1. 水的电导率测定过程
水电导率的测定
1 目的
1.1了解电导率的含义.
1.2掌握电导率测定水质意义及其测定方法.
2 原理
电导率是以数字表示溶液传导电流的能力.纯水的电导率很小,当水中含有无机酸,碱,盐或有机带电胶体时,电导率就增加.电导率常用于间接推测水中带电荷物质的总浓度.水溶液的电导率取决于带电荷物质的性质和浓度,溶液的温度和粘度等.
电导率的标准单位是S/m(即西门子/米),一般实际使用单位为mS/m, 常用单位 S/cm(微西门子/厘米).
单位间的互换为
1mS/m=0.01mS/cm=10 S/cm
新蒸馏水电导率为0.05-0.2 mS/m,存放一段时间后,由于空气中的二氧化碳或氨的溶入,电导率可上升至0.2-0.4 mS/m;饮用水电导率在5-150 mS/m之间;海水电导率大约为3000 mS/m:清洁河水电导率为10 mS/m.电导率随温度变化而变化,温度每升高1℃,电导率增加约2%,通常规定25℃为测定电导率的标准温度.
由于电导率是电阻的倒数,因此,当两个电极(通常为铂电极或铂黑电极)插入溶液中,可以测出两电极间的电阻R.根据欧姆定律,温度一定时,这个电阴.值与电极的间距L(cm)成正比,与电极截面积A(cm2)成反比,即:
R=ρ×L/A
由于电极面积A与间距L都是固定不变的,故L/A是一个常数,称电导池常数(以Q表示).
比例常数ρ叫做电阻率.其倒数1/ρ称为电导率,以K表示.
S=1/R=1/(ρ×Q)
S表示电导率,反映导电能力的强弱.
所以,K=QS或K=Q/R
当已知电导池常数,并测出电阻后,即可求出电导率.
3 仪器
3.1 电导率仪:误差不超过1%.
3.2 温度计:能读至0.1℃.
3.3 恒温水浴锅:25±0.2℃.
4 试剂
4.1 纯水(电导率小于0.1 mS/m).
4.2 氯化钾标准溶液C(KCl):0.0100 mg/L
称取0.7456g于105℃干燥2h并冷却的氯化钾,溶于纯水中,于25℃下定容至1000ml,此溶液在于25℃时的电导率为141.3 mS/m.
必要时适当稀释,各种浓度氯化钾溶液的电导率(25℃)见表2-2
表2-2 不同浓度氯化钾的电导率(25℃)
浓度(mol/L)
电导率(mS/m)
电导率( S/cm)
0.0001
1.494
14.94
0.0005
7.39
73.90
0.001
14.7
147.0
0.005
71.78
717.8
5 步骤
阅读有关型号的电导率仪使用说明书.
6 实验结果计算
6.1 恒温25℃下测定水样的电导率,仪器的读数即为水样的电导率(25℃),以 S/cm单位表示.
6.2 在任意水温下测定,必须记录水样温度,样品测定结果按下式计算:
K25=Kt/[1+a(t-25)]
式中:K25——水样在25℃时电导率( S/cm);
Kt——水样在t℃时的电导率( S/cm);
a——各种离子电导率的平均温度系数,取值0.022/1℃;
t——测定时水样品温度(℃).
2. 急求 电导的测定及应用 实验报告
一、实验目的和要求
1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导的概念
2、掌握电导率仪的使用方法
3、 掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法及其应用
二、实验内容和原理
1、电导率的概念
电导是描述导体导电能力大小的物理量，以G来表示
其中l/A为电导池常数，以Kcell来表示，к为电导率。
通常由于电极的l和A不易精确测量，因此在实验中用一种已知电导率的溶液先求出电导池的常数Kcell，然后再把欲测的的溶液放入该电导池中测出其电导值，在根据上式求出其电导率。
溶液的摩尔电导率是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两平行板电极之间的电导，以m表示。摩尔电导率与电导率的关系为
在很稀的溶液中，强电介质的摩尔电导率与其了、浓度的平方根成直线函数。用公式表示为：
若通过浓度的平方根与摩尔电导率作图，外推即可求得无限稀释时的摩尔电导率。
惠斯登电桥基本原理
如图所示的电路图中，
实验中，通过调整电桥上的示波器，使得通过其上的电流为零，即表明C点和D点的电势相等，可以等到如下关系:
亦即
通过调节电桥臂的比值，就可以得出Rx的值。
三、主要仪器设备
仪器：音频振荡器1台；示波器1台；电导率仪；电导池；铂电极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
试剂：0.02mol/dm3标准KCl溶液，0.1mol/dm3标准醋酸溶液
四、操作方法和实验步骤
1、溶液的配制
用0.02mol/L的KCl溶液配制不同浓度的KCl溶液，其浓度分别为0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16。并分别做好标记，放入25℃的恒温槽中备用。
2、电路的连接
按照上图连接好电路图。注意需要按照电路图中ABCD四个点来连线。
3、测定不同浓度的KCl溶液的电阻
将电极插入溶液中，按照浓度依次升高的顺序分别测定5个溶液的电阻值。将电桥臂按照1：1、1：2、1：3三种形式进行测量。记录测定出来的数据。
4、用电导率仪来测定自来水和去离子水的电导率
首先对于使用高调还是低调进行估计和判断，如果电导率大于300×10-4S/m，则使用高调，反之则使用低调。在测量之前首先要校准，即在校准档将指针调至最大。测量时同样要注意从大量程向小量程调，最终达到精确。
五、实验数据记录和处理
25℃时0.02mol/dm3KCl溶液的电导率为0.2765S/m
1、 电导池常数
R1/ R2/ R3/ R/ G/S Kcell/S•m-1
1 1000 1000 222 222 4.50×10-3 61.444
2 1000 2000 446 223 4.48×10-3 61.719
3 1000 3000 666 222 4.50×10-3 61.444
Kcell平均 61.536
2、25℃时的结果
KCl浓度/mol•L-1 KCl浓度mol/m3 KCl浓度平方根 次数 R1/W R2/W R3/W R/W G/S k/ S•m-1 ∧m/S•m2•mol-1
0.02/16 1.25 1.118033989 1 1000 1000 3322 3322 0.0003010 0.018522 0.0148176
2 1000 2000 6645
3 1000 3000 9965
0.02/8 2.5 1.58113883 1 1000 1000 1702 1704 0.000587 0.036122 0.0144488
2 1000 2000 3410
3 1000 3000 5118
0.02/4 5 2.236067977 1 1000 1000 844 880 0.0011364 0.06993 0.013986
2 1000 2000 1690
3 1000 3000 2538
0.02/2 10 3.16227766 1 1000 1000 447 447.5 0.0022346 0.137508 0.0137508
2 1000 2000 895
3 1000 3000 224
0.02 20 4.472135955 1 1000 1000 226 226.8 0.0044092 0.271325 0.0135663
2 1000 2000 453
3 1000 3000 114
以KCl浓度的平方根对∧m作散点图并进行线性回归分析得到如下图形：
3. 的计算
通过图所拟合的线性回归方程可知，当 =0时，∧m=0.015 S•m2•mol-1，即
=0.015 S•m2•mol-1
六、实验结果与分析
查阅KCl溶液 的标准值为0.01499 S•m2•mol-1
则可以计算其相对误差 Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰
七、讨论与心得
1、实验中不必扣除水的电导。因为经测定，实验所使用的去离子水的电导与待测溶液的电导相差几个数量级，因此不会对实验结果产生很大的影响。
2、溶液配制时的问题：溶液时由大浓度向小浓度一瓶一瓶稀释过来的。一旦某一瓶配制出现偏差，则将影响到后面的几瓶，因此在溶液配制的时候要及其小心，我认为这也是影响实验准确性的一个很重要的因素。
3、浓度较小时，信号不明显，即某个电阻改变一个大阻值，其示波器的变化不大，可能会导致大的偏差。
思考题：
1、如何定性地解释电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低？
答：对强电解质而言，溶液浓度降低，摩尔电导率增大，这是因为随着溶液浓度的降低，离子间引力变小，粒子运动速度增加，故摩尔电导率增大。
对弱电解质而言，溶液浓度降低时，摩尔电导率也增加。在溶液极稀时，随着溶液浓度的降低，摩尔电导率急剧增加。
2、为什么要用音频交流电源测定电解质溶液的电导？交流电桥平衡的条件是什么？
答：使用音频交流电源可以使得电流处于高频率的波动之中，防止了使用直流电源时可能导致的电极反应，提高测量的精确性。
3、电解质溶液电导与哪些因素有关？
答：电解质溶液导电主要与电解质的性质，溶剂的性质，测量环境的温度有关。
4、测电导时为什么要恒温？实验中测电导池常数和溶液电导，温度是否要一致？
答：因为电解质溶液的电导与温度有关，温度的变化会导致电导的变化。实验中测电导池常数和溶液电导时的温度不需要一致，因为电导池常数是一个不随温度变化的物理量，因此可以直接在不同的温度下使用。
3. 纯净水电导率如何测定
用上海赛德利思精密仪器仪表有限公司的电导率仪测定
方法：取250ML样品溶液备测前尽量避免与专空气属接触（越纯的水越容易被污染），仪器开机先调常数，电导池常数对应最佳电导率测量范围：
电极常数cm-1 0.01 0.1 1 10
测量范围μS/cm 0.0～2.0 0.2～20.0 2～1×10 的4次 1×104～1×10 5
电导不大于2个微西门子μS/cm是超纯水 ，纯净水你可以先选择电极常数 0.1 和1的。仪器操作简单带温度补偿，自动换算，显示的数值是换算成25度的值。
4. 电导的测定及应用 实验报告 物化实验
一、实验目的和要求
1、理解溶液的电导、电导率和摩尔电导的概念
2、掌握电导率仪的使用方法
3、 掌握交流电桥测量溶液电导的实验方法及其应用
二、实验内容和原理
1、电导率的概念
电导是描述导体导电能力大小的物理量,以G来表示
其中l/A为电导池常数,以Kcell来表示,к为电导率.
通常由于电极的l和A不易精确测量,因此在实验中用一种已知电导率的溶液先求出电导池的常数Kcell,然后再把欲测的的溶液放入该电导池中测出其电导值,在根据上式求出其电导率.
溶液的摩尔电导率是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两平行板电极之间的电导,以m表示.摩尔电导率与电导率的关系为
在很稀的溶液中,强电介质的摩尔电导率与其了、浓度的平方根成直线函数.用公式表示为：
若通过浓度的平方根与摩尔电导率作图,外推即可求得无限稀释时的摩尔电导率.
惠斯登电桥基本原理
如图所示的电路图中,
实验中,通过调整电桥上的示波器,使得通过其上的电流为零,即表明C点和D点的电势相等,可以等到如下关系:
亦即
通过调节电桥臂的比值,就可以得出Rx的值.
三、主要仪器设备
仪器：音频振荡器1台；示波器1台；电导率仪；电导池；铂电极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
试剂：0.02mol/dm3标准KCl溶液,0.1mol/dm3标准醋酸溶液
四、操作方法和实验步骤
1、溶液的配制
用0.02mol/L的KCl溶液配制不同浓度的KCl溶液,其浓度分别为0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16.并分别做好标记,放入25℃的恒温槽中备用.
2、电路的连接
按照上图连接好电路图.注意需要按照电路图中ABCD四个点来连线.
3、测定不同浓度的KCl溶液的电阻
将电极插入溶液中,按照浓度依次升高的顺序分别测定5个溶液的电阻值.将电桥臂按照1：1、1：2、1：3三种形式进行测量.记录测定出来的数据.
4、用电导率仪来测定自来水和去离子水的电导率
首先对于使用高调还是低调进行估计和判断,如果电导率大于300×10-4S/m,则使用高调,反之则使用低调.在测量之前首先要校准,即在校准档将指针调至最大.测量时同样要注意从大量程向小量程调,最终达到精确.
五、实验数据记录和处理
25℃时0.02mol/dm3KCl溶液的电导率为0.2765S/m
1、 电导池常数
R1/ R2/ R3/ R/ G/S Kcell/S•m-1
1 1000 1000 222 222 4.50×10-3 61.444
2 1000 2000 446 223 4.48×10-3 61.719
3 1000 3000 666 222 4.50×10-3 61.444
Kcell平均 61.536
2、25℃时的结果
KCl浓度/mol•L-1 KCl浓度mol/m3 KCl浓度平方根 次数 R1/W R2/W R3/W R/W G/S k/ S•m-1 ∧m/S•m2•mol-1
0.02/16 1.25 1.118033989 1 1000 1000 3322 3322 0.0003010 0.018522 0.0148176
2 1000 2000 6645
3 1000 3000 9965
0.02/8 2.5 1.58113883 1 1000 1000 1702 1704 0.000587 0.036122 0.0144488
2 1000 2000 3410
3 1000 3000 5118
0.02/4 5 2.236067977 1 1000 1000 844 880 0.0011364 0.06993 0.013986
2 1000 2000 1690
3 1000 3000 2538
0.02/2 10 3.16227766 1 1000 1000 447 447.5 0.0022346 0.137508 0.0137508
2 1000 2000 895
3 1000 3000 224
0.02 20 4.472135955 1 1000 1000 226 226.8 0.0044092 0.271325 0.0135663
2 1000 2000 453
3 1000 3000 114
以KCl浓度的平方根对∧m作散点图并进行线性回归分析得到如下图形：
3. 的计算
通过图所拟合的线性回归方程可知,当 =0时,∧m=0.015 S•m2•mol-1,即
=0.015 S•m2•mol-1
六、实验结果与分析
查阅KCl溶液 的标准值为0.01499 S•m2•mol-1
则可以计算其相对误差 Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰
七、讨论与心得
1、实验中不必扣除水的电导.因为经测定,实验所使用的去离子水的电导与待测溶液的电导相差几个数量级,因此不会对实验结果产生很大的影响.
2、溶液配制时的问题：溶液时由大浓度向小浓度一瓶一瓶稀释过来的.一旦某一瓶配制出现偏差,则将影响到后面的几瓶,因此在溶液配制的时候要及其小心,我认为这也是影响实验准确性的一个很重要的因素.
3、浓度较小时,信号不明显,即某个电阻改变一个大阻值,其示波器的变化不大,可能会导致大的偏差.
思考题：
1、如何定性地解释电解质的摩尔电导率随浓度增加而降低?
答：对强电解质而言,溶液浓度降低,摩尔电导率增大,这是因为随着溶液浓度的降低,离子间引力变小,粒子运动速度增加,故摩尔电导率增大.
对弱电解质而言,溶液浓度降低时,摩尔电导率也增加.在溶液极稀时,随着溶液浓度的降低,摩尔电导率急剧增加.
2、为什么要用音频交流电源测定电解质溶液的电导?交流电桥平衡的条件是什么?
答：使用音频交流电源可以使得电流处于高频率的波动之中,防止了使用直流电源时可能导致的电极反应,提高测量的精确性.
3、电解质溶液电导与哪些因素有关?
答：电解质溶液导电主要与电解质的性质,溶剂的性质,测量环境的温度有关.
4、测电导时为什么要恒温?实验中测电导池常数和溶液电导,温度是否要一致?
答：因为电解质溶液的电导与温度有关,温度的变化会导致电导的变化.实验中测电导池常数和溶液电导时的温度不需要一致,因为电导池常数是一个不随温度变化的物理量,因此可以直接在不同的温度下使用.