強(qiáng)電解質(zhì)極限摩爾電導(dǎo)率的測(cè)定

強(qiáng)電解質(zhì)極限摩爾電導(dǎo)率的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、理解溶液的電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率的概念。2、掌握由強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液的電導(dǎo)率測(cè)定極限摩爾電導(dǎo)率的方法。3、用電導(dǎo)儀測(cè)定KCl溶液的摩爾電導(dǎo)率3、用電導(dǎo)儀測(cè)定KCl溶液的摩爾電導(dǎo)率并用作圖外推求其極限摩爾電導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)簡要原理將直線外推到得到的截距即是無限稀釋摩爾電導(dǎo)率A"0,也稱為極限摩三儀健辱莘驗(yàn)所需的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)及其醵值比較.1、儀器試劑儀器：電導(dǎo)率儀（附：電導(dǎo)電極）1套；超級(jí)恒溫槽 1套；容量瓶（100mL）： 7只；移液管（1mL，5mL，10mL）各1只;藥品：KCl0.1000mol/L溶液；電導(dǎo)水（k<1x10-4S.m-1）;蒸餾水。2、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)四預(yù)習(xí)提問（對(duì)原理，重要操作步驟，注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理提問？1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意的事項(xiàng)是什么？2）弱電解質(zhì)能否如此測(cè)定？為什么？若想通過此法求醋酸的所g值，應(yīng)如何求？3）溶液電導(dǎo)率的測(cè)定在化學(xué)領(lǐng)域中都有那些應(yīng)用？4）用電導(dǎo)率儀測(cè)得的電導(dǎo)數(shù)值，準(zhǔn)確度怎么樣？為什么？

5）如果使用的電導(dǎo)電極所標(biāo)的電極常數(shù)不準(zhǔn)確，你能否設(shè)計(jì)一種方法利用DDS-11A型電導(dǎo)率儀將其矯正。6）強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與溶液濃度的關(guān)系，強(qiáng)電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率與溶液濃度的關(guān)系？7）弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率與溶液濃度的關(guān)系，弱電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率與溶液濃度的關(guān)系？五實(shí)驗(yàn)結(jié)果要求（文獻(xiàn)值和本實(shí)驗(yàn)的要求的誤差范圍）1、將測(cè)量值與文獻(xiàn)值比較。誤差范圍±0.3%,若顯著的偏差，應(yīng)說明原因。六影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一些因數(shù)影響電導(dǎo)率的因素：電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率大小主要取決于兩方面：1.離子的多少；2.離子的運(yùn)動(dòng)速度外界條件的影響：a.溫度 溫度越高，離子的運(yùn)動(dòng)速度v越大，電導(dǎo)率越大；b.溶劑粘度 溶劑粘度越大，v越小，電導(dǎo)率越小離子本性：a.水化離子半徑rb.離子價(jià)數(shù)c. 特殊遷移方式半徑a.水化離子半徑rb.離子價(jià)數(shù)c. 特殊遷移方式H+、OH-是一般離子導(dǎo)電能力5-8倍電解質(zhì)溶液濃度：濃度增加時(shí)，一方面，離子數(shù)增加；另一方面，由于弛豫效應(yīng)、電泳效應(yīng)，離子運(yùn)動(dòng)速度減小。七實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的思考題回答見教師輔導(dǎo)八實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的表格1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄室溫：℃ 大氣壓力： pa蒸餾水：k（水）= pS2.將數(shù)據(jù)列表。序號(hào)C(mol-m-3)3k溶液（測(cè)）長溶液（平）k溶液（平）kKCIAm(pS/cm)(pS/cm)(S/m)(S/m)(S.m2.mol-1)100000000020000000003000000000400000000050000000006九實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理舉例室溫：25 ℃大氣壓力： 100.3 kpa蒸餾水：k(水)= 3.45 pS/cm1.數(shù)據(jù)處理：以0.1mol/l的KCl溶液為例：C=0.1mol/l=100mol-m-3 ;3=10k溶液(平)=(12904+12903+12902)/3=12903(pS/cm)=1.2903(S/m);kKC1=k溶液(平)-k(水)=1.2903S/m-3.45pS/cm=1.2900S/mAm=KKCl/C=1.2900S/m/100mol-m-3=0.0129其它數(shù)據(jù)處理同上填表如下：序號(hào)C(mol-m-3)3K溶液（測(cè)）K溶液（平）K溶液（平）kKC1Am(pS/cm)(pS/cm)(S/m)(S/m)(S.m2.mol-1)110010129041290312902129031.29031.29000.01292507.16667666967166690.66690.66660.013333103.214191421140914190.14190.14160.01416452.2717.8718.2717.9718.00.07180.07150.01430511.0150.0150.5149.5150.00.01470.01470.0147060.50.777.3477.4477.2477.340.0077340.0073890.0147782、繪制工作曲線：3107.13.22.21.00.7Am(S.m2.mol-1)0.01290.013330.014160.014300.014700.01477800145-0.0U0-00135-0.0150-10.01300.0125X00145-0.0U0-00135-0.0150-10.01300.0125XAxisTitleLinearFitofData1_B利用數(shù)據(jù)處理軟件繪制環(huán)工Am-3作曲線當(dāng)3=0時(shí)：Am=0.01484^Am^=0.01484查找文獻(xiàn)25℃KCl的極限摩爾電導(dǎo)率為：0.014986所測(cè)的值與文獻(xiàn)值相比較：(0.014986-0.01484)/0.014986X100%=0.97%十誤差分析1、電導(dǎo)率儀自身的設(shè)計(jì)較早出現(xiàn)的平衡電導(dǎo)率儀結(jié)構(gòu)笨重粗略。以DDS-11為代表的指針式電導(dǎo)率儀，形體小、重量輕，但與集成電路型比較其穩(wěn)定性較差，漂移大，測(cè)量結(jié)果線性不好，讀數(shù)不便，因此在每次使用之前必須調(diào)零、校滿，讀數(shù)需通過刻度與旋鈕倍乘計(jì)算獲得，同時(shí)電容分量影響較大；高純水時(shí)人體感應(yīng)較嚴(yán)重；一般不具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償，所以存在較多缺陷。繼后發(fā)展起來的集成電路數(shù)字式是電導(dǎo)率儀，其測(cè)量結(jié)果線性、準(zhǔn)確度、分辨率大幅度提高，并設(shè)有隨機(jī)溫度補(bǔ)償，直接讀取基準(zhǔn)溫度條件下的電導(dǎo)率值#大大方便了使用人員?，F(xiàn)今以單片機(jī)為代表的智能型電導(dǎo)率儀，將電導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)推向高峰。它具有菜單式設(shè)置，動(dòng)量程，可選電極常數(shù)，浮點(diǎn)式數(shù)字直讀多項(xiàng)目同時(shí)顯示，計(jì)算式自動(dòng)溫度補(bǔ)償；電極常數(shù)自動(dòng)校正，電導(dǎo)率超限報(bào)警#多種數(shù)據(jù)接口，在線實(shí)時(shí)分析和追憶記錄等功能，更加完善了電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)。使振幅像直流恒壓源一樣穩(wěn)定是相對(duì)不容易的。交流電勢(shì)振幅的穩(wěn)定性會(huì)直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確度以及所使用運(yùn)算放大器組成的電導(dǎo)測(cè)量電路。2、電計(jì)引入的誤差(1)測(cè)量電勢(shì)的穩(wěn)定性引起的誤差為消弱兩極板間的極化作用，幾乎所有電導(dǎo)率儀均使用交流信號(hào)作為測(cè)量信號(hào)源。交流信號(hào)源要使振幅像直流恒壓源一樣穩(wěn)定是相對(duì)不容易的。交流電勢(shì)振幅的穩(wěn)定性會(huì)直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確度以及所使用運(yùn)算放大器組成的電導(dǎo)測(cè)量電路。(2)測(cè)量頻率的影響較低頻率交流電勢(shì)作用于低離子濃度的溶液中極化作用表現(xiàn)較輕但是高離子濃度溶液中表現(xiàn)尤為突出因此除選擇鍍石墨或鉑黑的電導(dǎo)池外合理選擇測(cè)量電勢(shì)的交變頻率尤為重要。很多電導(dǎo)率儀低離子濃度選擇700-100HZ;高離子濃度選擇700-1000HZ。也有的采用隨離子濃度增大頻率逐漸上升的方法。工作頻率并非越高越好，電導(dǎo)池兩極板和兩條平行的電導(dǎo)池電纜導(dǎo)線構(gòu)成的分布電容引入的誤差分量會(huì)增加，盡管選用了相敏檢波電導(dǎo)率儀能分離電容分量，但較長導(dǎo)線引入的電容分量會(huì)導(dǎo)致放大器趨向飽和限幅，高周頻率測(cè)量低電導(dǎo)電容分量尤為突出，但低波頻率測(cè)量高電導(dǎo)水質(zhì)極化是突出矛盾。(3)電路漂移引入的誤差實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀每次使用前需要重新調(diào)校，而工業(yè)在線電導(dǎo)率儀不具備此條件，也不允許出現(xiàn)較大的漂移，所以要選用高性能的集成電路和溫度系數(shù)小的元件以及穩(wěn)定的供電電源，以減少電路的零點(diǎn)漂移和時(shí)間漂移。(4)溫度補(bǔ)償引入的誤差電解質(zhì)溶液中帶電離子，隨溶液溫度的降低，離子的水化作用增強(qiáng)，離子間的運(yùn)動(dòng)阻力增大，溶液的電導(dǎo)率隨之降低。溶液溫度升高，離子活度增強(qiáng)，電導(dǎo)率隨之增大，由于各廠家的溫度補(bǔ)償系數(shù)選用不太一致，經(jīng)常出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。3.電導(dǎo)池引入的誤差(1)電導(dǎo)池選用不當(dāng)造成的誤差低離子濃度溶液選用亮鉑電極、不銹鋼電極、鈦金屬電極，常數(shù)分度常見1.0、0.1、0.05、0.01cm-1。一般用于工業(yè)用水、純凈水和超純水測(cè)量。高離子濃度電導(dǎo)池選用鍍鉑黑的鉑片或不銹鋼電極，帶有強(qiáng)腐蝕性的溶液選用石墨電極，常數(shù)分度常用1.0、5、10、20。一般應(yīng)用于工業(yè)用水、污水或濃縮液的測(cè)量。配套不同常數(shù)的電極是為測(cè)量電計(jì)獲得相匹配溶液等效電阻和響應(yīng)度而設(shè)計(jì)的。(2)電導(dǎo)池絕緣支架離子玷污或裂痕引入的誤差一、電導(dǎo)池間經(jīng)常測(cè)量含膠體濃的電解質(zhì)溶液，使用后不及時(shí)用純水洗凈會(huì)在兩極板之間的絕緣支架表面發(fā)生離子附著，而存在漏電阻橋，電阻橋的并聯(lián)作用是無法從讀數(shù)中消除的。二、電極導(dǎo)線老化破損漏電、使用不合格電纜；導(dǎo)線加長時(shí)引起的絕緣不良，插頭、插座接線端子之間臟污受潮，測(cè)量中會(huì)出現(xiàn)并聯(lián)作用而導(dǎo)致誤報(bào)。(3)電導(dǎo)池兩極板表面污著造成的誤差電導(dǎo)池交替測(cè)量多種溶液或測(cè)量含有膠體的粘稠溶液后會(huì)使電導(dǎo)池發(fā)生。一、有效面積改變?cè)斐傻某?shù)改變；二、污著物使電導(dǎo)池與溶液的接觸發(fā)生響應(yīng)斜率改變；三、污著物使電極發(fā)生惰性變化。(4)電導(dǎo)池幾何尺寸變化造成常數(shù)誤差當(dāng)電導(dǎo)池發(fā)生改變后，兩極板間液柱的距離和面積發(fā)生變化，L/A的改變使原來標(biāo)定的常數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，測(cè)量讀數(shù)必然出現(xiàn)差錯(cuò)，只能通過重新標(biāo)定電極常數(shù)才能消除誤差。(5)電導(dǎo)