交流電橋法測(cè)定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)

交流電橋法測(cè)定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)第1頁/共17頁實(shí)驗(yàn)原理

電導(dǎo)（G）：指電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力，電導(dǎo)是電阻R的倒數(shù)，即G=1/R，單位為西門子，用S表示。電解質(zhì)溶液(第二類導(dǎo)體)和普通的金屬導(dǎo)體(第一類導(dǎo)體)一樣，它們的導(dǎo)電和導(dǎo)體的長(zhǎng)度成反比。若以L表示兩電極之間的距離，以A表示電極的面積。

k為電導(dǎo)率，表示當(dāng)截面積A=1m2，長(zhǎng)度L=1m時(shí)，導(dǎo)體的電導(dǎo)，單位為S·m-1第2頁/共17頁

摩爾電導(dǎo)的定義：在相距1m的兩平行電極間，放入1mol的電解質(zhì)溶液所呈現(xiàn)的電導(dǎo)，稱為摩爾電導(dǎo)Λm。摩爾電導(dǎo)Λm與電導(dǎo)率k的關(guān)系為：

Λm是電解質(zhì)濃度為C的摩爾電導(dǎo)，其單位是Ω-1·m2·mol–1或S·m2·mol–1。第3頁/共17頁弱電解質(zhì)的電離度與摩爾電導(dǎo)的關(guān)系為：電離平衡常數(shù)與摩爾電導(dǎo)的關(guān)系隨電解質(zhì)類型不同而異，對(duì)1-1型電解質(zhì)如HAc的電離平衡為：

HAc=H++Ac–電離平衡常數(shù)為：第4頁/共17頁四臂交流電橋線路原理如圖１，交流電橋的測(cè)量原理與直流電橋相仿，當(dāng)電橋平衡時(shí)各臂的阻抗之間有一定的關(guān)系：第5頁/共17頁在測(cè)定溶液電阻時(shí)，采用高周波電阻箱構(gòu)成三個(gè)橋臂，由于高周波電阻箱采取了特殊措施．因此可以看成是純電阻，可是電導(dǎo)池存在分布電容Cx，為了使電橋平衡，必須在相應(yīng)的一個(gè)臂上并聯(lián)一個(gè)可變電容如圖所示．通過調(diào)節(jié)R1、

R2、R3及C(圖３）第6頁/共17頁

第7頁/共17頁儀器與藥品

高周波十進(jìn)式電阻箱３個(gè)，可調(diào)電容箱１個(gè)，示波器１臺(tái)，音頻信號(hào)發(fā)生器１臺(tái)，恒溫水域槽１套，鉑黑電極１只，電導(dǎo)池１個(gè)，導(dǎo)線若干，５０mL移液管１只，２５mL移液管１支，２５mL移液管３支，１００mL容量瓶４個(gè)，５０mL燒杯３個(gè)，0.01000mol/LKCl,0.1000mol/LHAc,電導(dǎo)水。第8頁/共17頁實(shí)驗(yàn)步驟1水浴恒溫２５oC(為什么？),按照?qǐng)D2連接線路，將R1和R2調(diào)節(jié)為等值，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出為１０００赫。2將0.1000mol/LHAc溶液分別稀釋為0.0500mol/L、0.0250mol/L、0.0125mol/L和0.00625mol/L.3.將電導(dǎo)池中盛的液體倒出，用０.1000mol/L的KCl溶液洗滌三次，然后盛入該溶液并使液面略高出電極，將電導(dǎo)池浸入恒溫槽中，并使電導(dǎo)池液面在恒溫水下，恒溫10～15min，將電導(dǎo)池的引線接入電橋。第9頁/共17頁實(shí)驗(yàn)步驟4.接通示波器及音頻信號(hào)發(fā)生器的電源，并調(diào)節(jié)示波器的輝度聚焦，水平及垂直位置，調(diào)整Y軸增幅。5.按下電鍵K，反復(fù)調(diào)整R3及C,

至示波器顯示屏上出現(xiàn)一條直線電橋便達(dá)到平衡（未調(diào)R3以前示波器上顯示正弦波形）。記錄R1，R2，R3數(shù)值，重復(fù)測(cè)定三次，每次用不同的R2、R3值測(cè)定3次，測(cè)定時(shí)不時(shí)搖動(dòng)電導(dǎo)池（注：測(cè)量時(shí)若觀察到電極表面附有小氣泡，應(yīng)輕輕敲擊振動(dòng)試管，將其排除，以免引起測(cè)量誤差），至3次讀數(shù)接近為止，取其平衡值作為結(jié)果。三次測(cè)定值的偏差應(yīng)控制在KCl為±1%，取三次平均值。為了防止電導(dǎo)池因通電升溫改變電導(dǎo)率，在測(cè)定時(shí)，通電時(shí)間不應(yīng)持續(xù)過久。第10頁/共17頁7.改換醋酸溶液按照同上方法測(cè)定溶液的電阻，每次更換溶液要用待測(cè)溶液沖洗電導(dǎo)池（注：從稀到濃，避免干擾。），并恒溫5-10min以后進(jìn)行測(cè)定，逐一將不同濃度醋酸溶液的電阻測(cè)完。（注：醋酸的電阻比KCl大，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況調(diào)節(jié)R2/R1的值）8.用電導(dǎo)水反復(fù)清洗電導(dǎo)池，然后測(cè)定電導(dǎo)水的電阻。由于電導(dǎo)水的電阻很大，所以應(yīng)重新調(diào)整R1及R2，使R1為10Ω，R2為1000Ω。重復(fù)測(cè)定兩次，前后兩次偏差應(yīng)控制在2%-3%之間，否則表面電導(dǎo)池未洗凈，應(yīng)重新洗滌，直至符合要求。第11頁/共17頁實(shí)驗(yàn)步驟9.測(cè)定完畢電導(dǎo)池中的電導(dǎo)水不必棄去，將電極浸泡其中。10.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源，拆去電路，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。第12頁/共17頁數(shù)據(jù)處理(1)由KCl溶液電導(dǎo)率值及電導(dǎo)水的電導(dǎo)計(jì)算電導(dǎo)池常數(shù)

已知25℃時(shí)0.1mol·dm-1KCl溶液的電導(dǎo)率為0.14114S·m-1(2)計(jì)算各種濃度的乙酸溶液電導(dǎo)率(3)計(jì)算乙酸在各濃度的摩爾電導(dǎo)率Λm(4)計(jì)算乙酸在各濃度下的電離度a已知25℃時(shí)乙酸的=390.7×10-4S·m2·mol-1(5)計(jì)算乙酸的電離平衡常數(shù)Kc第13頁/共17頁數(shù)據(jù)處理三次測(cè)定0.01000mol/dm-3KCl的電阻為：R1=685.80ΩG1=1.458×10-3R2=690.00ΩG2=1.449×10-3R3=690.00ΩG3=1.449×10-3三次測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.52%第14頁/共17頁注意事項(xiàng)

為了得到精確的結(jié)果，必須用電導(dǎo)水；測(cè)定前，必須將電導(dǎo)電極及電導(dǎo)池洗滌干凈，以免影響測(cè)定結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)中溫度要恒定，測(cè)量必須在同一溫度下進(jìn)行，恒溫槽的溫度要控制在25.0℃±0.1℃。第15頁/共17頁思考題1.