强电解质极限摩尔电导率的测定1

强电解质极限摩尔电导率的测定一实验目的：1理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。

2、掌握由强电解质稀溶液的电导率测定极限摩尔电导率的方法。

3、用电导仪测定KCI实验简要原理根据：柯尔劳施〔血血谄础｝根据实验结果得出结论：在理建旳尊浊中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成宜養关系，zi -即，七■又由：' V m= K /C只要强电绑贡的电导率舸可以了°注意：如果本实整用的是蒸禽水，要先测走蒸谕水的电导，煤后在测得溶滾的电导值中扣除.在一定温度下.测得不同浓度KC1涪浊的电导率.根据V =K/C^得不同浓度mKC1⑧浊的虧尔电寻率匚绘制一条摩尔电导率- 浓度的平方抿直线。

:將直线夕卜推到體s *得到的載距即是无限稀释專尔电导率入8 ,也称乂J极限摩 .尔电一导率o将测臺值焉文献值比较。

三仪器药品，实验所需的文献数据及其来源1仪器试剂仪器：电导率仪（附：电导电极）1套；超级恒温槽1套；容量瓶（100mL）: 7只；移液管（1mL, 5mL，10mL）各1只；药品：KCI 0.1000mol/L 溶液；电导水（K < 1x10-4S.m-1）;蒸馏水。

2、文献数据四预习提问（对原理，重要操作步骤，注意事项、数据处理提问？1）本实验应该注意的事项是什么？2）弱电解质能否如此测定？为什么？若想通过此法求醋酸的人值，应如何求？3）溶液电导率的测定在化学领域中都有那些应用？4）用电导率仪测得的电导数值，准确度怎么样？为什么？5）如果使用的电导电极所标的电极常数不准确，你能否设计一种方法利用DDS-11A型电导率仪将其矫正。

6）强电解质的电导率与溶液浓度的关系，强电解质的摩尔电导率与溶液浓度的关系？7）弱电解质的电导率与溶液浓度的关系，弱电解质的摩尔电导率与溶液浓度的关系？五实验结果要求（文献值和本实验的要求的误差范围）1、将测量值与文献值比较。

误差范围土0.3 %，若显著的偏差，应说明原因。

电导率的测定及其应用一、实验目的1. 掌握电导率仪的测量原理和使用方法；2. 测定KCl 水溶液的电导率，并求算它的无限稀释摩尔电导率；3. 用电导法测量醋酸在水溶液中的解离平衡常数K 。

二、实验原理1. 电解质溶液的导电能力通常用电导G 表示，其单位是西门子，用符号S 表示。

如将电解质溶液中放入两平行电极之间，电极间距离为l ,电极面积为A ，则电导可以表示为：AG kl =k ：电解质溶液的电导率，单位为S.m -1，l/A ：电导池常数，单位为m -1，电导率的值与温度、浓度、溶液组成及电解质的种类有关。

在研究电解质溶液的导电能力时，常用摩尔电导率Λm 来表示，其单位为S.m 2.mol -1。

Λm 与电导率k 和溶液浓度c 的关系如下所示：m kcΛ=2. 摩尔电导率Λm 随着浓度的降低而增加。

对强电解质而言，其变化规律可以用科尔劳斯（Kohlrausch ）经验式表示：m m ∞Λ=Λ-m∞Λ为无限稀释摩尔电导率。

在一定温度下，对特定的电解质和溶剂来说，A 为一常数。

因此，将摩尔电导率Λm将直线外推与纵坐标的交点即为无限稀释摩尔电导率m∞Λ。

3. 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。

因此，在浓度c 时的解离度α等于摩尔电导率Λm 和无限稀释摩尔电导率m∞Λ之比，即用下式表示：mmα∞Λ=Λ在一定温度下，对于AB 型弱电解质在水中电离达到平衡时有如下关系：AB ≒A ++ B —开始 c 0 0平衡时 c(1-α) c α c α 该反应的解离平衡常数K 与解离度α有如下关系:2221()11()mm m m m m m mc c K c K αα∞∞∞∞Λ==-ΛΛ-ΛΛ=+ΛΛΛ由此可以看出，如果测得一系列不同浓度AB 型溶液的摩尔电导率Λm ，然后以1/Λm 对c Λm 作图可得到一条直线，其斜率为21()m K ∞Λ 如果知道无限稀释摩尔电导率m∞Λ的数据，即可求得解离平衡常数K 。

一、实验目的1.理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。

2.掌握电导率仪的使用方法。

3.掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法及其应用。

二、实验原理电解质溶液的导电能力可用电导G 表示，定义为电阻的倒数1/R ，单位为S 或Ω-1。

将电解质溶液放入电导池内，溶液电导G 的大小与两电极之间的距离l 成反比，与电极的面积A 成正比lA G κ=(1)式中：l /A 为电导池常数，以cell K 表示；κ为电导率，其物理意义是在两平行且相距1m 、面积均为1m 2的两电极间的电解质溶液的电导，即单位体积溶液的电导，S·m -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值的溶液作为标准溶液标定电导池常数cell K ，常用KCI 溶液作为标准溶液，几种KCl 标准溶液的电导率从手册上可查。

溶液的摩尔电导率是指把含有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m Λ表示，其单位为S·m 2·mol -1。

摩尔电导率与电导率的关系为cm κ=Λ(2)式中：c 为该溶液的浓度，mol·m -3。

1.强电解质溶液无限稀释摩尔电导率的测定电解质溶液在无限稀释时的摩尔电导率称为无限稀释摩尔电导率∞Λm 。

在一定温度和同一溶剂中，∞Λm 仅与电解质本性有关，是表示电解质的一个特性物理量。

在稀溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根呈线性关系，称为科尔劳施(Kohlrausch)稀释定律：c A m m -Λ=Λ∞(3)因此，在稀溶液范围内，测量一系列不同浓度强电解质溶液的摩尔电导率，根据式(3)以m Λ对c 作线性图，外推可得∞Λm 。

对于弱电解质溶液，式(3)并不成立，需按科尔劳施离子独立运动定律，利用离子无限稀释摩尔电导率数据间接计算。

对-+v v A M 型电解质∞--∞++∞Λ+Λ=Λ,,m m m υυ(4)式中：∞-∞+ΛΛ,,m m 、分别为正、负离子的无限稀释摩尔电导率。

物理化学——摩尔电导的测定摘要：学习电导率仪的原理与使用方法；电导率法测定乙酸摩尔电导及电离平衡常数的原理与方法。

关键词：电导率仪，摩尔电导，电离平衡常数1.实验原理醋酸是常见的一元弱酸，其电离平衡常数的表达式为:K a=cα2/（1－α）其中c为醋酸的初浓度，α为醋酸的电离度。

对弱电解质，某一浓度的电离度等于该浓度时的摩尔电导与无限稀释摩尔电导之比α=Λm/Λm∞将上式代入平衡常数表达式，得到:K a=cΛm2/[Λm∞(Λm∞－Λm)]上式改写为：cΛm=K aΛm∞2/Λm－K aΛm∞以cΛm对1/Λm作图可得一直线，根据直线的斜率可求得醋酸的电离平衡常数K a。

摩尔电导与电导率的关系为：Λm=K/c上式中c表示弱电解质的物质的量浓度（mol·m-3），Λm的单位为S·m2·mol-1，Λm∞的单位与Λm相同。

在一定的温度下，弱电解质的无限稀释摩尔电导是一定的，Λm∞可通过查表得到。

2.实验部分2.1实验用品电导率仪、HAc溶液（0.0947mol·L-1）、KCL溶液（0.01mol·L-1）、超纯水、干燥的100mL 烧杯两个、50mL移液管1支、25mL移液管5支。

2.2试验步骤用50mL移液管移取HAc溶液于100mL干燥的烧杯中，测其电导率。

用25mL移液管从上述烧杯中取出溶液，再用另一支25mL移液管加入超纯水，搅匀后测其电导率，得其1/2稀释液。

再重复此过程依次将溶液稀释为原浓度的1/4，1/8，1/16，1/32，分别测其电导率。

重复上述操作测定KCl的电导，依次稀释到原始浓度的1/16。

3.实验结果与结论3.1 HAc电导率实验数据如下表：HAc的浓度为c=0.0947mol/L = 94.7mol/m3Λm∞（HAc）=390.7×10-4 S·m2·mol-1超纯水的电导率K H2O=0.00049 S·m-1温度t=19.3 ℃c HAc CΛm1/Λmc 0.0541 1751.31c/2 0.0377 1255.65c/4 0.0259917.43c/8 0.0183645.16c/16 0.0125473.93根据CΛm—1/Λm作图如下：由上图可知斜率K aΛm∞2=3×10-5，进而得电离平衡常数K a=0.0197，而通过数据和相关公式，直接计算得K a=0.0194，两次误差不大且线性良好，因此实验结果可靠。

本实验应该注意的事项是什么？1、本实验所用溶液全部用电导水配制，如果用蒸馏水配制，应先测得蒸馏水的电导，并在测得溶液的电导中扣除此值。

2、如果在测量时，预先不知道被测溶液电导率的大小，应先把量程开关置于最大电导率测量档，然后逐档下降。

3、为了提高测量精度，当使用“×103”“×104”这两档时，“校正”必须电导池接妥（电极插头应插入插孔，电极需侵入待测溶液中）的情况下进行。

4、处理数据时，注意电导率单位的换算（电导率仪上单位为μS/cm，计算过程需要换算为S/m）。

5、每次测定后，必须用下一个待测溶液充分荡洗电极和烧杯。

6、在设置温度补偿旋纽时，注意欲测25度下的溶液的电导率值时，温度补偿旋纽指向待测溶液的实际温度，如果要测实际温度下的电导率值，温度补偿旋纽指向25度。

7、电导率仪再使用前，要预热半个小时，使仪器稳定，并且电源线插入电源插座，仪器必须要良好接地。

弱电解质能否如此测定？为什么？若想通过此法求醋酸的∧m∞值，应如何求？不能，弱电解质溶液电导率随浓度变化不明显，因浓度增加使其电离度减小，溶液中真正起导电作用的粒子数目变化不大。

有因为对弱电解质，稀释时导电粒子数目大增加，因此 m大大增加，其无限稀释摩尔电导率Λm ∞不可用实验外推法得到。

摩尔率随浓度的关系服从 Ostwald 稀释定律。

浓度的平方根与摩尔电导率成直线关系。

测定方法溶液电导率的测定在化学领域中都有那些应用？ （1）检验水的纯度在半导体工业中或涉及使用电导测定的科研中，常需要使用高纯度的水，利用电导测定来检验水的纯度非常方便。

水本身有微弱的解离，H ＋和OH －的浓度近似为10－7mol ·dm-3，因为这样，纯水的电导率应为5.5×10-6S ·m-1 (25 OC)。

普通蒸馏水的电导率约为1×10-4S ·m-1 ，重蒸馏水的电导率小于1×10-4S ·m-1 （2）计算弱电解质的解离度和解离常数 Λm ，Λm ∞和电离度α近似有： 对1－1型弱电解质AB :上式还可写作：m 2mmm 11()c c K ∞∞Λ=+ΛΛΛ m m=α∞ΛΛ+AB A B0 0 (1) c c c c a a a-+-ƒ起始平衡时 22mm m m 1()ooc ccc c K αα∞∞Λ==-ΛΛ-Λ m2mmm 11()oc cc K ∞∞Λ=+ΛΛΛ这就是德籍俄国物理化学家Ostwald （1853－1932）提出的定律，称为Ostwald 稀释定律（Ostwald ’s dilution law ）。

本实验应该‎注意的事项‎是什么？1、本实验所用‎溶液全部用‎电导水配制‎，如果用蒸馏‎水配制，应先测得蒸‎馏水的电导‎，并在测得溶‎液的电导中‎扣除此值。

2、如果在测量‎时，预先不知道‎被测溶液电‎导率的大小‎，应先把量程‎开关置于最‎大电导率测‎量档，然后逐档下‎降。

3、为了提高测‎量精度，当使用“×103”“×104”这两档时，“校正”必须电导池‎接妥（电极插头应‎插入插孔，电极需侵入‎待测溶液中‎）的情况下进‎行。

4、处理数据时‎，注意电导率‎单位的换算‎（电导率仪上‎单位为μS‎/cm，计算过程需‎要换算为S‎/m）。

5、每次测定后‎，必须用下一‎个待测溶液‎充分荡洗电‎极和烧杯。

6、在设置温度‎补偿旋纽时‎，注意欲测2‎5度下的溶‎液的电导率‎值时，温度补偿旋‎纽指向待测‎溶液的实际‎温度，如果要测实‎际温度下的‎电导率值，温度补偿旋‎纽指向25‎度。

7、电导率仪再‎使用前，要预热半个‎小时，使仪器稳定‎，并且电源线‎插入电源插‎座，仪器必须要‎良好接地。

弱电解质能‎否如此测定‎？为什么？若想通过此‎法求醋酸的‎∧m∞值，应如何求？不能，弱电解质溶‎液电导率随‎浓度变化不‎明显，因浓度增加‎使其电离度‎减小，溶液中真正‎起导电作用‎的粒子数目‎变化不大。

有因为对弱‎电解质，稀释时导电‎粒子数目大‎增加，因此Lm 大‎大增加，其无限稀释‎摩尔电导率‎Λm ∞不可用实验‎外推法得到‎。

摩尔率随浓‎度的关系服‎从 Ostwa ‎l d 稀释定‎律。

浓度的平方‎根与摩尔电‎导率成直线‎关系。

测定方法溶液电导率‎的测定在化‎学领域中都‎有那些应用‎？（1）检验水的纯‎度在半导体工‎业中或涉及‎使用电导测‎定的科研中‎，常需要使用‎高纯度的水‎，利用电导测‎定来检验水‎的纯度非常‎方便。

水本身有微‎弱的解离，H ＋和OH －的浓度近似‎为10－7mol ·dm-3，因为这样，纯水的电导‎率应为5.5×10-6S ·m-1 (25 OC)。

§7.2 电解质溶液的电导率和摩尔电导率1. 电导和电导率通过溶液的电流强度I 与溶液电阻R 和外加电压V 服从欧姆定律R ＝V/I ；而溶液的电阻率ρ可根据(/)R A l ρ=计算。

通过测量电阻（resistance, R ）和电阻率（resistivity, ρ）即可评价电解质溶液的导电能力，不同的是l 为两电极间的距离，而A 则取浸入溶液的电极面积。

习惯上多用电导（conductance ，G ）和电导率（conductivity, κ）来表示溶液的导电能力，定义：G ＝1/R κ=1/ρ电导G 的单位是Ω-1，也记为S(西门子)，κ的单位是S·m -1。

电导和电导率间的关系：l G A κ⎛⎫=⎪⎝⎭(7.3)2. 电导的测量通常采用电导率仪（conductometer ）来测量电解质溶液的电导，其原理如图7.2。

测量时将电导电极（conductance electrode ）插入待测溶液或将待测溶液充入具有两个固定Pt 电极的电导池（conductance cell ）M 中，而后将M 连入惠斯登(Wheatstone)电桥的一臂。

测量方法与测定金属的电阻相同但技术上需做一些改进，如测量时不用直流电源而改用1000 Hz 的高频交流电源S ；以耳机或示波器T 来指示桥中零电流；在电桥另一臂的可变电阻R 1上需串联一个可变电容器K 以补偿电导池的电容。

电桥平衡时有314R R RR =3141R G RR R ==（7.4）溶液的电导率可按(7.3)式求算。

式中(l ／A)称为电导池常数（conductance cell constant ）。

不同的电导池具有不同的电导池常数，即使是同一电导池，其电导池常数也会随时间而改变。

实际测量时多用标准溶液（standard solution ）法，即先将一精确已知电导率（κs ）的标准溶液充入电导池，在指定温度下测定其电导（G s ），而后再将待测溶液充入该电导池测量其电导（G ），分别带入(7.3)式比较可得：ssG G κκ= (7.5)式中不再出现电导池常数。

强电解质极限摩尔电导的测定实验目的用电导率仪测定KCl 的摩尔电导率，并用作图法外推求其极了限摩尔电导率。

实验原理物体的导电能力可用其电阻R （单位为欧姆）来表示。

实验发现，导体的电阻R 与导体的长度L 成正比，与导体的截面积A 成反比，用公式可表示如下：l R Aρ= （1） 其中ρ是比例系数，称为电阻率，其定义为长度为1m ，截面积为1m 2导体所具有的电阻，单位是m Ω⋅。

电阻率ρ的倒数称为电导率，用κ表示，即1κρ= （2）κ定义为长度为1m ，截面积为1m 2导体所具有的电导，单位是11m --Ω⋅。

摩尔电导率m Λ是指把含有1mol 的电解质溶液置于相距为单位距离（SI 单位是m ）的电导池的两个平行电极之间时溶液的电导，其单位为21S m mol -⋅⋅。

摩尔电导率与电导率的关系表示如下：m m V C κκΛ== （3）式（3）中Vm 为含有1mol 电解质的溶液的体积（单位为21m mol -⋅），C 为电解质溶液的物质的量的浓度（单位为3mol m -⋅）。

对于强电解质的稀溶液（浓度小于0.01mol ·L -1），摩尔电导率m Λ与溶液的摩尔浓度之间C 满足科尔劳施(Kohlrausch)经验规律：(1m m ∞Λ=Λ- （4） 式（4）中m Λ为溶液的摩尔电导率，C 为电解质溶液的质量摩尔浓度，m ∞Λ为溶液的无限稀释时（0C →）的电导率，称为电解质无限稀释的摩尔电导率（或称为极限摩尔电导率），β在一定的温度下，对一定的电解质和溶剂来说是一个常数。

极限摩尔电导率数值只与电解质的本性有关，其大小表征了电解质真实的导电能力。

因此，对其进行准确测量在化学研究中具有重要意义。

本实验利用DDS-11A 型电导率仪测定一系列已知浓度的KCl 溶液的电导率κ，用（3）式求出相应的摩尔电导率m Λ，再用式（4）作出m Λ图，外推到0C =，由截距求出KCl 的m ∞Λ。

实验仪器药品DDS-11A 型电导率仪 1台 DJS-1型光亮电极、铂黑电极各1支 超级恒温水浴 1台 DJS-10铂黑电极1支容量瓶100ml 5个 移液管50ml 3支 10ml 3支 0.1000mol ·L -1 KCl 标准溶液实验步骤1．调节恒温水浴温度为25.0±0.1℃。