实验二：电导率的测定及其应用
电导率的测定及其应用
一、实验目的
1. 掌握电导率仪的测量原理和使用方法；
2. 测定KCl 水溶液的电导率，并求算它的无限稀释摩尔电导率；
3. 用电导法测量醋酸在水溶液中的解离平衡常数K 。
二、实验原理
1. 电解质溶液的导电能力通常用电导G 表示，其单位是西门子，用符号S 表示。如将电解质溶液中放入两平行电极之间，电极间距离为l ,电极面积为A ，则电导可以表示为：
A
G k
l =
k ：电解质溶液的电导率，单位为S.m -1，l/A ：电导池常数，单位为m -1，电导率的值与温度、浓度、溶液组成及电解质的种类有关。
在研究电解质溶液的导电能力时，常用摩尔电导率Λm 来表示，其单位为S.m 2.mol -1。Λm 与电导率k 和溶液浓度c 的关系如下所示：
m k
c
Λ=
2. 摩尔电导率Λm 随着浓度的降低而增加。对强电解质而言，其变化规律可以用科尔劳斯（Kohlrausch ）经验式表示：
m m ∞Λ=Λ-
m
∞Λ为无限稀释摩尔电导率。在一定温度下，对特定的电解质和
溶剂来说，A 为一常数。因此，将摩尔电导率Λm
将直线外推与纵坐标的交点即为无限稀释摩尔电导率
m
∞Λ。
3. 在弱电解质的稀薄溶液中，离子的浓度很低，离子间的相互作用可以忽略。因此，在浓度c 时的解离度α等于摩尔电导率Λm 和无限稀释摩尔电导率
m
∞Λ之比，即用下式表示：
m
m
α∞
Λ=Λ
在一定温度下，对于AB 型弱电解质在水中电离达到平衡时有如下关系：
AB ≒A +
+ B —
开始 c 0 0
平衡时 c(1-α) c α c α 该反应的解离平衡常数K 与解离度α有如下关系:
22
2
1()11()m
m m m m m m m
c c K c K α
α∞∞
∞∞
Λ==-ΛΛ-ΛΛ=+ΛΛΛ
由此可以看出，如果测得一系列不同浓度AB 型溶液的摩尔电导
率Λm ，然后以1/Λm 对c Λm 作图可得到一条直线，其斜率为
2
1
()m K ∞Λ 如果知道无限稀释摩尔电导率m
∞Λ的数据，即可求得解离平衡常数
K 。
三、仪器与药品
SLDS-I型数显电导率仪；DJS-1C型铂黑电极；SYP-Ⅲ型玻璃恒温水槽；25mL移液管；250ml锥形瓶；50ml量筒；100ml量筒；KCl溶液（0.1mol.L-1）；HAc溶液（0.1 mol.L-1）；蒸馏水；滤纸；洗耳球
四、实验步骤
1. 调节恒温水槽温度为25℃，打开电导率仪预热10分钟。
2. 配制0.1mol.L-1KCl溶液100 mL。用移液管吸取25mL 0.1mol.L-1KCl溶液于锥形瓶中，在另一锥形瓶中放入250 mL电导水以备稀释溶液用，将二者放入恒温水池中恒温10分钟。
3. 待电导率仪稳定后，可测定已恒温KCl溶液的电导率，读三次数，取其平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
4. 用移液管移取25mL恒温蒸馏水于KCl溶液锥形瓶中，均匀混合，此时KCl溶液浓度为0.05 mol.L-1，将其恒温10分钟。测定其电导率，读数三次，取平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
5. 同上法操作，用移液管分别移取（50mL，100mL，50mL）已恒温蒸馏水分别加到KCl溶液锥形瓶中，均匀混合，此时KCl溶液浓度分别为（0.025 mol.L-1，0.0125 mol.L-1，0.0100 mol.L-1）。将其分别恒温10分钟。并分别测定其电导率，每次测定读数三次，取其平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
6. 用移液管移取25mL，0.1mol.L-1的醋酸溶液于锥形瓶中，恒
温10分钟后测定其电导率，读数三次取平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
7. 用移液管分别移取（25mL，50mL，25mL）已恒温蒸馏水分别加到醋酸溶液锥形瓶中，均匀混合，此时醋酸溶液浓度分别为（0.050 mol.L-1，0.025 mol.L-1，0.020 mol.L-1）。将其分别恒温10分钟。并分别测定其电导率，每次测定读数三次，取其平均值。用蒸馏水清洗电极后浸泡于蒸馏水中待用。
8. 测定相同温度下蒸馏水的电导率。即：k（数据处理）=k（测定值）-k（水）
9.实验完毕，清洗所用仪器。整理实验台等待实验老师检查后方可离开。
五、数据及处理
1. 将实验数据填入下表中。
(1)不同浓度KCl溶液的电导率
以摩尔电导率Λm25℃下
KCl 溶液的无限稀释摩尔电导率
m
∞Λ。
(2)不同浓度醋酸溶液的电导率
以1/Λm 对c Λm 作图得一直线，其斜率为2
1
()m K ∞Λ，醋酸的m
∞Λ
从实验书101页表3.12.1中查找，便可以求得醋酸的解离平衡常数K 。并根据公式计算解离度α。
六、注意事项
1. 使用电极时要小心谨慎，每次测量完毕都要用蒸馏水冲洗后浸泡于蒸馏水中，切忌不可测完直接浸泡在蒸馏水中。
2. 当电极从蒸馏水中取出进行测量时，要用滤纸将电极上的水吸干后再置于待测溶液中进行测量。
3. 每次加完蒸馏水后最好震荡锥形瓶使溶液混合均匀。
七、思考题
1. 请分析该实验误差产生的原因。
2. 使用电极时应该注意什么？
3. 为什么要测定同温度下蒸馏水的电导率？
SLDS-I型数显电导率仪操作规程
一、操作步骤
1.插上电源，打开电导率仪预热10min，此时指示灯显示在“校准”档。
2.用温度计测定被测液的温度，将“温度补偿”旋钮的标志线置于相应的位置，当“温度补偿”在25℃时，没有补偿作用。即仪器默认被测定液态的温度为25℃。
3.调节“常数”旋钮，即把旋钮置于与使用电极的常数相一致的位置上。
(1)对DJS-1C型电极，若电极常数为0.92，则调“常数”旋钮使显示9200（忽略小数点）。
(2)对DJS-10C型电极，若电极常数为9.5，则调“常数”旋钮使显示950（忽略小数点）。
(3)对DJS-0.1C型电极，若电极常数为0.11，则调“常数”旋钮使显示1100（忽略小数点）。
(4)对DJS-0.01C型电极，若电极常数为0.01，则调“常数”旋钮使显示1000（忽略小数点）。
4.按下“测量”开关，使指示灯显示在“测量”档，待数值稳定后即为该被测液的电导率值。测量中，若显示屏显示“OUL”，表示被测值超出测量范围，应置于高一档量程来测量；若读数很小，应置于低一档的量程来测量。
二、注意事项
1.在测量高纯水时应避免污染。
2.温度补偿采用固定的2%的温度系数补偿。
3.为确保测量精度，电极使用前应用小于0.5μs /cm的蒸馏水(或去离子水)冲洗两次，然后用被测试样冲洗三次后方可测量。
4.电极插头、插座绝对禁止沾上水，以免造成不必要的测量误差。
5.电极应定期进行常数标定。使用前后都应该用蒸馏水冲洗干净后保存。