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Λ_m

Λ_m=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Λ_m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Λ_m与其极限摩尔电导率之比，即：

           α=Λ_m/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=0         C      0       0

                 t=t_平衡   C(1-α)   Cα     Cα

                              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=Λ_m/Λ^∞_m代入上式中得出：

                              K^⊙=cΛ_m²/ [c^⊙Λ^∞_m(Λ^∞_m-Λ_m)]

或者                     cΛ_m=（Λ^∞_m）² K^⊙ c^⊙(1/Λ_m )- Λ^∞_m K^⊙c^⊙

    以cΛ_m对1/Λ_m作图，其直线斜率为（Λ^∞_m）² K^⊙ 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：   100.24 Kpa      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

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^-4  S.m^-1

2、数据处理

⑴将KCl溶液的各组数据填入下表内：

以KCl溶液的Λ_m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：0.093  mol.dm^-3

                            κ=κ′-κ_H2O

以CΛ_m对1/Λ_m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cΛ_m=（Λ^∞_m）² K^⊙c^⊙(1/Λ_m ) - Λ^∞_m K^⊙c^⊙方程得出

         K^⊙=k/（Λ^∞_m）² c^⊙=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

 

第二篇：实验五 电导的测定及其应用

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物理化学实验报告

专业班级              姓    名                序   号              

同组姓名              指导老师               实验日期    2012.3.27 

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、掌握恒水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，若将电解质溶液放入两平行电极之间，设电极的面积为A,两电极的间的距离为l,则溶液的电导G为：

                          G = к（A / l）                                （1）

式中к为改溶液的电导率，其单位是S.m^-1；l/A为电导池常数，以Kcell来表示，它的单位为m^-1。

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电导能力时常用摩尔电导率（Λm）这个物理量。摩尔电导率与电导率的关系：

                          Λm=K/C                                         （2）

式中，C为该溶液的浓度，单位为mol.m^-3；Λm的单位为S.m².mol^-1。

注意,当浓度C的单位是mol/L表示时,则要换算成mol/m³，后再计算。

2、Λm总是随着溶液的浓度的降低而增大的。对强电解质稀溶液而言，其变化规律可以用科尔劳施经验公式表示：

Λm=Λ^∞m -A√C                                   （3）

式中，Λm是溶液在无限稀释时的极限摩尔电导率。对特定的电解质和溶剂来说，在一定温度下，是一个常数。所以，将Λm对√C作图得到的直线外推至C=0处，可求得。

 3、对于弱电解质溶液来说，其Λm无法利用上式通过实验直接测定。但是，在弱电解质的稀薄溶液中，离子的浓度很低，离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽略，也可以认为它在C浓度时的解离度等于它的摩尔电导率Λm与其无限稀释摩尔电导率之比，即：

α=Λm/Λ^∞m                                    （4）

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和电离度α有以下关系：

HAc          H⁺   +   Ac^-

           t=0        C            0         0

t=t_平衡       C（1-α）     Cα       Cα

 K⁰= Cα²/[C⁰（1-α）]                               （5）

在一定温度下K⁰是常数，因此可以通过测定HAc在不同浓度时的代入（5）式中求出Kc。

综合可得出关系：

K⁰= CΛ²m/ [C⁰Λ^∞m（Λ^∞m-Λm）]

或CΛm=（Λ^∞m）²K⁰ C⁰（1/Λm）-Λ^∞m K⁰ C⁰

以CΛm对1/Λm作图，其直线的斜率为（Λ^∞m）²K⁰ C⁰，如知道Λ^∞m值，就可算出K⁰。

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、实验仪器装置图

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25.00 ml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25.00 ml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25.00 ml上述量杯中的溶液，弃去；再准确移入25.00 ml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25.00 ml，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25.00 ml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25.00 ml上述量杯中的溶液，弃去；再移入25.00 ml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25.00 ml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：101.64kPa           室温：23.5℃       

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：

⑵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^-1

2、数据处理

⑴将KCl溶液的各组数据填入下表内：

以KCl溶液的Λm对√C作图，由直线的截距求出KCl的Λ^∞m。

根据Λm=Λ^∞m -A√C，截距即为Λ^∞m，得Λ^∞m =270.6*10^-4 S·m²·mol^-1

⑵HAc溶液的各组数据填入下表内：

HAc原始浓度：0.09509 mol·/L 

注：к=к-к_(H2O)

以CΛ_m对1/Λ_m作图应得一直线，直线的斜率为（Λ^∞_m）²K^θ C^θ：

根据上图可知，该直线的斜率为3*10^-5,截率为-0.0034；

即（Λ^∞m）²K^θ C^θ=3*10^-5。

已知Λ^∞m =3.907*10^-2S.m².mol^-1，

则K^θ=3*10^-5/[（Λ^∞m）²C⁰]= 3*10^-5/[（3.907*10^-2）²*1000]=1.965*10^-5

将拟合获得的K^θ值，与表格计算的与<K^θ>=1.89*10^-5作比较，

百分误差=（K^θ-<K^θ>）/<K^θ>*100％=（1.965*10^-5-1.89*10^-5）/(1.89*10^-5)*100％=3.97％

六、结果与讨论

实验误差分析

1.      读数过程中，没有等到读数稳定就读数，导致 误差；

2.      测定HAc溶液时候，没有将电极洗净，导致测量误差；

3.      被测溶液可能含有部分杂质，使测得的电导率不是该纯物质的电导率。

对得出结果的讨论

1.      电解质溶液到点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。