电解质溶液活度系数的测定

青海大学机械工程学院冶金工程系物理化学实验报告实验名称：电解质溶液活度系数的测定学号：班级：有色冶金姓名：实验日期：2014-3-13青海大学机械工程学院冶金工程系一、实验目的测定不同浓度盐酸溶液中的平均离子活度系数，并计算盐酸溶液中的活度。二、实验原理将理想液体混合物中一组分B的化学势表示式中的摩尔分数代之以活度，即可表示真实液体混合物中组分B的化学势。/BBBfaxBf为真实液体混合物中组分B的活度因子。真实溶液中溶质B，在温度T、压力P下，溶质B的活度系数为：/(/)BBBabb其中B为活度因子（或称活度系数）。电池：Ag，AgCl|HCL|玻璃|试液||KCL（饱和）|22HgClHg膜L（液接电势）玻璃电极||甘汞电极A/gClAg膜玻璃22LH/gClHg上述电池的电动势：LE玻璃HgCl/Hg22（1）其中：K+0.059lga膜（K是玻璃膜电极外、内膜表面性质决定的常数）当实验温度为250C时青海大学机械工程学院冶金工程系0.11831lgLEKaAgCl/AgHgCl/Hg220.11831lgKaK-0.1183lgm（2）上式可改写为：K-0.1183lg-0.1183lgEm即lg(0.1183lg)/0.1183KEm（1）根据得拜——休克尔极限公式，对1——1价型电解质的稀溶液来说，活度系数有下述关系式0/(/)BBBabblgmA所以(0.1183lg)/0.1183KEmAm或0.1183lg0.1183EmKAm或将不同浓度的HCl溶液构成单液电池，并分别测出其相应的电动势E值，以0.11831gm为纵坐标，以m为横坐标作图，可得一曲线，将此曲线外推，即可求得K。求的K后，再将各不同浓度m时所测得的相应E值代入（2）式，就可以算出各种不同浓度下的平均例子活度系数γ±，同时根据22HCLaa()HClaam之关系，算出各溶液中HCl相应的活度。三、仪器药品仪器:离子活度计、干电池、移液管若干支；药品:0.1mol/L盐酸溶液。四、试验步骤1、溶液配制青海大学机械工程学院冶金工程系分别配置0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L及0.1mol/L溶液50mL2、不同浓度的盐酸溶液的电动势测定测定不同浓度HCl溶液的E。五、数据记录1、配置不同浓度的盐酸溶液所需0.1mol/LHCl溶液如下：CHCl/mol/L0.0050.010.020.050.1VHCl/ml2.55102550V水/ml47.545402502、不同浓度的50mL盐酸溶液的电动势的测定CHCl/mol/L0.0050.010.020.050.1电动势EV-0.2599-0.2600-0.2780-0.2782-0.2960-0.2961-0.3264-0.3260-0.3652-0.3656E(平均)V-0.2595-0.2781-0.2961-0.3262-0.3654六、数据处理1、根据E值和质量摩尔浓度m及其他值绘制曲线求K＇值。对于一般稀溶液来说，其密度近似等于水的密度，可以近似认为C（mol/L）=m（mol/kg），这种近似常用于计算中。由m=CHCl/ρ水，其中ρ水=1.0Kg/m3。可计算出E+0.1183lgm和√m。数据如下表：青海大学机械工程学院冶金工程系CHCl/mol/L0.0050.010.020.050.1EV-0.2595-0.2781-0.2961-0.3262-0.3654mmol/kg0.0050.010.020.050.10E+0.1183lgm-0.5317-0.5147-0.4971-0.4801-0.4837√m0.0710.100.1410.2240.316将不同浓度的HCl溶液分别测出其相应的电动势E值，以E+0.11831gm为纵坐标，以m为横坐标作图，将此曲线外推，求K＇。有图可求出K＇=-0.53380.316,-0.4837y=0.1896x-0.5338-0.54-0.53-0.52-0.51-0.5-0.49-0.48-0.4700.050.10.150.20.250.30.35E+0.1183lgm√m青海大学机械工程学院冶金工程系2、计算出各种不同浓度下的平均离子活度系数。将各不同浓度的m时所测得的相应E值代入lg=1/0.1183(k＇-E–0.1183lgm)可计算出各种不同浓度下的平均离子活度系数。lg1=1/0.1183(k＇-E1–0.1183lgm)=1/0.1183{-0.5338+0.2595–0.1183lg0.005}=-0.01771=0.9600lg2=1/0.1183(k＇-E2–0.1183lgm)=1/0.1183{-0.5338+0.2781–0.1183lg0.01}=-0.16142=0.6896lg3=1/0.1183(k＇-E3–0.1183lgm)=1/0.1183{-0.5338+0.2961–0.1183lg0.02}=-0.31033=0.4894lg4=1/0.1183(k＇-E4–0.1183lgm)=1/0.1183{-0.5338+0.3262–0.1183lg0.05}=-0.54384=0.2829青海大学机械工程学院冶金工程系lg5=1/0.1183(k＇-E5–0.1183lgm)=1/0.1183{-0.5338+0.3654–0.1183lg0.1}=-0.42355=0.37713、根据公式0/(/)BBBabb及22HCLaa()HClaam之关系，算出各溶液中HCl相应的活度。由公式可计算出BB1=(1m1)2=(0.9600*0.005)2=2.304*10-5B2=(2m2)2=(0.6896*0.01)2=7.562*10-5B3=(3m3)2=(0.4894*0.02)2=9.580*10-5B4=(4m4)2=(0.2829*0.05)2=2.000*10-4B5=(5m5)2=(0.3771*0.1)2=2.304*10-4七、思考讨论1、试述电动势法测定平均离子活度系数的基本原理。答：平均离子活度系数±的测定，测定±的方法有溶解度法、依数性法及电动势法。其中以电动势法最简便。用电动势法测电解质离子的±时，常利用该电解质溶液设计出一个原电池。设计此原电池的条件是：它的电池反应中只含该电解质溶液而无其它溶液。如测定HCl水溶液HCl的±，可设计的原电池同前，由前式可得：ln青海大学机械工程学院冶金工程系=F/2RT（Emf-+）由此式可见，该电池的Nernst公式中只含HCl的活度而无其它电解度溶液的活度。2、当实验温度接近25℃时，为何可用外推法来确定标准电动势？答：因为在25℃时电动势E与K＇成线性关系，所以可以用外推法来确定标准电动势