电导的测定及其应用
实验报告
课程名称： 大学化学实验（P ） 指导老师： 成绩：_______________
实验名称： 电导的测定及其应用 实验类型： 测量型实验 同组学生姓名： 无 【实验目的】
1. 理解溶液的电导，电导率和摩尔电导的概念。
2. 掌握电导仪的使用方法。
3. 掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法及其应用。
【实验原理】
1. 电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率
对于电解质溶液，常用电导表示其导电能力的大小。电导G 是电阻R 的倒数，即
l
A l A κρ==1R 1=
G 电导G 的单位是西门子，常用S 表示。1S=1Ω-1;
式中：l/A 为电导池常数，以K cell 表示，可以通过测定已知电导率的电解质溶液的电导而求得。 κ为电导率，其意义是电极面积为及1m 2、电极间距为lm 的立方体导体的电导，单位为S·m -1。
溶液的摩尔电导率是把含有1mol 电解质的溶液置于相距为1m 的两平行导电极之间的电导，以m Λ表示，单位为S·m 2·mol -1。
c
=
m κ
Λ 式中：c 为该溶液的浓度，mol ·m -3。
当溶液的浓度逐渐降低时，由于溶液中离子间的相互作用力减弱，所以摩尔电导率逐渐增大。柯尔劳施根据实验得出强电解质稀溶液的摩尔电导率m Λ与浓度有如下关系：
c A -ΛΛ∞m m =
式中：∞Λm 为无限稀释摩尔电导率。可见，以m Λ对c 作图可以得一直线，其截距即为∞
Λm 。
2. 测定电解质溶液电导的方法为惠斯登电桥法，其电路图可简单表示为
【试剂与仪器】
仪器 音频振荡器1台；电导率仪1台；电导池1只；铂黑电极1支；转盘电阻箱3只；恒温槽装
置1套；50ml 移液管4支；100ml 容量瓶4个；示波器1台；洗耳球1只；废液杯1只。
试剂 0.02mol/L 标准KCl 溶液。
装
订
线
当通过检流计G 的电流为零时I G =0，则C 、D 两点的电势相等，电桥达到平衡状态。此实验选用音频交流电源，并用示波器致使电桥平衡，当示波器屏幕上显示一条直线时，表示电桥平衡。此时有
3
2
1=
R R R R x （R x 为待测电阻）
【实验步骤】
1. 配制溶液：用0.02mol·L -1 KCl 溶液配制浓度分别为0.02/2mol·L -1、0.02/4mol·L -1、0.02/8mol·L -1、
0.02/16mol·L -1的四种不同浓度的KCl 溶液。 2. 测定KCl 溶液的电导常数：调节恒温槽温度为25.00℃，在电导池中分别加入不同浓度的KCl 溶液，
并插入电极置于恒温水浴当中。按照电路图连接好测量电路，恒温10~15min 后，接通音频电源，在R 1、R 2不同阻值比例下，转动转盘电阻箱R 3，使得示波器显示一条直线。注意由电解质溶液浓度由低到高测量。 3. 测量电导水的电导率。
4. 实验完毕，关闭电源，拆去电路，整理试验台。 【数据记录与处理】
1. （1）KCl 溶液电阻的测量。 室温：21.0℃； 大气压：10
2.87kpa 。
表1 25.00℃不同浓度KCl 溶液的电阻测定值
溶液浓度
/mol·
L -1
0.02 0.02/2 0.02/4 0.02/8 0.02/16
R 1:R 2 1:1 1:2 2:3 1:1 1:2 2:3 1:1 1:2 2:3 1:1 1:2 2:3 1:1 1:2 2:3 R 3/Ω 250 500 370 484 969 726 940 1880 1410 1840 3690 2770 3610 7230 5420 R x /Ω 250 250 247 484 485 484 940 940 940 1840 1845 1847 3610 3615 3613
R x 平均值
/Ω
249 484 940 1844 3613
（2）电导水的电导率测定
1.77×10-2uS/cm=1.77×10-6 S·m -1
2. 电导池常数的计算。
已知25℃时0.02mol·L -1 KCl 溶液的电导率为0.2765 S·m -1， 可以计算电导池的常数K cell 为
1
1cell 85.682765.0249G
=
K --=?==m m R κκ
3. 电导、电导率以及摩尔电导率的计算。
R 1=
G cell K G = ?κ
c = m κ
Λ
表2 25.00℃不同浓度KCl 溶液的电导率
浓度c/ mol·L -1 c
R/Ω G/S κ/ S·m -1
m Λ/10-4
S·m 2·mol -1 0.02000
0.1414 249 0.004016 0.2765 138.25 0.01000 0.1000 484 0.002066 0.1422 142.25 0.00500 0.0707 940 0.001064 0.0732 146.49 0.00250 0.0500 1844 0.000542 0.0373 149.35 0.00125
0.0354
3613
0.000277
0.0191
152.45
装
订
线
4. 以c 对m Λ作图
图1
—c 曲线
根据c A -ΛΛ∞m m =
从图1得到KCl 水溶液在25℃的极限摩尔电导率
1
2-4m m S 1020.156-∞???=Λmol
5. KCl 水溶液在25℃的极限摩尔电导率文献值为149.79×10-4 S·m 2·mol -1①
实验误差为e = ｜156.20—149.79｜/ 149.79 = 4.3%
【分析与讨论】
1. 数据及误差分析
通过实验我们看到，溶液的电导率随着浓度的增大而降低。电导水的电导率1.77×10-6 S·m -1与溶
液的电导率相比十分微小，可以忽略不计。
本次实验通过外推求得KCl 水溶液在25℃的极限摩尔电导率与文献值的误差为4.3%，线性拟合的相关程度较好，产生误差的原因可能为：
（1） 配置的溶液浓度本身存在误差，且电极在移动过程中使各溶液的浓度发生变化，产生误差。 （2） 测定电阻时，电桥的平衡通过示波器显示，电阻调节精度有限，对测量造成些许影响。 （3） 电导水的电导率也会对实验结果产生影响，如果水中存在杂质，影响会较大。 （4） 电导池常数通过已知电导率推出，并非实验测量得到，在运用到其他浓度时有影响。 2. 实验中需要注意的问题
（1） 溶液配制与盛放时，注意对需要润洗的容器进行润洗，以电导水配制溶液。 （2） 测定过程中，选择由稀到浓的电解质溶液进行测量。 （3） 电导电极及电导池在测量前要洗涤干净。
①
数据来源：浙江大学化学系主编,中级化学实验,北京:科学出版社,2005,P394。
装
订
线