电解质溶液 (3)

1、例例2: 298 K，Pb(s)作电极电解作电极电解Pb(NO3)2溶液，溶液，浓度为每浓度为每1000 g水中含水中含Pb(NO3)2 16.64 g，当，当与电解池串联的银库仑计中有与电解池串联的银库仑计中有 0.1658 g 银沉银沉积后就停止通电。积后就停止通电。阳极部阳极部溶液质量为溶液质量为62.50 g，经分析含有经分析含有Pb(NO3) 2 1.151 g, 计算计算Pb2+ 的的迁移数。迁移数。例例2: Pb(s)电极电极, Pb(NO3)2溶液，溶液，1000 g水中含水中含Pb(NO3)2 16.64 g，当串联在电池中的银库仑计中有，当串联在电池中的银库仑计中有0.16

2、58 g银沉积银沉积后就停止通电。后就停止通电。阳极部溶液为阳极部溶液为62.50 g,经分析含经分析含Pb(NO3) 2 1.151 g, 计算计算Pb2+ 迁移数。迁移数。解解: 对阳极区的对阳极区的NO3- n(终了终了) = n(起始起始) + n(迁移迁移) n(迁移迁移) = n(终了终了) - n(起始起始) 通电终了时，题目给出的是通电终了时，题目给出的是阳阳极部溶液极部溶液(62.50 g) 的分析结果的分析结果 阳阳极部溶液中水的质量为极部溶液中水的质量为: 62.50 g -1.151 g = 61.349 g 在计算在计算n(起始起始)时，通电前时，通电前,阳阳极部溶液

3、中水的质量极部溶液中水的质量也是也是61.349 g, 因为通电前后水的量不变因为通电前后水的量不变。 n(起始起始) = (16.64/1000) 61.349)/331.2) 2 = 6.164 10-3 mol n(终了终了) = (1.151/331.2) 2 = 6.950 10-3 mol n(迁移迁移) = 0.786 10-3 mol n(电解电解) = 0.1658 g/ 107.9 g mol-1 = 1.53710-3 mol t(NO3-) = n(迁移迁移) / n(电解电解) = 0.512 t(Pb2+) = 1- 0.512 = 0.488对于阳极区的对于阳极区

4、的Pb2+来说来说， 因为因为 阳极反应阳极反应 : Pb (s) 2e- = Pb2+所以所以 n(终了终了) = n(起始起始) + n(电解电解)- n(迁移迁移) n(迁移迁移) = n(起始起始) + n(电解电解) - n(终了终了) n(终了终了) = 1.151/331.2 = 3.47510-3 mol n(起始起始) = (16.64/1000) 61.349)/331.2)=3.08210-3 mol 因发生阳极反应因发生阳极反应 生成生成1mol Pb, 需要需要2 mol 的电量的电量所以所以 n(电解电解) = (0.1658/108) 0.5 = 7.683 10

5、-4 mol n(迁移迁移)=(3.082 + 0.7683 3.475) 10-3 mol t(Pb2+) = n(迁移迁移) / n(电解电解) = 0.488 (注注:可取基本单元可取基本单元 Pb2+分析分析)（4）方法特点总结）方法特点总结 原理简单明了原理简单明了 实验过程不易控制，难以获得准确结果实验过程不易控制，难以获得准确结果 没有考虑水分子随离子的迁移，所得结果为没有考虑水分子随离子的迁移，所得结果为表表观迁移数观迁移数 2. 界面移动法界面移动法 (1) 原理原理 两电解质溶液有一共同离子两电解质溶液有一共同离子(如如HCl和和CdCl2)，因密度不，因密度不同，两种溶液

6、可在同一同，两种溶液可在同一细玻璃管细玻璃管中形成一明显界面。中形成一明显界面。当当两种不同离子的电迁移率相近时，电解时，界面则保持两种不同离子的电迁移率相近时，电解时，界面则保持清晰并发生稳定移动。清晰并发生稳定移动。根据玻管的横截面积根据玻管的横截面积A、通电时、通电时间内界面移动距离间内界面移动距离l和通电电量和通电电量Q，即可计算迁移数，即可计算迁移数 (2) 装置及操作装置及操作 在界移法的左侧管中先放入 溶液至 面，然后小心加入HCl溶液，使 面清晰可见。2CdClaaaa 通电后 向上面阴极移动， 淌度比 小,随其后，使 界面向上移动,通电一段时间移动到 位置。bbaa+H2+C

7、d+H 根据细管内径、液面移动的距离、溶液浓度及通入的电量，可以计算离子迁移数。界面移动法测定迁移数的装置界面移动法测定迁移数的装置毫安培计毫安培计开关开关电源电源可变电阻可变电阻电量计电量计PtbbaaHCl2CdClCd界移法比较精确，也可测离子的淌度。界面移动法测定迁移数的装置界面移动法测定迁移数的装置毫安培计毫安培计开关开关电源电源可变电阻可变电阻电量计电量计PtbbaaHCl2CdClCd (3) 例题例题 界移法测迁移数装置中装浓度界移法测迁移数装置中装浓度0.01065 moldm-3的的HCl溶溶液，后用一定浓度的液，后用一定浓度的LiCl溶液跟随。用溶液跟随。用11.54 m

8、A电流通电流通电电22 min，HCl界面移动界面移动15 cm。求。求H+的迁移数的迁移数。已知迁已知迁移管内径移管内径1 cm。 界移法装置中装浓度界移法装置中装浓度0.01065 moldm-3的的HCl，后用一定浓度的，后用一定浓度的LiCl溶液跟随。用溶液跟随。用11.54 mA电流通电电流通电22 min，HCl界面移动界面移动15 cm。求求H+迁移数迁移数? 已知迁移管内径已知迁移管内径1 cm. 解：解：与希托夫法测迁移数不同，即不是针对阳极或阴极区溶液进与希托夫法测迁移数不同，即不是针对阳极或阴极区溶液进行分析。在界面移动时，该段（界面移动所在段）电解质溶液浓行分析。在界面

9、移动时，该段（界面移动所在段）电解质溶液浓度不变，是根据界面移动的距离来计算迁移数。度不变，是根据界面移动的距离来计算迁移数。 通电时间内通电时间内界面扫过的体积为界面扫过的体积为：(D/2)2l 界面扫过的体积内界面扫过的体积内H+的物质的量为的物质的量为: (D/2)2lc H+迁移的电量为迁移的电量为: (D/2)2lcF 通入的总电量通入的总电量 Q = It 所以所以 t(H+) = (D/2)2lcF ) /( It ) F = 96500 Cmol-1; c = 10.65 mol m-3; D = 0.01 m; l = 0.15 m; I = 11.5410-3 A; t =

10、 2260 s 可求可求 t(H+) = 0.795 (4) 总结说明：总结说明： a 实验操作较为容易，能获得比较精确的结果；实验操作较为容易，能获得比较精确的结果； b CdCl2(或其它如或其它如LiCl 等等)溶液的作用只是作为溶液的作用只是作为指示溶液指示溶液（因为（因为目的是测定目的是测定H+迁移数）。迁移数）。Cd2+迁移速率不可超过迁移速率不可超过H +，否则使界，否则使界面模糊不清。但，两种离子迁移速率应尽可能接近；面模糊不清。但，两种离子迁移速率应尽可能接近； c 上下层溶液浓度比应调整到上下层溶液浓度比应调整到: c(H+)/c(Cd2+) = t(H+)/t(Cd2+)

11、 实验关键：实验关键：保持溶液界面清晰保持溶液界面清晰。8.4 电导电导一一. . 基本概念基本概念1 电导电导 电阻电阻R的倒数即是电导，用的倒数即是电导，用G表示表示电导的单位电导的单位:-1-1或或 S ，称为西门子，称为西门子 2 电导率电导率 = 1/ 的单位的单位: Sm-1 或或-1m-1 含义：含义：指长度为指长度为1m ,横截面面积为横截面面积为1m2的导体的电导的导体的电导 G = (A/l)3 摩尔导电率摩尔导电率m m 定义定义: 将含有将含有1 mol 的电解质溶液的电解质溶液, 放在相距放在相距1 m 的两平的两平行电极之间，所具有的电导即是摩尔电导率，用行电极之间

12、，所具有的电导即是摩尔电导率，用m m表示。表示。 m m = = Vm = /c Vm 是含有是含有1 mol电解质的溶液的体积电解质的溶液的体积，单位为，单位为m3mol-1; c的单位为的单位为molm-3m m 的单位为的单位为S Sm2mol-1 为什么要引入摩尔电导率（意义）为什么要引入摩尔电导率（意义）4 为什么要引入摩尔电导率（意义）为什么要引入摩尔电导率（意义） 对于一般的电解质溶液，在对于一般的电解质溶液，在浓度不太大浓度不太大时，其时，其电导率电导率随浓度增加而增大，是因为导电粒子数随浓度增加而增大，是因为导电粒子数增加的缘故。可见，电导率不便于比较不同类型增加的缘故。可

13、见，电导率不便于比较不同类型的电解质导电能力大小。的电解质导电能力大小。而摩尔电导率而摩尔电导率m m规定，电解质具有相同的物质规定，电解质具有相同的物质的量的量, 都是都是1 mol, 而且规定电极间距离是而且规定电极间距离是1 m。显。显然，用摩尔电导率然，用摩尔电导率m m可以比较不同类型电解质可以比较不同类型电解质的导电能力之强弱。的导电能力之强弱。 5 说明说明 (1) 在计算在计算m时时,单位要统一单位要统一 浓度浓度c的单位通常用的单位通常用moldm-3表示，但在计算表示，但在计算m时，要换算成以时，要换算成以molm-3表示。表示。 (2)在使用在使用m时时, 应将浓度为应将

14、浓度为c的物质的基本单元标出的物质的基本单元标出,以免出错。以免出错。 例如例如: : m（CuSO4） m（1/2CuSO4） m（CuSO4）= 2m（1/2CuSO4） m（La(NO3)3） m(1/3 La(NO3)3） m （La(NO3)3） = 3m(1/3La(NO3)3） 二二. . 电导的测定电导的测定 1 1 原理原理 电导的测定在实验中实际就是测电阻。电导的测定在实验中实际就是测电阻。 测量原理：韦斯顿（测量原理：韦斯顿（Wheatstone）平衡电桥。）平衡电桥。 但应注意但应注意: (1) 测量时测量时不能用直流电源不能用直流电源，通常是通常是选用频率选用频率10

15、00 Hz的交流电。因为用直流电的交流电。因为用直流电, 溶液因发生溶液因发生电极反应而改变浓度，使测量失真。电极反应而改变浓度，使测量失真。 用交流电测量时，前半周期的电极反应可被后用交流电测量时，前半周期的电极反应可被后半周的作用相抵消。因此半周的作用相抵消。因此 测量较为准确。测量较为准确。 (2) 因为采用了交流，故电桥中零电量指示器因为采用了交流，故电桥中零电量指示器不能用直流检流计不能用直流检流计，而需采用耳机或示波器而需采用耳机或示波器。 2 例题例题 18, 用同一电导池测出用同一电导池测出0.01 moldm-3 KCl 和和0.001 moldm-3 K2SO4的电阻分为的电阻分为145.00 和和712.2 .求算求算(1)电电导池常数导池常数;(2) 0.001 moldm-3 K2SO4溶液的摩尔电导率溶液的摩尔电导率m.(已知已知18,0.01 moldm-3 KCl 电导率电导率=0.12205 Sm-1) 例例18,用同一电导池测出用同一电导池测出0.01 moldm-3 KCl和和0.001 moldm-3 K2SO4的电阻分别为的电阻分别为145.00和和712.2 .求求 (1)电导池常数电导池常数;(2)0.00