電解質(zhì)溶液 (3)

1、例例2: 298 K，Pb(s)作電極電解作電極電解Pb(NO3)2溶液，溶液，濃度為每濃度為每1000 g水中含水中含Pb(NO3)2 16.64 g，當，當與電解池串聯(lián)的銀庫侖計中有與電解池串聯(lián)的銀庫侖計中有 0.1658 g 銀沉銀沉積后就停止通電。積后就停止通電。陽極部陽極部溶液質(zhì)量為溶液質(zhì)量為62.50 g，經(jīng)分析含有經(jīng)分析含有Pb(NO3) 2 1.151 g, 計算計算Pb2+ 的的遷移數(shù)。遷移數(shù)。例例2: Pb(s)電極電極, Pb(NO3)2溶液，溶液，1000 g水中含水中含Pb(NO3)2 16.64 g，當串聯(lián)在電池中的銀庫侖計中有，當串聯(lián)在電池中的銀庫侖計中有0.16

2、58 g銀沉積銀沉積后就停止通電。后就停止通電。陽極部溶液為陽極部溶液為62.50 g,經(jīng)分析含經(jīng)分析含Pb(NO3) 2 1.151 g, 計算計算Pb2+ 遷移數(shù)。遷移數(shù)。解解: 對陽極區(qū)的對陽極區(qū)的NO3- n(終了終了) = n(起始起始) + n(遷移遷移) n(遷移遷移) = n(終了終了) - n(起始起始) 通電終了時，題目給出的是通電終了時，題目給出的是陽陽極部溶液極部溶液(62.50 g) 的分析結(jié)果的分析結(jié)果 陽陽極部溶液中水的質(zhì)量為極部溶液中水的質(zhì)量為: 62.50 g -1.151 g = 61.349 g 在計算在計算n(起始起始)時，通電前時，通電前,陽陽極部溶液

3、中水的質(zhì)量極部溶液中水的質(zhì)量也是也是61.349 g, 因為通電前后水的量不變因為通電前后水的量不變。 n(起始起始) = (16.64/1000) 61.349)/331.2) 2 = 6.164 10-3 mol n(終了終了) = (1.151/331.2) 2 = 6.950 10-3 mol n(遷移遷移) = 0.786 10-3 mol n(電解電解) = 0.1658 g/ 107.9 g mol-1 = 1.53710-3 mol t(NO3-) = n(遷移遷移) / n(電解電解) = 0.512 t(Pb2+) = 1- 0.512 = 0.488對于陽極區(qū)的對于陽極區(qū)

4、的Pb2+來說來說， 因為因為 陽極反應陽極反應 : Pb (s) 2e- = Pb2+所以所以 n(終了終了) = n(起始起始) + n(電解電解)- n(遷移遷移) n(遷移遷移) = n(起始起始) + n(電解電解) - n(終了終了) n(終了終了) = 1.151/331.2 = 3.47510-3 mol n(起始起始) = (16.64/1000) 61.349)/331.2)=3.08210-3 mol 因發(fā)生陽極反應因發(fā)生陽極反應 生成生成1mol Pb, 需要需要2 mol 的電量的電量所以所以 n(電解電解) = (0.1658/108) 0.5 = 7.683 10

5、-4 mol n(遷移遷移)=(3.082 + 0.7683 3.475) 10-3 mol t(Pb2+) = n(遷移遷移) / n(電解電解) = 0.488 (注注:可取基本單元可取基本單元 Pb2+分析分析)（4）方法特點總結(jié)）方法特點總結(jié) 原理簡單明了原理簡單明了 實驗過程不易控制，難以獲得準確結(jié)果實驗過程不易控制，難以獲得準確結(jié)果 沒有考慮水分子隨離子的遷移，所得結(jié)果為沒有考慮水分子隨離子的遷移，所得結(jié)果為表表觀遷移數(shù)觀遷移數(shù) 2. 界面移動法界面移動法 (1) 原理原理 兩電解質(zhì)溶液有一共同離子兩電解質(zhì)溶液有一共同離子(如如HCl和和CdCl2)，因密度不，因密度不同，兩種溶液

6、可在同一同，兩種溶液可在同一細玻璃管細玻璃管中形成一明顯界面。中形成一明顯界面。當當兩種不同離子的電遷移率相近時，電解時，界面則保持兩種不同離子的電遷移率相近時，電解時，界面則保持清晰并發(fā)生穩(wěn)定移動。清晰并發(fā)生穩(wěn)定移動。根據(jù)玻管的橫截面積根據(jù)玻管的橫截面積A、通電時、通電時間內(nèi)界面移動距離間內(nèi)界面移動距離l和通電電量和通電電量Q，即可計算遷移數(shù)，即可計算遷移數(shù) (2) 裝置及操作裝置及操作 在界移法的左側(cè)管中先放入 溶液至 面，然后小心加入HCl溶液，使 面清晰可見。2CdClaaaa 通電后 向上面陰極移動， 淌度比 小,隨其后，使 界面向上移動,通電一段時間移動到 位置。bbaa+H2+C

7、d+H 根據(jù)細管內(nèi)徑、液面移動的距離、溶液濃度及通入的電量，可以計算離子遷移數(shù)。界面移動法測定遷移數(shù)的裝置界面移動法測定遷移數(shù)的裝置毫安培計毫安培計開關(guān)開關(guān)電源電源可變電阻可變電阻電量計電量計PtbbaaHCl2CdClCd界移法比較精確，也可測離子的淌度。界面移動法測定遷移數(shù)的裝置界面移動法測定遷移數(shù)的裝置毫安培計毫安培計開關(guān)開關(guān)電源電源可變電阻可變電阻電量計電量計PtbbaaHCl2CdClCd (3) 例題例題 界移法測遷移數(shù)裝置中裝濃度界移法測遷移數(shù)裝置中裝濃度0.01065 moldm-3的的HCl溶溶液，后用一定濃度的液，后用一定濃度的LiCl溶液跟隨。用溶液跟隨。用11.54 m

8、A電流通電流通電電22 min，HCl界面移動界面移動15 cm。求。求H+的遷移數(shù)的遷移數(shù)。已知遷已知遷移管內(nèi)徑移管內(nèi)徑1 cm。 界移法裝置中裝濃度界移法裝置中裝濃度0.01065 moldm-3的的HCl，后用一定濃度的，后用一定濃度的LiCl溶液跟隨。用溶液跟隨。用11.54 mA電流通電電流通電22 min，HCl界面移動界面移動15 cm。求求H+遷移數(shù)遷移數(shù)? 已知遷移管內(nèi)徑已知遷移管內(nèi)徑1 cm. 解：解：與希托夫法測遷移數(shù)不同，即不是針對陽極或陰極區(qū)溶液進與希托夫法測遷移數(shù)不同，即不是針對陽極或陰極區(qū)溶液進行分析。在界面移動時，該段（界面移動所在段）電解質(zhì)溶液濃行分析。在界面

9、移動時，該段（界面移動所在段）電解質(zhì)溶液濃度不變，是根據(jù)界面移動的距離來計算遷移數(shù)。度不變，是根據(jù)界面移動的距離來計算遷移數(shù)。 通電時間內(nèi)通電時間內(nèi)界面掃過的體積為界面掃過的體積為：(D/2)2l 界面掃過的體積內(nèi)界面掃過的體積內(nèi)H+的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為: (D/2)2lc H+遷移的電量為遷移的電量為: (D/2)2lcF 通入的總電量通入的總電量 Q = It 所以所以 t(H+) = (D/2)2lcF ) /( It ) F = 96500 Cmol-1; c = 10.65 mol m-3; D = 0.01 m; l = 0.15 m; I = 11.5410-3 A; t =

10、 2260 s 可求可求 t(H+) = 0.795 (4) 總結(jié)說明：總結(jié)說明： a 實驗操作較為容易，能獲得比較精確的結(jié)果；實驗操作較為容易，能獲得比較精確的結(jié)果； b CdCl2(或其它如或其它如LiCl 等等)溶液的作用只是作為溶液的作用只是作為指示溶液指示溶液（因為（因為目的是測定目的是測定H+遷移數(shù)）。遷移數(shù)）。Cd2+遷移速率不可超過遷移速率不可超過H +，否則使界，否則使界面模糊不清。但，兩種離子遷移速率應盡可能接近；面模糊不清。但，兩種離子遷移速率應盡可能接近； c 上下層溶液濃度比應調(diào)整到上下層溶液濃度比應調(diào)整到: c(H+)/c(Cd2+) = t(H+)/t(Cd2+)

11、 實驗關(guān)鍵：實驗關(guān)鍵：保持溶液界面清晰保持溶液界面清晰。8.4 電導電導一一. . 基本概念基本概念1 電導電導 電阻電阻R的倒數(shù)即是電導，用的倒數(shù)即是電導，用G表示表示電導的單位電導的單位:-1-1或或 S ，稱為西門子，稱為西門子 2 電導率電導率 = 1/ 的單位的單位: Sm-1 或或-1m-1 含義：含義：指長度為指長度為1m ,橫截面面積為橫截面面積為1m2的導體的電導的導體的電導 G = (A/l)3 摩爾導電率摩爾導電率m m 定義定義: 將含有將含有1 mol 的電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)溶液, 放在相距放在相距1 m 的兩平的兩平行電極之間，所具有的電導即是摩爾電導率，用行電極之間

12、，所具有的電導即是摩爾電導率，用m m表示。表示。 m m = = Vm = /c Vm 是含有是含有1 mol電解質(zhì)的溶液的體積電解質(zhì)的溶液的體積，單位為，單位為m3mol-1; c的單位為的單位為molm-3m m 的單位為的單位為S Sm2mol-1 為什么要引入摩爾電導率（意義）為什么要引入摩爾電導率（意義）4 為什么要引入摩爾電導率（意義）為什么要引入摩爾電導率（意義） 對于一般的電解質(zhì)溶液，在對于一般的電解質(zhì)溶液，在濃度不太大濃度不太大時，其時，其電導率電導率隨濃度增加而增大，是因為導電粒子數(shù)隨濃度增加而增大，是因為導電粒子數(shù)增加的緣故?？梢?，電導率不便于比較不同類型增加的緣故?？?/p>

13、見，電導率不便于比較不同類型的電解質(zhì)導電能力大小。的電解質(zhì)導電能力大小。而摩爾電導率而摩爾電導率m m規(guī)定，電解質(zhì)具有相同的物質(zhì)規(guī)定，電解質(zhì)具有相同的物質(zhì)的量的量, 都是都是1 mol, 而且規(guī)定電極間距離是而且規(guī)定電極間距離是1 m。顯。顯然，用摩爾電導率然，用摩爾電導率m m可以比較不同類型電解質(zhì)可以比較不同類型電解質(zhì)的導電能力之強弱。的導電能力之強弱。 5 說明說明 (1) 在計算在計算m時時,單位要統(tǒng)一單位要統(tǒng)一 濃度濃度c的單位通常用的單位通常用moldm-3表示，但在計算表示，但在計算m時，要換算成以時，要換算成以molm-3表示。表示。 (2)在使用在使用m時時, 應將濃度為應將

14、濃度為c的物質(zhì)的基本單元標出的物質(zhì)的基本單元標出,以免出錯。以免出錯。 例如例如: : m（CuSO4） m（1/2CuSO4） m（CuSO4）= 2m（1/2CuSO4） m（La(NO3)3） m(1/3 La(NO3)3） m （La(NO3)3） = 3m(1/3La(NO3)3） 二二. . 電導的測定電導的測定 1 1 原理原理 電導的測定在實驗中實際就是測電阻。電導的測定在實驗中實際就是測電阻。 測量原理：韋斯頓（測量原理：韋斯頓（Wheatstone）平衡電橋。）平衡電橋。 但應注意但應注意: (1) 測量時測量時不能用直流電源不能用直流電源，通常是通常是選用頻率選用頻率10

15、00 Hz的交流電。因為用直流電的交流電。因為用直流電, 溶液因發(fā)生溶液因發(fā)生電極反應而改變濃度，使測量失真。電極反應而改變濃度，使測量失真。 用交流電測量時，前半周期的電極反應可被后用交流電測量時，前半周期的電極反應可被后半周的作用相抵消。因此半周的作用相抵消。因此 測量較為準確。測量較為準確。 (2) 因為采用了交流，故電橋中零電量指示器因為采用了交流，故電橋中零電量指示器不能用直流檢流計不能用直流檢流計，而需采用耳機或示波器而需采用耳機或示波器。 2 例題例題 18, 用同一電導池測出用同一電導池測出0.01 moldm-3 KCl 和和0.001 moldm-3 K2SO4的電阻分為的電阻分為145.00 和和712.2 .求算求算(1)電電導池常數(shù)導池常數(shù);(2) 0.001 moldm-3 K2SO4溶液的摩爾電導率溶液的摩爾電導率m.(已知已知18,0.01 moldm-3 KCl 電導率電導率=0.12205 Sm-1) 例例18,用同一電導池測出用同一電導池測出0.01 moldm-3 KCl和和0.001 moldm-3 K2SO4的電阻分別為的電阻分別為145.00和和712.2 .求求 (1)電導池常數(shù)電導池常數(shù);(2)0.00