电导电导率和摩尔电导PPT学习教案

1、会计学1 电导电导率和摩尔电导电导电导率和摩尔电导 2 1.定义 (1)电导（electric condutance） 电导是电阻的倒数 1 G R 电导G与导体的截面积成正比，与长度成反比，即 A G l 单位：-1或 S l A 第1页/共26页 3 (2)(2)电导率（电导率（electrolytic conductivityelectrolytic conductivity） 电导率：比例系数，相当于单位长度、单位截面 积导体的电导。 单位： Sm-1 电导率为电阻率的倒数： A G l 1 l R A 单位面积A 单位长度 l 图7.3 电导率示意图 第2页/共26页 电解质溶液的电

2、解质溶液的： 相距为相距为1m, 面积面积 为为1m2的两个平行的两个平行 板电极之间充满电板电极之间充满电 解解质溶液时的电导质溶液时的电导 。 第3页/共26页 c m / (单位为单位为S. m2.mol-1) 1mol电解质在电极间距电解质在电极间距 1m的溶液中的导电能力：的溶液中的导电能力： 设浓度为设浓度为c (mol / m3) 第4页/共26页 6 m c 注意：摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解 质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。 为了防止混淆，必要时在后面要注明所取的基 本质点。 第5页/共26页 比如比如m m(MgCl(MgCl2 2)=0.0288

3、 Sm)=0.0288 Sm2 2molmol-1 -1 基本单元是基本单元是MgClMgCl2 2分子，即将含有分子，即将含有1 1 mol MgClmol MgCl2 2分分 子的电解质溶液置于相距子的电解质溶液置于相距1 1m m平行电极之间时的电导。平行电极之间时的电导。 m m(1/2MgCl(1/2MgCl2 2)=0.0144 Sm)=0.0144 Sm2 2molmol-1 -1 基本单元是基本单元是1/21/2MgClMgCl2 2分子，即将含有分子，即将含有 1 1 mol mol 1/2MgCl1/2MgCl2 2分子的电分子的电 解质溶液置于相距解质溶液置于相距 1 1

4、 m m 平行电极平行电极 之间时的电导。之间时的电导。 第6页/共26页 8 (1) 电导的测定 I为交流电源，AB为均匀的滑线 电阻，R1为电阻箱电阻，Rx待测 电阻，T为检流计,R3、R4分别为 AC、CB段的电阻，K为用以抵消 电导池电容的可变电容器, 2.电导、电导率的测定 I1 I2 所要强调的是要用交流电源所要强调的是要用交流电源 进行测定，不能用直流电源，否进行测定，不能用直流电源，否 则将会由于不断的电极反应，改则将会由于不断的电极反应，改 变溶液的浓度而改变电导值。变溶液的浓度而改变电导值。 第7页/共26页 当当T0时：时： VAD = VAC , I1R1 = I2R3

5、 VDB=VCB , I1Rx = I2R4 4 31 R R R R x 1 3 4 R R R Rx I1 I2 接通电源后，选择一定的电阻R1，移动C点，使DC 线路中无电流通过,电桥达平衡。根据几个电阻之 间关系就可求得待测溶液的电导。 第8页/共26页 测得了电解质溶液的电导，便可进一步测定电解质溶液的测得了电解质溶液的电导，便可进一步测定电解质溶液的 电导率。电导率。 A l G l A G 电极间距离 电极截面积 每个电导池每个电导池 l l /A /A 均为定值。均为定值。 第9页/共26页 令令 称为称为电导池系数电导池系数 cellcell K R KG 1 但但电导池常数

6、通过直接测量不易得到准确的结果电导池常数通过直接测量不易得到准确的结果，往往用，往往用 已知电导率的标准电解质溶液（通常为一定浓度的已知电导率的标准电解质溶液（通常为一定浓度的KClKCl溶液）来溶液）来 间接测量。方法是将间接测量。方法是将KClKCl溶液装入电导池，利用惠斯通电桥测定溶液装入电导池，利用惠斯通电桥测定 其电阻其电阻 A l KClRA l KClGKCl )( 1 )()( 已知 测得 可求 )()(KClRKClKcell A l Kcell 第10页/共26页 解：解：(1) 电导池常数电导池常数 Kcell=l/As= (KCl).R(KCl)=(0.2768 82.

7、4)m-1=22.81m-1 (2) 0.0025 mol/dm3 的的K2SO4溶液的电导率溶液的电导率 (K2SO4)= Kcell /R(K2SO4)=(22.81/326.0) Sm-1=0.06997Sm-1 0.0025 mol/dm3 的的K2SO4的溶液的摩尔电导率的溶液的摩尔电导率 m(K2SO4)= (K2SO4)/c=(0.06997/2.5)=0 .02799 Sm2 mol-1 第11页/共26页 13 3.摩尔电导率与浓度的关系 科尔劳施（科尔劳施（Kohlrausch） 根据实验结果得出结论：根据实验结果得出结论： 在在很稀很稀的溶液中，的溶液中，强电解质强电解质

8、 的摩尔电导率与其浓度的的摩尔电导率与其浓度的 平方根成直线关系，即平方根成直线关系，即 图7.7 强电解质溶液摩尔电导率 (moldm-3)1/2 /c m/Sm2mol-1 0.51.01.5 0.02 0.0 1 0.04 0.03 HCl NaOH AgNO3 m 将直线外推至c0得到 cA mm m 无限稀释时的摩尔电导率无限稀释时的摩尔电导率 A 常数常数 第12页/共26页 14 弱电解质 图7.8 弱电解质溶液摩尔电导率 (moldm-3)1/2 /c m/Sm2mol-1 0.51.01.5 0.02 0.0 1 0.04 0.03 CH3COOH c 随着浓度下降，m也缓慢

9、 升高，但变化不大。当溶 液很稀时，m与 不呈 线性关系，当稀释到一定 程度，m迅速升高。故其 极限摩尔电导率 m m无法 用外推法求得。（由后面 讨论的离子独立运动定律 解决 m m） 第13页/共26页 4. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 (1)科尔劳施离子独立运动定律科尔劳施离子独立运动定律 25C时，一些电解质在无限稀释时的摩尔电导 率的实验数据如下: 21 m(KCl) 0.01499 S mmol 21 m(LiCl) 0.01150 S mmol 21 m3 (KNO )0.01450 S mmol 21 m3 (LiNO )0.01101

10、 S mmol 第14页/共26页 Kohlrausch 发现：发现： )LiNO()KNO()LiCl()KCl( 33 mmmm )LiNO()LiCl()KNO()KCl( 33 mmmm （1）具有相同阴离子的钾盐和锂盐的 m之差之差 为一常数，与阴离子的性质无关为一常数，与阴离子的性质无关 （2）具有相同阳离子的氯化物和硝酸盐的 m之差为一常数，与阳离子的性质无关之差为一常数，与阳离子的性质无关 第15页/共26页 17 在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受 其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认 为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和。 离子独立运动定律 第16页/共26页

11、由离子独立运动定律可得到如下几点结果：由离子独立运动定律可得到如下几点结果： （无限稀释）电解质溶液的（无限稀释）电解质溶液的 m 是阳、阴离是阳、阴离 子对子对 m 的贡献之和，即为离子极限摩尔电导率的的贡献之和，即为离子极限摩尔电导率的 加和值。若加和值。若电解质为电解质为 C Cv v+ +A Av v- - ，在无限稀释溶液中全部 在无限稀释溶液中全部 电离：电离： zz vv CvCvAC 则则 有有 ,mmm vv NaCl MgCl2 HAc )()( ClNa mmm , 2 mmm )()( AcH mmm 弱电解质亦 全部电离 v v+ +，v v- -分别表示阳、阴离子的

12、化学计量数。分别表示阳、阴离子的化学计量数。 第17页/共26页 在无限稀释溶液中，具有相同离子的不同电解质在无限稀释溶液中，具有相同离子的不同电解质 ，该相同离子的，该相同离子的 m 都相同。都相同。 HCl HAc HNO 3 m (H+)相同相同 NaA c HAc KAc m (Ac-)相同相同 P311P311的表列出了各种离子的极限摩尔电导率，的表列出了各种离子的极限摩尔电导率， 利用离子独立运动定律，我们可方便的计算电解利用离子独立运动定律，我们可方便的计算电解 质溶液的质溶液的m 。 第18页/共26页 对于强电解质，比如对于强电解质，比如 NaClNaCl cA mm m 由

13、由m c c 的直线外推的直线外推 若已知若已知m( (NaNa+ +) )、m (Cl(Cl- -) )，则则 m( (NaCl)=NaCl)=m (Na(Na+ +)+ )+ m (Cl(Cl- -) ) 离子独立运动定律离子独立运动定律 第19页/共26页 m )()( AcH mm m )()( )()()()( )()()( ClNa AcNaClH NaClNaAcHCl mm mmmm mmmm 离子独立运动定律离子独立运动定律 对于弱电解质，对于弱电解质， 第20页/共26页 m m O 2 O 2 O O / 1/1 / cc cc cc K 由由 可求出可求出 m(= /c) 查表、计算可得查表、计算可得 m 测电导可求得测电导可求得 第21页/共26页 23 (2)计算难溶盐的溶解度 a.难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为 m m 运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和溶液的浓度c。 b.计算难溶盐电导率时水的电导率不能忽略，即 c )( )( m 难溶盐 难溶盐 c O)H()( 2 溶液 （难溶盐） （溶液）-（水） 第22页/共26页 第23页/共26页 例：例：25，AgCl饱和水溶液饱和水溶液 已知：已知： (溶液溶液)， (H2O) 求：溶解度求：溶解度c，及，及Ksp(AgCl) 解：解： (AgCl) = (溶液溶液) (H2O) )