实验名称：电导的测定及其应用实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
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
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：
（1）
在一定温度下KC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。
将电解质溶液注入电导池内，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：
G＝κA/l (2)
式中，l/A为电导池常数，以K cell表示；κ为电导率。
由于电极的l和A不易精确测量，因此实验中用一种已知电导率值的溶液，先求出电导池常数K cell，然后把待测溶液注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，其单位为S·m2·mol-1。
摩尔电导率与电导率的关系：
Λm＝κ/C(3)
式中，C为该溶液的浓度，其单位为mol·m-3。
对于弱电解质溶液来说，可以认为：
α＝Λm /Λm∞(4)
式中，Λm∞是溶液在无限稀释时的摩尔电导率
把(4)代入(1)式可得：
（5）
或
(6)
以CΛm对1/Λm作图，其直线的斜率为(Λm∞)2K C，若已知Λm∞值，就可求算K C。
柯尔劳施根据实验得出强电解质稀溶液的摩尔电导率Λm与浓度有如下关系：
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。
2. CaF2(或BaSO4、PbSO4)饱和溶液溶度积(KSP)的测定
CaF2的溶解平衡可表示为：
CaF2Ca2+ +2F－
K SP = C(Ca2+)·[C(F－)]2 = 4C3 (7)
难溶盐的溶解度很小，饱和溶液的浓度则很低，所以(3)式中Λm可以认为就是Λ ∞m (盐)，C为饱和溶液中微溶盐的溶解度。
Λ∞m(盐)＝(8)
式中，κ盐是纯微溶盐的电导率。
实验中所测定的饱和溶液的电导率值为盐与水的电导率之和。
κ溶液＝κH O＋κ盐(9)
这样，可由测得的微溶盐饱和溶液的电导率利用(9)式求出κ盐，再利用(8)式求出溶解度，最后求出K SP。
惠斯登电桥是比较法测定电阻的仪器，它的基本线路如图1。
实验中，通过调整电桥上的R3，使得通过其上的电流为零，即表明C点和D点的电势相等，可以等到如下关系:
R1 / R x = R2 / R3 (10)
图1 交流电桥测定溶液电阻的简单线路图 三、主要仪器设备
仪器：音频振荡器1台；电导率仪；电导池2只；铂黑电极1支；转盘电阻箱3只；恒温槽装置1套；50mL 移液管4支；100mL 容量瓶4个；示波器1台；
试剂：KCl(10.0mol ·m -3)；HAc(100.0mol ·m -3)；CaF 2(或BaSO 4、PbSO 4)(A.R.)。
四、操作方法和实验步骤
1、溶液的配制
用0.02mol/L 的KCl 溶液配制不同浓度的KCl 溶液，其浓度分别为0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16。
并分别做好标记，放入25℃的恒温槽中备用。
2、电路的连接
将恒温槽温度调至(25.0±0.1)℃或(30.0±0.1)℃，按照上图连接好电路图。
注意需要按照电路图中ABCD 四个点来连线。
3、测定不同浓度的KCl 溶液的电阻
用电导水洗涤电导池和铂黑电极2～3次，然后注入电导水，将电极插入溶液中，按照浓度依次升高的顺序分别测定5个溶液的电阻值。
恒温后测其电导(率)值，将电桥臂按照1：1、1：2、2：3三种形式进行测量。
记录测定出来的数据。
4、用电导率仪来测定自来水和去离子水的电导率
首先对于使用高调还是低调进行估计和判断，如果电导率大于300×10-4S/m ，则使用高调，反之则使用低调。
在测量之前首先要校准，即在校准档将指针调至最大。
测量时同样要注意从大量程向小量程调，最终达到精确。
【注意事项】
1、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。
2、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)℃。
3、测定前，必须将电导电极及电导池洗涤干净，以免影响测定结果
五、实验数据记录和处理
室温：16.1℃；大气压：101.98kPa ；25℃电导水的电导率κ（H 2O ）=1.50 uS ·c m -1 表一 交流电桥测量溶液电导的数据记录
浓度
c(mol/L) C ( (mo l/m 3) -1/2) R 1/R 2 R 3 (Ω) R xi (Ω) R x (Ω) G=1/R x (S ) κ=GK cell (S ·m -1) Λm=κ/c(S ·m 2·m ol -1)
0.02 4.472 1:1 210.00 210.00 217.67 0.004594 0.2765
0.013825 1:2 430.00 215.00 2:3 342.00
228.00 0.02/2
3.162
1:1 420.00 420.00 417.89
0.002393
0.144027
0.014403
1:2 830.00 415.00 2:3 628.00
418.67
装 订
线
1:2 1620.00 810.00
2:3 1240.00 826.67
0.02/8 1.581 1:1 1660.00 1660.00 1643.33 0.000608 0.036594 0.014638
1:2 3300.00 1650.00
2:3 2430.00 1620.00
0.02/16 1.118 1:1 3300.00 3300.00 3263.33 0.000306 0.018417 0.014734
1:2 6500.00 3250.00
由表一知，此时G（KCl）= 0.004594 S；
由公式κ= G K cell得K cell=60.187 m-1；
由公式Rx = （Rx1 + Rx2 + Rx3）/ 3; G = 1 / Rx; κ=G K cell; Λm=κ/c所得数据如表一。
由图2 可得Λ∞m = 0.01511 S·m2·mol-1
图2. Λm对C所作的图
六、实验结果与分析
文献值：Λ∞m（文献）= 0.014979S·m2·mol-1
误差：E = (Λ∞m -Λ∞m（文献）) / Λ∞m（文献）*100% = 0.9%
误差分析：
1、溶液配制时产生的误差。
2、信号不明显，即某个电阻改变一个大阻值，其示波器的变化不大，导致误差的产生。
七、讨论、心得
实验心得：本实验是电导的测定及其应用，主要是掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法，实验步骤较少，但实验操作时要小心谨慎，尤其在溶液配制的时候要极其小心，还有，在测定不同浓度的KCl溶液的电阻时要有耐心，尽量减小误差。
思考题：
1、如何定性地解释电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低？
答：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。
2、为什么要用音频交流电源测定电解质溶液的电导？交流电桥平衡的条件是什么？
答：使用音频交流电源可以使得电流处于高频率的波动之中，防止了使用直流电源时可能导致的电极反应，提高测量的精确性。
3、电解质溶液电导与哪些因素有关？
答：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。
4、为什么要测电导池常数？如何得到该常数？
答：要得到实验结果需用到公式κ= G K cell，而G可由实验得到，κ为待求量，所以必须测得电导池常数K cell。
K cell = l/A，由于电极的l和A不易精确测量，因此实验中用一种已知电导率值的溶液，先求出电导池常数K cell，然后把待测溶液注入该电导池测出其电导值，再根据(2)式求出其电导率。
5、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。