物理化学实验报告院系化学与环境工程学院班级0409403学号040940302姓名实验名称电导与其应用日期2011-12-1同组者姓名室温12.9℃气压977.3mmHg成绩一、实验目的1.了解溶液电导的基本概念。

2.学会电导(率)仪的使用方法。

3.掌握溶液电导的测定及应用。

二、预习要求掌握溶液电导测定中各量之间的关系，学会电导(率)仪的使用方法。

三、实验原理1.弱电解质电离常数的测定AB 型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数K C 与原始浓度C 和电离度α有以下关系：2C C K 1αα=- (1)在一定温度下K C 是常数，因此可以通过测定AB 型弱电解质在不同浓度时的α代入(1)式求出K C 。

醋酸溶液的电离度可用电导法来测定，图19.1是用来测定溶液电导的电导池。

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：A G kl= （2）式中，l A ⎛⎫⎪⎝⎭为电导池常数，以K cell 表示;κ为电导率。

其物理意义：在两平行而相距1m ，面积均为1m 2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 -1(c·g·s 制表示为S·cm -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K cell ，然后把欲测溶液放入该电导池测出其电导值，再根据(2)式求出其电导率。

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Λm 表示，其单位以SI 单位制表示为S·m 2·mol -1(以c·g·s 单位制表示为S·cm 2·mol -1)。

摩尔电导率与电导率的关系：m CκΛ=(3)式中，C 为该溶液的浓度，其单位以SI 单位制表示为mol·m -3。

对于弱电解质溶液来说，可以认为：m mα∞Λ=Λ(4)m ∞Λ是溶液在无限稀释时的摩尔电导率。

对于强电解质溶液(如KCl 、NaAc)，其Λm 和C 的关系为()m m 1C β∞Λ=Λ-。

对于弱电解质(如HAc 等)，Λm 和C 则不是线性关系，故它不能像强电解质溶液那样，从m C Λ-的图外推至C =0处求得m ∞Λ。

但我们知道，在无限稀释的溶液中，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，不受其它离出水口导线电极进水口图 19.1 电导池子的影响，对电解质+M A νν-来说，即+-m m m νλνλ∞∞∞+-Λ=+。

弱电解质HAc 的m ∞Λ可由强电解质HCl 、NaAc 和NaCl 的m∞Λ的代数和求得， ()()()()()()-m m mmmmHAc HAc HCl NaAc NaCl λλ∞∞+∞∞∞∞Λ=+=Λ+Λ-Λ把(4)代入(1)式可得：()2mC mmMK =∞∞ΛΛΛ-Λ (5)或 ()2m m C m Cm1C =K K ∞∞ΛΛ-ΛΛ (6) 以m C Λ对m1Λ作图，其直线的斜率为()2m C K ∞Λ，如知道m ∞Λ值，就可算出K C 。

2.CaF 2(或BaSO 4)饱和溶液溶度积(K SP )的测定利用电导法能方便地求出微溶盐的溶解度，再利用溶解度得到其溶度积值。

CaF 2的溶解平衡可表示为：CaF 2 Ca 2+ + 2F -K SP = C (Ca 2+)·［C(F -)2 = 4C 3 (7)微溶盐的溶解度很小，饱和溶液的浓度则很低，所以(3)式中Λm 可以认为就是m ∞Λ(盐)，C 为饱和溶液中微溶盐的溶解度。

()()m Cκ∞Λ=盐盐 （8）κ(盐)是纯微溶盐的电导率。

注意在实验中所测定的饱和溶液的电导值为盐与水的电导之和:G (溶液)=G (H 2O)+G (盐) (9)这样，整个实验可由测得的微溶盐饱和溶液的电导利用(9)式求出G (盐)，利用(2)式求出κ(盐)，再利用(8)式求出溶解度，最后求出K SP 。

四、仪器药品1.仪器电导仪(或电导率仪)1台；恒温槽1套；电导池1只；电导电极1只；容量瓶(100mL)5只；移液管(25mL 、50mL)各1只；洗瓶1只；洗耳球1只。

2.药品10.00mol·m-3KCl溶液；100.0mol·m-3HAc溶液；CaF2(或BaSO4)(分析纯)。

五、实验步骤1.HAc电离常数的测定(1)在100mL容量瓶中配制浓度为原始醋酸(100.0mol·m-3)浓度的1/4，1/8，1/16，1/32，1/64的溶液5份。

(2)将恒温槽温度调至(25.0±0.1)℃或(30.0±0.1)℃，按图17.1所示使恒温水流经电导池夹层。

(3)测定电导池常数K cell倾去电导池中蒸馏水(电导池不用时，应把两铂黑电极浸在蒸馏水中，以免干燥致使表面发生改变)。

将电导池和铂电极用少量的10.00mol·m-3KCl溶液洗涤2～3次后，装入10.00mol·m-3KCl溶液，恒温后，用电导仪测其电导，重复测定三次。

(4)测定电导水的电导(率)倾去电导池中的KCl溶液，用电导水洗净电导池和铂电极，然后注入电导水，恒温后测其电导(率)值，重复测定三次。

(5)测定HAc溶液的电导(率)倾去电导池中电导水，将电导池和铂电极用少量待测HAc溶液洗涤2～3次，最后注入待测HAc溶液。

恒温后，用电导(率)仪测其电导(率)，每种浓度重复测定三次。

按照浓度由小到大的顺序，测定各种不同浓度HAc溶液的电导(率)。

2.CaF2(或BaSO4)饱和溶液溶度积K SP的测定取约1gCaF2(或BaSO4)，加入约80mL电导水，煮沸3min～5min，静置片刻后倾掉上层清液。

再加电导水、煮沸、再倾掉清液，连续进行五次，第四次和第五次的清液放入恒温筒中恒温，分别测其电导(率)。

若两次测得的电导(率)值相等，则表明CaF2(或BaSO4)中的杂质已清除干净，清液即为饱和CaF2(或BaSO4)溶液。

实验完毕后仍将电极浸在蒸馏水中。

六、注意事项1.实验中温度要恒定，测量必须在同一温度下进行。

恒温槽的温度要控制在(25.0±0.1)℃或(30.0±0.1)℃。

2.每次测定前，都必须将电导电极及电导池洗涤干净，以免影响测定结果。

七、数据处理大气压： 977.30mmHg ；室温： 12.9 ℃ ；实验温度： 25℃ 。

K cell=1.06 数据记录：C/ mol.m -3Κ/ S Κ/ S Κ/ S Κ/ S 25.0 62 62 64 63 12.5 92 93 93 93 6.25 125 131 135 130 3.125 192 191 191 191 1.56252672702712692.醋酸溶液的电离常数HAc 原始浓度： 100.0mol/ 3m 。

C/ mol.m -3G/ S Κ/ S.m-1Λm/ S.m 2.mol -1Λm -1/ S-1.m -2.mol C Λm / S.m -1αKc / mol.m -3Kc(平) / mol.m -325.0 66.78 63 2.52 0.3968 63 0.02807 0.001307 0.178307212.5 98.58 93 7.44 0.1344 93 0.03761 0.005778 6.25 137.8 130 20.8 0.0481 130 0.05299 0.023551 3.125 202.46 191 61.12 0.0164 191 0.07703 0.11561 1.5625285.14269172.160.00582690.108030.745293.按公式(6)以C Λm 对作图应得一直线，直线的斜率为，由此求得K C ，并与上述结果进行比较。

y = -390.48x + 196.1705010015020025030000.10.20.30.40.54.CaF 2(或BaSO 4)的K SP 测定G (电导水): 7.844 ；κ(电导水): 7.4 。

()G S溶液()-1S mκ⋅溶液()G S盐()-1S mκ⋅盐-3C m ol m⋅Sp 3-9K m ol m⋅16.271 15.35 8.427 7.950.05536 0.000679八、思考问题1.为什么要测电导池常数?如何得到该常数? 答：因为cellK k G =，要求得溶液的电导率，首先要测得cell K ，因此在实验中要测定点到常数，可以用已知电导溶液的cell K 溶液进行标定。

2.测电导时为什么要恒温?实验中测电导池常数和溶液电导，温度是否要一致? 答：因为电解质溶质的电导与温度有关，温度的变化会导致电导的变化，因此要在恒温条件下测量，实验中测电导池常数和测溶液电导时的 温度不要求一致，因为电导池常数是一个不随温度变化的物理量，可以在不同温度下使用。