宁波工程学院

物理化学实验报告

实验名称  电导的测定及应用

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、掌握恒水温水槽及电导率仪的使用方法。

二、实验原理

1、电解质溶液的导电能力通常用电导G来表示，若将电解质溶液放入两平行电极之间，设电极的面积为A,两电极的间的距离为l,则溶液的电导G为：

               G = к（A / l）     （1）

由于电极的l和A不易精确测量，因此在实验中用一种已知电导率的溶液先求出电导池的常数Kcell，然后再把欲测的的溶液放入该电导池中测出其电导值，在根据上式求出其电导率。

摩尔电导率与电导率的关系：

Λm=K/C   （2）

2、Λm总是随着溶液的浓度的降低而增大的。对强电解质稀溶液而言，其变化规律可以用科尔劳施经验公式表示：

Λm=Λ^∞m -A√C    （3）

对特定的电解质和溶剂来说，在一定温度下，是一个常数。所以，将Λm对√C作图得到的直线外推至C=0处，可求得。

 3、对于弱电解质溶液来说，其Λm无法利用上式通过实验直接测定。但是，在弱电解质的稀薄溶液中，离子的浓度很低，离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽略，也可以认为它在C浓度时的解离度等于它的摩尔电导率Λm与其无限稀释摩尔电导率之比，即：

α=Λm/Λ^∞m      （4）

对于HAc，在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数Kc与原始浓度C和电离度α有以下关系：

HAc          H⁺   +   Ac^-

      t=0        C            0         0

t=t_平衡       C（1-α）     Cα       Cα

K⁰= Cα²/[C⁰（1-α）]  （5）

在一定温度下K⁰是常数，因此可以通过测定HAc在不同浓度时的代入（5）式中求出Kc。综合可得出关系：

K⁰= CΛ²m/ [C⁰Λ^∞m（Λ^∞m-Λm）]

或CΛm=（Λ^∞m）²K⁰ C⁰（1/Λm）-Λ^∞m K⁰ C⁰

以CΛm对1/Λm作图，其直线的斜率为（Λ^∞m）²K⁰ C⁰，如知道Λ^∞m值，就可算出K⁰。

三、实验仪器与试剂

仪器：梅特勒电导率仪1台；电导电极1只；量杯（50ml）2只；移液管（25ml）3只；洗瓶1只；洗耳球1只。

试剂：10.00mol/m^-3 KCl溶液；100.0mol/m^-3HAc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：

（1）用移液管准确移入10.00（mol.m^-3）KCl溶液25.00ml，置于洁净、干燥的量杯中；测定其电导率3次，取平均值。

（2）再用移液管准确移入25.00ml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。

（3）用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去；再用移液管准确移入25.00ml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。

（4）重复的（3）步骤。

（5）重复的（3）步骤。

（6）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：

（1）用移液管准确移入100.0（mol.m^-3）HAc溶液25.00ml，置于洁净、干燥的量杯中；测定其电导率3次，取平均值。

（2）再用移液管准确移入25.00ml已恒温的电导水，置于上述量杯中，搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。

（3）用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去；再用移液管准确移入25.00ml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。

（4）再用移液管准确移入25.00ml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。

（5）倾去电导池中的HAc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。

（6）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、数据记录

大气压：101.62KPa  ；   室温：22.6℃  ；   实验温度：20.4℃   。

已知数据：25℃下10.00 （mol.m^-3） KCl溶液电导率=0.1413 S. 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.mol^-1）。

（1）    测定KCl溶液的电导率：

（2）测定HAc溶液的电导率：

电导水的电导率к（H₂O）/ （S.m^-1）= 0.00806 

2、数据处理：

（1）将KCl溶液的各组数据填入下表内：

以KCl溶液的Λm对√C作图，由直线的截距求出KCl的Λ^∞m。

由图可知：当√C=0时，Λm=Λ^∞m=0.02848

即KCl溶液在无限稀释时的极度摩尔电导率的Λ^∞m为0.02848S.m².mol^-1。

（2）HAc溶液的各组数据填入下表内：

HAc溶液原始浓度：0.09509 mol.dm^-3   

注：к=к-к_(H2O)

 

以CΛm对1/Λm作图应得一直线，直线的斜率为（Λ^∞m）²K⁰ C⁰ ：

根据上图可知，该直线的斜率为3.03724*10^-5。

即（Λ^∞m）²K^θ C^θ=3.03724*10^-5。

已知Λ^∞m =3.907*10^-2S.m².mol^-1，

则K^θ=3.03724*10^-5/[（Λ^∞m）²C⁰]= 3.03724*10^-5/[（3.907*10^-2）²*1000]

     =1.990*10^-5

拟合获得的K^θ值，与表格计算的与<K^θ>=1.854*10^-5作比较，

误差=（K^θ-<K^θ>）/<K^θ>*100％

=（1.990*10^-5-1.854*10^-5）/(1.854*10^-5)*100％

=7.34％

六、注意事项

1、换待测液测定前，必须将电导电极和电导池洗净、擦干，以免影响测定结果。

七、结果与讨论

1、溶液配制时时由大浓度向小浓度稀释的。一旦某上一浓度出现偏差，则将影响到后面的浓度，因此在稀释时要及其小心，这也是影响实验准确性的一个很重要的因素。

2、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。

3、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。

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。

八、思考题

1、如果配制HAc溶液的水不纯，将对结果产生什么影响？

答：对测定结果不准，会产生误差。如果配制HAc溶液的水不纯，HAc溶液的实际浓度会偏大，测得的K^θ值偏小。

第二篇：电导的测定及其应用

        

物 理 化 学 实 验 报 告

实  验  名  称：           电导的测定及其应用        

学          院：           化学工程学院              

专          业：           化学工程与工艺            

班          级：                                     

姓          名：                                     

学          号:                                      

指  导  教  师：                                     

日          期：          2011年  月日            

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. 用电导率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．电解质溶液的电导能力通常用电导G来表示，它的单位是西门子，用符号S表示，若将某电解质溶液放入两平行电极之间，设电极间距离为l ，电极面积为A，则电导为：

                               G=KA / l                                   (2.5.1)

式 (2.5.1) 中，K为该电解质溶液的电导率，其物理意义：在两平行而相距1m，面积均为1 m2的两电极间，电解质溶液的电导称为该溶液的电导率，其单位以SI制表示为S/m；（l/A）为电导池常数，以Kcell表示，单位为m-1。

由于电极的l和A不易精确测量，因此在实验中是用一种已知电导率值的溶液先求出电导池常数Kcell， 然后把欲测溶液放入该电导池测出其电导值，再根据 (2.5.1) 式求出其电导率。

在讨论电解质溶液的导电能力时常用摩尔电导率（Λ_m）这个物理量。它是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两平行板电极之间的电导。以Λ_m表示，其单位以SI单位制表示为S·m2/mol-1。

摩尔电导率与电导率的关系：

                           Λ_m = K / C                               （2.5.2）

式（2.5.2）中，C为该溶液浓度，其单位以SI单位制表示为mol · m-3。

2. Λ_m 总是随着溶液的浓度的降低而增大的。对强电解质稀溶液而言，其变化规律可用科尔劳施经验公式表示：

                      （2.5.3）

式（2.5.3）中，是溶液在无限稀释时的极限摩尔电导率。对特定的电解质和溶剂来说，在一定温度下，A是一个常数。所以，将对作图得到的直线外推至C=0处，可求得。

3. 对于弱电解质溶液来说，其无法利用上式通过实验直接测定。但我们知道，在其无限稀释溶液中，弱电解质的a=1,每种离子对电解质的摩尔电导率都有一定的贡献，是独立移动的，不受其他离子的影响，对电解质MV+AV-来说，即：

               （2.5.4）

式（2.5.4）中，、分别表示正、负离子的无限稀释摩尔电导率。它与温度及离子的本性有关。

在弱电解质的稀薄溶液中，离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽略，可以认为在它浓度C时的解离度a等于它的摩尔电导率与其无限稀释摩尔电导率之比，即：

                          a=/                             （2.5.5）

把（2.5.4）代入（2.5.1）式可得：

                                         （2.5.6）

以C Λ_m 对 1/Λ_m 作图，根据其斜率求得K 。

三、实验仪器、试剂

仪器：梅特勒326电导率仪1台；电导电极1只；量杯（50ml）2只；移液管（25ml）9只；洗瓶1只；洗耳球1只

试剂：10.00（mol/m3）KCl溶液;  100.0（mol/m3）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；

（1）用移液管准确移入10.00（mol/m3）KCl溶液25.00ml，置于洁净，干燥的量杯中；测定其电导率3次，取平均值。

（2）再用移液管准确移入25.00ml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。

（3）用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去；再用移液管准确移入25.00ml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。

（4）重复（3）的步骤。

（5）重复（3）的步骤。

（6）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；

（1）用移液管准确移入100.0（mol/m3）HAc溶液25.00ml，置于洁净，干燥的量杯中；测定其电导率3次，取平均值。

（2）再用移液管准确移入25.00ml已恒温的电导水，置于上述量杯中；搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。

（3）用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去；再用移液管准确移入25.00ml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。

（4）重复（3）的步骤。

（5）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，测定其电导率3次，取平均值。

（6）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.数据记录：

    大气压：100.40KPa；   室温：    27.5℃   ；  实验温度：   21.7℃；

已知数据：25℃下10.00（mol·m-3）KCl溶液电导率 = 0.1413 S·m-1；25℃时无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率 = 0.03907（S·m2·mol -1）

（1）测定KCl溶液的电导率

    （2）测定HAc溶液的电导率

该条件下电导水的电导率 =  16.7μS/ cm

2. 数据处理

（1）将KCl溶液的各组数据填入下表内：

以KCl溶液的Λ_m对作图，由直线的截距求出KCl的

图-1    Λ_m—的关系图

（2）HAc溶液的各组数据

由上表 CΛ_m对Λ_m -1作图应得一直线，直线的斜率为（）2 K^θC^θ

图-2    —的关系图

六、结果与讨论

1．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，所以测电导是要恒温。而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。

2. 电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低，原因是：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。