北京希望世纪科技有限公司
2014/10/10 17:12:20一、目的
1. 掌握惠斯顿电桥测定电导的原理和方法
2. 学会电导法测定难溶盐的溶解度
二、基本原理
导体导电能力的大小,常以电阻的倒数1/R
式中 G 称为电导,单位是西门子 S。
导体的电阻与其长度成正比,与其截面积成反比,即:
ρ是比例常数,称为电阻率或比电阻。根据电导与电阻的关系,则有:
k称为电导率或比电导k=1/ρ它相当于长为 1m,截面积为 1m2导体的电导,其单位是S m-1
对于电解质溶液,若浓度不同,则其电导也不同。如取 1mol 电解质溶液来量度,即可在给定条
件下就不同电解质溶液来进行比较。1mol 电解质溶液全部置于相距为 1m 的两个平行电极之间,溶液的电导称之为摩尔电导,以 λ 表示。如溶液的摩尔浓度以 c 表示,则摩尔电导可表示为:
式中λ的单位是S·m2·mol-1;c的单位是mol·dm-3。λ的数值常通过溶液的电导率k,经(4)式计算
得到。而k与电导G(或电阻R)有直接关系,由(3)式可知
对于确定的电导池来说,l/A 是常数,称为电导池常数。电导池常数可通过测定已知电导率的电解质溶
液的电导(或电阻)来确定。
溶液的电导通常利用惠斯顿电桥来测定。线路如图所示。其中S为音频信号发生器(本实验使用
的信号频率为 1000Hz);R1、R2和R3是三个可变电阻箱的阻值。RX为待测溶液的阻值;H为示波器。
C1是与电阻R1并联的一个可变电容,用以平衡电导电极的电容。
测定时调节R1、R2、R3和C1,使H无电流通过。此时,表明B、D两点电位相等,电桥达到了平衡。
即有
Rx的倒数即为该溶液电导。
本实验是测定PbSO4的溶解度。首先测定PbSO4饱和溶液的电导,代入(3)式求其电导率(k溶液)。
因溶液极稀,必须从(k溶液)中减去水的电导率(k水)
kPbSO4=k溶液-k水
(为消除由交流电所引起的极化效应,使用镀铂黑电极,增加电极面积)
三、仪器和试剂
音频讯号发生器 1 台 恒温槽 1 套
示波器或耳机 1 个 可变电阻箱 3 个
电导电极(镀铂黑) 1 支 锥形瓶(200ml) 4 个
0.02 mol·L-1氯化钾溶液 PbSO4(A.R.)
四、操作步骤
1.按图接好线路。调节恒温槽温度至 25℃。
2.测定电导池常数
用少量 0.02mol/L KCl 溶液浸洗电导电极两次,将电极插入盛有适量 0.02mol/L KCl 溶液的锥形瓶
中,液面应高于电极铂片 2mm 以上。将锥形瓶放入恒温槽内,十分钟后测定电导,然后换溶液再测
定两次,求平均值。
3.测定PbSO4溶液的电导率
将约 1g固体PbSO4放入 200mL锥形瓶中,加入约 100mL重蒸馏水,摇动并加热至沸腾。倒掉清液,
以除去可溶性杂质。按同样方法重复两次。再加入约 100mL重蒸馏水,加热至沸腾,使之充分溶解。
然后放在恒温槽中,恒温 20 分钟使固体沉淀,将上层溶液倒入一干燥的锥形瓶中(溶液中不能含有
任何悬浮物,否则将影响实验结果,为什么?),恒温后测其电导,然后换溶液再测两次,求平均值。
4.测定重蒸馏水的电导率
取约 100mL 重蒸馏水放入一干燥的锥形瓶中,待恒温后,测电导三次,求平均值。
五、数据记录和处理
实验温度:25℃
1.电导池常数的测定
氯化钾溶液的浓度:0.02 mol/L 氯化钾溶液的电导率:0.2765 S/m