电导的测定及其应用实验报告

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可表示为：(1)式中，k为电导率，电极间距离为l，电极面积为A，l/A为电导池常数Kcell，单位为m-1。本实验是用一种已知电导率值的溶液先求出Kcell，然后把欲测溶液放入该电导池测出其电导值G，根据（1）式求出电导率k。摩尔电导率与电导率的关系：(2)式中C为该溶液的浓度，单位为mol·m-3。2、总是随着溶液的浓度降低而增大的。对强电解质稀溶液，(3)式中是溶液在无限稀释时的极限摩尔电导率。A为常数，故将对c作图得到的直线外推至C=0处，可求得。3、对弱电解质溶液，(4)式中、分别表示正、负离子的无限稀释摩尔电导率。在弱电解质的稀薄溶液中，解离度与摩尔电导率的关系为：(5)对于HAc，(6)HAc的可通过下式求得：把(4)代入(1)得：或以C对作图，其直线的斜率为，如知道值，就可算出Ko三、实验仪器、试剂仪器：梅特勒326电导率仪1台，电导电极1台，量杯（50ml）2只，移液管（25ml）3只，洗瓶1只，洗耳球1只试剂：10.00（mol·m-3）KCl溶液，100.0（mol·m-3）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溶液电导率测定：⑴用移液管准确移取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再用移液管准确移取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。⑶用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去；再准确移入25.00ml电导水，只于上述量杯中；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，电极用滤纸吸干3、HAc溶液和电导水的电导率测定：⑴用移液管准确移入100.0（mol·m-3）HAc溶液25.00ml，置于洁净、干燥的量杯中，测定其电导率3次，取平均值。⑵再用移液管移入25.00ml已恒温的电导水，置于量杯中，搅拌均匀后，测定其电导率3次，取平均值。⑶用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，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再用移液管准确移入25.00ml电导水，置于量杯中，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，电极用滤纸吸干，关闭电源。五、数据记录与处理1、大气压：102.08kPa室温：17.5℃实验温度：25℃已知：25℃时10.00（mol·m-3）KCl溶液k=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·m-1）⑴测定KCl溶液的电导率：c/(mol·m-3)k/(S·m-1)第1次第2次第3次平均值10.01422*10-41415*10-41415*10-41417*10-45.00722*10-4722*10-4723*10-4722*10-42.50370*10-4370*10-4371*10-4370*10-41.25184.4*10-4184.6*10-4184.7*10-4185*10-40.62594.8*10-495.0*10-494.7*10-495*10-4⑵测定HAc溶液的电导率：电导水的电导率k(H2O)/(S·m-1)：7*10-4S·m-1c/(mol·dm-3)k’/(S·m-1)第1次第2次第3次平均值0.100609.1*10-4609.1*10-4609.1*10-4609.1*10-40.050460.1*10-4460.1*10-4460.1*10-4460.1*10-40.025338.1*10-4338.1*10-4337.1*10-4337.77*10-40.0125262.1*10-4262.1*10-4262.1*10-4262.1*10-42、数据处理⑴将KCl溶液的各组数据填入下表内：C/(mol·m-3)10.05.002.501.250.625/(S·m2·mol-1)141.7*10-4144.4*10-4148*10-4148*10-4152*10-4c/(mol1/2·m-3/2)3.162.241.581.120.79以KCl溶液的对c作图0.51.01.52.02.53.03.50.01400.01420.01440.01460.01480.01500.0152YAxisTitleXAxisTitle根据，截距即为，得=154*10-4S·m2·mol-1⑵HAc溶液的各组数据填入下表内：HAc原始浓度：0.1127mol·dm-3mol·dm-3KoKo0.1000496.2*10-44.96*10-42.02*103496.2*10-40.01271.63*10-51.753*10-51.753*10-50.0500347.3*10-46.95*10-41.44*103347.5*10-40.01781.61*10-50.0250225.0*10-49.00*10-41.11*103225.0*10-40.02301.35*10-50.0125149.3*10-41.94*10-35.15*102242.5*10-40.04971.69*10-5k=k’-kH2OuS.cm-1=10-4S·m-1CHAc=0.1127mol·dm-3=112.7mol·m-3kH2O=7*10-4S·m-1k(HAc测量)=560*10-4S·m-1k(HAc)=k(HAc测量)-kH2O=553*10-4S·m-1Λm=553*10-4/112.7=4.91*10-4S·m2·mol-1Λm-1=2.04*103S-1·m-2·molC=k=553*10-4S·m-1α=4.91*10-4/3.907*10-2=0.0126Kc=0.1127*0.01262/1*(1-0.0126)=1.81*10-5以C对作图应得一直线，直线的斜率为，由此求得Ko，于上述结果进行比较。直线的斜率=2.87*10-5所以：Ko=2.87*10-5/103*(3.907*10-2)2=1.88*10-5计算出来的值与画图做出来的相差：（1.88-1.753）*10-5=1.27*10-6六、实验结果与分析查阅KCl溶液的标准值为0.01499S•m2•mol-1则可以计算其相对误差Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰七、讨论与心得1、实验中不必扣除水的电导。因为经测定，实验所使用的去离子水的电导与待测溶液的电导相差几个数量级，因此不会对实验结果产生很大的影响。2、溶液配制时的问题：溶液时由大浓度向小浓度一瓶一瓶稀释过来的。一旦某一瓶配制出现偏差，则将影响到后面的几瓶，因此在溶液配制的时候要及其小心，我认为这也是影响实验准确性的一个很重要的因素。3、浓度较小时，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，可能会导致大的偏差。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、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。