电导分析2.
20电化学分析法2
对一定的电导电极，电极面积A与电极间距离L一定， L/A为定值，称为电导池常数，用θ表示
L R 1
A
G
电导和电导率
电解质溶液导电过程是通过离子来进行的，因此电导率 κ与电解质溶液的浓度和性质有关。
（1）在一定范围内，离子的浓度愈大，电导率愈大。 （2）离子的迁移速度愈快，电导率愈大 （3）离子的价数愈高，电导率愈大
conductance(G) 、specific conductance ()
导体分类 第一类导体：电子导体，它是依靠电子的定向流动导电的， 如金属、某些金属氧化物、石墨等都是这一类导体。
第二类导体：离子导体或电解质导体，它是借离子在电极作 用下的定向移动进行导电的，这类导体包括水或非水溶剂的 电解质溶液和固体电解质。
溶液电导的测量
1．电导池 电导池含有两个电导电极 电导电极由两片平行的铂片制成 为了提高测量的灵敏度，常采用铂黑电极，其表面积大， 电流密度小，极化作用也就小，用于测量电导率高的溶 液（κ＞10μS·cm-1）。
在测量低电导率的溶液时，铂黑对电解质有强烈的吸附 作用而出现不稳定现象，这时宜用光亮铂电极。
直接电导法
2. 合成氨中一氧化碳与二氧化碳的自控监测
在合成氨的生产流程中，必须监控一氧化碳和二 氧化碳的含量。因为当其超过一定限度时，便会使催 化剂铁中毒而影响生产的进行。在实际生产过程中， 可采用电导法进行监测。
5CO I2O5 105~ 110oCI2 5CO2 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O
电导滴定法
注意： 在滴定过程中，由于滴定剂的加入而使溶液不断稀释， 为了减小稀释效应的影响和提高方法的准确度，应使 用浓度较大的滴定剂，一般滴定剂浓度比被滴溶液浓 度大10倍。
第二章 电导分析法
在无限稀释的溶液中，离子淌度用UA,0 表 示，称为离子的极限淌度。 在电解质完全电离的情况下，离子淌度和 摩尔电导率的之间有如下关系：
m U U F
,m U F
(F为法拉第常数)
和
,m U F
---摩尔电导率随浓度的变化，是由离子淌度的 变化引起的; --- 正、负离子摩尔电导率之差，是 由离子淌度的差异引起的。
摩尔电导率为正离子和负离子的摩尔电
导率之和。
即：
o ,
0， m
0 , 0 ,-
式中， 、 分别代表无限稀释的溶液
o ,-
中正离子和负离子的摩尔电导率。
在无限稀释的溶液中，正、负离子的电导率只取决 于离子的本性，不受其他共存离子的影响。
例如：已知离子极限摩尔电导率可计 算弱电解质的λNO3Λ
则
c G m 22 . 7 10
3
53
4
( 349 . 82 71 . 44 ) 10
28 . 6
mol· -3 m
即c = 0.0286mol· -1 L
例4：在25℃时，用面积为1.11cm2,相距 1.00cm的两个平行的铂黑电极来测定纯 水的电导，其理论值为多少？
解：纯水的极限摩尔电导率； Λm=λH+ +λOH-=547.42×10-4S· 2· -1 m mol 纯水中氢离子、氢氧根离子的浓度均为 10-7mol· -1，即c=10-4mol· -3 L m 由纯水的电导率为k=cΛm=5.4742×10-6S· -1 m 所以纯水电导为G=kA/l=5.4742×10-6×1.11×10-2 =6.08×10-8S
2 电介质的电导
电导G、泄漏电流 、绝缘电阻R 均反应绝缘好坏， 电导 、泄漏电流Ig、绝缘电阻 均反应绝缘好坏， 实际中多用R或 实际中多用 或Ig 按载流子的不同， 按载流子的不同，电介质的电导又可分为离子电导 和电子电导两种。 和电子电导两种。 电子电导：一般很微弱， 电子电导：一般很微弱，因为介质中自由电子数 极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。 极少；如果电子电流较大，则介质已被击穿。 离子电导：本征离子电导： 离子电导：本征离子电导：极性电介质有较大的本 征离子电导，杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中， 征离子电导，杂质离子电导：在中性和弱极性电介质中， 主要是杂质离子电导。 主要是杂质离子电导。
高压绝缘基本理论
(1)气体电介质电导 气体电介质电导 气体电介质在低于气 体击穿电场强度下， 体击穿电场强度下，泄 漏电流极小，故可作为 漏电流极小， 标准电容器的介质。 标准电容器的介质。
I 放电
UjUBiblioteka 当气体电介质场强达到其击穿场强时， 当气体电介质场强达到其击穿场强时，气体分子发 生碰撞游离大量电子参与导电。 生碰撞游离大量电子参与导电。气体由绝缘状态变为 导电状态 提高气体耐电强度的措施： 提高气体耐电强度的措施：提高气体压力 采用高真空 采用不易游离的气体FS6 等 采用不易游离的气体
高压绝缘基本理论
(3)固体电介质电导 固体电介质电导 通常是杂质离子参与导电 接近击穿时碰撞游离和阴极释放出大量电子参与导电 体积电导和表面导电： 体积电导和表面导电： 表面电导通常远大于体积电导，受环境影响很大， 表面电导通常远大于体积电导，受环境影响很大， 如受潮、脏污。所以，在测量体积电阻率时， 如受潮、脏污。所以，在测量体积电阻率时，应尽 量排除表面电导的影响，应清除表面污秽、 量排除表面电导的影响，应清除表面污秽、烘干水 并在测量电极上采取一定的措施。 分、并在测量电极上采取一定的措施。 电介质电导受温度影响较大：温度高，电导大， 电介质电导受温度影响较大：温度高，电导大，泄 漏电流大，绝缘电阻低。 漏电流大，绝缘电阻低。
电导率操作规程
电导率操作规程引言概述：电导率是衡量溶液中电离物质浓度的重要指标，广泛应用于水质分析、环境监测、工业生产等领域。
为了保证电导率测试的准确性和可靠性，制定一套操作规程是必要的。
本文将详细介绍电导率操作规程的内容和步骤。
一、准备工作1.1 校准仪器：使用标准电导率溶液校准电导率计，确保仪器的准确度。
1.2 清洁容器：使用纯水清洗电导率测量容器，并用纯水漂洗干净，避免残留物干扰测试结果。
1.3 准备样品：根据需要测试的溶液类型，准备样品，并确保样品的温度与测试时的温度一致。
二、仪器操作2.1 打开电导率计：按照仪器说明书操作，打开电导率计，并等待其稳定。
2.2 放置样品：将准备好的样品倒入电导率测量容器中，注意不要溢出。
2.3 测量电导率：将电导率计的电极浸入样品中，确保电极与样品充分接触，等待电导率计显示稳定的数值。
三、结果记录3.1 记录样品信息：记录样品的名称、批号、采样时间等信息，以便后续分析和比对。
3.2 记录电导率数值：将电导率计显示的数值记录下来，并标明测试时的温度。
3.3 备注异常情况：如有异常情况浮现，如样品浑浊、电导率计显示不稳定等，需记录下来并标注原因。
四、数据处理4.1 校正温度：根据电导率计的温度系数，对测量结果进行温度校正，以获得准确的电导率数值。
4.2 比对标准值：将测得的电导率数值与标准值进行比对，判断样品的电导率是否符合要求。
4.3 分析结果：根据比对结果，对样品的电导率进行评估和分析，并记录下来。
五、清洁与维护5.1 清洁电导率计：使用纯水清洗电导率计的电极，并用干净的纸巾擦干。
5.2 存放仪器：将电导率计放置在干燥、通风良好的地方，避免阳光直射和高温环境。
5.3 定期维护：根据仪器说明书，进行定期的维护和保养，以确保仪器的正常运行。
总结：电导率操作规程是保证电导率测试准确性和可靠性的重要步骤。
通过准备工作、仪器操作、结果记录、数据处理以及清洁与维护等五个部份的详细阐述，可以确保电导率测试的准确性，并为后续的数据分析和评估提供可靠的基础。
实验二：电导率的测定及其应用
电导率的测定及其应用一、实验目的1. 掌握电导率仪的测量原理和使用方法；2. 测定KCl 水溶液的电导率，并求算它的无限稀释摩尔电导率；3. 用电导法测量醋酸在水溶液中的解离平衡常数K 。
二、实验原理1. 电解质溶液的导电能力通常用电导G 表示，其单位是西门子，用符号S 表示。
如将电解质溶液中放入两平行电极之间，电极间距离为l ,电极面积为A ，则电导可以表示为：AG kl =k ：电解质溶液的电导率，单位为S.m -1，l/A ：电导池常数，单位为m -1，电导率的值与温度、浓度、溶液组成及电解质的种类有关。
在研究电解质溶液的导电能力时，常用摩尔电导率Λm 来表示，其单位为S.m 2.mol -1。
Λm 与电导率k 和溶液浓度c 的关系如下所示：m kcΛ=2. 摩尔电导率Λm 随着浓度的降低而增加。
对强电解质而言，其变化规律可以用科尔劳斯（Kohlrausch ）经验式表示：m m ∞Λ=Λ-m∞Λ为无限稀释摩尔电导率。
在一定温度下，对特定的电解质和溶剂来说，A 为一常数。
因此，将摩尔电导率Λm将直线外推与纵坐标的交点即为无限稀释摩尔电导率m∞Λ。
3. 在弱电解质的稀薄溶液中，离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽略。
因此，在浓度c 时的解离度α等于摩尔电导率Λm 和无限稀释摩尔电导率m∞Λ之比，即用下式表示：mmα∞Λ=Λ在一定温度下，对于AB 型弱电解质在水中电离达到平衡时有如下关系：AB ≒A ++ B —开始 c 0 0平衡时 c(1-α) c α c α 该反应的解离平衡常数K 与解离度α有如下关系:2221()11()mm m m m m m mc c K c K αα∞∞∞∞Λ==-ΛΛ-ΛΛ=+ΛΛΛ由此可以看出，如果测得一系列不同浓度AB 型溶液的摩尔电导率Λm ，然后以1/Λm 对c Λm 作图可得到一条直线，其斜率为21()m K ∞Λ 如果知道无限稀释摩尔电导率m∞Λ的数据，即可求得解离平衡常数K 。
第二章电导分析法
迪拜-夫肯汉根效应
（三） Debye Huckel -Onsager电导理论
1.弛豫效应（relaxation effect）
由于每个离子周围都有一个离子
氛，在外电场作用下，正负离子作逆 向迁移，原来的离子氛要拆散，新离 子氛需建立，这里有一个时间差，称 为弛豫时间。
在弛豫时间里，离子氛会变得不对称，对中心离子的 移动产生阻力，称为弛豫力。这力使离子迁移速率下降， 从而使摩尔电导率降低。
在一定温度和溶剂下，Λοm为一定值。该值在一定 程度上反映了个离子导电能力的大小。
下面是一些常见离子在水溶液的极限摩尔 电导（25º C）
阳离子 λοm+ 阴离子 λοm-
H+
Na+ K+
1 2
349.8
50.11 73.52
OHClBr1 SO422
197.6
76.34 78.3
Mg2+
53.06
摩尔电导规定了电解质的物质的量，而不管 体积大小
Λm
C
摩尔电导与浓度的关系
Λm为摩尔电导S· 2mol-1 cm
摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质，
但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。
例如，对 CuSO4 溶液，基本质点可选为 CuSO4 或
( 1 CuSO 4 ) ，显然，在浓度相同时，含有1mol CuSO4 溶 2
Λm ( AΛm B) c
D:介电常数
:介质的黏度
T:绝对温度
理论解释
松弛效应与电泳效应
（1）离子在溶液中以的形式存在和在电场中的运动过程 离子氛：中心离子被相反电荷的离子和溶剂化分子包围 形成球状。 运动过程：是离子氛不断生成和破坏的过程。 离子氛生成和消失的时间：离子氛松弛时间。 （2）不对称的离子氛对中心离子的运动起阻碍作用 松弛效应(不对称效应)，系数A （3）溶剂化分子与离子一起运动造成的阻碍作用：电泳效应, （4）高频交流电场，电导随频率变化的现象：
实验2电导的测定及其应用——难溶盐溶解度的测定
实验 2 电导的测定及其应用——难溶盐溶解度的测定实验2 电导的测定及其应用——难溶盐溶解度的测定一、实验目的1.掌握电导测定原理及方法。
2.通过电导测定法，研究难溶盐的溶解度。
3.理解难溶盐溶解度的概念及其影响因素。
二、实验原理电导是物质导电能力的度量，可以通过测定溶液的电导率来反映溶液中离子的浓度。
难溶盐的溶解度是指在一定温度和压力下，一定量溶剂中可溶解的难溶盐的最大量。
通过电导测定法，可以研究难溶盐的溶解度，进而了解其电离情况及离子交换性能等。
三、实验步骤1.准备实验仪器：电导率仪、恒温水浴、称量纸、电子天平、容量瓶、烧杯、滴管等。
2.配制不同浓度的难溶盐溶液，分别置于容量瓶中。
3.将电导率仪进行校准，确保测量准确。
4.将容量瓶中的溶液倒入电导池中，记录下此时溶液的温度。
5.测定溶液的电导率，记录数据。
6.加入少量难溶盐，搅拌使其溶解。
7.等待一定时间，待溶液达到平衡状态后，再次测定溶液的电导率，记录数据。
8.重复步骤6和7，直至难溶盐不再溶解为止。
9.数据处理及分析。
四、实验结果与数据分析1.数据记录：将每次测定的电导率和难溶盐加入量记录在表格中。
2.数据处理：根据实验数据绘制出难溶盐溶解度曲线，横坐标为温度，纵坐标为电导率。
曲线上的转折点对应于难溶盐的最大溶解度。
3.数据分析：比较不同温度下难溶盐的溶解度，分析其影响因素。
例如，温度升高，分子运动加快，溶解度增大；压力增大，分子间距减小，溶解度增大。
此外，难溶盐的晶体结构、溶剂的性质等也会影响溶解度。
五、结论通过本实验，我们掌握了电导测定法及其在研究难溶盐溶解度方面的应用。
实验结果表明，温度和压力是影响难溶盐溶解度的主要因素。
此外，本实验还发现不同难溶盐在相同温度下的溶解度存在差异，这与其晶体结构和溶剂性质有关。
通过本实验，我们对难溶盐溶解度的概念有了更深入的理解，并掌握了电导测定法在研究难溶盐溶解度方面的应用技巧。
这对于我们今后在实际工作中利用电导测定法进行相关研究具有重要的指导意义。
电导率的测定实验报告
电导率的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测定不同溶液的电导率，掌握电导率的测定方法，了解电解质溶液与非电解质溶液的区别，并探究其与浓度、温度等因素之间的关系。
二、实验原理1. 电导率电导率是指物质在单位长度和单位面积内，在单位时间内通过的电量与所加电压之比。
其计算公式为：κ = I / (U * S)其中，κ为电导率，I为通过物质的电流强度，U为所加电压，S为物质所占据的截面积。
2. 电解质溶液和非电解质溶液根据溶解后能否导电可将溶液分为两类：一类是能够导通电流的溶液，称为“电解质溶液”；另一类则不能导通电流，称为“非电解质溶液”。
三、实验步骤1. 实验器材准备：万用表、恒温水浴器、烧杯、移液管等。
2. 实验样品准备：分别取一定量的NaCl、CuSO4和葡萄糖等样品。
3. 实验操作：(1) 将NaCl、CuSO4和葡萄糖等样品分别加入烧杯中，并加入适量的去离子水，制成不同浓度的溶液。
(2) 将万用表置于电导率测定桥上，将电极插入溶液中，调节电桥平衡。
(3) 分别测定不同浓度的NaCl、CuSO4和葡萄糖溶液的电导率，并记录实验数据。
(4) 在恒温水浴器中调节温度，分别测定不同温度下NaCl溶液的电导率，并记录实验数据。
四、实验结果与分析1. 实验数据处理根据上述步骤所得到的实验数据，我们可以得到各个样品在不同条件下的电导率值。
通过对比不同样品之间的差异，可以初步判断其为电解质或非电解质溶液。
2. 结果分析从实验结果来看，NaCl和CuSO4在水中能够完全离解成阳离子和阴离子，形成了大量游离离子。
因此它们是典型的强电解质溶液。
而葡萄糖等非金属元素化合物则不能在水中完全离解成游离离子，因此是非电解质溶液。
此外，我们还发现电导率与浓度、温度等因素之间存在一定的关系。
具体来说，随着浓度的增加，电导率也会增加；而随着温度的升高，电导率则会降低。
这是由于浓度和温度的变化会影响到物质中游离离子的数量和运动速度。
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电导分析法（2）
课题导入：
前面学过了电导分析法的基本原理，以及电导和浓度的关系。
下面我们继续学习怎样利用电导进行浓度的测量。
三、溶液电导的测量
电导是电阻的倒数，因此测量电导实际上就是测量它的电阻。
电导的测量装置包括电导池和电导仪。
1．电导池
电导池是有两个电导电极构成。
电导电极一般由两片平行的铂制成的。
测量电导的铂黑电极，表面积大，电流密度小，极化作用也就小，用于测量电导率高的溶液。
在测量低电导率的溶液时，铂黑对电解质有强烈的吸附作用而出现不稳定现象，这时不宜用光亮铂电极。
2．溶液电导的测量方法
电阻分压法，平衡电桥法，不平衡电桥法。
平衡电桥法的原理如下：
四、影响溶液电导测量的因素
1．电极极化的影响
所谓极化是指电导池中发生的电解现象。
因为溶液电解后，使阳极的电位值增加，阴极的电位值减小，即两极分化，极化由此得名。
影响电导测量的极化有浓差极化和化学极化。
若电导池上加一直流电压，电导池中即发生电解作用，电极反应速率要比离子迁移速率快得多，瞬时后，阳极或阴极的表面附近溶液中离子供不应求，导致电极周围的离子浓度比电导池中溶液的离子浓度低得多，形成浓差极化。
电流密度越大，浓差极化越严重。
浓差极化的存在使电极与溶液的接触面之间没有平衡状态存在，造成误差。
化学极化是由于电解物在电极与溶液之间形成电阻。
例如，测量NaCl溶液的电导时，带负电荷的C1移向正极后失去电子变成C12，Cl2附着在电极表面形成一层气泡，使电极与溶液隔绝，相当于电阻增加。
消除浓差极化和化学极化的主要措施是用交流电源供电。
因交流电源不断改变外加电压的方向，使每次电流流动所引起的极化，被下次电流流动反方向抵消，所以发生的浓差极化也相应抵消。
此外，也可用加大电极表面积的办法，即在电极表面镀上一层粉末状的铂黑以加大电极表面积，减小电流密度。
但测量低电导时，铂黑会吸附大量溶液，使电导不稳定，影响结果的准确性。
2．电容的影响
仪器用交流电源供电后，电容的影响就不容忽视。
因为电容的存在会改变两个极片间的电阻值，影响测量结果。
消除电容影响可采取两种措施：一是加大极片面积和极间距离，从而加大溶液的电阻，这种措施必然受到一定的限制；二是加大电源的频率，因为频率愈高，电容影响愈小，尤其是在溶液浓度较大的情况下，所用电源的频率都要略高一此。
3．温度的影响
电解质溶液的电导率随温度的升高而增加，一般每升高1℃，电导率约增加2％。
温度升高后可增加离子活动的能量，使离子迁移速率加快，从而使电导率增加。
因此，对于精密测量应在恒温下进行，或者仪器增设温度补偿线路。
一般的电导测定要求在短时间内温度稳定就行了。
4．其他杂质的影响
由于溶液电导与浓度存在线性关系，因此空气中若存在某些杂质(如CO2、NH3)而被溶液吸收或蒸馏水中存在微量杂质均会影响电导的测定。
为了减少这些杂质的影响，要求使用纯度较高的蒸馏水，必要时应用蒸馏水加少量高锰酸钾的碱性溶液进行重蒸馏以驱除氨。
五、电导分析法及应用
（一）直接电导法
直接根据溶液的电导与被测离子浓度的关系来进行分析的方法，叫做电导法。
电导法主要应用于水质纯度的鉴定及生产中某些中间流程的控制及自动分析，强电解质溶液总浓度的测定，土壤，海水的盐度。
1、水质监测
工业上的锅炉用水及排放的废水、河流、湖泊，实验室用水等都需要对水的质量指标作监测。
水的电导率是反映水质的很重要的一个指标。
它反映了水中电解质的总含量——可溶性的无机盐类。
但一些非导电物质，如有机物、细菌、藻类及其它
悬浮杂质不能在电导率上反映出来。
水的类型自来水普通蒸馏
水离子交换水
电导率(κ/s·cm-1)5.26×10-4
（～10-
4）
2.9×10-6
（～10-
6）
5×10-7
（～10-
7）
2．大气监测
由各种污染源排放的大气污染气体主要有SO2、CO、CO2及N X O Y等。
可利用气体吸收装置，将这些气体通过一定的吸收液，利用反应前后电导率的变化来间接反映气体的浓度.该法灵敏度高，操作简单，并能获得连续读数，因而在环境监测中广泛应用.
例：大气中SO2的测定，SO2气体用H2O2吸收，SO2被H2O2氧化为H2SO4后电导率增加，由此可计算出大气中SO2的含量。
SO2 + H2O2 → H2SO4 + H2O
可用此法测定大气中HCl、 HF、 CO2等气体。
（二）电导滴定法
电导滴定法是根据滴定过程中溶液电导的变化
来确定滴定终点，滴定剂与溶液中待测离子反应生成水，沉淀或难离解的化合物，使溶液的电导发生变化，而在化计点时滴定曲线上出现转折点，指示滴定终点。
摩尔电导H+＞ OH- ＞ Na+
1．强酸强碱的滴定
如用NaOH滴定HCl，反应为
H+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- +H2O
H++Cl-H+余+Na++Cl-+H2O 滴定前化计点前
Na++Cl-+ H2O Na+ + Cl- +OH-
化计点化计点后
在滴定过程中，由于滴定剂的加入而使溶液不断稀释，为了减小稀释效应的影响和提高方法的准确度，应使用浓度较大的滴定剂，一般是滴定剂浓度比被滴溶液浓度大10倍。
电导滴定法还可以测定用指示剂法或电位法无法直接准确测定的相当弱的酸，例如，硼酸
（Ka=5.8×10-10）。
电导滴定还可应用于沉淀滴定、配位滴定、氧化还原滴定。
2.弱酸(或弱减)的滴定
如NaOH滴定弱酸
HA + Na+ + OH- = H2O + Na+ + A-
若弱酸的离解常数越小，起始电导值越低，滴定开始时，由于滴定反应产物A-抑制HA的离解，溶液电导逐渐降低，随着滴定的进行，非电导的弱
酸HA转变为导电较好的盐、Na+、A-。
溶液的电导开始上升，在化计点以后，NaOH过量，使电导
增加迅速，转折点为溶液终点。
HA→HA余+Na++A- →A-+Na+→A- +Na++ OH-
滴定前化计点前化计点化计点后。