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物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp一、目的及要求1.掌握電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽溶解度和Ksp的原理和方法2.掌握電導(dǎo)率儀的使用方法二、實(shí)驗(yàn)原理物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp(一)基本概念1、電導(dǎo)電阻的倒數(shù),是反映物質(zhì)導(dǎo)電能力的物理量,常用“G”表示。單位:西門子(S)。G=—=—·—RρlA11ρ——電阻率(Ω·cm);A——導(dǎo)體的橫截面積(cm2);l——導(dǎo)體的長度(cm)2、電導(dǎo)率電阻率的倒數(shù),常用“κ”表示。單位:S·cm-1。κ=—ρ1故G=κ—lA當(dāng)A=1cm2,l=1cm時(shí),G=κ。1cm3κ的物理意義溶液單位體積(1cm3)導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)。單位體積(1mL)溶液對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)3、電導(dǎo)池常數(shù)電導(dǎo)池:測(cè)定液體電導(dǎo)(或電阻)的裝置。特點(diǎn):兩支電極間的距離恒定且面積相等。
l(cm)A(cm2)電導(dǎo)池常數(shù)單位:cm-1。lA物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Kspθ=
—lA故
G=κ/θκ=G·θ4、摩爾電導(dǎo)含有1mol電解質(zhì)的溶液在相距1cm的兩電極間所具有的電導(dǎo),常用“λ”表示。單位:S·cm2·mol-1。主要影響因素:
1.離子的種類①所帶電荷;②體積和質(zhì)量。
2.離子濃度。當(dāng)離子濃度→0時(shí)對(duì)應(yīng)的摩爾電導(dǎo)稱為無限稀時(shí)的摩爾電導(dǎo),用“λ0”表示。λ0的意義:可直接反映出不同離子導(dǎo)電能力的大小。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp常見離子的λ0值(S·cm2·mol-1)見下表:離子λ0離子λ0H+349.82NH4+73.50Na+50.11Cl-76.35K+73.52NO3-71.80Ba2+127.8SO42-160.0Pb2+142.0OH-198.60物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp6、電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)溶液的總電導(dǎo)為溶液中各離子電導(dǎo)之和:G總=∑Giκ總=∑κiG=κ·θ5、離子的κ與λ的關(guān)系κ=
——1000λ·c設(shè)溶液中某離子的濃度為c(mol·L-1),該離子對(duì)應(yīng)的摩爾電導(dǎo)為λ,則有κ總=∑——1000λi·ci應(yīng)用時(shí),若離子濃度很小,可視為λi≈λi0。即(二)實(shí)驗(yàn)原理飽和溶液中,cPb2+·cSO42-=Ksp(PbSO4)故cPb2+=cSO42-=Ksp(PbSO4)
=SPbSO4Pb2++SO42-
PbSO4↓按電導(dǎo)率的關(guān)系,有κPbSO4
=∑——=——————————1000λiciλPb2+·cPb2++λSO42-·cSO42-1000=———————解出SPbSO4,得SPbSO4·λPbSO41000物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和KspSPbSO4=———————————————1000×κPbSO4(讀數(shù)值為μs)×10-6λPbSO4=—————————(mol·L-1)κPbSO4(讀數(shù)值為μs)1000λPbSO4由此可得Ksp(PbSO4)=S2PbSO4其中κPbSO4
=κPbSO4溶液-κH2O
由電導(dǎo)率儀測(cè)出λPbSO4≈λ∞PbSO4=λ∞(Pb2+)+λ∞(SO42-)
可查表確定物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp三、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑1.儀器
超級(jí)恒溫槽一套
DDS—307型電導(dǎo)率儀一臺(tái)電導(dǎo)電極(鍍鉑黑)一支錐形瓶(200mL)五個(gè)電爐一臺(tái)2.試劑0.01mol/L氯化鉀溶液硫酸鉛(A.R.)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp四、實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至25±0.1
2.測(cè)定電導(dǎo)池常數(shù)
用0.01mol·L-1的KCl溶液。查附錄,25℃的電導(dǎo)率。用少量標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液洗滌電導(dǎo)電極兩次,將電極插入盛適量溶液的錐形瓶中,液面高于電極2毫米以上。將錐形瓶放入恒溫槽內(nèi),恒溫十分鐘后,測(cè)定其電導(dǎo)率。(以24℃為例:查附錄,24℃時(shí)0.01mol·L-1的電導(dǎo)率為0.1386S·m-1,若測(cè)得=0.1372S·m-1,則電導(dǎo)池θ=0.1386/0.1372=1.010?;虬央姌O插入KCl溶液,若顯示1372,只需要調(diào)節(jié)“常數(shù)”旋鈕,使顯示1386,然后把“選擇開關(guān)”指向“檢查”,此時(shí)顯示值即為θ。本實(shí)驗(yàn)采用后者)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp3.測(cè)定硫酸鉛溶液的電導(dǎo)率將約1克(約1小勺)固體硫酸鉛放入200mL錐形瓶中,加入約100mL去離子水,搖動(dòng)并加熱至沸騰。倒掉清液,以除去可溶性雜質(zhì),按同法重復(fù)兩次、再加入約150mL去離子水,加熱至沸騰使之充分溶解。冷卻后然后放在恒溫槽中,恒溫20分鐘使固體沉淀,將上層溶液倒入一個(gè)干燥錐形瓶中,恒溫后測(cè)其電導(dǎo)率,然后換溶液再測(cè)定兩次,求其平均值。4.測(cè)定去離子水的電導(dǎo)率將配制溶液用去離子水約100mL放入200mL錐形瓶中,搖動(dòng)并加熱至沸騰,趕出CO2后,待恒溫后,測(cè)定其電導(dǎo)率三次,求其平均值。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp五、數(shù)據(jù)記錄和處理1.電導(dǎo)池常數(shù)測(cè)定KCl溶液濃度__________
查得KCl溶液電導(dǎo)率κKCl=__________
測(cè)得θ
=__________
2.去離子水與PbSO4溶液電導(dǎo)率κPbSO4
測(cè)定3.
溶解度SPbSO4
計(jì)算4.
溶度積Ksp(PbSO4)的計(jì)算物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)法測(cè)定難溶鹽的溶解度和Ksp六、注意事項(xiàng)1.整個(gè)實(shí)驗(yàn)所加溶劑均為去離
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