为什么要引入摩尔电导率
第20卷 第5期2005年10月
为什么要引入摩尔电导率
陈平初 李武客
(华中师范大学化学学院 武汉430079)
摘要 电导率和摩尔电导率都是电解质溶液导电能力的量度。为什么要引入摩尔电导率?这是初学者常产生的疑惑。明确理解这一问题,对准确掌握摩尔电导率的概念很有帮助。
电化学装置中的电解质溶液有两个基本的作用,一是通常参与电极反应,二是传递电荷构成回路。因此有必要研究电解质溶液的导电性能。
电导率κ为电阻率ρ的倒数,等于相距为1m ,体积为1m 3的溶液的电导,它是电解质溶液
(第二类导体)导电能力的量度。对比电阻率是第一类导体导电能力的量度,电导率κ的概念很容易理解。
摩尔电导率Λm 是含有1mol 电解质的溶液置于相距为1m 的两个平行电极板之间所具有的电导。也是电解质溶液导电能力的量度。有了电导率,为什么还要定义相对较为复杂的摩
尔电导率呢?
[1,2
]图1 电导率随溶液浓度的变化 浓度是溶液最基本的表征,电解质溶液的导电
能力与溶液浓度的关系是人们关心的问题。同一种
溶液,其浓度不同电导率就不同,其关系如图1。
图1中的κ2c 曲线有一极值点,即函数的增减性
非单调,说明有矛盾的因素起作用。(凡是曲线如图
者,均为有对立的矛盾在起作用,这一对矛盾中的主
要矛盾方面决定着曲线的升降,在最高点或最低点
的前后,这一对矛盾的主要矛盾方面发生逆转。
) 电解质溶液中,决定导电能力强弱的因素有两
个,即电荷的多寡和电荷移动的快慢。对(强)电解
质来说,浓度增大,一方面单位体积中的导电离子增
多,导电能力增强;另一方面,离子间的间距随浓度增大而减小,离子间相互作用力增大,离子迁移速率下降,导电能力减弱。浓度较低时,前者为矛盾的主要方面,曲线上升;而浓度较高时,后者起主要作用,曲线下降。故曲线出现转折。
而摩尔电导率与溶液浓度的关系却是单调的。其关系如图2。
对完全电离的强电解质来说,摩尔电导率的定义在决定导电能力强弱的两个因素(电荷的多寡和电荷移动的快慢)中已限定了一个。规定溶质为1mol,即规定了电荷的多寡,随浓度变化的仅为离子迁移速率,浓度增大,离子迁移速率减小,摩尔电导率下降。
对部分电离的弱电解质来说,因溶液恒稀,离子间相互作用力恒弱,离子迁移速率几乎不随8
3
图2 摩尔电导率随溶液浓度的变化
浓度变化,浓度增大,电离度下降,溶质总量已规定为1mol,故导电离子减少,摩尔电导率下降。 函数关系的单调性有利于讨论和比较不同类型不同浓度的电解质溶液的导电性能。
参 考 文 献
1 韩德刚,高执棣,高盘良.物理化学.北京:高等教育出版社,2001
2 陈平初,詹正坤,万洪文.物理化学解题指南.北京:高等教育出版社,2002
(上接第37页)
密度ρ大于B1—H3的电荷密度,说明B1—H5键比B1—H3键强些。B1—H5键键鞍点处的Lap lacian量为-0.312,说明B1—H5间为典型的共价键。B1—H3键键鞍点处的Lap lacian量为0.124,说明离子成分多一些。B1—H5键鞍点处的椭圆度ε=0.081接近于0,为σ键。而B1—H3键鞍点处的椭圆度ε=0.977,数值较大,体现出明显的π键特性。B1—H3的弯曲度大于B1—H5的弯曲度,说明B1—H3键容易断裂。
由图2、图3(xoy平面)可以看出在B1—H3—B2—H4中间部位有明显的环鞍点存在,说明体系中有B1—H3—B2—H4的环状结构存在。
3 结论
(1)B
2H6分子中存在B1—H3—B2—H4的环状结构,具有D2
h
对称性。
(2)B1—H5间为σ键,共价性较强,性质稳定。
(3)B1—H3—B2间为π键,离子性较强,不稳定。
参 考 文 献
1 L i p scomb W N.Bor on Hydrides.Ne w York:Benjanm in,963
2 徐光宪,王祥云.物质结构.第2版.北京:高等教育出版社,1987
3 周公度.结构化学基础.北京:北京大学出版社,1987
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5 Zheng S J,Cai X H,Meng L P.QCPE B ull,1995,15(2):25
6 Bader R F W.Che m Rev,1991,91(5):893
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电导率测定数据处理
数据处理： 醋酸溶液以浓度C=0.01046mol/L 为例处理如下： 摩尔电导率Λm =κ/c=0.174×10-6×102/0.01046=0.00166S ?m 2?mol -1 ∞ Λ m = ∞ + H λ+∞ - 3COO CH λ=（349.7+41）×104=0.03907S ?m 2?mol -1 电离度α=Λm./∞Λm =0.00166/0.03907=0.0424 电离常数K c =c α2 /(1-α)=0.01046×0.04242 /(1-0.0424)=1.96×10-5 其他数据做同样的处理得下表： 表1 25℃下不同浓度醋酸溶液的实验数据表 浓度c mol/L 0.01046 0.02615 0.0523 0.1046 电导率κ ms/cm 0.174 0.251 0.349 0.525 摩尔电导率Λ m S ? m 2 ?mol -1 0.00166 0.000960 0.000667 0.000502 电离度α 0.0424 0.0246 0.0171 0.0128 电离常数K c ×10-5 1.96 1.54 1.50 1.69 电离常数平均值K =（1.96+1.54+1.50+1.69）×10-5/4=1.67×10-5 与文献值想比较，相对误差为：（1.67－1.74)/1.74×100%=4.6% NaCl 以0.05mol/L 为例处理： 摩尔电导率Λm =κ/c=5.68×10-6 ×102 /0.05=0.0114S ?m 2 ?mol -1 224 .005.0c == 其余数据做相同处理得下表： 表2 25℃下不同浓度的NaCl 溶液的实验数据表 浓度c mol/L 0.05 0.025 0.0125 0.00625 0.003125 电导率κ ms/cm 5.68 3.00 1.436 0.738 0.397 摩尔电导率 Λ m S ?m 2?mol -1 0.0114 0.012 0.0115 0.0118 0.0127 c 0.224 0.158 0.112 0.079 0.056 由上表作图得图1，
电导率、摩尔电导率与浓度的关系
11.2.3 电导率、摩尔电导率与浓度的关系 日期:2007-2-26 20:08:22 来源:来自网络查看:[大中小] 作者：不详热度： 2313 三、电导率、摩尔电导率与浓度的关系 电解质溶液的电导率及摩尔电导率均随溶液的浓度变化而变化，但强、弱电解质的变化规律却不尽相同。几种不同的强弱电解质其电导率χ与摩尔电导率Λ m 随浓度的变化关系示于图11-4和11-5。 图11-4 一些电解质电导率随浓度的变化图11-5 在298K时一些电解质在水溶液中的摩尔电导率与浓度的关系 从图11—4可以看出，对强电解质来说，在浓度不是很大时，χ随浓度增大而明显增大。这是因为单位体积溶液中导电粒子数 增多的原故。当浓度超过某值之后，由于正、负离子间相互作用力增大，而由此造成的导电能力减小大于导电粒子增多而引起的导电能力增大，故净结果是χ随浓度增大而下降。所以在电导率与浓度的关系曲线上可能会出现最高点。弱电解质溶液的电导率随浓度的变化不显著，这是因为浓度增加电离度随之减少，所以溶液中离子数目变化不大。 与电导率不同，无论是强电解质或弱电解质，溶液的摩尔电导率Λ m 均随浓度的增加而减小（见图11-5）。但二者的变化规律不同。 对强电解质来说，在水溶液中可视为百分之百电离，因此，能导电的离子数已经给定。当浓度降低时，离子之间的相互作用力 随之减弱，正、负离子的运动速度因此增加，故Λ m 增大。当浓度降低到一定程度、离子之间作用力已降到极限，此时摩尔电 导率趋于一极限值——无限稀释时的摩尔电导率Λ m ∞。在浓度较低的范围内，Λ m ，Λ m ∞与浓度C之间存在着下列经验关系式： (11-7)
电导率的测定
实验一电导的测定及其应用 一、实验目的 1．了解溶液的电导，电导率和摩尔电导的概念。 2．测量电解质溶液的摩尔电导及难溶盐的溶解度。 二、实验原理 1、电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率 ①电导 对于电解质溶液，常用电导表示其导电能力的大小。电导G是电阻R的倒数，即G=1/R 电导的单位是西门子，常用S表示。1S=1Ω－1 ②电导率或比电导 κ=G l/A 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。 对电解质溶液而言，令 l/A = Kcell 称为电导地常数。 所以κ=G l/A =G Kcell Kcell可通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。 ③摩尔电导率Λ m Λ m =κ/ C 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 为无限稀释摩尔电导率。可见，以Λm对C作图得一直线，其截距即为Λ∞ m 。 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。 2、PbSO 4 的溶解度的测定 首先测定PbSO 4 饱和溶液的电导率κ 溶液 ，因溶液极稀，必须从κ 溶液 中减去水的电导率κ 水即 κ PbSO4 =κ 溶液 -κ 水 三、仪器和试剂 1、DDS-307型电导率仪 1台 2、锥形瓶（250ml） 1个 3、铂黑电极 1支 4、烧杯（150ml） 1个 ∞ κ = 4 4 m.PbSO PbSO Λ C
极限摩尔电导率
一.实验目的及要求 1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。 2、掌握由强电解质稀溶液的电导率测定极限摩尔电导率的方法。 3、用电导仪测定KCl溶液的摩尔电导率，并用作图外推求其极限摩尔电导。 二.实验原理 1.电导、电导率与摩尔电导率 （1）电导：(conductance) 物体导电的能力可用电阻R (resistance，单位为欧姆，用符号Ω表示)或电导G来表示。G为电阻R的倒数，即G =1/R，单位为西门子(siemens)，用S或Ω-1表示。 （2）电导率( conductivity )：电导率κ为电阻率ρ的倒数，即 由上式可知，κ的单位是S ·m-1。其物理意义是电极面积各为1m2、两极间相距1m时溶液的电导。其数值与电解质的种类、溶液浓度及温度等因素有关。 （3）摩尔电导率(molar conductivity) ：摩尔电导率是指在相距为1m的两个平行电极之间充入含1mol电解质的溶液时所具有的电导，用公式表示为 式中V m为含有1mol电解质的溶液的体积(单位为m ·mol )，c为电解质溶液的物质的量浓度(单位为mol ·m )，所以的单位为S ·m2·mol-1。
注意：在使用摩尔电导率时，要注明所取的基本单元。如以1mol元电荷的量为基本单元， 则(1/2CuSO 4)=7.17×10S ·m2·mol-1。 2. 强电解质溶液的摩尔电导率与浓度的关系 柯尔劳施（Kohlrausch）根据实验结果得出结论： 在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成直线关系，即 —无限稀释时的摩尔电导率 Λ∞ m A —常数 下图为几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根的图。由图可见，无论是强电解质，还是弱电解质，其摩尔电导率均随c→0 而增大。对于强电解质，c→0 ，离子间引力减小，离子运动速度增加，所以摩尔电导增加。在低浓度时成为一条直线，将直线外推到，得到的截距即是无限稀释摩尔电导率Λ∞ ，也称为极限摩尔电导 m 率。
电导的测定及其应用实验报告.doc
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K o 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25.00 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：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： 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
溶液电导率的测定
电解质溶液电导的测定及应用 [适用对象]生物工程、药学、药物制剂、中药学、制药工程、中药学（国际交流方向）专业 [实验学时] 3学时 一、实验目的 1.测定氯化钾的无限稀释摩尔电导。 2.测定醋酸的电离平衡常数。 3.掌握测定溶液电导的实验方法。 二、实验原理 电解质溶液的电导的测定，通常采用电导池，如图1 若电极的面积为A,两电极的间的距离为l,则溶液的 电导L为 L = KA / l 式中K称为电导率或比电导,为l=1m,A=1m2 时溶液的电导，K的单位是S/m. 电解质溶液的电导率与温度、溶液的浓度 及离子的价数有关.为了比较不同电解质溶液的导 电能力.通常采用涉及物质的量的摩尔电导率Λm来 衡量电解质溶液的导电能力. 图1 Λm=K/C 式中Λm为摩尔电导率(Sm2 /mol) 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. 因此,只要测定了溶液在浓度C时的电导率K之后,即可求得摩尔电导率Λm。 摩尔电导率随溶液的浓度而变,但其变化规律对强、弱电解质是
不同的.对于强电解质的稀溶液有: 式中A 常数, 0,m Λ也是常数,是电解质溶液 无限稀释时的摩尔 电导,称为无限稀释摩尔电导。因此以Λm..和根号C 的关系作图得一直线,将直线外推至与纵轴相交,所得截距即 为无限稀释时的摩尔电导0,m Λ. 对于弱电解质,其0,m Λ 值不能用外推法求得.但可用离子独立运动定 律求得: 0,m Λ=I 0,++I 0,- 式中I 0,+ 和I0,-分别是无限稀释时正、负离子的摩尔电导,其值可通过 查表求得。 根据电离学说,可以认为,弱电解质的电离度α等于在浓度时的摩尔电导Λ与溶液在无限稀释时的电导0,m Λ 之比,即 a K AB 型弱电解质的另外还可以求得 所以，通过实验测得α即可得a K 值。 三、仪器设备 DDS －11A 型电导率仪器（图2） 1台 DJS －电报 1支 恒温槽 1套 电导池 1个 100ml 容量瓶 2个 α αα-=ΛΛ=120,C K a m m
电导率的测定
实验一 电导的测定及其应用 一、实验目的 1．了解溶液的电导，电导率和摩尔电导的概念。 2．测量电解质溶液的摩尔电导及难溶盐的溶解度。 二、实验原理 1、电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率 ①电导 对于电解质溶液，常用电导表示其导电能力的大小。电导G 是电阻R 的倒数，即 G=1/R 电导的单位是西门子，常用S 表示。1S=1Ω－1 ②电导率或比电导 κ=G l/A 其意义是电极面积为及1m 2、电极间距为lm 的立方体导体的电导，单位为S ·m －1。 对电解质溶液而言，令 l/A = Kcell 称为电导地常数。 所以 κ=G l/A =G Kcell Kcell 可通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。 ③摩尔电导率Λm Λm =κ/ C 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 为无限稀释摩尔电导率。可见，以Λm 对C 作图得一直线，其截距即为Λ∞m 。 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。 2、PbSO 4的溶解度的测定 首先测定PbSO 4饱和溶液的电导率κ溶液，因溶液极稀，必须从κ 溶液中减去水的电导率κ水 即 κPbSO4 =κ溶液-κ水 三、仪器和试剂 1、DDS-307型电导率仪 1台 2、锥形瓶（250ml ） 1个 3、铂黑电极 1支 4、烧 杯（150ml ） 1个 ∞κ=4 4m.PbSO PbSO ΛC
强电解质极限摩尔电导率的测定
强电解质极限摩尔电导率的测定 一实验目的: 1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。 2、掌握由强电解质稀溶液的电导率测定极限摩尔电导率的方法。 3、用电导仪测定KCl溶液的摩尔电导率，并用作图外推求其极限摩尔电导。 二实验简要原理 三仪器药品，实验所需的文献数据及其来源 1、仪器试剂 仪器：电导率仪（附：电导电极）1套; 超级恒温槽1 套; 容量瓶(100mL)：7只; 移液管(1mL，5mL，10mL) 各1只; 药品：KCl 0.1000mol/L溶液; 电导水(κ < 1x10-4S.m-1)；蒸馏水。 2、文献数据 四预习提问（对原理，重要操作步骤，注意事项、数据处理提问？ 1）本实验应该注意的事项是什么？ 2）弱电解质能否如此测定？为什么？若想通过此法求醋酸的∧m∞值，应如何求？ 3）溶液电导率的测定在化学领域中都有那些应用？ 4）用电导率仪测得的电导数值，准确度怎么样？为什么？ 5）如果使用的电导电极所标的电极常数不准确，你能否设计一种方法利用DDS-11A型电导率仪将其矫正。 6）强电解质的电导率与溶液浓度的关系，强电解质的摩尔电导率与溶液浓度的关系？ 7）弱电解质的电导率与溶液浓度的关系，弱电解质的摩尔电导率与溶液浓度的关系？ 五实验结果要求（文献值和本实验的要求的误差范围） 1、将测量值与文献值比较。误差范围±0.3％，若显著的偏差，应说明原因。 六影响实验结果的一些因数 影响电导率的因素： 电解质溶液电导率大小主要取决于两方面： 1.离子的多少； 2.离子的运动速度 外界条件的影响：
a. 温度温度越高，离子的运动速度v越大，电导率越大； b. 溶剂粘度溶剂粘度越大，v越小，电导率越小 离子本性： a. 水化离子半径r半径r越大，则v越小，电导率越小 b. 离子价数离子价数越大，则v越大，电导率越大 c.特殊迁移方式 H＋、OH－是一般离子导电能力5－8倍 电解质溶液浓度： 浓度增加时，一方面，离子数增加；另一方面，由于弛豫效应、电泳效应，离子运动速度减小。 七实验内容中的思考题回答 见教师辅导 八实验数据记录的表格 １、实验数据记录 室温：℃大气压力：pa 蒸馏水：κ（水）=μS 九实验数据处理举例 室温： 25 ℃大气压力： 100.3 kpa 蒸馏水：κ（水）= 3.45 μS/cm 1.数据处理： 以0.1mol/l的KCl溶液为例： C=0.1mol/l=100 mol〃m-3；3=10 κ溶液（平）=（12904+12903+12902）/3=12903（μS/cm）=1.2903(S/m)； κKCl=κ溶液(平)-κ（水）=1.2903S/m - 3.45μS/cm=1.2900S/m ∧m =κKCl/C=1.2900S/m/100mol〃m-3=0.0129 其它数据处理同上
实验3 电导法测定电解质的摩尔电导率与浓度的关系
实验 3 电导法测定电解质的摩尔电导率与浓度的关系 一、 实验目的 ⑴ 测定强电解质溶液的电导率，绘制摩尔电导率与浓度的关系图。 ⑵ 测定弱电解质的电导率，计算其离解平衡常数。 二、 设计提示 电解质溶液是第二类导体，它通过正、负离子的迁移来传递电流，导电能力直接与离子的迁移速度有关。衡量电解质溶液的导电能力的物理量为电导，用符号G 表示，单位为西门子，用符号S 表示，1S=1-Ω。电导是电阻的倒数。当温度一定时，电导与电极间的距离成反比，与电极的横截面积成正比。当电导池形状不变时，l/A 是个常数，称之为电解池常数。用符号K cell 表示。它们的关系式为： 1cell A G R l K κκ=== （4-3-1） （4-3-1）式中l ——电极间的距离，m ；A ——极板的横截面积,m 2；K cell =l/A ——电导池常数， m -1 ；κ——电导率，1m S -?。 电解质溶液电导率κ是两极板为单位面积，其距离为单位长度时的电导，代表1m 3电解质溶液的导电能力。电解质溶液的电导率κ与温度、浓度有关，在一定的温度下，电解质溶液的电导率κ随浓度而改变。为了比较不同浓度、不同类型的电解质溶液的电导率，引入了摩尔电导率的概念。 在相距1m 的两个平行电极之间，放置含有1mol 某电解质的溶液，此时的电导为该溶液的摩尔电导率，用符号Λm 表示，单位为21 S m mol -?? ，它代表1mol 电解质的导电能力。它们的关系式为： m c κΛ= （4-3-2） （4-3-2）式中c ——电解质溶液的浓度，3mol m -?。 测得一定浓度c 的电解质溶液的电导率κ，即可根据公式（4-3-2）计算出溶液的摩尔电导率m Λ。图4.3.1为几种电解质摩尔电导率对浓度平方根的关系图。
强电解质极限摩尔电导率的测定.思考题答案
本实验应该注意的事项是什么？ 1、本实验所用溶液全部用电导水配制，如果用蒸馏水配制，应先测得蒸馏水的电导，并在测得溶液的电导中扣除此值。 2、如果在测量时，预先不知道被测溶液电导率的大小，应先把量程开关置于最大电导率测量档，然后逐档下降。 3、为了提高测量精度，当使用“×103”“×104”这两档时，“校正”必须电导池接妥（电极插头应插入插孔，电极需侵入待测溶液中）的情况下进行。 4、处理数据时，注意电导率单位的换算（电导率仪上单位为μS/cm，计算过程需要换算为S/m）。 5、每次测定后，必须用下一个待测溶液充分荡洗电极和烧杯。 6、在设置温度补偿旋纽时，注意欲测25度下的溶液的电导率值时，温度补偿旋纽指向待测溶液的实际温度，如果要测实际温度下的电导率值，温度补偿旋纽指向25度。 7、电导率仪再使用前，要预热半个小时，使仪器稳定，并且电源线插入电源插座，仪器必须要良好接地。 弱电解质能否如此测定？为什么？若想通过此法求醋酸的∧m∞值，应如何求？ 不能，弱电解质溶液电导率随浓度变化不明显，因浓度增加使其电离度减小，溶液中真正起导电作用的粒子数目变化不大。有因为对弱电解质，稀释时导电粒子数目大增加，因此 m大大增加，其无限
稀释摩尔电导率Λm ∞不可用实验外推法得到。摩尔率随浓度的关系服从 Ostwald 稀释定律。 浓度的平方根与摩尔电导率成直线关系。测定方法 溶液电导率的测定在化学领域中都有那些应用？ （1）检验水的纯度 在半导体工业中或涉及使用电导测定的科研中，常需要使用高纯度的水，利用电导测定来检验水的纯度非常方便。 水本身有微弱的解离，H ＋和OH －的浓度近似为10－7mol ·dm-3，因为 这样，纯水的电导率应为5.5×10-6S ·m-1 (25 OC)。普通蒸馏水的电导率约为1×10-4S ·m-1 ，重蒸馏水的电导率小于1×10-4S ·m-1 （2）计算弱电解质的解离度和解离常数 Λm ，Λm ∞和电离度α近似有： 对1－1型弱电解质AB : 上式还可写作： m 2 m m m 11 () c c K ∞ ∞ Λ= + ΛΛΛ m m = α∞ ΛΛ+ AB A B 0 0 (1) c c c c a a a - +-?起始平衡时 2 2 m m m m 1() o o c c c c c K α α∞∞ Λ==-ΛΛ-Λ m 2 m m m 11() o c c c K ∞ ∞Λ = +Λ Λ Λ
§2电解质溶液的电导率和摩尔电导率
§7.2 电解质溶液的电导率和摩尔电导率 1. 电导和电导率 通过溶液的电流强度I 与溶液电阻R 和外加电压V 服从欧姆定律R ＝V/I ；而溶液的电阻率ρ可根据(/)R A l ρ=计算。通过测量电阻（resistance, R ）和电阻率（resistivity, ρ）即可评价电解质溶液的导电能力，不同的是l 为两电极间的距离，而A 则取浸入溶液的电极面积。习惯上多用电导（conductance ，G ）和电导率（conductivity, κ）来表示溶液的导电能力，定义： G ＝1/R κ=1/ρ 电导G 的单位是Ω-1，也记为S(西门子)，κ的单位是S·m -1。电导和电导率间的关系： l G A κ??= ??? (7.3) 2. 电导的测量 通常采用电导率仪（conductometer ）来测量电解质溶液的电导，其原理如图7.2。 测量时将电导电极（conductance electrode ）插入待测溶液或将待测溶液充入具有两个固定Pt 电极的电导池（conductance cell ）M 中，而后将M 连入惠斯登(Wheatstone)电桥的一臂。测量方法与测定金属的电阻相同但技术上需做一些改进，如测量时不用直流电源而改 用1000 Hz 的高频交流电源S ；以耳机或示波器T 来指 示桥中零电流；在电桥另一臂的可变电阻R 1上需串联一个可变电容器K 以补偿电导池的电容。电桥平衡时有 314R R R R = 3141R G R R R ==（7.4） 溶液的电导率可按(7.3)式求算。式中(l ／A)称为电导池常数（conductance cell constant ）。 不同的电导池具有不同的电导池常数，即使是同一电导池，其电导池常数也会随时间而改变。实际测量时多用标准溶液（standard solution ）法，即先将一精确已知电导率（κs ）的标准溶液充入电导池，在指定温度下测定其电导（G s ），而后再将待测溶液充入该电导池测量其电导（G ），分别带入(7.3)式比较可得： s s G G κκ= (7.5) 式中不再出现电导池常数。这种利用标准溶液进行测量的方法在实际测量中经常采用。常用的KCl 标准溶液的电导率列于表7.3。 表7.3 氯化钾标准溶液的电导率 c /(mol ?dm -3) 1000g 水中KCl 的质量(单位为g) 电导率κ/(S ?m -1) 0℃ 18℃ 25 ℃ 0.01 0.74625 0.077364 0.122052 0.140877 0.10 7.47896 0.71379 1.11667 1.28560 1.00 76.6276 6.5176 9.7838 11.1342 图7.2 电导测量原理图
电导电导率和摩尔电导率定义电导G电阻R的倒数
§7.3 电导、电导率和摩尔电导率 1、定义（1）电导G ：电阻R 的倒数（2）电导率κ：电阻率的倒数（3）摩尔电导率Λm ：溶液的电导率与其浓 度之比单位：S·m 2·mol －1 单位: S （西门子）（Ω－1）Ω★导体的电导率：单位截面积、单位长度时的电导. ★电解质溶液的电导率： 相距为1m , 面积为1m 2的两 个平行板电极之间充满电介质 溶液时的电导. 1m 21m c κΛ=m s l R ρA =ρκ1= 单位: S·m －1 ∵导体的电阻1G R = 1G R ∴=s A l κ=s 1A ρl =×体积为1m 3注意：c 的单位：mol ·m -3
（1）电导的测定—惠斯通电桥 采用适当频率的交流电源 接通电源，移动接触点C ，使CD 间的 电流为零。此时，电桥平衡：431=R R R R x 溶液的电导 溶液的电导率 电导池系数（2）电导率、摩尔电导率的计算◆测定已知电导率为κ的溶液电阻（电导），求电导池系数K cell 。◆同法测待测溶液电阻（电导），可计算电导率 ◆当待测溶液浓度c 已知时，可计算摩尔电导率待测电阻可变电容（抵消电导池电容）交流电源 检零 器电阻箱电阻 R 3、R 4为AC 与CB 的电阻c κΛ=m 2、电导的测定
4 例：25℃时在一电导池中盛以c 为0.02 mol ?dm ?3的KCl 溶液，测得其电阻为82.4 ?。若在同一电导池中盛以c 为0.025 mol ?dm ?3的K 2SO 4溶液,测得其电阻为326.0 ?。已知25℃时0.02 mol ?dm ?3的KCl 溶液的电导率为0.2768 S ?m -1。试求： (1)电导池系数K cell ； (2) 0.0025 mol ?dm ?3K 2SO 4溶液的电导率和摩尔电导率。解：（1）电导池系数 K cell =l /A s =κ(KCl).R (KCl)=(0.2768×82.4)m -1=22.81m -1 （2）0.0025 mol/dm 3的K 2SO 4 溶液的电导率 κ(K 2SO 4)= K cell /R (K 2SO 4)=(22.81/326.0) S ·m -1=0.06997S ·m -10.0025 mol/dm 3的K 2SO 4的溶液的摩尔电导率 Λm (K 2SO 4) = κ(K 2SO 4)/c = (0.06997/2.5) S·m 2 ·mol -1 = 0 .02799 S·m 2 ·mol -1
为什么要引入摩尔电导率
第20卷 第5期2005年10月 为什么要引入摩尔电导率 陈平初 李武客 (华中师范大学化学学院 武汉430079) 摘要 电导率和摩尔电导率都是电解质溶液导电能力的量度。为什么要引入摩尔电导率?这是初学者常产生的疑惑。明确理解这一问题,对准确掌握摩尔电导率的概念很有帮助。 电化学装置中的电解质溶液有两个基本的作用,一是通常参与电极反应,二是传递电荷构成回路。因此有必要研究电解质溶液的导电性能。 电导率κ为电阻率ρ的倒数,等于相距为1m ,体积为1m 3的溶液的电导,它是电解质溶液 (第二类导体)导电能力的量度。对比电阻率是第一类导体导电能力的量度,电导率κ的概念很容易理解。 摩尔电导率Λm 是含有1mol 电解质的溶液置于相距为1m 的两个平行电极板之间所具有的电导。也是电解质溶液导电能力的量度。有了电导率,为什么还要定义相对较为复杂的摩 尔电导率呢? [1,2 ]图1 电导率随溶液浓度的变化 浓度是溶液最基本的表征,电解质溶液的导电 能力与溶液浓度的关系是人们关心的问题。同一种 溶液,其浓度不同电导率就不同,其关系如图1。 图1中的κ2c 曲线有一极值点,即函数的增减性 非单调,说明有矛盾的因素起作用。(凡是曲线如图 者,均为有对立的矛盾在起作用,这一对矛盾中的主 要矛盾方面决定着曲线的升降,在最高点或最低点 的前后,这一对矛盾的主要矛盾方面发生逆转。 ) 电解质溶液中,决定导电能力强弱的因素有两 个,即电荷的多寡和电荷移动的快慢。对(强)电解 质来说,浓度增大,一方面单位体积中的导电离子增 多,导电能力增强;另一方面,离子间的间距随浓度增大而减小,离子间相互作用力增大,离子迁移速率下降,导电能力减弱。浓度较低时,前者为矛盾的主要方面,曲线上升;而浓度较高时,后者起主要作用,曲线下降。故曲线出现转折。 而摩尔电导率与溶液浓度的关系却是单调的。其关系如图2。 对完全电离的强电解质来说,摩尔电导率的定义在决定导电能力强弱的两个因素(电荷的多寡和电荷移动的快慢)中已限定了一个。规定溶质为1mol,即规定了电荷的多寡,随浓度变化的仅为离子迁移速率,浓度增大,离子迁移速率减小,摩尔电导率下降。 对部分电离的弱电解质来说,因溶液恒稀,离子间相互作用力恒弱,离子迁移速率几乎不随8 3
电导率的测定知识讲解
电导率的测定
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 实验一 电导的测定及其应用 一、实验目的 1．了解溶液的电导，电导率和摩尔电导的概念。 2．测量电解质溶液的摩尔电导及难溶盐的溶解度。 二、实验原理 1、电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率 ①电导 对于电解质溶液，常用电导表示其导电能力的大小。电导G 是电阻R 的倒数，即 G=1/R 电导的单位是西门子，常用S 表示。1S=1Ω－1 ②电导率或比电导 κ=G l/A 其意义是电极面积为及1m 2、电极间距为lm 的立方体导体的电导，单位为S ·m －1。 对电解质溶液而言，令 l/A = Kcell 称为电导地常数。 所以 κ=G l/A =G Kcell Kcell 可通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。 ③摩尔电导率Λm Λm =κ/ C 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 为无限稀释摩尔电导率。可见，以Λm 对C 作图得一直线，其截距即为Λ∞m 。 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。 2、PbSO 4的溶解度的测定 首先测定PbSO 4饱和溶液的电导率κ溶液，因溶液极稀，必须从κ溶液中减去水的电导率κ水即 κPbSO4 =κ溶液-κ水 三、仪器和试剂 1、DDS-307型电导率仪 1台 2、锥形瓶（250ml ） 1个 3、铂黑电极 1支 4、烧 杯（150ml ） 1个 ∞κ=4 4m.PbSO PbSO ΛC
摩尔电导率的测定
摩尔电导率的测定 摘要：本实验使用DDS-11型电导率仪测定乙酸与氯化钾的摩尔电导率，比较强弱电解质 摩尔电导率的电导率随浓度的变化规律，分别对HAC 、KCl 浓度c 与κ的关系、HAc 以c Λm 对m Λ1 作图，及对KCl 以c 1/2作图得出，乙酸的电离平衡常数Ka 为1.36×10-5， 为 0.01248S·m 2·mol -1。 关键词：摩尔电导率、乙酸、KCl 、外推法 1. 实验目的 学习DDS-11型电导率仪的原理与使用方法；掌握电导率法测定乙酸摩尔电导及电离平衡常数的原理及方法；掌握外推法测KCl 得无限稀释摩尔电导的原理及方法；比较强弱电解质电导率随浓度的变化规律。 2. 实验原理 醋酸是常见的一元弱酸，其电离平衡常数的表达式为: K a =cα2/（1-α） 其中c 为醋酸的初浓度，α为醋酸的电离度。 对弱电解质，某一浓度的电离度等于该浓度时的摩尔电导与无限稀释摩尔电导之比 α=Λm /Λm ∞ 将上式代入平衡常数表达式，得到:K a =c Λm 2/[Λm ∞(Λm ∞-Λm )] 上式改写为： c Λm =K a Λm ∞2/Λm -K a Λm ∞ 以c Λm 对1/Λm 作图可得一直线，根据直线的斜率可求得醋酸的电离平衡常数K a 。在一定温度下。电解质溶液的摩尔电导率与其浓度有关,即 Λm =κ/c 式中：Λm 为摩尔电导率(S m 2 mol -1)；κ为电导率(S m -1)；c 为浓度(mol m -3) 对于强电解质溶液而言，根据Kohlrausch 理论：“在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根为直线函数关系”。即：Λm=Λ∞m （1-β√C ） 式中：β为无限稀释摩尔电导率(S m 2 mol -1)。 实验中只要测得不同浓度的电导率K ，即可求得不同浓度的摩尔电导率Λ ，然后以Λ对作图，可得一直线。将直线外推至，其截距即为无限稀释摩尔电导率Λ∞。根据离子独立运动定律，电解质溶液在无限稀释时，其摩尔电导率，等于其中正、负离子的无限稀释摩尔电导率之和。即 Λ∞m =Λ∞m,++ Λ∞m,-
电导、电导率和摩尔电导率
第二节 电导、电导率与摩尔电导率 电解质溶液和金属导体一样，服从下列关系 V R I = l R A ρ= R 、ρ越小，导体的导电能力越好。但是，对于电解质溶液，其导电能力通常用电导G 和电导率κ来描述。 一、电导及电导率 1．电导 1 def G R (6-4) G 的单位为1()S -Ω=西门子。当溶液中有多种电解质时，则溶液的总电导是所有电解质的电导之和，即 123G G G G =+++ 2．电导率(以前也称比电导) 1 1def l G A l R A ρκ== (6-5) 式中l 为两电极间的距离，A 为电极 面积。κ的单位为11/m S m --Ω?=。令 l A l K A = 称为电导池常数，与电导池几何特征有关。 ⑴物理意义 由上式可知，当A ＝1m 2，l ＝1m 时，G ＝κ。因此，κ就是长1m 、截面积为1m 2 的导体所具有的电导。对电解质溶液来说，其κ就是相距1m ，电极面积为1m 2的两个平行板电极间放置1m 3电解质溶液时的电导。 ⑵与浓度的关系 由图可以看出以下两点： Ⅰ. 当浓度相同时，强酸的电导率最大，强碱次之，盐类较低，弱电解质最低。这是由于H +和OH -的电迁移率远远大于其它离子，至于弱电解质，则是由于单位体积内参加导电的离子很少。 Ⅱ. κ-c 曲线上存在极大点。但弱电解质的变化不明显。 实际上，除了那些溶解度较低的盐类，它们在没有到达极大点时就已经饱和了，其它的电解质都有类似的情况。在较稀的浓度范围内，随浓度增加单位体积溶液中的离子数目增加，κ逐渐增大。当浓度足够大以后，离子间的静电作用将使离子的迁移速度大大减小，另外正、负离子还可能缔合成荷电量较少的或中性的离子对，因而会出现随浓度增大κ值减少的情况。至于弱电解质溶液，单位体
电导率的测定实验报告
上海应用技术大学 实验报告 课程名称无机化学综合实验（水环境指标综合分析）实验项目电导率的测班级（课程序号）组别 同组者实验日期指导教师成绩 一、实验目的 1、熟悉电导率仪构造和工作原理 1、掌握电导率仪使用方法 二、实验原理 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的工作原理是将两块平行的极板放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势(通常为正弦波电压)，然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，由导体本身决定的。水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时，电导率随浓度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。 电导率的工作原理 电导率仪的使用方法电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定的关系，当它们的浓度较低时，电导率随着浓度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。 水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大 使用方法
电导率仪是适用于精密测量各种液体介质的仪器设备，电导率计主要用来精密测量液体介质的电导率值，当配以相应常数的电极可以精确测量高纯水电导率。可广泛应用于饮用水和污水，化学，石化，纸浆和造纸，食品和饮料、制糖、钢铁、表面处理，蒸汽发电和电子产品，半导体，制药工业。 1、检查一下指针是否指零，如果不指零调节电导率仪上的调零旋钮， 2、将电导率仪调节到校正档，指针指向最大刻度， 3、按照电极常数调节旋钮，测量时调节到测量档。 注意事项 1. 电极的引线不能潮湿，否则将测不准。 2. 高纯水被盛入容器后应迅速测量，否则电导率升高很快，因为空气中的CO2 溶入水里变成碳酸根离子。 3. 盛被测溶液的容器必须清洁，无离子玷污。 相关理论知识 电导率 电导率是物质传送电流的能力，与电阻值相对，单位Siemens/cm 。 水的硬度 水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度，硬度单位是ppm，1ppm代表水中碳酸钙含量1毫克/升(mg/L)。 电导(G)是电阻(R)的倒数。因此当两个电极(通常为铂电极或铂黑电极)插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极间距L(cm)正比，与电极的截面积A(cm2)反比，即R =ρ×(L/A);其中ρ为电阻率,是长1cm，截面积为1cm2导体的电阻，其大小决定于物质的本性。 据上式，导体的电导(G)可表示成下式:G =1/R=(1/ρ)×(A/L)=K×(1/J) ;其中，K=1/ρ称为电导率，J =L/A称为电极常数;电解质溶液电导率指相距1cm
强电解质极限摩尔电导率的测定
一. 实验目的及要求 1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。 2、掌握由强电解质稀溶液的电导率测定极限摩尔电导率的方法。 3、用电导仪测定KCl溶液的摩尔电导率，并用作图外推求其极限摩尔电导。 二.实验原理 1.电导、电导率与摩尔电导率 （1）电导：(conductance) 物体导电的能力可用电阻R (resistance，单位为欧姆，用符号Ω表示)或电导G来表示。G为电阻R的倒数，即G =1/R，单位为西门子(siemens)，用S或Ω-1表示。 （2）电导率( conductivity )：电导率κ为电阻率ρ的倒数，即 由上式可知，κ的单位是S · m-1。其物理意义是电极面积各为1m2、两极间相距1m时溶液的电导。其数值与电解质的种类、溶液浓度及温度等因素有关。 （3）摩尔电导率(molar conductivity) ：摩尔电导率是指在相距为1m的两个平行电极之间充入含1mol电解质的溶液时所具有的电导，用公式表示为
式中V m为含有1mol电解质的溶液的体积(单位为m · mol )，c为电解质溶液的物质的量浓度(单位为mol · m )，所以的单位为 S · m2· mol-1。 注意：在使用摩尔电导率时，要注明所取的基本单元。如以1mol 元电荷的量为基本单元， 则(1/2CuSO4)=7.17×10S · m2· mol-1。 2. 强电解质溶液的摩尔电导率与浓度的关系 柯尔劳施（Kohlrausch）根据实验结果得出结论： 在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成直线关系，即 —无限稀释时的摩尔电导率 Λ∞ m A —常数 下图为几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根的图。由图可见，无论是强电解质，还是弱电解质，其摩尔电导率均随 c→0 而增
电导率的测定及其应用
电导率的测定及其应用 摘要：根据电导率与溶液浓度，电解质的解离度及解离常数的关系，我们可以根据已测定的电导率来进行计算。 关键词：电导率，摩尔电导率，解离度，解离平衡常数。 0．引言 导体有两类，一类为金属导体，电流的载体是电子，电子流动的反方向即电流方向。另一类导体为电解质，电流的载体为离子，在一定得电场推动下，正离子向负极，负离子向正极迁移，电流的方向与正离子迁移方向一致。 因为不同种类，不同浓度的电解质溶液的电导率各不相同，电导率值遇浓度密切相关。因此测量溶液电导率将给我们电解质溶液的很多的信息。 本实验是电导率测定的一系列应用。共包含四个方面：一，测定电解质溶液的摩尔电导率，从而计算电离度和电离平衡常数；二，测定强电解质溶液的摩尔电导率，由外推法求其无限稀释摩尔电导率；三，测定难溶物的电导率，进而求其溶解平衡常数；四，在本实验的基础上，练习生产生活实际，自己设计一个实验，我选择的是“电导率法检验葡萄酒的冷稳定性”。 通过本次试验，将加深我们对电导率部分相关概念知识的理解，同时能让我们掌握电导率仪的使用方法，以及外推法等常用数据处理方法。另外还能培养我们的动手操作能力，以及发散思维和创新能力。 1.材料与方法 实验一 实验一所需仪器药品：DDS-11A型电导率仪一台，恒温槽一套，100mL，200ML锥形瓶各两个，25mL移液管3支，0.1mol/L标准醋酸溶液 实验一的方法： 1.用25mL移液管取50Ml0.1mol/L醋酸标准溶液放入恒温槽内的100mL锥形瓶中，恒温 15min，测定溶液的电导率； 2.用吸取醋酸的移液管从已测溶液中吸出25mL溶液弃去。用另一支移液管取25mL电导 水注入已吸出溶液的100mL锥形瓶中，同法测定其电导率，如此稀释四次测定其电导率。 3.倒去所测醋酸溶液，洗净锥形瓶，并用电导水清洗，浸泡电极数分钟，然后取50mL电 导水测其电导。 实验完毕，关上电源，倒掉蒸馏瓶中的电导水，取出电极，拆卸装置。 实验二 实验二所需仪器药品：恒温槽一套；DDS-11A型电导率仪一台；25mL移液管两支；125mL 锥形瓶2个；0.1mol/L标准KCL溶液。 实验二步骤： 1.调整恒温槽温度在25.0摄氏度。 2.在锥形瓶中，用25mL移液管加入50ml0.1mol/L标准KCL溶液，插入电极，然后置于 恒温水浴中。等15—20min至温度恒定后，测其电导率k，至三次读数接近为止。 3.用吸取KCL溶液的移液管从电导池中吸取25ml溶液弃去，用吸取的移液管25ml电导 水注入电导池中，混合均匀，等温度恒定后测定其电导率k,如此稀释四次，分别测其电导率k..