实验五：电导率的测定及其应用.doc
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宁波工程学院
物理化学实验报告
专业班级化本092姓名周培实验日期2011年4月14日
同组姓名徐浩，郑志浩指导老师刘旭峰，王婷婷
实验名称实验五、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、电解质溶液的电导率、摩尔电导率
①电导率
对于电解质溶液，常用电导G表示其导电能力的大小。
电导G是电阻R的倒数，
电导的单位是西门子，常用S表示。
G=κA/l
κ为该溶液的电导率l/A=Kcell，称为电导池常数。
其意义是电极面积为及1m2、电极间距为lm的立方体导体的电导，单位为S·m－1。
Kcell可通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。
然后把欲测溶液放入该电导池测出
其电导值G，再得出κ
②摩尔电导率Λm
Λm=κ/C
C为溶液浓度，单位mol.m-3
2、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为无限稀释时的极限摩尔电导率，A视为常数可见，以Λm对作图得一直线，其截距即为Λ∞m。
3、弱电解质溶液中，只有已电离部分才能承担传递电量的任务。
在无限稀释的溶液中可认为弱电解质已全部电离。
此时溶液的摩尔电导率为Λ∞m，可用离子极限摩尔电导率相加求得。
在弱电解质稀溶液中。
离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽视，因此在浓度C时的解离度α等于他的摩尔电导率Λm与其极限摩尔电导率之比，即：
α=Λm/Λ∞m
对于HAc，在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数Kc与原始浓度C和解离度α有以下关系：
HAc====H++Ac-
t=0C00
t=t平衡C（1-α）CαCα
K⊙=cα/c⊙（1-α）
在一点温度下K⊙是常数，因此可以通过测定Hac在不同浓度时的α代入上式求出K。
α=Λm/Λ∞m代入上式中得出：
K⊙=cΛm2/[c⊙Λ∞m（Λ∞m-Λm）]
或者cΛm=（Λ∞m）2K⊙c⊙（1/Λm）-Λ∞mK⊙c⊙
以cΛm对1/Λm作图，其直线斜率为（Λ∞m）2K⊙c⊙，因此可算出K⊙。
三、实验仪器、试剂
仪器：
梅特勒326电导率仪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溶液电导率的测定：
①用移液管准确移入10.00（mol/m-3）KCl溶液25.00ml。
置于洁净，干燥的量杯中。
测其电导率3次，去平均值。
②再用移液管准确移入25.00ml电导水，置于上述量杯中。
搅拌均匀后，测其电导率3次，
取其平均值。
③用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去。
再用移液管准确移入25.00ml点导水，置于上述量杯中。
搅拌均匀后，测其电导率3次，取其平均值。
④重复③的步骤。
⑤重复③的步骤。
⑥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
①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。
测其电导率3次，去平均值。
②再用移液管准确移入25.00ml已恒温的电导水，置于上述量杯中。
搅拌均匀后，测其电
导率3次，取其平均值。
③用移液管准确移出25.00ml上述量杯中的溶液，弃去。
再用移液管准确移入25.00ml电导水
置于上述量杯中。
搅拌均匀后，测其电导率3次，取其平均值。
④再用移液管准确移入25.00ml电导水，置于上述量杯中。
搅拌均匀后，测其电导率3次，
取其平均值。
⑤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，去平均值。
⑥倾去电导池中的电导水，量杯放回烘箱，电极用滤纸吸干。
五、数据记录与处理
室温：
24.7℃大气压：
100.24Kpa实验温度23.8℃
已知数据：
25℃下10.00（mol/m-3）KCl溶液电导率=0.4113S.m-1;25℃下无限稀释的Hac水溶液的摩尔电导率=3.907*10-2S.m2.mol-1
⑴测定KCl溶液的电导率
c/（mol.m-3）
k/（S.m-1）*104
第一次
第二次
第三次
第四次
10.0
1386
1382
1384
1384
5.00
716
715
716
715.7
2.50
369
369
368
368.7
1.25
186.1
186.3
186.8
186.4
0.625
99.0
98.4
98.4
98.5
⑵测定HAc溶液的电导率
电导水的电导率k（H2O）/（S.m-1）：
9.30*10-4S.m-1
c/（mol.dm-3）
k/（S.m-1）*104
第一次
第二次
第三次
第四次
0.100
600
602
602
601.3
0.050
411
410
410
410.3
0.025
286
284
283
284.7
0.0125
192.1
192.3
192.2
192.2
2、数据处理
⑴将KCl溶液的各组数据填入下表内：
c/（mol.m-3）
10.0
5.00
2.50
1.25
0.625
Λm/（S.m2.mol-1）
1.384*10-2
1.431*10-2
1.475*10-2
1.491*10-2
1.576*10-2
C/（mol1/2.m-3/2）
3.16
2.24
1.58
1.12
0.79
以KCl溶液的Λm对√c作图，
由图得该直线的斜率（1.475*10-2-1.431*10-2）/（1.58-2.24）=-6.667*10-4截距c=0.01537
因此方程得出，KCl的Λ∞m=c=0.01537S.m2.mol-1
⑵HAc溶液的各组数据填入下表内：
HAc原始浓度：
0.093mol.dm-3
C
/（mol.dm-3）
k
/（S.m-1）
Λm
/（S.m2.mol-1）
Λm-1
/（S-1.m-2.mol）
CΛm
/（S.m-1）
α
K⊙
0.093
0.0592
6.366*10-4
1.57*103
0.06013
1.63*10-2
2.51*10-5
2.30*10-5
0.0465
0.0401
8.624*10-4
1.16*103
0.04103
2.21*10-2
2.52*10-5
0.02325
0.02754
11.845*10-4
8.44*102
0.02847
3.03*10-2
2.20*10-5
0.011625
0.01829
15.733*10-4
6.36*102
0.01922
4.03*10-2
1.96*10-5
κ=κ′-κH2O
以CΛm对1/Λm作图得：
由图得出该直线的斜率k=（0.02847-0.01922）/（1.16*103-8.44*102）=2.93*10-5截距c=0.0148
因此由cΛm=（Λ∞m）2K⊙c⊙（1/Λm）-Λ∞mK⊙c⊙方程得出
K⊙=k/（Λ∞m）2c⊙=2.93*10-5/[（3.907*10-2）2*1000]=1.92*10-5
误差为（2.30*10-5-1.92*10-5）/2.30*10-5=0.1652
六、结果讨论
一、误差产生原因可能是配制溶液时浓度不是很准确，有点误差，还有就是操作过程中的误差。
主要误差原因：
1、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。
2、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。
二、结果与讨论
1、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，所以测电导时要恒温。
而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。
2、电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低，原因是：
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
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