、电导G可表示为： (1)
式中，k为电导率，电极间距离为l，电极面积为A，l/A为电导池常数Kcell，单位为m-1。
本实验是用一种已知电导率值的溶液先求出Kcell，然后把欲测溶液放入该电导池测出其电导值G，根据（1）式求出电导率k。
摩尔电导率与电导率的关系： (2)
式中C为该溶液的浓度，单位为mol·m-3。
2、总是随着溶液的浓度降低而增大的。
对强电解质稀溶液， (3)
式中是溶液在无限稀释时的极限摩尔电导率。A为常数，故将对作图得到的直线外推至C=0处，可求得。
3、对弱电解质溶液， (4)
式中、分别表示正、负离子的无限稀释摩尔电导率。
在弱电解质的稀薄溶液中，解离度与摩尔电导率的关系为： (5)
对于HAc， (6)
HAc的可通过下式求得：
把(4)代入(1)得： 或
以C对作图，其直线的斜率为，如知道值，就可算出Ko
三、实验仪器、试剂
仪器：梅特勒326电导率仪1台，电导电极1台，量杯（50ml）2只，移液管（25ml）3只，洗瓶1只，洗耳球1只
试剂：10.00（mol·m-3）KCl溶液，100.0（mol·m-3）HAc溶液，电导水
四、实验步骤
1、打开电导率仪开关，预热5min。
2、KCl溶液电导率测定：
⑴用移液管准确移取10.00（mol·m-3）KCl溶液25.00 ml于洁净、干燥的量杯中，测定其电导率3次，取平均值。
⑵再用移液管准确移取25.00 ml电导水，置于上述量杯中；搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。
⑶用移液管准确移出25.00 ml上述量杯中的溶液，弃去；再准确移入25.00 ml电导水，只于上述量杯中；搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。
⑷重复⑶的步骤2次。
⑸倾去电导池中的KCl溶液，用电导水洗净量杯和电极，量杯放回烘箱，电极用滤纸吸干
3、HAc溶液和电导水的电导率测定：
⑴用移液管准确移入100.0（mol·m-3）HAc溶液25.00 ml，置于洁净、干燥的量杯中，测定其电导率3次，取平均值。
⑵再用移液管移入25.00 ml已恒温的电导水，置于量杯中，搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。
⑶用移液管准确移出25.00 ml上述量杯中的溶液，弃去；再移入25.00 ml电导水，搅拌均匀，测定其电导率3次，取平均值。
⑷再用移液管准确移入25.00 ml电导水，置于量杯中，搅拌均匀，测定其电导率3次，取平均值。
⑸倾去电导池中的HAc溶液，用电导水洗净量杯和电极；然后注入电导水，测定电导水的电导率3次，取平均值。
⑹倾去电导池中的电导水，量杯放回烘箱，电极用滤纸吸干，关闭电源。
五、数据记录与处理
1、大气压：102.08kPa 室温：17.5℃ 实验温度：25℃
已知：25℃时10.00（mol·m-3）KCl溶液k=0.1413S·m-1；25℃时无限稀释的HAc水溶液的摩尔电导率=3.907*10-2（S·m2·m-1）
⑴测定KCl溶液的电导率：
c/( mol·m-3)
k/(S·m-1)
第1次
第2次
第3次
平均值
10.0
1422*10-4
1415*10-4
1415*10-4
1417*10-4
5.00
722*10-4
722*10-4
723*10-4
722*10-4
2.50
370*10-4
370*10-4
371*10-4
370*10-4
1.25
184.4*10-4
184.6*10-4
184.7*10-4
185*10-4
0.625
94.8*10-4
95.0*10-4
94.7*10-4
95*10-4
⑵测定HAc溶液的电导率：
电导水的电导率k(H2O)/ (S·m-1)：7 *10-4S·m-1
c/( mol·dm-3)
k’/(S·m-1)
第1次
第2次
第3次
平均值
0.100
609.1*10-4
609.1*10-4
609.1*10-4
609.1*10-4
0.050
460.1*10-4
460.1*10-4
460.1*10-4
460.1*10-4
0.025
338.1*10-4
338.1*10-4
337.1*10-4
337.77*10-4
0.0125
262.1*10-4
262.1*10-4
262.1*10-4
262.1*10-4
2、数据处理
⑴将KCl溶液的各组数据填入下表内：
C/( mol·m-3)
10.0
5.00
2.50
1.25
0.625
/(S·m2·mol-1)
141.7*10-4
144.4*10-4
148*10-4
148*10-4
152*10-4
/(mol1/2·m-3/2)
3.16
2.24
1.58
1.12
0.79
以KCl溶液的对作图

根据，截距即为，得=154*10-4 S·m2·mol-1
⑵HAc溶液的各组数据填入下表内：
HAc原始浓度：0.1127 mol·dm-3

mol·dm-3

Ko
<Ko>
0.1000
496.2*10-4
4.96*10-4
2.02*103
496.2*10-4
0.0127
1.63*10-5
1.753*10-5

1.753*10-5
0.0500
347.3*10-4
6.95*10-4
1.44*103
347.5*10-4
0.0178
1.61*10-5
0.0250
225.0*10-4
9.00*10-4
1.11*103
225.0*10-4
0.0230
1.35*10-5
0.0125
149.3*10-4
1.94*10-3
5.15*102
242.5*10-4
0.0497
1.69*10-5
k = k’- kH2O
uS.cm-1=10-4S·m-1
CHAc=0.1127 mol·dm-3=112.7 mol·m-3
kH2O =7*10-4S·m-1
k(HAc测量)=560*10-4 S·m-1 k(HAc)= k(HAc测量)- kH2O=553*10-4 S·m-1
Λm=553*10-4/112.7=4.91*10-4 S·m2·mol-1
Λm -1=2.04*103 S-1·m-2·mol C=k=553*10-4 S·m-1
α=4.91*10-4/3.907*10-2=0.0126
Kc=0.1127*0.01262/1*(1-0.0126)=1.81*10-5
以C对作图应得一直线，直线的斜率为，由此求得Ko，于上述结果进行比较。
直线的斜率=2.87*10-5 所以：Ko=2.87*10-5 /103*(3.907*10-2)2=1.88*10-5
计算出来的值与画图做出来的相差：（1.88-1.753）*10-5=1.27*10-6
六、实验结果与分析

　　查阅KCl溶液 的标准值为0.01499 S•m2•mol-1
　　则可以计算其相对误差 Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰

　　七、讨论与心得

　　1、实验中不必扣除水的电导。因为经测定，实验所使用的去离子水的电导与待测溶液的电导相差几个数量级，因此不会对实验结果产生很大的影响。

　　2、溶液配制时的问题：溶液时由大浓度向小浓度一瓶一瓶稀释过来的。一旦某一瓶配制出现偏差，则将影响到后面的几瓶，因此在溶液配制的时候要及其小心，我认为这也是影响实验准确性的一个很重要的因素。

　　3、浓度较小时，信号不明显，即某个电阻改变一个大阻值，其示波器的变化不大，可能会导致大的偏差。

　　思考题：

　　1、如何定性地解释电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低？
　　答：对强电解质而言，溶液浓度降低，摩尔电导率增大，这是因为随着溶液浓度的降低，离子间引力变小，粒子运动速度增加，故摩尔电导率增大。
　　对弱电解质而言，溶液浓度降低时，摩尔电导率也增加。在溶液极稀时，随着溶液浓度的降低，摩尔电导率急剧增加。

　　2、为什么要用音频交流电源测定电解质溶液的电导？交流电桥平衡的条件是什么？
　　答：使用音频交流电源可以使得电流处于高频率的波动之中，防止了使用直流电源时可能导致的电极反应，提高测量的精确性。

　　3、电解质溶液电导与哪些因素有关？
　　答：电解质溶液导电主要与电解质的性质，溶剂的性质，测量环境的温度有关。

　　4、测电导时为什么要恒温？实验中测电导池常数和溶液电导，温度是否要一致？
　　答：因为电解质溶液的电导与温度有关，温度的变化会导致电导的变化。实验中测电导池常数和溶液电导时的温度不需要一致，因为电导池常数是一个不随温度变化的物理量，因此可以直接在不同的温度下使用。