电导、电导率和摩尔电导

1、1电导、电导率、摩尔电导率的定义电导、电导率、摩尔电导率的定义电导的测定电导的测定摩尔电导率与浓度的关系摩尔电导率与浓度的关系离子独立移动定律和离子的摩尔电导率离子独立移动定律和离子的摩尔电导率电导测定的一些应用电导测定的一些应用7.3 7.3 电导、电导率和摩尔电导率电导、电导率和摩尔电导率21.定义(1)电导（electric condutance）电导是电阻的倒数1GR电导G与导体的截面积成正比，与长度成反比，即AGl7.3 电导、电导率和摩尔电导率单位：-1或 SlA3(2)(2)电导率（电导率（electrolytic conductivityelectrolytic conduct

2、ivity）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：AGl1 lRA7.3 电导、电导率和摩尔电导率单位面积A单位长度l图7.3 电导率示意图电解质溶液的电解质溶液的： 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。(3) 摩尔电导率摩尔电导率m:cm/ (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)67.3 电导、电导率和摩尔电导率 mc注意

3、：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。比如比如m m(MgCl(MgCl2 2)=0.0288 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分子分子的电解质溶液置于相距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

4、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 m m 平行电极平行电极之间时的电导。之间时的电导。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I1I2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

5、，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。当当T0时：时： VAD = VAC , I1R1 = I2R3 VDB=VCB , I1Rx = I2R4 431RRRRx 134RRRRx I1I2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。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。导率。(2). (2). 电导率的测定电导率的测定AlGlAG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。令令 称为称为

6、电导池系数电导池系数cellcellKRKG1但但电导池常数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，往往用已，往往用已知电导率的标准电解质溶液（通常为一定浓度的知电导率的标准电解质溶液（通常为一定浓度的KClKCl溶液）来间溶液）来间接测量。方法是将接测量。方法是将KClKCl溶液装入电导池，利用惠斯通电桥测定其溶液装入电导池，利用惠斯通电桥测定其电阻电阻AlKClRAlKClGKCl)(1)()(已知测得可求)()(KClRKClKcellAlKcell例例7.3.1 25时在一电导池中盛以浓度为时在一电导池中盛以浓度为0.02 mol/dm3的的KCl溶液，

7、测得其电阻为溶液，测得其电阻为82.4。若在同一电导池中。若在同一电导池中盛以浓度为盛以浓度为0.0025 mol/dm3的的K2SO4溶液，测得其电阻溶液，测得其电阻为为326.0。已知。已知25时时0.02 mol/dm3的的KCl溶液的电导溶液的电导率为率为0.2768 S/m 。试求：。试求：(1) 电导池常数；电导池常数；(2)0.0025 mol/dm3 的的K2SO4溶液的电导率和摩尔电导率。溶液的电导率和摩尔电导率。解：解：(1) 电导池常数电导池常数 Kcell=l/As= (KCl).R(KCl)=(0.2768 82.4)m-1=22.81m-1 (2) 0.0025 m

8、ol/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-1133.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，

9、即图7.7 强电解质溶液摩尔电导率(moldm-3)1/2/cm/Sm2mol-10.51.01.50.020.010.040.03HClNaOHAgNO3 m将直线外推至c0得到cAmm 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14弱电解质图7.8 弱电解质溶液摩尔电导率(moldm-3)1/2/cm/Sm2mol-10.51.01.50.020.010.040.03CH3COOHc随着浓度下降，m也缓慢升高，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

10、）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 S mmolKohlrausch 发现：发现：)LiNO()KNO()LiCl()KCl(33mmmm)LiNO()LiCl()KNO()KCl(33mmmm（1）具有相同阴离子的钾盐和锂盐的 m之差为之差为一常数，与

11、阴离子的性质无关一常数，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-

12、- ，在无限稀释溶液中全部在无限稀释溶液中全部电离：电离：zzvvCvCvAC则有则有,mmmvvNaClMgCl2HAc)()(ClNammm,2mmm)()(AcHmmm弱电解质亦全部电离v v+ +，v v- -分别表示阳、阴离子的化学计量数。分别表示阳、阴离子的化学计量数。 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 HNO3 m (H+)相同相同NaAc 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，

13、利用离子独立运动定律，我们可方便的计算电解质利用离子独立运动定律，我们可方便的计算电解质溶液的溶液的m 。对于强电解质，比如对于强电解质，比如 NaClNaClcAmmm 由由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m )()(AcHmmm)()()()()()()()()(ClNaAcNaClHNaClNaAcHClmmmmmmmmmm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，5.

14、电导测定的应用电导测定的应用 (1)计算弱电解质的解离度及解离常数计算弱电解质的解离度及解离常数 弱电解质部分电离，例如，醋酸：弱电解质部分电离，例如，醋酸： CH3COOH = H+ + CH3COO- 解离前解离前 c 0 0 解离平衡时解离平衡时 c(1- ) c c mm O2O2OO/1/1/ccccccK 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 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cO)H()(2溶液（难溶盐） （溶液）-（水）例例 7.3.2 7.3.2 根据电导的测定得出根据电导的测定得出2525时氯时氯化银饱和水溶液的电导率为化银饱和水溶液的电导率为3.413.411010-4-4 SmSm-1-1。已知同温度下配置此溶液所用的。已知同温度下配置此溶液所用的水的电导率为水的电导率为1.601.601010-4-4 Sm Sm-1-1。试计算。试计算2525时氯化银的溶解度。时氯化银的溶解度。例：例：25，AgCl饱和水溶液饱和水溶液 已知：已知：