1、物理化学实验讲义物理化学实验讲义 化学化工学院物理化学教研室化学化工学院物理化学教研室目的要求目的要求 1.了解溶液电导、电导率、摩尔电导率等基了解溶液电导、电导率、摩尔电导率等基本概念。本概念。2.掌握用电桥法测量溶液电导的原理和电导掌握用电桥法测量溶液电导的原理和电导率仪的使用及溶液电导测定方法。率仪的使用及溶液电导测定方法。3.了解浓度对弱电解质电导的了解浓度对弱电解质电导的 影响，用电影响，用电导法测定醋酸的电离平衡常数。导法测定醋酸的电离平衡常数。实验原理实验原理 一定温度下，醋酸在水中发生电离，设电离前醋酸的浓度一定温度下，醋酸在水中发生电离，设电离前醋酸的浓度为为C(molL-1
2、)，达到电离平衡时，电离度为，达到电离平衡时，电离度为，则：，则：HAc H +Ac t=0 C 0 0 t=t平 C（1-）C C+-依标准电离平衡常数依标准电离平衡常数KC 的定义的定义)1(132dmmolcCCKc因此，只要测出因此，只要测出，即可求出，即可求出KC。（1）醋酸的电离度可用电导法来测定。醋酸的电离度可用电导法来测定。一定温度下，摩尔电导与电离产生的离子浓度成正比，因而也与一定温度下，摩尔电导与电离产生的离子浓度成正比，因而也与成成正比，即：正比，即：m将其代入（将其代入（1）式，得）式，得：mmmmcCCK2即：即：mmmCmCCK21以以m 对对 作图，可得一条直线，
3、其作图，可得一条直线，其2mCmmc bCKk :1 :截距斜率 （2）实验时，先测已知电导率的标准实验时，先测已知电导率的标准KCl溶液的电导，由式溶液的电导，由式求出电导池常数求出电导池常数 。再依浓度顺序测出系列未知溶液。再依浓度顺序测出系列未知溶液 的电导，的电导，仍由仍由 式求出未知溶液的电导率。再通过式求出未知溶液的电导率。再通过 式求出式求出m、，则，则KC、m可由式（可由式（2）求得）求得AlGAl2mCAlGiCCmkbCKbcm1（3）仪器和试剂仪器和试剂 DDS-303A型数字电导率仪型数字电导率仪恒温瓶恒温瓶磁力搅拌器磁力搅拌器恒温槽恒温槽滴管滴管铁架台铁架台铂黑电导电
4、极铂黑电导电极量筒。量筒。醋酸系列溶液醋酸系列溶液(50ml)二次水二次水标准标准KCl溶液（溶液（0.01000molL-1）测定装置示意图测定装置示意图图图1.测定电导率装置图测定电导率装置图1.DDS-303A电导率仪；电导率仪；2.恒温瓶；恒温瓶；3.铂黑电导电极；铂黑电导电极；4.待测溶液；待测溶液；5.恒温循环水；恒温循环水；6.磁力搅拌器磁力搅拌器实验步骤实验步骤1.调节恒温槽温度为调节恒温槽温度为250.2.打开电导率仪预热打开电导率仪预热10min以上。以上。2.校准电导池常数：用标准校准电导池常数：用标准KCl溶液分别润洗恒温瓶和铂黑电导电极，溶液分别润洗恒温瓶和铂黑电导电
5、极，然后用然后用50ml量筒量取大概量筒量取大概50ml的标准的标准KCl溶液，倒入恒温瓶中，溶液，倒入恒温瓶中，打开磁力搅拌器，调节温度补偿，将电导率仪调节到测量档，测量打开磁力搅拌器，调节温度补偿，将电导率仪调节到测量档，测量标准标准KCl溶液的电导率，等电导率仪读数稳定后，将读数调节到溶液的电导率，等电导率仪读数稳定后，将读数调节到1413S/cm。3.然后倒掉然后倒掉KCl溶液，用最小浓度的醋酸溶液润洗恒温瓶和电导电极，溶液，用最小浓度的醋酸溶液润洗恒温瓶和电导电极，然后倒然后倒50ml待测溶液入恒温瓶，待电导率仪读数稳定后，记下来待测溶液入恒温瓶，待电导率仪读数稳定后，记下来读数，即
6、为此溶液的电导率。读数，即为此溶液的电导率。4.重复重复3步，测量其他待测溶液的电导率值。步，测量其他待测溶液的电导率值。5.最后测量二次水的电导率。最后测量二次水的电导率。6.测定完毕就让电极浸泡在二次水中。关闭各仪器电源、自来水开关，测定完毕就让电极浸泡在二次水中。关闭各仪器电源、自来水开关，结束实验。结束实验。数据记录与数据处理数据记录与数据处理 1.数据记录数据记录实验温度：实验温度：250.1 ，当天大气压：，当天大气压：kPa0.01000 molL-1标准标准KCl的的 k=1.413mScm-1 其他原始数据记入表其他原始数据记入表1中。中。表表1 醋酸系列溶液的测定值及计算值
7、醋酸系列溶液的测定值及计算值测试液测试液C（molL-1）(Sm-1)m（Sm2mol-1）Cm2HAc(1)1103HAc(2)1102HAc(3)0.025HAc(4)0.050HAc(5)0.10二次水二次水/cK数据处理方法数据处理方法(1)运用式（运用式（3）计算）计算m后，再计算后，再计算Cm2。(2)分析分析m、Cm2数据，弃去明显不合理的数据，以数据，弃去明显不合理的数据，以m对对 作出一作出一条直线，求出直线的斜率条直线，求出直线的斜率k和截距和截距b，根据式（，根据式（3）求出）求出(3)查阅相关文献，找出醋酸的查阅相关文献，找出醋酸的 、及纯水的电导率，计算测及纯水的电导
8、率，计算测定值与文定值与文 献值的百分误差。献值的百分误差。2mCcmK和mcK注意事项注意事项 铂黑电导电极使用前要放在蒸馏水中活化铂黑电导电极使用前要放在蒸馏水中活化24h 磁力搅拌器的搅拌速度不能太快，以免打碎铂电磁力搅拌器的搅拌速度不能太快，以免打碎铂电极。极。测量前电导率仪要预热测量前电导率仪要预热10min以上以上 换溶液时要先用待测溶液洗恒温瓶和铂黑电导电换溶液时要先用待测溶液洗恒温瓶和铂黑电导电极极3次。次。待电导率仪读数稳定后，再记读数待电导率仪读数稳定后，再记读数。思考题思考题1.实验过程中，搅拌时应该注意什么问题？实验过程中，搅拌时应该注意什么问题？2.简述电导率仪的使用
9、方法，为什么测定溶液电导简述电导率仪的使用方法，为什么测定溶液电导要用交流电要用交流电?。3.为何要测电导池常数？如何测定？为何要测电导池常数？如何测定？4.公式公式 适用条件是什么？适用条件是什么？5.实验过程中，为什么要恒温？实验过程中，为什么要恒温？6.电极在电极在 不使用时，应把它浸在蒸馏水中，为什不使用时，应把它浸在蒸馏水中，为什么么?mmmmcccK2实验参考实验参考 1 影响电导率测定值的因素分析影响电导率测定值的因素分析 温度、浓度、仪器稳定性等因素都影响测定结果。温度、浓度、仪器稳定性等因素都影响测定结果。特别是在浓度很稀时，更为敏感，例如，新试剂特别是在浓度很稀时，更为敏感
10、，例如，新试剂瓶若未经测试液长时间浸泡，也会引入误差。因瓶若未经测试液长时间浸泡，也会引入误差。因此，实验中应确保被测溶液与试剂瓶的溶液浓度此，实验中应确保被测溶液与试剂瓶的溶液浓度一致；建议读数时尽量保持恒温槽温度一致，因一致；建议读数时尽量保持恒温槽温度一致，因为恒温槽的温度常有为恒温槽的温度常有0.1左右的波动。左右的波动。2 数据处理方法的理论分析数据处理方法的理论分析 由文献知：由文献知：51221076.1 ),(10907.3cmKmolmS故，截距故，截距：)(10907.3122molmSbm斜率：斜率：14543.01CKkmC由此可算出不同浓度的醋酸溶液的相关物理量，如表
11、由此可算出不同浓度的醋酸溶液的相关物理量，如表2所示。所示。表表2 醋酸系列溶液的理论计算值醋酸系列溶液的理论计算值i测试液测试液Ci（molm-3）(Sm-1)m(i)（Sm2mol-1）Cm2(i)HAc(1)110-20.00027822.78210-27.74010-6HAc(2)110-10.0013311.33110-21.77210-5HAc(3)10.0048514.85110-32.35310-5HAc(4)11010.016051.60510-32.57610-5HAc(5)11020.051495.14910-42.65110-5由表由表2可以看出，随着醋酸浓度的增加，可以看出，随着醋酸浓度的增加，增加，增加，减小，减小，增加。当我们通增加。当我们通过过 计算计算 ，进而计算，进而计算 时，由于数据一直在放大，故测定误差也在放大。时，由于数据一直在放大，故测定误差也在放大。因而，若不能把测定误差控制在一定范围，因而，若不能把测定误差控制在一定范围，就有可能不随就有可能不随 的减小而单的减小而单调增加。根据这一特性，我们完全有理由把那些反常实验点去掉。调增加。根据这一特性，我们完全有理由把那些反常实验点去掉。ii2iCii2iC2iCi
