第8章 電解質(zhì)溶液(4比3)

1、第八章第八章 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電能電能化學(xué)能化學(xué)能第第八章八章 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液8.1 電化學(xué)中的基本概念和電解定律電化學(xué)中的基本概念和電解定律 8.2 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù) 8.3 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo) 8.4 電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子8.5 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介8.1 電化學(xué)中的基本概念和電解定律電化學(xué)中的基本概念和電解定律1. 原電池和電解池原電池和電解池2. Faraday電解定律電解定律電能化學(xué)能 電化學(xué)主要是研究電化學(xué)主要是研究電能電能和和化學(xué)能化學(xué)能之間的之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中

2、有關(guān)規(guī)律相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。的科學(xué)。1. 原電池和電解池原電池和電解池電解電解 精煉和冶煉有色金屬和稀有金屬精煉和冶煉有色金屬和稀有金屬 電池電池 電化學(xué)分析電化學(xué)分析 生物電化學(xué)生物電化學(xué)電解法制備各種化工原料、電解法制備各種化工原料、金屬金屬復(fù)合材料和表面特種材料復(fù)合材料和表面特種材料電鍍法保護(hù)和精飾金屬電鍍法保護(hù)和精飾金屬陽極鈍化和氧化著色等陽極鈍化和氧化著色等汽車、宇宙飛船、照明、通訊、生化和醫(yī)汽車、宇宙飛船、照明、通訊、生化和醫(yī)學(xué)等方面都要用不同類型的化學(xué)電源。學(xué)等方面都要用不同類型的化學(xué)電源。1. 原電池和電解池原電池和電解池A. 自由電子作定向移動而導(dǎo)電自由電子作

3、定向移動而導(dǎo)電B. 導(dǎo)電過程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化導(dǎo)電過程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化C. 溫度升高，電阻也升高溫度升高，電阻也升高D. 導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān)導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān)第一類導(dǎo)體又稱電子導(dǎo)體，如金屬、石墨等第一類導(dǎo)體又稱電子導(dǎo)體，如金屬、石墨等（1）導(dǎo)體：能導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)電體，）導(dǎo)體：能導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)電體， 通常分為兩類：通常分為兩類：第一類導(dǎo)體的特點是：第一類導(dǎo)體的特點是：1. 原電池和電解池原電池和電解池1.1 基本概念基本概念第二類導(dǎo)體又稱離子導(dǎo)體，如電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等第二類導(dǎo)體又稱離子導(dǎo)體，如電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等第二類導(dǎo)體的特點是：第二類導(dǎo)體的特點是：A. 正、負(fù)離子

4、作反向移動而導(dǎo)電正、負(fù)離子作反向移動而導(dǎo)電B. 導(dǎo)電過程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生導(dǎo)電過程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生C. 溫度升高，電阻下降溫度升高，電阻下降D. 導(dǎo)電總量分別由正、負(fù)離子分擔(dān)導(dǎo)電總量分別由正、負(fù)離子分擔(dān) *固體電解質(zhì)，如固體電解質(zhì)，如 等，也屬于離子導(dǎo)等，也屬于離子導(dǎo)體，但它導(dǎo)電的機(jī)理比較復(fù)雜，導(dǎo)電能力不高，本體，但它導(dǎo)電的機(jī)理比較復(fù)雜，導(dǎo)電能力不高，本章以討論電解質(zhì)水溶液為主。章以討論電解質(zhì)水溶液為主。2AgBrPbI、1.1 基本概念基本概念1. 原電池和電解池原電池和電解池正極、負(fù)極正極、負(fù)極電勢電勢低低的極稱為負(fù)極，的極稱為負(fù)極，電子電子從負(fù)極流向正極。從負(fù)極流向正極。電勢電勢高高的極稱

5、為正極，的極稱為正極，電流電流從正極流向負(fù)極。從正極流向負(fù)極。（2）電極）電極1.1 基本概念基本概念1. 原電池和電解池原電池和電解池陰極、陽極陰極、陽極發(fā)生發(fā)生還原作用還原作用的極稱為的極稱為陰極。陰極。陰極：陰極：(Cathode)發(fā)生發(fā)生氧化作用氧化作用的極稱為的極稱為陽極。陽極。陽極：陽極：(Anode) 在在原電池中，陰極是正極原電池中，陰極是正極； 在電解池中，陰極是負(fù)極。在電解池中，陰極是負(fù)極。 在在原電池中，陽極是負(fù)極原電池中，陽極是負(fù)極； 在電解池中，陽極是正極。在電解池中，陽極是正極。（2）電極）電極1.1 基本概念基本概念1. 原電池和電解池原電池和電解池電極反應(yīng)：電極

6、上進(jìn)行的有電子得失的化學(xué)反應(yīng)電極反應(yīng)：電極上進(jìn)行的有電子得失的化學(xué)反應(yīng)電池反應(yīng)：兩個電極反應(yīng)的總結(jié)果表示電池反應(yīng)電池反應(yīng)：兩個電極反應(yīng)的總結(jié)果表示電池反應(yīng)陽極陽極: H2 2H+ + 2e-陰極陰極: Cl2 + 2e- 2Cl-以上電極反應(yīng)的總反應(yīng)為以上電極反應(yīng)的總反應(yīng)為: H2(g) + Cl2(g) 2HCl（2）電極）電極1.1 基本概念基本概念1. 原電池和電解池原電池和電解池HCl溶液-+電源電解池+-e-e-電解質(zhì)溶液：在外電場作用下，陰陽離子定向移動，共同完成導(dǎo)電任務(wù)。（1）電解池：電能）電解池：電能化學(xué)能化學(xué)能1.2 原電池和電解池原電池和電解池負(fù)極正極2HCl H2(g)+

7、Cl2(g)2Cl- Cl2 +2e- 2H+ 2e- H2陰極陽極界面：外加電壓足夠大時，兩極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，完成電子在界面的傳遞若電解可逆進(jìn)行：若電解可逆進(jìn)行：Wf = (G)T,p = Q V外電路：負(fù)極 正極 e-1. 原電池和電解池原電池和電解池（2）原電池：）原電池：化學(xué)能化學(xué)能電能電能HCl溶液電解池-e-e負(fù)極正極H2(g)+Cl2(g) 2HClCl2 +2e- 2Cl-H2 2H+ 2e- 陰極陽極負(fù)載電阻H2Cl2電解質(zhì)溶液：在外電場作用下，陰陽離子定向移動，共同完成導(dǎo)電任務(wù)。界面：兩極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，完成電子在界面的傳遞可逆情況下：可逆情況下：Wf =

8、(G)T,p = Q E外電路：負(fù)極 正極 e-1.2 原電池和電解池原電池和電解池1. 原電池和電解池原電池和電解池陽離子遷向陽離子遷向陰極陰極陰離子遷向陰離子遷向陽極陽極負(fù)載電阻負(fù)載電阻正正極極負(fù)負(fù)極極ZnZnSO4溶液溶液陽陽極極CuCuSO4溶液溶液陰陰極極Daniell電池電池-e-e-e2+Zn2+Cu2-4SO2-4SO在陰極上發(fā)生在陰極上發(fā)生還原還原的是的是 2Zn sZn(aq)2e 2Cuaq2eCu(s)在陽極上發(fā)生在陽極上發(fā)生氧化氧化的是的是在電極上發(fā)生反應(yīng)的先后由其性質(zhì)決定在電極上發(fā)生反應(yīng)的先后由其性質(zhì)決定 原電池中原電池中1.2 原電池和電解池原電池和電解池1. 原

9、電池和電解池原電池和電解池陽極上發(fā)生氧化作用陽極上發(fā)生氧化作用陰極上發(fā)生還原作用陰極上發(fā)生還原作用在電解池中，在電解池中，用惰性電極用惰性電極-+電源電源電解池電解池 +Pt-e-e-Pt24Na SO 2212OH ()H O lO (g)2e2aq (22Haq2eHg)電極上的反應(yīng)次序由電極上的反應(yīng)次序由離子的活潑性決定離子的活潑性決定1.2 原電池和電解池原電池和電解池1. 原電池和電解池原電池和電解池2. Faraday電解電解定律定律歸納了多次實驗結(jié)果，于歸納了多次實驗結(jié)果，于1833年年總結(jié)出了電解定律總結(jié)出了電解定律（1）在電極界面上發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的）在電極界面上發(fā)生化學(xué)變

10、化的物質(zhì)的量與通入的電荷量成正比。量與通入的電荷量成正比。（2）若將幾個電解池串聯(lián)，通入一定的電）若將幾個電解池串聯(lián)，通入一定的電荷量后，在各個電解池的荷量后，在各個電解池的電極上發(fā)生化學(xué)變電極上發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的量相等?；奈镔|(zhì)的量相等。 人們把在數(shù)值上等于人們把在數(shù)值上等于1 mol元電荷的電量稱為元電荷的電量稱為Faraday常數(shù)。常數(shù)。已知元電荷電量已知元電荷電量 e 為為191.6022 10CFL e23196.022 10 mol 1.602 2 10C196 484.6 C mol196 500 C mol2. Faraday電解電解定律定律 電子得失的計量系數(shù)為電子得失的計

11、量系數(shù)為 z+，欲從陰極上沉積出，欲從陰極上沉積出1 mol M(s)，即反應(yīng)進(jìn)度為，即反應(yīng)進(jìn)度為1 mol 時，需通入的電量時，需通入的電量為為 Q(1)+Qz eLz F ( )+Qz F 如果在電解池中發(fā)生如下反應(yīng)：如果在電解池中發(fā)生如下反應(yīng)：若反應(yīng)進(jìn)度為若反應(yīng)進(jìn)度為 時時需通入的電量為需通入的電量為 ( )zMz eM s2. Faraday電解電解定律定律B+Qnz F0dtQI tBB+QmMz Fd/dIQt根據(jù)電學(xué)上的計量關(guān)系根據(jù)電學(xué)上的計量關(guān)系這就是這就是Faraday電解定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式電解定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式若電流強(qiáng)度是穩(wěn)定的，則若電流強(qiáng)度是穩(wěn)定的，則QI t說明：說明：(1

12、)(1)若通入任意電量若通入任意電量Q時，陰極上沉積出金時，陰極上沉積出金屬屬B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量nB 和質(zhì)量和質(zhì)量 mB分別分別為：為：2. Faraday電解電解定律定律或或說明：（說明：（2）電流效率）電流效率Faraday100%按定律計算所需理論電荷量 電流效率實際所消耗的電荷量100%電極上產(chǎn)物的實際質(zhì)量 電流效率按Faraday定律計算應(yīng)獲得的產(chǎn)物質(zhì)量2. Faraday電解電解定律定律Faraday電解定律的意義電解定律的意義（1） 是電化學(xué)上最早的定量的基本定律，揭是電化學(xué)上最早的定量的基本定律，揭示了通入的電量與析出物質(zhì)之間的定量關(guān)系。示了通入的電量與析出物質(zhì)之間的定量關(guān)

13、系。（2） 該定律在任何溫度、任何壓力下均可以該定律在任何溫度、任何壓力下均可以使用。使用。（3） 該定律的使用沒有什么限制條件。該定律的使用沒有什么限制條件。2. Faraday電解電解定律定律例題例題1.通電于通電于Au(NO3)3 溶液，電流強(qiáng)度溶液，電流強(qiáng)度I=0.025A 求：求： 通入電荷量通入電荷量 Q 通電時間通電時間 t 陽極上放出氧氣的質(zhì)量陽極上放出氧氣的質(zhì)量Au(s)=1.20 g陰極上析出陰極上析出1(Au)=197.0 g mol ,M已知已知 12(O )32.0 g molM解法解法1：若電極反應(yīng)表示為：若電極反應(yīng)表示為3+11AueAu(s)331(1)1965

14、00 C mol0.0183 mol=1 766 C QzF 41176 6 C(2) 7.06 10 s0.025 C sQtI 221(O )0.0183 mo(3)l(O )4 mM陰極陰極+2211H O(l)O (g) He24陽極陽極析出析出1.20g Au(s)時的反應(yīng)進(jìn)度為時的反應(yīng)進(jìn)度為-11.20 g1.20 g11(Au)197.0 g mol0.0183 mol33M 110.0183 mol32.0 g mol. 40 146 g 例題例題 解法解法2：若電極反應(yīng)表示為：若電極反應(yīng)表示為3+Au (aq) 3eAu(s)13(1)3965 00 C1 7mol6.096

15、3 C10 mol QzF 41176 3 C(2) 7.05 10 s0.025 C s QtI 3223 (O )6.09 10 mol(3)(O )4mM 陰極陰極+2233H O(l)O (g)3H3e24陽極陽極析出析出1.20g Au(s)時的反應(yīng)進(jìn)度為時的反應(yīng)進(jìn)度為131.20 g197.0 g mo6.0910mlol 3136.09 10 mol32.0 g mol0.1446 g 例題例題 例題例題 2. 需在需在1010cm2的薄銅片兩面鍍上的薄銅片兩面鍍上0.005cm厚的厚的Ni層層鍍液用鍍液用Ni(NO3)2溶液溶液，假定鍍層均勻分布，假定鍍層均勻分布，用用2.0A

16、的電流得到上述厚度的鎳層需要通電多長時的電流得到上述厚度的鎳層需要通電多長時間？設(shè)電流效率為間？設(shè)電流效率為96.0%。已知金屬鎳的密度為已知金屬鎳的密度為8.9 gcm-3 ，Ni（s）的摩爾質(zhì)）的摩爾質(zhì)量為量為58.69gmol-1 。例題例題解：解： 電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為： Ni2+(aq)+2e-=Ni（s）鍍層中含鍍層中含Ni(s)的質(zhì)量為的質(zhì)量為: 2-310 10 cm2 0.005 cm 8.9g cm8.9g 按所寫電極反應(yīng)，析出按所寫電極反應(yīng)，析出8.9g Ni(s)的反應(yīng)進(jìn)度為的反應(yīng)進(jìn)度為: 18.9 g0.152mol58.69 g mol 理論用電荷量為：理論用電荷

17、量為：142965 00 C mol0.152 mol2.910 C QzF 實際用電荷量為：實際用電荷量為：442.9 10=3.0 100.96 CQC（實實際際）通電時間為：通電時間為：441()3.0 101.5 104.22.0C QCtshIs實實際際8.2 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù)1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象2. 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù)3*. 離子遷移數(shù)的測定離子遷移數(shù)的測定AABB陽極部陽極部中部中部陰極部陰極部陽極陽極陰極陰極1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象 設(shè)想在兩個惰性電極之間有想象平面設(shè)想在兩個惰性電極之間有想象

18、平面 AA 和和 BB，將溶液分為陽極部、中，將溶液分為陽極部、中部及陰極部三個部分。未通電前，各部均含有正、負(fù)離子各部及陰極部三個部分。未通電前，各部均含有正、負(fù)離子各5 mol（設(shè)離子設(shè)離子都是一價的）都是一價的），分別用，分別用 紅色、藍(lán)色的小球紅色、藍(lán)色的小球 代替。代替。 離子在外電場的作用下發(fā)生定向運動稱為離子的電遷移。離子在外電場的作用下發(fā)生定向運動稱為離子的電遷移。當(dāng)通入當(dāng)通入 4 mol 電子的電量時，陽極上有電子的電量時，陽極上有 4 mol 負(fù)離負(fù)離子氧化，陰極上有子氧化，陰極上有 4 mol正離子還原正離子還原。 1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象AABB陽極部陽極

19、部中部中部陰極部陰極部陽極陽極陰極陰極 兩電極間正、負(fù)離子要共同承擔(dān)兩電極間正、負(fù)離子要共同承擔(dān)4 mol電子電量電子電量的運輸任務(wù)。的運輸任務(wù)。 現(xiàn)在離子都是一價的，則離子運輸電荷的數(shù)現(xiàn)在離子都是一價的，則離子運輸電荷的數(shù)量只量只取決于離子遷移的速度取決于離子遷移的速度。1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象AABB陽極部陽極部中部中部陰極部陰極部陽極陽極陰極陰極AABB陽極部陽極部中部中部陰極部陰極部陽極陽極陰極陰極始態(tài)始態(tài)終態(tài)終態(tài)1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象（1）設(shè)正、負(fù)離子遷移的速率相等，）設(shè)正、負(fù)離子遷移的速率相等， ，則導(dǎo)電，則導(dǎo)電任務(wù)各分擔(dān)任務(wù)各分擔(dān)2 mol，在假想的

20、，在假想的AA，BB 平面上各有平面上各有2 mol正、正、負(fù)離子逆向通過。負(fù)離子逆向通過。rr+4 molrr當(dāng)通電結(jié)束，當(dāng)通電結(jié)束，陰、陰、陽兩極部溶液濃陽兩極部溶液濃度相同度相同，但比原，但比原溶液各少了溶液各少了2 mol;而而中部溶液濃度中部溶液濃度不變不變。AABB陽極部陽極部中部中部陰極部陰極部陽極陽極陰極陰極始態(tài)始態(tài)+34 molrr終態(tài)終態(tài)1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象（2）設(shè)正離子遷移速率是負(fù)離子的三倍，）設(shè)正離子遷移速率是負(fù)離子的三倍， ，則正，則正離子導(dǎo)離子導(dǎo)3 mol電量，負(fù)離子導(dǎo)電量，負(fù)離子導(dǎo)1 mol電量。在假想的電量。在假想的AA,BB平平面上有面上有3

21、 mol正離子和正離子和1 mol負(fù)離子逆向通過。負(fù)離子逆向通過。3rr通電結(jié)束，通電結(jié)束，陽極陽極部正、負(fù)離子各部正、負(fù)離子各少了少了3 mol，陰極，陰極部只各少了部只各少了1 mol，而中部溶液濃度而中部溶液濃度仍保持不變?nèi)员３植蛔?。離子電遷移的規(guī)律：離子電遷移的規(guī)律：（1）向陰、陽兩極遷移的正、負(fù)離子物質(zhì)的量總向陰、陽兩極遷移的正、負(fù)離子物質(zhì)的量總和恰好等于通入溶液的總電量。和恰好等于通入溶液的總電量。()2 ()() =() QQrr正正離離子子所所傳傳導(dǎo)導(dǎo)的的電電量量極極部部物物質(zhì)質(zhì)的的量量的的（ ）極極部部物物質(zhì)質(zhì)的的量量的的負(fù)負(fù)離離子子所所傳傳導(dǎo)導(dǎo)的的電電量量正正離離子子的的遷

22、遷移移速速率率負(fù)負(fù)離離子子的的遷遷移移速速陽陽陰陰率率減減少少減減少少 如果正、負(fù)離子荷電量不等，如果電極本身也發(fā)如果正、負(fù)離子荷電量不等，如果電極本身也發(fā)生反應(yīng)，情況生反應(yīng)，情況就要就要復(fù)雜一些。復(fù)雜一些。1. 離子的電遷移現(xiàn)象離子的電遷移現(xiàn)象2. 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù)離子在電場中運動的速率用公式表示為：離子在電場中運動的速率用公式表示為： 電遷移率的數(shù)值與離子本性、電位梯度、溶劑性電遷移率的數(shù)值與離子本性、電位梯度、溶劑性質(zhì)、溫度等因素有關(guān)，可以用界面移動法測量。質(zhì)、溫度等因素有關(guān)，可以用界面移動法測量。d()dd()dErulErul為電位梯度為電位梯度d()dE

23、l2.1 離子的離子的電遷移率：電遷移率：又稱為又稱為離子淌度離子淌度(ionic mobility)，相當(dāng)于單位電位梯度時離子遷移的速率相當(dāng)于單位電位梯度時離子遷移的速率 稱為正、負(fù)離子的稱為正、負(fù)離子的電遷電遷移率，移率，單位單位 。 , uu211msV2.2 離子遷移數(shù)的定義離子遷移數(shù)的定義 把離子把離子B所運載的電流與總電流之比稱為離子所運載的電流與總電流之比稱為離子B的遷移數(shù)（的遷移數(shù)（transference number）用符號）用符號 表示。表示。Bt是量綱一的量，單位為是量綱一的量，單位為1 1，數(shù)值上總小于，數(shù)值上總小于1。Bt 由于正、負(fù)離子遷移的速率不同，所帶的電荷不

24、由于正、負(fù)離子遷移的速率不同，所帶的電荷不等，因此它們在遷移電量時所分擔(dān)的分?jǐn)?shù)也不同等，因此它們在遷移電量時所分擔(dān)的分?jǐn)?shù)也不同。BBdef ItI其定義式為：其定義式為：2. 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù) 設(shè)相距為設(shè)相距為l、面積為、面積為A的兩個平行惰性電極，左方接外電源的兩個平行惰性電極，左方接外電源負(fù)極，右方接正極，外加電壓為負(fù)極，右方接正極，外加電壓為E。在電極間充以電解質(zhì)。在電極間充以電解質(zhì) 的溶液，它的濃度為的溶液，它的濃度為c( ), ),解離度為解離度為 M Nxy -3mol m 離子的電遷移lrrESAAS2. 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù)M

25、 N MNzzxyxy (1) ccxcy 設(shè)正離子遷移速率為設(shè)正離子遷移速率為r + ;單位時間向陰極方向通過單位時間向陰極方向通過任意截面任意截面 SS的正離子的物的正離子的物質(zhì)的量為質(zhì)的量為(cxAr+) mol ;正離子所遷移的電量為正離子所遷移的電量為 (cxAr+) z+F, 因為是單位時因為是單位時間，所以：間，所以：()QIcx Ar z Ft ()QIcy Ar z Ft 因為溶液是電中性的，所以因為溶液是電中性的，所以xzyz()() cx Ar zcIy AIrIzFF IrutIrruu （，電場梯度相同），電場梯度相同）ddruEl ()cy z A rr F Iru

26、tIrruu 2. 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù)M N MNzzxyxy ()cx z A rr F _trutru1tt如果溶液中的正、負(fù)離子不止一種，則任一如果溶液中的正、負(fù)離子不止一種，則任一離子離子B的遷移數(shù)為：的遷移數(shù)為：BBBB BBBB BBQIn z rtQIn z r1Bttt2. 離子的電遷移率和遷移數(shù)離子的電遷移率和遷移數(shù)練習(xí)練習(xí)1. 用用Pt電極電解一定濃度的電極電解一定濃度的CuSO4溶液，試分析陰溶液，試分析陰極部、中部和陽極部溶液的顏色在電解過程中有何極部、中部和陽極部溶液的顏色在電解過程中有何變化？變化？ 答：答：用用Pt電極電解電極電解CuSO

27、4溶液，在陽極上放出溶液，在陽極上放出氧氣，氧氣，Cu2+向陰極遷移，所以陽極部由于向陰極遷移，所以陽極部由于Cu2+的減的減少，溶液顏色變淡。在陰極上，少，溶液顏色變淡。在陰極上， Cu2+在陰極上還原，在陰極上還原，而遷移來的而遷移來的Cu2+不足以補(bǔ)充，所以陰極部由于不足以補(bǔ)充，所以陰極部由于Cu2+的減少，溶液顏色明顯變淡。在通電時間不十分長的減少，溶液顏色明顯變淡。在通電時間不十分長時，中部溶液的顏色基本不變。時，中部溶液的顏色基本不變。 練習(xí)練習(xí)2. 用用Cu電極電解一定濃度的電極電解一定濃度的CuSO4溶液，試分析陰溶液，試分析陰極部、中部和陽極部溶液的顏色在電解過程中有何極部、

28、中部和陽極部溶液的顏色在電解過程中有何變化？變化？ 答：答：用用Cu電極電解，在陽極上電極電解，在陽極上Cu電極氧化，電極氧化，陽極部由于陽極部由于Cu2+的增加而顏色明顯加深。陰極上的增加而顏色明顯加深。陰極上由于由于Cu2+的還原，溶液顏色明顯變淡，而中部溶的還原，溶液顏色明顯變淡，而中部溶液的顏色基本不變。液的顏色基本不變。練習(xí)練習(xí)3. 在水溶液中帶有相同電荷數(shù)的離子，如在水溶液中帶有相同電荷數(shù)的離子，如 Li+, Na+, K+, Rb+, ，它們的離子半徑依次增大，但，它們的離子半徑依次增大，但遷移速率也相應(yīng)增大，這是為什么？遷移速率也相應(yīng)增大，這是為什么？ 答：原則上講，離子半徑增

29、大其遷移速率是會下答：原則上講，離子半徑增大其遷移速率是會下降的。但是對于第降的。但是對于第IA族堿金屬元素來說，族堿金屬元素來說，隨著離隨著離子半徑的增大，水合程度下降，實際遷移的離子子半徑的增大，水合程度下降，實際遷移的離子半徑反而下降半徑反而下降，所以遷移速率隨之增大。，所以遷移速率隨之增大。8.3 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)1. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率2.* 電導(dǎo)的測定電導(dǎo)的測定3. 電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系4. 離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些

30、應(yīng)用1. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率1.1 電導(dǎo)（電導(dǎo)（electric conductance） 1 GRAGl, IURIGU電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)lRA 電導(dǎo)電導(dǎo) 與導(dǎo)體的截面積成正比，與導(dǎo)體的與導(dǎo)體的截面積成正比，與導(dǎo)體的長度成反比長度成反比G 電導(dǎo)的單位為電導(dǎo)的單位為 或或 1S1.2 電導(dǎo)率（電導(dǎo)率（electrolytic conductivity）因為因為AGl比例系數(shù)比例系數(shù) 稱為電導(dǎo)率。稱為電導(dǎo)率。 電導(dǎo)率相當(dāng)于單位長度、電導(dǎo)率相當(dāng)于單位長度、單位截面積導(dǎo)體的電導(dǎo)單位截面積導(dǎo)體的電導(dǎo) 電導(dǎo)的單位是電導(dǎo)的單位是 或或 1S m11m電導(dǎo)率也就是

31、電阻率的倒數(shù)：電導(dǎo)率也就是電阻率的倒數(shù)：AGl 1 lRAAGl電電導(dǎo)導(dǎo)l長長度度電電導(dǎo)導(dǎo)率率單單位位長長方方體體A=面面積積( )a電導(dǎo)率的定義電導(dǎo)率的定義1. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率1.3 摩爾電導(dǎo)率（摩爾電導(dǎo)率（molar conductivity） 在相距為單位距離的兩在相距為單位距離的兩個平行電極個平行電極之間，放置含有之間，放置含有1 mol電解質(zhì)的溶液，這電解質(zhì)的溶液，這時溶液所具有的電導(dǎo)稱為摩爾電導(dǎo)率時溶液所具有的電導(dǎo)稱為摩爾電導(dǎo)率 m 21 mmdef S mmolV 1. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率 2m1m1mc 基本質(zhì)點的

32、選取基本質(zhì)點的選取 摩爾電導(dǎo)率必須對應(yīng)于溶液中含有摩爾電導(dǎo)率必須對應(yīng)于溶液中含有1mol電解質(zhì)，電解質(zhì)，但對電解質(zhì)基本質(zhì)點的選取決定于研究需要。但對電解質(zhì)基本質(zhì)點的選取決定于研究需要。 例如，對例如，對 溶液，基本質(zhì)點可選為溶液，基本質(zhì)點可選為 或或 ，顯然，在濃度相同時，含有，顯然，在濃度相同時，含有1mol 溶溶液的摩爾電導(dǎo)率是含有液的摩爾電導(dǎo)率是含有1mol 溶液的溶液的2倍。即：倍。即：4CuSO4CuSO412( CuSO )4CuSO412( CuSO ) m4 m412(CuSO )2( CuSO ) 為了防止混淆，必要時在為了防止混淆，必要時在 后面要注明所取的后面要注明所取的

33、基本質(zhì)點?；举|(zhì)點。 m1. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率例題例題1. 在在291K時，濃度為時，濃度為10molm-3的的CuSO4溶液的電導(dǎo)率溶液的電導(dǎo)率為為0.1434 Sm-1，試求，試求CuSO4的摩爾電導(dǎo)率的摩爾電導(dǎo)率 (CuSO4) 和和 的摩爾電導(dǎo)率的摩爾電導(dǎo)率 。m 41CuSO241( CuSO )2m m44 CuS CuOSOc （）解解：= =（）12133140.1434.34 1100S mS m molmol mm441CuSO1uS22COc = =（）312130.14342 107.17 10S mS m molmol m電導(dǎo)測定的裝置

34、電導(dǎo)測定的裝置 電導(dǎo)測定實際上測定的電導(dǎo)測定實際上測定的是電阻，常用的是電阻，常用的Wheatstone電橋如圖所示電橋如圖所示*2. 電導(dǎo)的測定電導(dǎo)的測定電橋平衡時，電橋平衡時，C、D處電壓處電壓相等。所以相等。所以Rx/ R4= R1 / R3 Rx = R1R4 / R3電導(dǎo)電導(dǎo)G =1/ Rx*2. 電導(dǎo)的測定電導(dǎo)的測定電導(dǎo)池常數(shù)電導(dǎo)池常數(shù)Kcell 的測定：的測定： Kcell = (已知已知)/G(測定測定)電導(dǎo)池常數(shù)電導(dǎo)池常數(shù)celllKA 單位：單位：m-1celllRKAcellAGlK 例題例題2. 298K時，在一電導(dǎo)池中盛以時，在一電導(dǎo)池中盛以0.01moldm-3的的

35、KCl溶液，測得電阻為溶液，測得電阻為150.00；盛以；盛以0.01moldm-3的的HCl溶液，電阻為溶液，電阻為51.40 ，試求，試求HCl溶液的電導(dǎo)率溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率。和摩爾電導(dǎo)率。解解: 從表從表8.3查出：查出：298K時，時，0.01moldm-3的的KCl溶液的電溶液的電導(dǎo)率為導(dǎo)率為0.1411 Sm-1。Kcell =R=0.1411 Sm-1 150.00=21.17m-1 298K時時0.01moldm-3的的HCl溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率為溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率為1cellKR11121.170.419951.40mS m 1221330.4199=4.11

36、9 100.01 10mS mS mmolcmol m 例題例題 cHClKOHKCl強(qiáng)電解質(zhì)：c ， (c5molL-1)一些電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化情況一些電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化情況強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著濃度的增加而升高。當(dāng)濃度增加到一定程溶液的電導(dǎo)率隨著濃度的增加而升高。當(dāng)濃度增加到一定程度后，解離度下降，離子運動速率降低，電導(dǎo)率也降低，如度后，解離度下降，離子運動速率降低，電導(dǎo)率也降低，如 HCl 和和 KOH 溶液。溶液。電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系3.電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系 cHAc一些電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化情況一些

37、電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化情況弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率隨濃度變化不顯著，因濃度增加使其電離度下溶液電導(dǎo)率隨濃度變化不顯著，因濃度增加使其電離度下降，粒子數(shù)目變化不大，如醋酸。降，粒子數(shù)目變化不大，如醋酸。電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系3.電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系 由于溶液中導(dǎo)電物質(zhì)的量已給定，都為由于溶液中導(dǎo)電物質(zhì)的量已給定，都為1mol，所以，當(dāng)，所以，當(dāng)濃度降低濃度降低時，粒子之間相互時，粒子之間相互作用減弱，正、負(fù)離子遷移速率加快，溶液作用減弱，正、負(fù)離子遷移速率加快，溶液的的摩爾電導(dǎo)率必定升高摩爾電

38、導(dǎo)率必定升高。 不同的電解質(zhì)，摩爾電導(dǎo)率隨濃度降低而不同的電解質(zhì)，摩爾電導(dǎo)率隨濃度降低而升高的程度也大不相同。升高的程度也大不相同。3.電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系NaClNaAc m m m(1)c 是與電解質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)是與電解質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)將直線外推至將直線外推至c 0, m得到無限稀釋摩爾電導(dǎo)率得到無限稀釋摩爾電導(dǎo)率 隨著濃度下降，隨著濃度下降， m升高升高，通常當(dāng)濃度降至通常當(dāng)濃度降至0.001 moldm-3以下時，以下時， m與與 之間呈線性之間呈線性關(guān)系。德國科學(xué)家關(guān)系。德國科學(xué)家Kohlrausch總結(jié)的經(jīng)驗式為：總結(jié)的經(jīng)驗式為：c強(qiáng)電解質(zhì)

39、的強(qiáng)電解質(zhì)的 m 與與 c 的關(guān)系的關(guān)系c1/2 m一些電解質(zhì)在水溶液中的摩一些電解質(zhì)在水溶液中的摩爾電導(dǎo)率隨濃度的變化情況爾電導(dǎo)率隨濃度的變化情況3.電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系HAc弱電解質(zhì)的弱電解質(zhì)的 m 與與 c 的關(guān)系的關(guān)系c1/2 mHAc在水溶液中的摩爾電在水溶液中的摩爾電導(dǎo)率隨濃度的變化情況導(dǎo)率隨濃度的變化情況等稀到一定程度，等稀到一定程度， m 迅速升高迅速升高, ,隨著濃度下降，隨著濃度下降， m也緩慢也緩慢升高，但變化不大。升高，但變化不大。當(dāng)溶液很稀時，當(dāng)溶液很稀時， m與與c不呈不呈線性關(guān)系線性關(guān)系弱電解質(zhì)的弱電解質(zhì)的 不能用外推法得到

40、不能用外推法得到。 m3.電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系1. 在某電解質(zhì)溶液中，若有在某電解質(zhì)溶液中，若有i 種離子存在，則溶液種離子存在，則溶液的總電導(dǎo)應(yīng)該用下列哪個公式表示？為什么？的總電導(dǎo)應(yīng)該用下列哪個公式表示？為什么？練習(xí)練習(xí)答案答案: 用用(1)式計算。因為溶液的總電導(dǎo)等于各個式計算。因為溶液的總電導(dǎo)等于各個離子的電導(dǎo)的加和。在溶液中離子是并聯(lián)形式存離子的電導(dǎo)的加和。在溶液中離子是并聯(lián)形式存在，同時向某一電極遷移，而不是串聯(lián)形式存在，在，同時向某一電極遷移，而不是串聯(lián)形式存在，不能把它們的電阻累加。不能把它們的電阻累加。12111(1). (2)iiGG

41、RRR =2. 用同一電導(dǎo)池分別測定質(zhì)量摩爾濃度為用同一電導(dǎo)池分別測定質(zhì)量摩爾濃度為m1= 0.01 molkg-1和和m2= 0. 10 molkg-1的兩種電解質(zhì)溶液，的兩種電解質(zhì)溶液，其電阻其電阻R1=1000，R2=500 ，則它們的摩爾電，則它們的摩爾電導(dǎo)率之比導(dǎo)率之比m,1: m,2為：為： (A) 1:5 ; (B) 5:1 ; (C) 10:5 ; (D) 5:10練習(xí)練習(xí)3. 298K時，時，H2SO4溶液的質(zhì)量摩爾濃度從溶液的質(zhì)量摩爾濃度從0.01molkg-1 增加到增加到0.1molkg-1 ，其電導(dǎo)率，其電導(dǎo)率和摩和摩爾電導(dǎo)率爾電導(dǎo)率m將：將： (A) 減小，減小，m

42、 增加；增加； (B) 增加，增加，m 增加；增加； (C) 減小，減小，m 減??；減??； (D) 增加，增加，m減??；減??；練習(xí)練習(xí)4.4.離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率 德國科學(xué)家德國科學(xué)家Kohlrausch 根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律：個規(guī)律：在無限稀釋溶液中，每種離子獨立移動，不受其它在無限稀釋溶液中，每種離子獨立移動，不受其它離子影響，電解質(zhì)的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率可認(rèn)為是兩種離子離子影響，電解質(zhì)的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率可認(rèn)為是兩種離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率之和無限稀釋摩爾電導(dǎo)率之和 m m,+ m, 這就稱為這就稱為K

43、ohlrausch 離子獨立移動定律離子獨立移動定律。這樣，弱電解。這樣，弱電解質(zhì)的質(zhì)的 可以通過強(qiáng)電解質(zhì)的可以通過強(qiáng)電解質(zhì)的 或從表值上查離子的或從表值上查離子的 求得。求得。 m m,+ m, m zzM AMA + m m m (HAc)(H )(Ac ) mmmm(H )(Cl )(Na )(Ac )mm(Na )(Cl ) mmmHClNaAcNaCl如何由如何由HCl、NaCl、NaAc等強(qiáng)電解質(zhì)的極限等強(qiáng)電解質(zhì)的極限摩爾電導(dǎo)率求解？摩爾電導(dǎo)率求解？4.4.離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率61為何為何H+(H3O+ )、OH的的m 特別高特別高?

44、HOHHHHHOOOOHHHHHHHO+ _HOHHHHOOOOHHHHHHO+ _ 電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率是正、負(fù)離子的離子電導(dǎo)率貢獻(xiàn)的電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率是正、負(fù)離子的離子電導(dǎo)率貢獻(xiàn)的總和，所以離子的遷移數(shù)也可以看作是某種離子的離子摩爾電總和，所以離子的遷移數(shù)也可以看作是某種離子的離子摩爾電導(dǎo)率占電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率的分?jǐn)?shù)。導(dǎo)率占電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率的分?jǐn)?shù)。 m m,+ m, m,+ m,+ m m tt m m,+ m,對于強(qiáng)電解質(zhì)，在濃度不太大時近似有對于強(qiáng)電解質(zhì)，在濃度不太大時近似有對于對于1-1價型的電解質(zhì)，在無限稀釋時價型的電解質(zhì)，在無限稀釋時 m,+ m,+ m m tt t+，t-和和

45、m的值可以實驗測得，從而計算離子的摩爾電導(dǎo)率的值可以實驗測得，從而計算離子的摩爾電導(dǎo)率4.4.離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率4.4.離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率離子的摩爾電導(dǎo)率離子的摩爾電導(dǎo)率可可由離子的電遷移率由離子的電遷移率求得求得。d(4)() = dEEruull （場強(qiáng)均勻）（場強(qiáng)均勻）(3) ()=() IIIcx z A rr F cx z A rr F(2)lIlGAE A m,+ m, z u Fz u F m,+ m, z u Fz u F對強(qiáng)電解質(zhì)近似有對強(qiáng)電解質(zhì)近似有由公式由公式 (1)(2)

46、(3)(4)得得(1)mc m+ z xuuFc 對于無限稀釋電解質(zhì)溶液對于無限稀釋電解質(zhì)溶液 =1=1m + z xu Fz yu F 5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用（1） 檢驗水的純度檢驗水的純度純水本身有微弱的解離純水本身有微弱的解離 +H OH 7310 mol dm221 m2 (H O)=5.5 10 S mmol615.5 10 S m這樣，純水的電導(dǎo)率應(yīng)為這樣，純水的電導(dǎo)率應(yīng)為 事實上，水的電導(dǎo)率小于事實上，水的電導(dǎo)率小于 就認(rèn)為就認(rèn)為是很純的了，有時稱為是很純的了，有時稱為“電導(dǎo)水電導(dǎo)水”，若大于這個數(shù)，若大于這個數(shù)值，那肯定含有某種雜質(zhì)。值，那肯定含有某種雜質(zhì)。

47、411 10 S m+2H OHOH311 10 S m普通蒸餾水的電導(dǎo)率約為普通蒸餾水的電導(dǎo)率約為去除雜質(zhì)的方法較多，根據(jù)需要，常用的方法有：去除雜質(zhì)的方法較多，根據(jù)需要，常用的方法有： ( (1) )用不同的離子交換樹酯，分別去除陰離子用不同的離子交換樹酯，分別去除陰離子和陽離子，得去離子水。和陽離子，得去離子水。 普通的蒸餾水中含有普通的蒸餾水中含有 和玻璃器皿溶下的硅酸和玻璃器皿溶下的硅酸鈉等，不一定符合電導(dǎo)測定的要求。鈉等，不一定符合電導(dǎo)測定的要求。2CO (2)用石英器皿，加入用石英器皿，加入 和和 ，去除，去除及有機(jī)雜質(zhì)，二次蒸餾，得及有機(jī)雜質(zhì)，二次蒸餾，得“電導(dǎo)水電導(dǎo)水”。4K

48、MnO2COKOH5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用( (2) )計算弱電解質(zhì)的解離度和解離常數(shù)計算弱電解質(zhì)的解離度和解離常數(shù)5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用( (2) )計算弱電解質(zhì)的解離度和解離常數(shù)計算弱電解質(zhì)的解離度和解離常數(shù)設(shè)弱電解質(zhì)設(shè)弱電解質(zhì)AB解離如下：解離如下：+ AB A B 0 0 (1) cccc 起起始始平平衡衡時時 2 m m m m2 m mm m1ccccKc m m = 2 1cccKcc 5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用21cc 將上式改寫成將上式改寫成 m2 m m m11cccK以以 作圖，從截距和斜率求得作圖，從截距和斜率求得

49、和和 值。值。 m m1 c m cK 這就是德籍俄國物理化學(xué)家這就是德籍俄國物理化學(xué)家Ostwald提出的定提出的定律，稱為律，稱為Ostwald稀釋定律稀釋定律5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用（3）測定難溶鹽的溶解度）測定難溶鹽的溶解度配制難溶鹽的飽和溶液：配制難溶鹽的飽和溶液：2()()(H O) 難難溶溶鹽鹽溶溶液液難溶鹽本身的電導(dǎo)率很低，水的電導(dǎo)率就不能忽略難溶鹽本身的電導(dǎo)率很低，水的電導(dǎo)率就不能忽略難溶鹽飽和溶液的濃度極稀，可認(rèn)為難溶鹽飽和溶液的濃度極稀，可認(rèn)為 m m m m()()()()()c 難難溶溶鹽鹽難難溶溶鹽鹽難難溶溶鹽鹽難難溶溶鹽鹽難難溶溶鹽鹽 m 的值可

50、查表的值可查表5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用（4 4）電導(dǎo)滴定）電導(dǎo)滴定 在滴定過程中，離子濃度不斷變化，電導(dǎo)率也不在滴定過程中，離子濃度不斷變化，電導(dǎo)率也不斷變化，利用電導(dǎo)率變化的轉(zhuǎn)折點，確定滴定終點。斷變化，利用電導(dǎo)率變化的轉(zhuǎn)折點，確定滴定終點。 電導(dǎo)滴定的優(yōu)點是電導(dǎo)滴定的優(yōu)點是不用指示劑不用指示劑，對有色，對有色溶液和溶液和沉淀反應(yīng)沉淀反應(yīng)都能得到較好的效果，并能自動紀(jì)錄。都能得到較好的效果，并能自動紀(jì)錄。5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用1. 用用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定HCl3(NaOH)/cmV1S m。終點終點HClNaOH電導(dǎo)率儀電導(dǎo)率儀B5. 電導(dǎo)

51、測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用2. 用用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定HAc3(NaOH)/cmV1S m終點終點HAc電導(dǎo)率儀電導(dǎo)率儀NaOHB5. 電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用例題例題 1. 把濃度為把濃度為15.81 molm-3的醋酸溶液注入的醋酸溶液注入電導(dǎo)池，已知電導(dǎo)池常數(shù)電導(dǎo)池，已知電導(dǎo)池常數(shù)Kcell是是13.7 m-1，此時，此時測得電阻為測得電阻為655。運用表。運用表8.6的數(shù)值計算醋酸的數(shù)值計算醋酸的的 ，并求出在給定條件下醋酸的解離度，并求出在給定條件下醋酸的解離度 和解離常數(shù)和解離常數(shù) 。mcK例題例題32122211.32 103.38 10 3.90

52、7 10mmS mmolS mmol 421221()(Ac )(349.82 40.9) 103.91 10mmmHS mmolS mmol 12113.72.09 10655cellKmS mR 解解：2132132.0910=1.321015.81mS mS mmolcmol m 322235215.813.38 101=1.87 10113.38 10ccmol mcmol dmK 例題例題 2. 在在298K時，測量時，測量BaSO4 飽和溶液在電導(dǎo)飽和溶液在電導(dǎo)池中的電阻，得到這個溶液的電導(dǎo)率為池中的電阻，得到這個溶液的電導(dǎo)率為4.2010-4 Sm-1。已知在該溫度下，水的電導(dǎo)。

53、已知在該溫度下，水的電導(dǎo)率為率為1.0510-4 Sm-1 。試求。試求BaSO4 在該溫度在該溫度下飽和溶液的濃度。下飽和溶液的濃度。 424141BaSO-4.02 1.05103.15 10H OS mS m 解解：溶溶液液 2444411211111BaSOBaSO=SO22263.64 79.810=1.434 10mmmmBaS mmolS mmol 4444123221BaSO1BaSO12BaSO23.15 10=2.197 101.434 10mcS mmol mS mmol 234411BaSOBaSO1.099 1022ccmol m BaSO4 在溫度下飽和溶液的濃度為

54、在溫度下飽和溶液的濃度為1.09910-2 molm-3 例題例題1. 298K時，在含下列離子的無限稀釋的溶液中，離子摩爾電時，在含下列離子的無限稀釋的溶液中，離子摩爾電導(dǎo)率最大的是：導(dǎo)率最大的是： (A) Al3+ ; (B) Mg2+ ; (C) H+ ; (D) K+2. 298K時，已知如下物質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率數(shù)據(jù)：時，已知如下物質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率數(shù)據(jù)：物質(zhì)物質(zhì)LiIH+LiClm(10-2Sm2mol-1)1.173.51.15練習(xí)練習(xí)已知已知LiCl中的中的t+=0.34，則，則HI中的中的H+的遷移數(shù)為的遷移數(shù)為(設(shè)電設(shè)電解質(zhì)全部電離解質(zhì)全部電離)： (A) 0.82; (B) 0.1

55、8 ; (C) 0.34; (D) 0.663. 298K時，有相同濃度的時，有相同濃度的NaOH（1）和）和NaCl（2）溶液，）溶液，兩種溶液中兩種溶液中Na+的遷移數(shù)的遷移數(shù)t1和和t2之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： (A) t1=t2 ； (B) t1t2； (C) t1t2； (D) 無法比較；無法比較；(A)(B)(C)(D)2()mmmmuuuuFFu Fu Fuu22222222,1( )( )2( )2()2()m CaClm CaClm Cam Clm Cam Clm CaClm CaClm Cam Clm Cam ClABCD 練習(xí)練習(xí)4. NaCl稀溶液的摩爾電導(dǎo)率稀溶液

56、的摩爾電導(dǎo)率m與與Na+、Cl-的電遷移率的電遷移率u+、u-之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：5. CaCl2的摩爾電導(dǎo)率與其離子的摩爾電導(dǎo)率的關(guān)系是：的摩爾電導(dǎo)率與其離子的摩爾電導(dǎo)率的關(guān)系是：8.4 電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子1. 電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子2. 離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度當(dāng)溶液很稀，可看作是理想溶液，當(dāng)溶液很稀，可看作是理想溶液，則：，則：B,1m 1.電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子非理想溶液化學(xué)勢表示式非理想溶液化學(xué)勢表示式BBBB,( )ln mmTRTmBB,mmam BB,( )ln

57、mTRTa BB,B,mmmam 理想溶液中某一組分的化學(xué)勢表示式理想溶液中某一組分的化學(xué)勢表示式BBB( )ln mTRTm1.電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子HClHCl( )ln ( )lnHHHClClClTRTaTRTa 整個電解質(zhì)的化學(xué)勢可以用各個離子的化整個電解質(zhì)的化學(xué)勢可以用各個離子的化學(xué)勢之和來表示學(xué)勢之和來表示( )lnHClHClHClTRTa 強(qiáng)電解質(zhì)溶解后全部變成離子強(qiáng)電解質(zhì)溶解后全部變成離子+, mmaamm HClHClzzMAMA 對任意電解質(zhì)：對任意電解質(zhì)： )lnln( aaRT (ln)(ln)RTaRTa )ln()( aaR

58、TaRT ln )( aaa1.電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子因溶液為電中性，單獨正、負(fù)離子不存在，單獨離因溶液為電中性，單獨正、負(fù)離子不存在，單獨離子的活度和活度系數(shù)也無法測量。子的活度和活度系數(shù)也無法測量。令令 定義：定義：+1def () aaa 離子平均活度離子平均活度1def () 離子平均活度因子離子平均活度因子1 def ()mmm 離子平均質(zhì)量摩爾濃度離子平均質(zhì)量摩爾濃度mam ()mm aa aa 1.電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子從電解質(zhì)的從電解質(zhì)的 求求Bmm1()mm mBmm對對1-1價電解質(zhì)價電解質(zhì)1BB

59、() () mmBB mmmm_1B() m 24Na SO (B)對對1-2價電解質(zhì)價電解質(zhì)3B4mm1.電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子3B4mam 333BB4maam ()()Bmaam 根據(jù)電解質(zhì)類型可確定根據(jù)電解質(zhì)類型可確定 +， -， ，進(jìn)而可確定，進(jìn)而可確定m 。 可根據(jù)實驗（蒸氣壓法、冰點降低法、電動勢法）可根據(jù)實驗（蒸氣壓法、冰點降低法、電動勢法）直接測量，然后求出直接測量，然后求出a, a24Na SO對對1-2價電解質(zhì)價電解質(zhì)1.電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子11/()vBmaam 2. 質(zhì)量摩爾濃度為質(zhì)量摩爾濃

60、度為m的的FeCl3溶液（設(shè)其能完全解離），平均溶液（設(shè)其能完全解離），平均活度因子為活度因子為 ，則，則FeCl3的活度的活度a為：為：444444(A) (B)9)(C)4) (D) 27)mmmmmmmm（1. Al2(SO4)3的化學(xué)勢的化學(xué)勢與與Al3+，SO42-的化學(xué)勢的化學(xué)勢+， -之間的之間的關(guān)系為關(guān)系為：( )( )23( )32()ABCD3. 強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)MgCl2水溶液，其離子平均活度水溶液，其離子平均活度a與電解質(zhì)活度與電解質(zhì)活度aB之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： (A) a =aB ； (B) a=aB 3；(C) a =aB 1/2； (D) a= aB1/3