五、電導(dǎo)的測定及其應(yīng)用-2

寧波工程學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱電導(dǎo)的測定及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測量KCl水溶液的電導(dǎo)率，求算它的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率；2、用電導(dǎo)法測量醋酸在水溶液中的解離平衡常數(shù)；3、掌握恒水溫水槽及電導(dǎo)率儀的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力通常用電導(dǎo)G來表示，若將電解質(zhì)溶液放入兩平行電極之間，設(shè)電極的面積為A,兩電極的間的距離為l,則溶液的電導(dǎo)G為：G=к（A/l）（1）由于電極的l和A不易精確測量，因此在實(shí)驗(yàn)中用一種已知電導(dǎo)率的溶液先求出電導(dǎo)池的常數(shù)Kcell，然后再把欲測的的溶液放入該電導(dǎo)池中測出其電導(dǎo)值，在根據(jù)上式求出其電導(dǎo)率。摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率的關(guān)系：Λm=K/C（2）2、Λm總是隨著溶液的濃度的降低而增大的。對強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液而言，其變化規(guī)律可以用科爾勞施經(jīng)驗(yàn)公式表示：Λm=Λ∞m-A√C（3）對特定的電解質(zhì)和溶劑來說，在一定溫度下，是一個(gè)常數(shù)。所以，將Λm對√C作圖得到的直線外推至C=0處，可求得。3、對于弱電解質(zhì)溶液來說，其Λm無法利用上式通過實(shí)驗(yàn)直接測定。但是，在弱電解質(zhì)的稀薄溶液中，離子的濃度很低，離子的濃度很低，離子間的相互作用可以忽略，也可以認(rèn)為它在C濃度時(shí)的解離度等于它的摩爾電導(dǎo)率Λm與其無限稀釋摩爾電導(dǎo)率之比，即：α=Λm/Λ∞m（4）對于HAc，在溶液中電離達(dá)到平衡時(shí)，電離平衡常數(shù)Kc與原始濃度C和電離度α有以下關(guān)系：HAcH++Ac-t=0t=t平衡C（1-α）CαCαK0=Cα2/[C0（1-α）]（5）在一定溫度下K0是常數(shù)，因此可以通過測定HAc在不同濃度時(shí)的代入（5）式中求出Kc。綜合可得出關(guān)系：K0=CΛ2m/[C0Λ∞m（Λ∞m-Λm）或CΛm=（Λ∞m）2K0C0（1/Λm）-Λ∞mK0C0以CΛm對1/Λm作圖，其直線的斜率為（Λ∞m）2K0C0，如知道Λ∞m值，就可算出K0。三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑儀器：梅特勒電導(dǎo)率儀1臺；電導(dǎo)電極1只；量杯（50ml）2只；移液管（25ml）3只；洗瓶1只；洗耳球1只。試劑：10.00mol/m-3KCl溶液；100.0mol/m-3HAc溶液；電導(dǎo)水。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開電導(dǎo)率儀開關(guān)，預(yù)熱5min。2、KCl溶液電導(dǎo)率測定：（1）用移液管準(zhǔn)確移入10.00（mol.m-3）KCl溶液25.00ml，置于潔凈、干燥的量杯中；測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（2）再用移液管準(zhǔn)確移入25.00ml電導(dǎo)水，置于上述量杯中，攪拌均勻后，測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（3）用移液管準(zhǔn)確移出25.00ml上述量杯中的溶液，棄去；再用移液管準(zhǔn)確移入25.00ml電導(dǎo)水，置于上述量杯中，攪拌均勻后，測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（4）重復(fù)的（3）步驟。（5）重復(fù)的（3）步驟。（6）傾去電導(dǎo)池中的KCl溶液，用電導(dǎo)水洗凈量杯和電極；量杯放回烘箱；電極用濾紙吸干。3、HAc溶液和電導(dǎo)水的電導(dǎo)率測定：（1）用移液管準(zhǔn)確移入100.0（mol.m-3）HAc溶液25.00ml，置于潔凈、干燥的量杯中；測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（2）再用移液管準(zhǔn)確移入25.00ml已恒溫的電導(dǎo)水，置于上述量杯中，攪拌均勻后，測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（3）用移液管準(zhǔn)確移出25.00ml上述量杯中的溶液，棄去；再用移液管準(zhǔn)確移入25.00ml電導(dǎo)水，置于上述量杯中，攪拌均勻后，測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（4）再用移液管準(zhǔn)確移入25.00ml電導(dǎo)水，置于上述量杯中，攪拌均勻后，測定其電導(dǎo)率3次，取平均值。（5）傾去電導(dǎo)池中的HAc溶液，用電導(dǎo)水洗凈量杯和電極；量杯放回烘箱；電極用濾紙吸干。（6）傾去電導(dǎo)池中的電導(dǎo)水，量杯放回烘箱；電極用濾紙吸干，關(guān)閉電源。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1、數(shù)據(jù)記錄大氣壓：101.62KPa；室溫：22.6℃；實(shí)驗(yàn)溫度：20.4℃。已知數(shù)據(jù)：25℃下10.00（mol.m-3）KCl溶液電導(dǎo)率=0.1413S.m-1；25℃時(shí)無限稀釋的HAc水溶液的摩爾電導(dǎo)率=3.907*10-2（S.m2.mol-1）。測定KCl溶液的電導(dǎo)率：C/mol.m-3к/（S.m-1）第1次第2次第3次平均值10.00.14160.14090.14120.14125.000.08080.08260.07590.07982.500.04250.04590.04540.04461.250.02660.02730.02640.02680.6250.017420.017230.017140.01736（2）測定HAc溶液的電導(dǎo)率：電導(dǎo)水的電導(dǎo)率к（H2O）/（S.m-1）=0.00806C/mol.dm-3к/（S.m-1）第1次第2次第3次第4次0.095090.05960.05960.05970.05960.047550.04670.04660.04660.04660.023770.03410.03400.03400.03400.011870.02460.02460.02460.02462、數(shù)據(jù)處理：（1）將KCl溶液的各組數(shù)據(jù)填入下表內(nèi)：C/（mol.m-3）10.05.02.51.250.625Λm/（S.m2.mol-1）0.014120.015960.017840.021440.02778√C/（mol.m-3）3.16232.23611.58111.11800.7906以KCl溶液的Λm對√C作圖，由直線的截距求出KCl的Λ∞m。由圖可知：當(dāng)√C=0時(shí)，Λm=Λ∞m=0.02848即KCl溶液在無限稀釋時(shí)的極度摩爾電導(dǎo)率的Λ∞m為0.02848S.m2.mol-1。（2）HAc溶液的各組數(shù)據(jù)填入下表內(nèi)：HAc溶液原始濃度：0.09509mol.dm-3C/mol.dm-3к/S.m-1Λm/S.m2.mol-1Λm-1/S-1.m-2.molCΛm/S.m-1αK0<K0>0.095090.051545.42*10-418450.051540.013871.855*10-51.854*10-50.047550.038548.11*10-412330.038560.020762.093*10-50.023770.0259410.91*10-49170.025930.027921.906*10-50.011870.0165413.91*10-47190.016540.035601.563*10-5注：к=к-к(H2O)以CΛm對1/Λm作圖應(yīng)得一直線，直線的斜率為（Λ∞m）2K0C0：根據(jù)上圖可知，該直線的斜率為3.03724*10-5。即（Λ∞m）2KθCθ=3.03724*10-5。已知Λ∞m=3.907*10-2S.m2.mol-1，則Kθ=3.03724*10-5/[（Λ∞m）2C0]=3.03724*10-5/[（3.907*10-2）2*1000]=1.990*10-5擬合獲得的Kθ值，與表格計(jì)算的與<Kθ>=1.854*10-5作比較，誤差=（Kθ-<Kθ>）/<Kθ>*100％=（1.990*10-5-1.854*10-5）/(1.854*10-5)*100％=7.34％六、注意事項(xiàng)1、換待測液測定前，必須將電導(dǎo)電極和電導(dǎo)池洗凈、擦干，以免影響測定結(jié)果。七、結(jié)果與討論1、溶液配制時(shí)時(shí)由大濃度向小濃度稀釋的。一旦某上一濃度出現(xiàn)偏差，則將影響到后面的濃度，因此在稀釋時(shí)要及其小心，這也是影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的一個(gè)很重要的因素。2、對強(qiáng)電解質(zhì)而言，溶液濃度降低，摩爾電導(dǎo)率增大，這是因?yàn)殡S著溶液濃度的降低，離子間引力變小，粒子運(yùn)動速度增加，故摩爾電導(dǎo)率增大。對弱電解質(zhì)而言，溶液濃度降低時(shí)，摩爾電導(dǎo)率也增加。在溶液極稀時(shí)，隨著溶液濃度的降低，摩爾電導(dǎo)率急劇增加。3、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電主要與電解質(zhì)的性質(zhì)，溶劑的性質(zhì)，測量環(huán)境的溫度有關(guān)。因