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1、实验二电导的测定及其应用弱电解质电离常数的测定一、实验目的1.掌握电桥法测量电导的原理和方法2.测定电解质溶液的电导率，并计算弱电解质的电离常数3.了解电解质溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念三、实验原理1.AB 型（ HAC）弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离常数KC与浓度 c、电离度 之间有如下的关系2(1)ccCKC$ $（ 1）对于弱电解质溶液来说，可以认为:（2）（2）式代入（ 1）式得2()mmmmCKC$ $KKcm mmm1)(2（3）以mc对m1做图，其直线得斜率为Km2)(，如知道m值，就可以算出K。对于强电解质溶液( 如 KCl 、NaAc ) ，其m和C的关系为。对
2、于弱电解质 ( 如 HAc 等) ，m和C则不是线性关系，故它不能像强电解质溶液那样，从cm的图外推至C=0处求得。但我们知道，在无限稀释的溶液中，每种离子对电解质的摩尔电导率都有一定的贡献，是独立移动的，不受其它离子的影响，对电解质来说，即。弱电解质HAc 的可由强电解质HCl 、NaAc和 NaCl 的的代数和求得，(4)2按定义，将电解质溶液放入两平行得电极之间（两电极间的距离为l，两电极的面积均为 A） ，这时溶液的电阻为AlAlR1xRGRAl/KKcell1cell（ 5）（Al）=Kcell为电导池常数， G 为溶液的电导， 故的物理意义： 是在两平行而相距1cm，面积均为1cm
3、2的两电极间溶液电阻的倒数，成为电导率。由于电极的l的和 A 不易精确地测量，因此在实验中是用一已知电导率值的溶液先求出电导池常数，然后把预测溶液放入该电导池内测出其电阻，利用（5）式算出其电导率，再按（6）式算出其摩尔电导率。摩尔电导率是指把含由1 摩尔电解质的溶液只置于相距1m 的两平行电极间的电导率，故它与电导率的关系为 cm（6）式中， c 为该溶液的摩尔浓度，其单位以SI 单位制表示为 mol m-3。我们知道电导是电阻的倒数，测量电导就是测量电阻。在测量电解质溶液的电阻时必须用一定频率的交流电，通常取其频率为1000Hz，这是为了防止溶液的电解和电极的极化。所用电极必须是惰性的，一
4、般用铂黑电极，以保证电极与溶液不发生化学反应。本实验用交流电桥法测量溶液的电阻，其线路如图1 所示， R1、 R2和R3是三个交流电阻和电阻箱，Rx为待测溶液的电阻，D 为示波器（或耳机），作为示零仪器，与交流电阻箱R1并联的一个可变电容，用于平衡电导电极的电容，以使交流电桥四个臂上获得阻抗平衡。测定时调节R1、R2和 R3使示波器示零（或耳机消声），此时R2/R3 =R1/ Rx，如果首先把两个电阻R2和 R3调为相等，再调节R1、R2和 R3使示波器示零，则R1/Rx=1 或R1=RxRx的倒数即为所测溶液的电导。四、仪器与药品QJ23 型携带式直流单电桥XD2A 型信号发生器超级恒温槽电
5、导池（铂电极）耳机移液管烧杯蒸馏水KCl 0.0100mol/L溶液；HAc 0.1000mol/L溶液HAc 0.0500mol/L溶液HAc 0.0250mol/L溶液五、仪器示意图图 2 交流电桥法测量溶液的电阻图 1 交流电桥线路图六、 实验步骤1.调节恒温槽温度在250.1。2.倾去电导池中的蒸馏水，用少量的0.01MKCl 溶液润洗23 次后，装入0.01MKCl 溶液，使液面至少超过电极1 2cm，置于恒温槽中恒温510min，连续测其电阻三次，并记录所测数据。3.倾去 KCl 溶液，用蒸馏水润洗1 次，再用所测的HAc 溶液润洗3 次后，连续测其电阻三次，并记录所测数据。4.依
6、次测量三组不同浓度的HAc 溶液的电阻。5.实验完毕后仪器复零，电导池内装入少量蒸馏水。七、数据记录与处理1. 电导池常数Kcell：25时，已知CKCl=0.01mol/L 溶液的电导率为0.14111mS，计算电导池常数。计算各浓度 HAc 溶液的电导率和摩尔电导率，再根据式（1） 、 （2） 、 （3）求 K的值。室温：实验次数)/(XR )(11XxRGx/GKcell或RKcell（1m）测量值平均值开始时1 2 3 计算各浓度醋酸溶液的电离平衡常数：c(HAc) /molL-1电阻)/(XR平均值XRxR/Kcell（1mS）（12molmS）1/2ccKc0.025 0.05 0
7、.1 可求cK ；而1241072.390HAc)(molmSm。文献值：摘自南京大学编物理化学第五版27 页。 298K， c(HAc)=50 mol m-3时，510808.1)(HAcKc。八、问题讨论1.实验关键点2.为什么电桥的交流电源常选择在1000Hz，频率更高或更低对电导的测定会有什么利弊？答：我们所用耳机 （或示波器） 一般在 1000Hz/s 左右有较好的信号,另外更高1000Hz/s 时仪容易出现问题（如烧坏等）, 更低时溶液发生极化。3.为什么测定电池常数，如何测定？答：测定电导所用电极（铂黑电极）的两个电极的距离一般稳定不会变，但是电极面积随着时间通过杂志物的沉积变小
8、，因此用厂家所测的电池常数再不能用，应该每次使用前测定出来。测定方法是：用一定浓度的化学性质稳定的化合物（如KCl 等）测定电阻以后，用该物质的比电导（电导率）来可以计算电池常数（参考“物化”P526）4.韦斯顿电桥是测量哪种电学性质的？(A) 电容(B) 电位(C) 电阻(D) 电感答： (C) 5. 韦斯顿电桥法测定电解质溶液的电导，电桥所用的电源为：(A) 220V ，50 Hz 市电(B) 40V 直流电源(C)一定电压范围的交流电源，频率越高越好(D) 一定电压范围1000Hz 左右的交流电答： (D) 6在电导实验测定中，需用交流电源而不是直流电源其原因是：(A) 防止在电极附近溶
9、液浓度发生变化(B)能准确测定电流的平衡点(C)简化测量电阻的线路(D)保持溶液不致升温 答： (A) 7.计算示例1. 电导池常数Kcell：因 25时，已知CKCl=0.01mol/L 溶液的电导率为0.14111mS，经测得 Rx=414? ，)(11XxRG=1/414=0.00242 S ， x/GKcell=0.1411/0.00242=58.421m实验次数)/(XR)(11XxRGx/GKcell或RKcell（1m）测量值平均值开始时1 413 414 0.00242 58.42 2 414 3 415 醋酸电离平衡常数：由上步的cellK58.421m，由文献查得12410
10、72.390HAc)(molmSm，)(11XxRG=1/2231=4.482 10-4S xR/Kcell=58.424.48210-4=2.618410-2 S/m cm/=2.618410-2 Sm / 25 molm3=1.04610-312molmSmm/=1.04610-3/390.710-4=2.6810-22221121068.21)1068.2(1/025.01/LmolLmolccKc=1.8510-5参数HAc 浓度Rx ( ) XR() （S/m）m （Sm2/mol）CcK0.025 molL-1（25mol/m3）2231 2231 2.618410-21.04610-32.6810-21.8510-52230 2231 0.05 mol L-1(50mol/m3) 1577 1577 3.70410-20.74110-31.8810-21.7910-51576 1577 0.1 molL-1(100mol/m3) 1113 1113 5.24910-20.52510-3 1.2910-21.6810-51113 1113
