Электропроводность растворов

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 

«Электропроводность растворов»

 

 

 

 

ПЛАН 

 

1.                   Теоретическая часть  

 

2.                   Лабораторные опыты  

 

3.                   Вопросы для самоконтроля  

 

4.                   Бланк отчета

 

 

 

Выполнили студенты гр.

Проверила: 

 

• Луганск 2010 –

 

 

 

 

1. Теоретическая часть

 

Для успешного выполнения работы студент  должен повторить основные положения  теории электролитической диссоциации, согласно которой различают сильные электролиты, полностью диссоциирующие при растворении, и поэтому хорошо проводящие электрический ток, и слабые электролиты, диссоциирующие в растворах незначительно, и поэтому хуже проводящие ток. Необходимо также   ознакомиться с теоретическими положениями кондуктометрии, с факторами, влияющими на электропроводность. В частности, электропроводность растворов слабых электролитов определяется   в основном степенью диссоциации,  которая, в свою очередь, зависит от природы электролита, от концентрации раствора и температуры. В общем случае, электролитическая проводимость является функцией зарядов ионов, их концентрацией и подвижностью. 

 

 

 

2. Лабораторные опыты

 

Цель  работы:

 изучение электропроводности  проводников П рода (электролиты) и ознакомление с кондуктометрическим методом определения степени диссоциации a, константы диссоциации К для слабых электролитов и кажущейся степени диссоциации для сильных электролитов; установление концентрационной зависимости удельной c и эквивалентной l электропроводности   ЭП    растворов электролитов различной природы.

Реактивы  и оборудование:

В работе используются:  реохордный мост переменного тока Р38 с электрической ячейкой Х38, термостат, термометр, бюретки на 50 мл, колбы мерные на 50 мл, стандартный раствор хлорида калия (0,02 н), исходные растворы (0,2 н) сильных и слабых электролитов: HNO3, CH3OOH, HCOOH, NH4OH; программируемый микрокалькулятор MK-61.

 

 

Методика  эксперимента:

Перед выполнением  работы необходимо ознакомиться с инструкцией  по эксплуатации реохордного моста Р38.

Определение константы  электролитической ячейки:

Электролитическая ячейка, в которой измеряют ЭП раствора электролита, представляет собой сосуд с впаянными друг против друга на расстоянии l платинированными электродами площадью S. Чтобы определить удельную электропроводность изучаемых растворов, необходимо знать отношение l/S для данного сосуда (постоянную или константу сосуда), для чего измеряют сопротивление стандартного раствора, удельная электропроводность которого известна заранее (обычно KCl):

to, C	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
X*10-3, Ом-1см-1	2,24	2,29	2,34	2,40	2,45	2,50	2,55	2,61	2,66	2,71	2,77

 

Перед началом  измерения сосуд ополаскивают 3-4 раза стандартным раствором КСl, заполняют 50 мл раствора хлористого калия и подключают к реохордному мосту. После выдерживания сосуда в термостате 10-15 мин включают мост и определяют сопротивление раствора.

 

 

Изучение  зависимости электропроводности растворов  электролитов от концентрации:

Для выполнения работы студент приготавливает серию растворов  сильного и слабого электролита (вариант задания выдает преподаватель) следующих концентраций (С); 0,001;  0,003; 0,005;  0,01; 0,05;  0,1; 0,2 моль/л. Для этого в мерную колбу на 50 мл приливают с помощью бюретки необходимое количество исходного 0,2 н раствора электролита, найденное по формуле (С/0,2) 50 = 250 С. Малые количества (до 2 мл) исходного раствора для большей точности следует отмерять мерной пипеткой на 2 мл.

Раствор доводят  дистиллированной водой до 50 мл.

Сосуд для измерений  ополаскивают несколько раз дистиллированной водой, а затем наиболее слабым раствором  исследуемого электролита. После этого  заполняют сосуд так, чтобы электроды  были полностью погружены в раствор (50 мл); подключают его к мосту  и помещают в термостат на 10 мин, после чего измеряют сопротивление. Выливают раствор из сосуда в сливной  стакан и заполняют 50 мл следующего по концентрации раствора (без предварительного ополаскивания); термостатируют 10 мин и измеряют сопротивление раствора.

 

Обработка результатов:

4.1 Расчитывают константу электролитической ячейки j по формуле

j = R_KCl * c_KCl.

 

 

 

4.2 Определяют  удельную электропроводность для  каждого приготовленного раствора  электролита(c_с):

c_с=j / R_c.

c

c

c

c

c

c

c

 

 

 

 

 

 

 эквивалентную  электропроводность (l_с) :

l_с =c_с * 1000/с.

l

l

l

l

l

l

l

 

 

 

4.3 Для слабых электролитов величину предельной эквивалентной электропроводности определяют, исходя из закона разбавления Оствальда: К_дис=a²с/(1-a). Так как a=l_с/l_∞, то К_дис=l²с*с/l_∞(l_∞-l_с)  или, после несложных преобразований: 1/l_с=1/l_∞ + l_с*с/К_дис*l²_∞. Таким образом, построив график зависимости 1/l_с=f(l_с*с) – рисунок экстраполяцией находят величину 1/l_∞ и, следовательно, значение l_∞.

 

1/λс	λс*с	1/λ∞	λ∞
3,57	0,00028	0,032	32
9,71	0,000309
14,71	0,00034
27,8	0,00036
125	0,0004
227,27	0,00044
400	0,0005

 

 

 

 

Тангенс угла наклона  прямой, равный tgb=1/К_дис*l²_∞, позволяет найти константу диссоциации слабого электролита. Сравнивая найденное значение К_дис слабого электролита с табличными данными, рассчитывают относительную ошибку определения. Результаты измерений и вычислений записывают в таблицу:

tgb=tg13=0,2

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бланк отчета

 

 

Электро лит	С, Мол/л	Rc, Ом	cс, Ом-1 см-1 * 10-4	lс, Ом-1 см2 Моль-1	l∞, Ом-1см2моль-1		a (aкаж)	Кдис		Погреш- ность, %
					Экспер. значен	Расчет. значен		Экспер. значен	Расчет. значен
HAc	0,25	14	0,0028	0,28		32	0,088	1,8*10-4	1,9*10-4	0,6
	0,75	13	0,0031	0,103			0,032
	1,25	12	0,0034	0,068			0,021
	2,5	11	0,0036	0,036			0,011
	12,5	10	0,004	0,008			0,003
	25	9	0,0044	0,0044			0,002
	50	8	0,005	0,0025			0,001

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

 

На основании полученных данных и проведенных измерений можно  сделать вывод о том, что для  слабых электролитов электропроводность уменьшается с увеличением концентрации самого электролита, что подтверждается полученными расчетными значениями и построенным графиком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. От каких факторов зависит электропроводность растворов электролитов?

2. Объясните сущность релаксационного и электрофоретического эффектов, влияние на электропроводность вязкости раствора.

3. Почему при проведении измерений необходимо термостатирование?

4. Укажите математическое выражение зависимости удельной электропроводности от температуры