电导法、定弱电解质的电离常数和难容电解质的溶度积 页码，1/4 电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 一，实验目的 1。了解电解质溶液导申的其本概念： 2.了解测定溶液电导的方法，学会和掌握电导仪的使用方法 3.用电导法测定乙酸的电离常数和硫酸钡的溶度积。 二.实验原理 与所有的导体一样，电解质溶液导电能力的大小可根据欧姆定律来定义： cR 式中，I为通过导体的电流(A),E为电压(V),R为电阻(Q),G为电导，单位为西门子，简 称西，以S表示。 电导与电流流经溶液的长度成反比，与面积成正比 c-…9-是 式中，a为面积(m):1为长度(m):K=a为电导电极常数（也称电导池常数），单位为m。 为电导率，单位为Sm'。电导率的意义是单位面积、单位长度所构成的导体单元的电导。 为测定电导电极常数，一般的方法是配制标准溶液如KC1水溶液，己知25℃时0.01 mol/LKC1的 电导率为0.1413Sm:0.001 moV/LKCl的电导率为0.01469Sml。用电导池测定上述溶液的电导， 由下式计算K: K-G 为了研究电解质溶液的电导性能，还应定义摩尔电导率： =。10 0 摩尔电导率是指把含有1摩尔电解质的溶液置于相距1米的两个电极之间的电导。它可以量度1摩 尔电解质的导电能力，可以在给定温度和浓度下就不同的电解质的导电能力进行比较。显然，摩尔 电导率与摩尔浓度C有关，当溶液趋向于无限稀时称为极限摩尔电导率，以表示。在一定温度 下，只与组成该电解质（此时完全电离）的离子的特征有关。强电解质的可用外推法得到。 根据离子独立移动定律，可以求各离子的极限摩尔电导率。 本实验是用电导法测定乙酸的电离平衡常数与硫酸钡的溶度积 房电解质的电离度云之推导从略)由此，电解质的电离平衡常数K即可求得 CH COOH (aq)H(aq)+CH3COO(aq) file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 一．实验目的 1．了解电解质溶液导电的基本概念； 2．了解测定溶液电导的方法，学会和掌握电导仪的使用方法； 3．用电导法测定乙酸的电离常数和硫酸钡的溶度积。 二．实验原理 与所有的导体一样，电解质溶液导电能力的大小可根据欧姆定律来定义： G= 式中，I为通过导体的电流（A），E为电压（V），R为电阻（Ω），G为电导，单位为西门子，简 称西，以S表示。 电导与电流流经溶液的长度成反比，与面积成正比： G= 式中，a为面积（m2）；l为长度（m）；K= 为电导电极常数（也称电导池常数），单位为m-1。σ 为电导率，单位为S•m-1。电导率的意义是单位面积、单位长度所构成的导体单元的电导。 为测定电导电极常数，一般的方法是配制标准溶液如KCl水溶液，已知25℃时0.01mol/LKCl的 电导率为 0.1413 S•m-1 ；0.001mol/LKCl的电导率为0.01469 S•m-1。用电导池测定上述溶液的电导， 由下式计算K： K= 为了研究电解质溶液的电导性能，还应定义摩尔电导率： 摩尔电导率是指把含有1摩尔电解质的溶液置于相距1米的两个电极之间的电导。它可以量度1摩 尔电解质的导电能力，可以在给定温度和浓度下就不同的电解质的导电能力进行比较。显然，摩尔 电导率与摩尔浓度C有关，当溶液趋向于无限稀时称为极限摩尔电导率，以 表示。在一定温度 下， 只与组成该电解质（此时完全电离）的离子的特征有关。强电解质的 可用外推法得到。 根据离子独立移动定律，可以求各离子的极限摩尔电导率。 本实验是用电导法测定乙酸的电离平衡常数与硫酸钡的溶度积。 弱电解质的电离度 （推导从略）。由此，弱电解质的电离平衡常数Kc 即可求得： CH3COOH (aq) H+(aq) + CH3COO- (aq) E I R I = l K a σ σ • ( ) = a l G σ C m 3 10− λ = σ ∞ λ m ∞ λ m ∞ λ m ∞ = m m λ λ α 电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，1/4 file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，2/4 平衡时C(l-a)CaCa Ca' C 平衡常数K=1-a(-.) 式中25CCH,C00H的2=3.907×102sm2mo1. 难溶盐在水中的溶解度很小，其浓度不能用普通的滴定方法测得，但可用电导法求得，知道了 溶解度即可算出溶度积。例如求BaSO,的溶度积，可测定BaSO,饱和溶液的电导率al,由于溶液 电导很小，·a0,应是0a减去溶剂水的电导率OH,0。 从摩尔电导率的定义式m,a0,=Og,C得 10-3 C=0A0,·imBa0 式中，C是BaSO,得溶度积(molM),人m,am,是BaSO,饱和溶液得摩尔电导率，由于溶液极稀，可 用0，代替。(,25℃时为2.87X102Sm2morl) 测定溶液电导的方法有交流电桥法与电导仪法，本实验使用DDS-1型电导仪或DDS-11电导率 仪，其线路方框图如下： A 测 放 稳压电源 图一电导仪线路原理图 三，仪器与试剂 恒温信（一套）DDS-11电导仪（或DDS-11电导率仪）（一台）；电导电极（一支）100m file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
平衡时 C(1－α) Cα Cα 平衡常数 Kc ＝ 式中25℃CH3COOH的 ＝3.907×10-2S•m2•mol-1。 难溶盐在水中的溶解度很小，其浓度不能用普通的滴定方法测得，但可用电导法求得，知道了 溶解度即可算出溶度积。例如求BaSO4的溶度积，可测定BaSO4饱和溶液的电导率 ，由于溶液 电导很小， 应是 减去溶剂水的电导率 。 = － 从摩尔电导率的定义式 ＝ 得 C= • 式中，C是BaSO4得溶度积（mol/L）， 是BaSO4饱和溶液得摩尔电导率，由于溶液极稀，可 用 代替。（ 25℃时为2.87×10-2S•m2•mol-1） 测定溶液电导的方法有交流电桥法与电导仪法，本实验使用DDS-11型电导仪或DDS-11电导率 仪，其线路方框图如下： 图一 电导仪线路原理图 三．仪器与试剂 恒温槽（一套）；DDS-11电导仪（或DDS-11电导率仪）（一台）；电导电极（一支）；100ml 1 ( ) 2 2 m m m C C m λ λ λ λ α α − = − ∞ ∞ ∞ λ m σ sol BaSO4 σ σ sol σ H2O BaSO4 σ σ sol σ H2O 4 λ m,BaSO BaSO4 σ C 3 10 − BaSO4 σ 4 , 3 10 λ m BaSO − 4 λ m,BaSO ∞ 4 λ m,BaSO ∞ 4 λ m,BaSO 电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，2/4 file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
电导法定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，3/4 锥形瓶(3支)：25ml移液管(3支)50ml移液管(1支)0.001 mol/LKC溶液（公用）： HAc溶液（公用）：饱和硫酸钡溶液（公用）：去离子水。 四.实验步骤 1.恒想槽恒温至25土01℃ 2.测定电导电极常数K 取适量0.001molL的KC1标准溶液于100ml干燥的锥形瓶中，放入恒温槽恒温。将电导电极用燕 馏水小心冲洗后用滤纸吸干，放入锥形瓶中，使电导电极（铂片）完全浸没在溶液中。恒温5分钟 后，用DDS-11电导仪测其电导值，重复三次取平均值，然后将电导电极小心取出用蒸馏水冲洗并用 菠纸吸干备用。 3.测定乙酸溶液的电导 (I)用移液管准确吸取25 mlHAci溶液移入I0Oml干燥的锥形瓶中，放入恒温槽恒温。将电导电 极放入锥形瓶恒温5min测其电导，重复三次取平均值： (2)准确移取25ml蒸馏水于(1)的锥形瓶内，恒温5min后测其电导，重复三次取平均值： (3)再准确移取50ml蒸馏水于(2)的锥形瓶内，恒温5min后测其电导，重复三次取平均值。 4.测定BaS0,饱和溶液的电导 (1)将适量的BaS0,饱和溶液置于100ml锥形瓶中，将电导电极浸没于溶液中，恒温5min测其 电导，重复三次取平均值，计算溶液电导率0 (2)将适量蒸馏水置于锥形瓶内，恒温5min测其电导，重复三次取平均值，计算水的电导率 0H,0。 五.数据处理 1.计算电导电极常数（温度25℃） 电导率(cSm]) 电导(GS) 电导池常数(Km]) 2.计算HAc的电离常数。已知25C时Kc的文献值为1.76×105，德H为3.907×102Sm2mor ,计算相对误差： 摩尔电导率 HAC浓府 电导 申导率 电离度 电离常数 相对误差 C/mol-L-] G/[S] a/[Sm-l] [S.m2.mol a Ke 3.计算BaS0,的溶度积。已知25℃时Ksp文献值为1.1X10-10,,0,为2.87×10- 2S,m2morl。要求测得的Ksp与文献值同数量级(5×10~11~5×10-10) 电导 Bas0,饱和溶液电导率 Bas0,溶解度 BaSO4溶度积 file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
锥形瓶（3支）；25ml移液管（3支）；50ml移液管（1支）；0.001mol/LKCl溶液（公用）； HAc溶液（公用）；饱和硫酸钡溶液（公用）；去离子水。 四．实验步骤 1．恒温槽恒温至25±0.1℃； 2．测定电导电极常数K 取适量0.001mol/L的KCl标准溶液于100ml干燥的锥形瓶中，放入恒温槽恒温。将电导电极用蒸 馏水小心冲洗后用滤纸吸干，放入锥形瓶中，使电导电极（铂片）完全浸没在溶液中。恒温5分钟 后，用DDS-11电导仪测其电导值，重复三次取平均值，然后将电导电极小心取出用蒸馏水冲洗并用 滤纸吸干备用。 3．测定乙酸溶液的电导 （1）用移液管准确吸取25mlHAc溶液移入100ml干燥的锥形瓶中，放入恒温槽恒温。将电导电 极放入锥形瓶恒温5min测其电导，重复三次取平均值； （2）准确移取25ml蒸馏水于（1）的锥形瓶内，恒温5min后测其电导，重复三次取平均值； （3）再准确移取50ml蒸馏水于（2）的锥形瓶内，恒温5min后测其电导，重复三次取平均值。 4．测定BaSO4饱和溶液的电导 （1）将适量的BaSO4饱和溶液置于100ml 锥形瓶中，将电导电极浸没于溶液中，恒温5min测其 电导，重复三次取平均值，计算溶液电导率 ； （2）将适量蒸馏水置于锥形瓶内，恒温5min测其电导，重复三次取平均值，计算水的电导率 。 五．数据处理 1．计算电导电极常数（温度25℃） 2．计算HAc的电离常数。已知25℃时Kc的文献值为1.76×10-5， 为3.907×10-2S•m2 •mol- 1，计算相对误差； 3 ．计 算 BaSO4 的 溶 度 积。已 知 25℃ 时 Ksp 文献值为 1.1×10 － 10， 为 2.87×10 － - 2S•m2•mol-1。要求测得的Ksp与文献值同数量级（5×10-11～5×10－10） σ sol σ H2O 电导率（σ/[S•m-1]） 电导（G/[S]） 电导池常数（K/[m-1]） ∞ λ m,HAc HAc浓度 C/[mol•L-1] 电导 G/[S] 电导率 σ/[Sm-1] 摩尔电导率 / [S•m2 •mol- 1] λ m 电离度 α 电离常数 Kc 相对误差 % ∞ 4 λ m,BaSO 电导 BaSO4饱和溶液电导率 BaSO4溶解度 BaSO4溶度积 电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，3/4 file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，4/4 G/IS a/[Sm-1] C/[mol-L-I] Ksp 六。思考题 1.电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率各与哪些因素有关？为了研究溶液的导电性质为什 么必须定义电导率和摩尔电导率？ 2. 测定溶液电导为什么不能用直流电？ 弄清电导仪的工作原理，为什么测量前必须进行校正？ 参考文献 [1]F.Daniels,R.Albert,J.W.Williams,C.D.Comwell,P.Bender,J.E.Harriman,Experimental file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22
六．思考题 1.电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率各与哪些因素有关？为了研究溶液的导电性质为什 么必须定义电导率和摩尔电导率？ 2．测定溶液电导为什么不能用直流电？ 3．弄清电导仪的工作原理，为什么测量前必须进行校正？ 参考文献 ［1］F. Daniels, R. Albert, J. W. Williams, C. D. Cornwell, P. Bender, J. E. Harriman, Experimental Physical Chemistry, 7th ed., McGraw-Hill Inc., New York(1975). ［2］傅献彩，沈文霞，姚天扬编，《物理化学》，第四版，高等教育出版社（1990）。 G/[S] σ/[Sm-1] C/[mol•L-1] Ksp 电导法测定弱电解质的电离常数和难溶电解质的溶度积 页码，4/4 file://E:\whsy\whsy08.htm 2008-4-22