[理学]浙江大学物理化学甲第八章电解质溶液.ppt

2001-2-23 电 化 学 电化学—是研究电现象与化学现象的内在联系, 电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。 ? m(CuSO4)和 ? m(?CuSO4)，均为CuSO4的摩尔电导率。 但由于基本单元不同，有： c(CuSO4)=? c(1/2CuSO4) 所以： ? m(CuSO4)=2 ? m(1/2CuSO4) 引入 ? m的目的： 在电解质的导电粒子数一定时，比较电解质的导电能力的大小。 二、 ? m实验测定： 1. 实验装置： 电导池 韦斯顿电桥 M(CuSO4)= 2 M(1/2CuSO4) （1）电导池： 电极为铂黑电极，根据测定要求，选择不同类型的电导池，即选择不同的电导池常数 小 大 适用浓的电解质溶液 适用稀的电解质溶液 (2) 交流电韦斯顿电桥： 1000Hz ~ 交流电Wheatstone电桥与直流Wheatstone电桥类似，不同： ①电流为1000Hz的交流电，防止电导池发生电解反应。 ②在R1两端并联一个电容F，与电导池实现阻抗平衡。 ③G为耳机，或示波器，用来判断电桥的平衡。 实验时，移动接触点C，至耳机中声音最小，(或示波器中为一直线)时，电桥达到平衡： G 电源 Rx F R1 R3 R4 C I D B A 电导池 测出电导池内电解质溶液浓度为c时的电导 ： 从G 求 ? 和 ?m还需已知电导池的Kcell。 Kcell的来源 ①生产单位提供 ②用已知电导率的电解质溶液测定 国际公认用KCl溶液测定Kcell，P18表8.3中给出不同浓度时，KCl溶液的电导率和摩尔电导率。 例：25℃时在一电导池中盛以0.01mol·dm-3的KCl溶液，测得电阻为150.00?；盛以0.01mol·dm-3的HCl溶液，电阻为51.40 ? ，试求0.01mol·dm-3HCl溶液的电导率和摩尔电导率。 解：查表得：25℃，0.01mol·dm-3的KCl溶液的?=0.1411S·m-1 则：电导池常数为Kcell= ? R=0.1411×150.00=21.17m-1 得HCl溶液的电导率和摩尔电导率： 注意：c的单位。 三、电导率、摩尔电导率与电解质溶液浓度的关系： 从??c图知： ?/(S·m-I) c/(mol·dm-1) 0 5 10 20 40 60 80 HAc MgSO4 KOH KCl H2SO4 电导率随浓度的关系： ①强电解质? 随c的增加而升高，出现最大值后?下降。 ②弱电解质: 如HAc的电导率随浓度变化不大 。 由于正负离子之间的相互作用力增大，离子的运动速率降低，所以电导率反而降低。 对于弱电解质,浓度的改变对离子的浓度变化不大,所以电导率变化不大. 从?m?c图知： 摩尔电导率随浓度的变化： ① ?m 随着浓度的降低而增加，无限稀释时达到最大。 ② 对于强电解质溶液，浓度极稀时，?m与c1/2 成线性关系； ③ ? m值随浓度的变化幅度： 2-2 2-1 1-1 CuSO4 H2SO4 KCl NaAc 0 0.1 0.2 0.01 0.02 0.03 0.04 ?m/(S·mz·mol-I) c/(mol.dm-1) 0.01 0.001 HCl H2SO4 KCl LaCl3 Na2SO4 HAc ④对于弱电解质，随着浓度降至某一值后， ?m迅速升高。 P20 表8.4 一些电解质溶液的摩尔电导率随浓度的变化。 Kohlrausch(科尔劳施，德国化学家)，根据上述实验结果，得出经验关系式： 适用：强电解质、浓度在0.001 mol·dm-3以下。 用途：利用Kohlrausch公式，可求得强电解质的?m∞??极限摩尔电导率，这是一个非常重要的物理量. 对于弱电解质的?m∞ 需要科尔劳施的离子独立移动定律来求算。 四、离子独立移动定律和离子的摩尔电导率 科尔劳施根据大量的实验数据 ①每一种离子是独立移动的，不受其他离子的影响。 ②每一种离子对 ?m∞ 都有恒定的贡献。 大量的数据分析知,无论强弱电解质,在水或非水溶剂中,这个结论都成立. 如:在无限稀释时,HCl, HNO3, HAC中H+的导电能力是相同的. 即在无限稀释的溶液中,如下规律： 由于导电是由正、负离子共同分担，所以在无限稀释时(1-1价)： ——离子独立移动定律(在无限稀释条件下)，?m ,i∞为离子在无限稀释时的摩尔电导率。 意义：实验无法直接获得离子的导电能力的大小。通过离子独立移动定律，可以获得离子导电能力的大小，即离子的摩尔电导率，并应用该定律，求出弱电解质的?m∞ 如利用HCl，NaCl和NaAc的?m∞，求HAc的?m∞ 大量的数据分析知,无论强或弱电解质,在水或非水溶