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  ghjl10 2017-09-27 15:48:24

  　　一、實驗目的和要求 　　1、理解溶液的電導、電導率和摩爾電導的概念 　　2、掌握電導率儀的使用方法 　　3、 掌握交流電橋測量溶液電導的實驗方法及其應用 　　二、實驗內(nèi)容和原理 　　1、電導率的概念 　　電導是描述導體導電能力大小的物理量，以G來表示 　　其中l(wèi)/A為電導池常數(shù)，以Kcell來表示，к為電導率。 　　通常由于電極的l和A不易精確測量，因此在實驗中用一種已知電導率的溶液先求出電導池的常數(shù)Kcell，然后再把欲測的的溶液放入該電導池中測出其電導值，在根據(jù)上式求出其電導率。 　　溶液的摩爾電導率是指把含有1mol電解質(zhì)的溶液置于相距為1m的兩平行板電極之間的電導，以m表示。摩爾電導率與電導率的關系為 　　在很稀的溶液中，強電介質(zhì)的摩爾電導率與其了、濃度的平方根成直線函數(shù)。用公式表示為： 　　若通過濃度的平方根與摩爾電導率作圖，外推即可求得無限稀釋時的摩爾電導率。 　　惠斯登電橋基本原理 　　如圖所示的電路圖中， 　　實驗中，通過調(diào)整電橋上的示波器，使得通過其上的電流為零，即表明C點和D點的電勢相等，可以等到如下關系: 　　亦即 　　通過調(diào)節(jié)電橋臂的比值，就可以得出Rx的值。 　　三、主要儀器設備 　　儀器：音頻振蕩器1臺；示波器1臺；電導率儀；電導池；鉑電極1支；轉(zhuǎn)盤電阻箱3只；恒溫槽裝置1套；50mL移液管4支；100mL容量瓶4個 　　試劑：0.02mol/dm3標準KCl溶液，0.1mol/dm3標準醋酸溶液 　　四、操作方法和實驗步驟 　　1、溶液的配制 　　用0.02mol/L的KCl溶液配制不同濃度的KCl溶液，其濃度分別為0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16。并分別做好標記，放入25℃的恒溫槽中備用。 　　2、電路的連接 　　按照上圖連接好電路圖。注意需要按照電路圖中ABCD四個點來連線。 　　3、測定不同濃度的KCl溶液的電阻 　　將電極插入溶液中，按照濃度依次升高的順序分別測定5個溶液的電阻值。將電橋臂按照1：1、1：2、1：3三種形式進行測量。記錄測定出來的數(shù)據(jù)。 　　4、用電導率儀來測定自來水和去離子水的電導率 　　首先對于使用高調(diào)還是低調(diào)進行估計和判斷，如果電導率大于300×10-4S/m，則使用高調(diào)，反之則使用低調(diào)。在測量之前首先要校準，即在校準檔將指針調(diào)至Z大。測量時同樣要注意從大量程向小量程調(diào)，Z終達到精確。 　　五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 　　25℃時0.02mol/dm3KCl溶液的電導率為0.2765S/m 　　1、 電導池常數(shù) 　　R1/ R2/ R3/ R/ G/S Kcell/S•m-1 　　1 1000 1000 222 222 4.50×10-3 61.444 　　2 1000 2000 446 223 4.48×10-3 61.719 　　3 1000 3000 666 222 4.50×10-3 61.444 　　Kcell平均 61.536 　　2、25℃時的結果 　　KCl濃度/mol•L-1 KCl濃度mol/m3 KCl濃度平方根 次數(shù) R1/W R2/W R3/W R/W G/S k/ S•m-1 ∧m/S•m2•mol-1 　　0.02/16 1.25 1.118033989 1 1000 1000 3322 3322 0.0003010 0.018522 0.0148176 　　2 1000 2000 6645 　　3 1000 3000 9965 　　0.02/8 2.5 1.58113883 1 1000 1000 1702 1704 0.000587 0.036122 0.0144488 　　2 1000 2000 3410 　　3 1000 3000 5118 　　0.02/4 5 2.236067977 1 1000 1000 844 880 0.0011364 0.06993 0.013986 　　2 1000 2000 1690 　　3 1000 3000 2538 　　0.02/2 10 3.16227766 1 1000 1000 447 447.5 0.0022346 0.137508 0.0137508 　　2 1000 2000 895 　　3 1000 3000 224 　　0.02 20 4.472135955 1 1000 1000 226 226.8 0.0044092 0.271325 0.0135663 　　2 1000 2000 453 　　3 1000 3000 114 　　以KCl濃度的平方根對∧m作散點圖并進行線性回歸分析得到如下圖形： 　　3. 的計算 　　通過圖所擬合的線性回歸方程可知，當 =0時，∧m=0.015 S•m2•mol-1，即 　　=0.015 S•m2•mol-1 　　六、實驗結果與分析 　　查閱KCl溶液 的標準值為0.01499 S•m2•mol-1 　　則可以計算其相對誤差 Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰ 　　七、討論與心得 　　1、實驗中不必扣除水的電導。因為經(jīng)測定，實驗所使用的去離子水的電導與待測溶液的電導相差幾個數(shù)量級，因此不會對實驗結果產(chǎn)生很大的影響。 　　2、溶液配制時的問題：溶液時由大濃度向小濃度一瓶一瓶稀釋過來的。一旦某一瓶配制出現(xiàn)偏差，則將影響到后面的幾瓶，因此在溶液配制的時候要及其小心，我認為這也是影響實驗準確性的一個很重要的因素。 　　3、濃度較小時，信號不明顯，即某個電阻改變一個大阻值，其示波器的變化不大，可能會導致大的偏差。 　　思考題： 　　1、如何定性地解釋電解質(zhì)的摩爾電導率隨濃度增加而降低？ 　　答：對強電解質(zhì)而言，溶液濃度降低，摩爾電導率增大，這是因為隨著溶液濃度的降低，離子間引力變小，粒子運動速度增加，故摩爾電導率增大。 　　對弱電解質(zhì)而言，溶液濃度降低時，摩爾電導率也增加。在溶液極稀時，隨著溶液濃度的降低，摩爾電導率急劇增加。 　　2、為什么要用音頻交流電源測定電解質(zhì)溶液的電導？交流電橋平衡的條件是什么？ 　　答：使用音頻交流電源可以使得電流處于高頻率的波動之中，防止了使用直流電源時可能導致的電極反應，提高測量的精確性。 　　3、電解質(zhì)溶液電導與哪些因素有關？ 　　答：電解質(zhì)溶液導電主要與電解質(zhì)的性質(zhì)，溶劑的性質(zhì)，測量環(huán)境的溫度有關。 　　4、測電導時為什么要恒溫？實驗中測電導池常數(shù)和溶液電導，溫度是否要一致？ 　　答：因為電解質(zhì)溶液的電導與溫度有關，溫度的變化會導致電導的變化。實驗中測電導池常數(shù)和溶液電導時的溫度不需要一致，因為電導池常數(shù)是一個不隨溫度變化的物理量，因此可以直接在不同的溫度下使用。

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