实验名称电导的测定及其应用
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、掌握恒温水槽及电导率仪的使用方法。
二、实验原理
1、电导G:对于电解质溶液,常用电导表示其导电能力的大小。
电导
G就是电阻R的倒数,即G=1/R。
电导的单位就是西门子,常用S表
示。
1S=1Ω－1
2、电导率或比电导:κ=Gl/A (2、5、1)
其意义就是电极面积为及1m2、电极间距为lm的立方体导体的电导,
单位为S·m－1。
对电解质溶液而言,令l/A = K cell,K cell称为电导池常数。
所以κ=G l/A =G K cell
3、摩尔电导率:Λm=κ/ C (2、5、2)
强电解质稀溶液的摩尔电导率Λm与浓度有如下关系:
Λm=Λ∞m- A C(2、5、3)
Λ∞m为无限稀释摩尔电导率。
可见,以Λm对C作图得一直线,其截距即为Λ∞m。
弱电解质溶液中。
在无限稀释的溶液中可认为弱电解质已全部电离。
此时溶液的摩尔电导率为Λ∞m =V+ Λm ,++ V- Λm ,-(2、5、4)
根据电离学说,可以认为,弱电解质的电离度α等于在浓度时的摩尔电导Λ与溶液在无限稀释时的电导Λ∞m之比,即:α=Λm/ Λ∞m(2、5、5)
4、弱电解质电离平衡常数:弱电解质AB型的电离平衡常数:Kθ=(Cα2)/Cθ(1-α)(2、
5、6) 所以,通过实验测得α即可得Kθ值。
把(2、5、4)代入(2、5、6)式可得
Kθ=(CΛ∞m2)/ Λ∞m Cθ(Λ∞m-Λm) (2、5、7)
或CΛm=(Λ∞m2) KθCθ1/Λm -Λ∞m KθCθ
以CΛm对1/Λm作图,其直线的斜率为(Λ∞m2) KθCθ,如知道Λ∞m值,就可算出Kθ。
三、实验仪器、试剂
仪器:梅特勒326电导率仪1台;电导电极一只,量杯(50mL)2个;移液管(25mL)3只;
洗瓶一只;洗耳球一只。
药品:10、00(mol/m3)KCl溶液;0、093mol/dm3)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溶液电导率的测定:
(1)用移液管准确移入10、00(mol/m3)KCl溶液25、00mL,至于洁净、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)再用移液管准确移出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,用电导水洗净量杯与电极;量杯放回烘箱;电极用滤纸吸干。
3、HAc溶液与电导水的电导率的测定:
(1)用移液管准确移入0、093(mol/dm3)KCl溶液25、00mL,至于洁净、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)再用移液管准确移出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。
(5)倾去电导池中的HAc溶液,用电导水洗净量杯与电极;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,用电导水洗净量杯与电极;量杯放回烘箱;电极用滤纸吸干。
五、数据记录与处理
1、数据记录
大气压:101、10KPa 室温:25、2℃实验温度:25、2℃
已知数据:25℃下10、00(mol/m3)KCl溶液电导率=0、1413S·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)。
(2)测定HAc 水溶液的电导率:
电导水的电导率κ=(H
-1-4
2、数据处理
以KCl 溶液的Λm 对C 作图得一直线,其截距即为KCl 的Λ∞m 。
由图可知斜率为-7、98152×10-4,截距为
0、01648
由Λm = Λ∞m - A C 得出Λ∞m = 0、01648S ·m 2·mol -1
(2)HAc 溶液的各组数据
H2O
以CΛm对1/Λm作图,其直线的斜率为(Λ∞m2) KθCθ,如知道Λ∞m值,就可算出Kθ,并与上述结果进行比较。
由图可知此直线的斜率为4、44727×10-5,所以(Λ∞m)2 KθCθ=4、44727×10-5,
又因为Λ∞m=3、907×10-2(S·m2·mol-1),Cθ=1mol/L;
所以Kθ=4、1963×10-5/((3、907×10-2)2×1×1000)=2、749×10-5
实验计算所得结果相对图得到的结果的相对误差=(2、749×10-5-2、267×10-5)×100%=17、5%
六、结果与讨论
误差分析:
1、移液管使用时存在误差,使得溶液浓度非理想浓度;
2、更换待测液时,电导率仪的电极与未洗干净或未擦干,导致误差;
3、电导水的电导率的测定误差;
4、移液管操作时没有进行搅拌。
有关已知数据:25℃下0、01000mol/L KCl溶液电导率К =0、1413 S·m-1无限稀的HAc水溶液的摩尔电导率(25℃)∧∞m=3、907×10-2S·m2·mol-1。