物化实验报告5-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、电解质溶液的导电能力通常用电导G来表示，单位为西门子用符号S表示，若将某电解质溶液放入两平行电极之间，设电极间距离为1，电极面积为A，则电导可表示为：G=к*A/l(1)其中к为电导率，其物理意义：在两平行而相距1m，面积均为1m2的两电极间，电解质溶液的电导率，其单位以SI制表示为s*m-1，(l/A)为电导池常数，以Kcell表示，单位为m-1。通常由于电极的l和A不易精确测量，因此在实验中用一种已知电导率的溶液先求出电导池的常数Kcell，然后再把欲测的的溶液放入该电导池中测出其电导值，在根据上式求出其电导率。在讨论电解质溶液的导电能力时常用摩尔电导率m表示。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，单位为S*m2mol-1。摩尔电导率与电导率的关系：m=к/c(2)其中c为溶液浓度，单位为mol*m-3。2、在很稀的溶液中，强电介质的摩尔电导率与其浓度的平方根成直线函数。用公式表示为：m=m∞﹣A*c-1/2(3)3、对于弱电解质溶液而言，其m无法利用上式通过实验来直接测定，但在其无限稀释的溶液中，弱电解质的a=1，，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他离子的干扰，对电解质Mv+Av-来说：m∞=v+mv+0+mv-0(4)其中mv+0和mv-0分别代表正、负离子的无限稀释摩尔电导率，它与温度及离子的本性有关。在弱电解质的稀溶液中，离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽略，可以认为她在浓度为c时的解离度a等于它的摩尔电导率m与其无限稀释摩尔电导率之比：a=m/m∞(5)对于HAc，在溶液电离达到平衡时，电离平衡常数Kc与原始浓度c和电离度a的关系：HAc====H++Ac-t=0c00t=t平衡c(1-a)cacaK0=ca2/c0(1-a)(6)在一定温度下K0为常数，因此可以通过测定HAc在不同的浓度时的a代入（6）式求出Kc。HAc的m∞可由强电解质HCl、NaAc和NaCl的Λm∞的代数和求得，Λm∞(HCl)=Λm∞(H+)+Λm∞(Ac-)=Λm∞(HCl)+Λm∞(NaCl)-Λm∞(NaCl)将（4）代入（1）式可得：K0=cΛm∞/c0Λm∞(Λm∞-m)或cm=(Λm∞)2K0c0(1/m)-Λm∞K0C0三、仪器与药品仪器：梅特勒326电导率仪1台；电导电极1只；量杯(50ml)2只；移液管(25ml)3只；洗瓶1只；洗耳球1只。药品：10.00mol/m-3KCl溶液；100.0mol/m-3HAc溶液；电导水。四、实验步骤1、打开电导率仪开关，预热5min。2、KCl溶液电导率测定：⑴移液管准确移取10.00（mol·m-3）KCl溶液25.00ml于洁净、干燥的量杯中，测定其电导率3次，取平均值。⑵准确移取25.00ml电导水于上述量杯中，搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。⑶准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去；再准确移入25.00ml电导水于上述量杯中；搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。⑷重复⑶的步骤2次。⑸倾去电导池中的KCl溶液，用电导水洗净量杯和电极，量杯放回烘箱，电极用纸擦干。3、HAc溶液和电导水的电导率测定：⑴准确移入100.0（mol·m-3）HAc溶液25.00ml于洁净、干燥的量杯中，测定其电导率3次，取平均值。⑵再移入25.00ml已恒温的电导水于量杯中，搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。⑶移出25.00ml量杯中的溶液，弃去；再移入25.00ml电导水，搅拌均匀，测定其电导率3次，取平均值。⑷再准确移入25.00ml电导水于量杯中，搅拌均匀，测定其电导率3次，取平均值。⑸倾去电导池中的HAc溶液，用电导水洗净量杯和电极；然后注入电导水，测定电导水的电导率3次，取平均值。⑹倾去电导池中的电导水，量杯放回烘箱，电极用纸擦干，关闭电源。五、注意事项1、换待测液测定前，必须将电导电极和电导池洗净、擦干，以免影响测定结果。2、移液时要小心，不要把液体溅出量杯。六、数据记录1、数据的记录大气压：100.71kPa室温：21.1℃实验温度：20.4℃①测定KCl溶液的电导率C/(mol*m-3)K/(S*m-1)第一次第二次第三次平均值10.013941398139313955.007257177277232.50377377376376.71.25194.3194.0194.3194.20.625106.7105.8106.0106.2②测定HAc溶液的电导率电导水的电导率K(H2O)/(S*m-1)：0.00281C/(mol*m-3)K/(S*m-1)第一次第二次第三次平均值0.1006036026046030.050415416416415.70.025291289289289.70.0125195.3194.0193.9194.42、实验处理①将KCl的各组数据填入表内：图1从图中可以读出当浓度趋向与0时的m的数值，即m∞=0.01662，求得A=5.098*10-3相对误差=|0.01662-0.03907|/0.03907=57.46%②HAc溶液的各组数据填入表内：C/(mol*m-3)10.05.002.501.250.625m(S*m2*mol-1)0.013950.014460.015060.015540.01699c/(mol1/2*m-3/2)3.1622.2361.5811.1180.7906mC1/2HAc原始浓度：0.0930mol*dm-3图2由图可得：斜率=(m∞)2K0C0=5.06×10-5所以K0=5.062×10-5/[(3.907×10-2)2*1×103]=3.293×10-5相对误差=|3.293-2.144|/2.144=53.59%七、实验讨论从实验数据上来看，求得的m∞、K0出现了较大的偏差，实验误差的主要为以下几个原因：①在KCl溶液进行第二次移液时不小心将部分液体溅出量杯外。②移电导水的移液管上端破了一个小口，导致在要食指按住移液管上端时不能完全堵住，而使量取的电导水体积偏低。③个人移液读数时导致的误差。④仪器设备带来的误差。Cmol*dm-3KS*m-1mS*m2*mol-1m-1S-1*m-2*molCmS*m-1%K0Ko0.0930.057496.182*10-41.6176*1030.057491.5822.366*10-52.033*10-50.04650.038768.335*10-41.1998*1030.038762.1332.162*10-50.023250.026161.1252*10-30.8887*1030.026162.8801.986*10-50.011630.016631.4305*10-30.6991*1030.016633.6611.618*10-5Cm