实验报告
课程名称： 大学化学实验（P ） 指导老师： 成绩：_______________ 实验名称： 实验类型：
一、 实验目的
1）理解溶液的电导、电导率和摩尔电导的概念。

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）电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率
对于电解质溶液，常用电导表示其导电能力的大小。

电导G 是电阻R 的倒数，即
l A l A κρ==1R 1=G
电导G 的单位是西门子，常用S 表示，1S=1Ω-1。

式中：l/A 为电导池常数，以K cell 表示，可以通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。

κ为电导率。

溶液的摩尔电导率是把含有1mol 电解质的溶液置于相距为1m 的两平行导电极之间的电导，以m Λ表示，单位为S·m 2·mol -1。

c
=
m κΛ 式中：c 为该溶液的浓度，mol ·m -3。

当溶液的浓度逐渐降低时，由于溶液中离子间的相互作用力减弱，所以摩尔电导率逐渐增大。

柯尔劳施（Kohlrausch ）根据实验得出强电解质稀溶液的摩尔电导率m Λ与浓度有如下关系：
c A -ΛΛ∞m m =
式中：∞
Λm 为无限稀释摩尔电导率。

可见，以m Λ对c 作图可
以得一直线，其截距即为∞
Λm 。

2） 测定电解质溶液电导的方法为惠斯登电桥法，其电路
图可简单表示为图1
当通过检流计G 的电流为零时I G =0，则C 、D 两点的电势相等，电桥达到平衡状态。

此实验选用音频交流电源，并用示波器致使电桥平衡，当示波器屏幕上显示一条直线时，表示电桥平衡。

此时有
3
2
1=
R R R R x （R x 为待测电阻）
三、实验仪器和试剂
仪器 音频振荡器1台；电导率仪1台；电导池1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；洗耳球1只；废液杯1只。

图1 交流电桥测定溶液 电阻的简单线路图
试剂 0.02mol/L 标准KCl 溶液。

四、实验步骤
1）配制溶液：用0.02mol ·L-1 KCl 溶液配制浓度分别为0.02/2mol ·L -1、0.02/4mol ·L -1、0.02/8mol ·L -1、0.02/16mol ·L -1的四种不同浓度的KCl 溶液。

2）测定电导池常数：调整恒温槽温度为25℃±0.1℃，电导池和镀铂黑电极用0.02mol ·L -1的KCl 溶液荡洗3次，然后在电导池中加入一定量的0.02mol ·L -1KCl 溶液，并插入电极置于恒温水浴当中（气液面低于水浴液面）。

按照电路图连接好测量电路，恒温10~15min 后，接通音频电源，在R1、R2不同阻值比例下，转动转盘电阻箱R3，使得示波器显示一条直线。

3）测定KCl 溶液的电导常数：用与2）相同方法从0.02/16mol ·L -1到0.02/2mol ·L -1测出不同浓度KCl 溶液的电阻。

4）测量电导水的电导率。

5）实验完毕，关闭电源，拆去电路，整理试验台。

五、数据记录与处理 （1）数据记录 室温:26.0℃； 大气压:101.71kPa ； 恒温槽设置温度25.00℃
表1 25.00℃不同浓度KCl 溶液的电阻测定值
溶液浓度
/mol·
L -1
0.02 0.02/2 0.02/4
0.02/8
0.02/16
R 1/Ω 400 400 400 500 500 750 1500 1000 1000 2000
2000 2400 3000 3000 4000 R 2/Ω 800 1200 1000 1000 1500 1500 1500 2500 2000 2000 1600 1600 3000 6000 6000 R 3/Ω 500 740 600 1000 1400 950 930 2300 1770 1800 1400 1200 3600 7000 5600 R x /Ω 250 247 240 500 467 475 930 920 882
1800
1750
1800
3600
3500
3733
R x 平均值
/Ω
246 481 912 1783 3611
（2）电导水的电导率测定
DDS-11A 型电导率仪 温度25.07℃ κ=2.41uS/cm=2.41×10-4 S·m -1 （3）电导池常数的计算 已知25℃时0.02mol·L -1 KCl 溶液的电导率为0.2765 S·m -1， 可以计算电导池的常数K cell 为
K cell =κ
G =R ·(κKCl +κ水)=246Ω·(0.2765S ·m −1+2.41×10−4S ·m −1)=68.08m −1
（4）电导、电导率以及摩尔电导率的计算。

R 1=
G cell K G = ⋅κ
c = m κ
Λ
表2 25.00℃不同浓度KCl 溶液的电导率
浓度c/ mol·L -1 c
R/Ω G/S κ/ S·m -1
m Λ/10-4
S·m 2·mol -1
0.02000
0.1414
246
0.004072
0.2772
138.6
0.01000 0.1000 481 0.002081 0.1417 141.7 0.00500 0.0707 912 0.001097 0.0747 149.4 0.00250 0.0500 1783 0.000561 0.0382 152.7 （5）以√c 对Λm 作图
根据Λm =Λm ∞
−A √c 从图2中得KCl 水溶液在25℃的极限摩尔电导率
Λm ∞
=157.6×10−4S ·m 2·mol −1
（6）KCl 水溶液在25℃的极限摩尔电导率文献值为149.79×10-4S ·m 2·mol -1 （由浙江大学化学系主编，《中级化学实验》，北京：科学出版社，2005，p394） 故实验相对误差E =
|157.6×10−4S·m 2·mol −1−149.79×10−4S·m 2·mol −1|
149.79×10−4S·m 2·mol −1
×100%=5.21%
六、实验分析与讨论
由表2我们可以知道，KCl 水溶液的电导率随着浓度的增大而降低，摩尔电导率也随浓度增大而降低。

因随溶液浓度增大，离子间引力变大，粒子运动速度减小，摩尔电导率降低。

本次实验通过外推求得KCl 水溶液在25℃的极限摩尔电导率与文献值的误差为5.21%，但线性拟合的相关程度较差，产生误差的原因可能为：
1) 配置的溶液浓度本身存在误差；
2) 测定电阻时，电桥的平衡通过示波器显示，示波器显示精度有限，调节电阻无法将
示波器波形调成直线，导致电阻阻值在一定范围内波形无明显变化，造成误差； 3) 电导水的电导率也会对实验结果产生影响，如果水中存在杂质，影响会较大。

电导池常数通过已知电导率推出，并非实验测量得到，在运用到其他浓度时有影响。

本实验采用交流电桥而非直流电桥是因为使用直流电源时可能导致电极反应，对电阻值测定有影响。