Таблица 1.2 – Экспериментальные результаты

Реклама
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2
Тема: Электрическая проводимость растворов электролитов
Общая цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться
применять учебный материал в своей будущей профессии.





Сделайте записи в рабочей тетради по плану:
дата;
номер занятия;
тема занятия;
цель занятия;
основные вопросы темы.
Учебные вопросы занятия:
1.Удельная, молярная и эквивалентная проводимость. Зависимость электропроводности от
различных факторов.
2. Лабораторная работа.
Ваши действия при подготовке к занятию и отработке программы занятия
При подготовке к данному занятию
Повторите тему «Электрическая проводимость растворов электролитов. Электрохимические
процессы. ЭДС» рабочей учебной программы дисциплины «Физическая химия».
Это очень важно, так как этот материал является базовой основой для получения новых знаний
и на нем строится программа занятия.
Обратите внимание на:
1. Электрическая проводимость растворов. Удельная, молярная и эквивалентная проводимость.
2. Подвижности ионов. Связь электрической проводимости с подвижностями ионов.
3. Зависимость от концентрации; предельная эквивалентная проводимость. Зависимость
электрической проводимости от температуры, природы электролита и растворителя.
4. Числа переноса, их использование для определения электрической проводимости ионов.
5. Основные положения теории электрической проводимости сильных электролитов ДебаяХюккеля-Онзагера.
6. Практическое использование измерений электрической проводимости (кондуктометрическое
титрование, определение степени и константы диссоциации слабых электролитов,
растворимости труднорастворимых солей.
При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на: формулы для расчета
электрической проводимости растворов электролитов, константы и степени диссоциации.
При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание на: ознакомьтесь с порядком
выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа
РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
Цель работы. Ознакомиться с методом измерения электропроводности раствора электролита и
рассчитать его константу диссоциации.
Теоретическое обоснование
Электропроводность слабых электролитов
Процесс диссоциации бинарного электролита можно представить так:
КА↔К++А-.
Константа равновесия процесса диссоциации может быть выражена уравнением,
выведенным из закона разбавления Оствальда
 2c
.
K
(1   )
Степень диссоциации α может быть определена методом измерения электропроводности.
Различают удельную и эквивалентную электропроводности. Удельная электропроводность æ –
величина, обратная удельному сопротивлению
1
æ .

Электрическое сопротивление проводника R связано с удельным сопротивлением ρ
уравнением
L
R ,
S
где L – длина проводника; S – площадь поперечного сечения.
Таким образом,
1 1 L
æ   .
 R S
Согласно закону Ома
V
R ,
I
где V – напряжение; I – сила тока.
Следовательно,
1 L
æ  .
V S
Эквивалентная электропроводность λ, рассчитывается по уравнению
  æ 1000V ,
где V – разведение (объем раствора, в котором содержится 1 г-экв растворенного вещества), л;
1000 V – разведение, мл.
Согласно закону независимого движения ионов в разбавленных растворах (закон
Кольрауша)
λ∞ = λ∞+ + λ∞-,
где λ∞+ и λ∞- – ионные электропроводности, при бесконечном разведении или подвижности
ионов.
Вычислив значения λ и λ∞ для слабого электролита, можно рассчитать его степень
диссоциации



и по закону разбавления Оствальда определить константу диссоциации слабого электролита.
Последняя зависит от температуры, природы растворенного вещества и природы растворителя
 2c
2 c
K

,
(1   )  (   )
где с – концентрация электролита.
Так как для слабых электролитов α < 1, то это позволяет преобразовать уравнение
K   2c ,
откуда
K
.

c
Отношение эквивалентной электропроводности сильных электролитов при данной
концентрации к предельной эквивалентной электропроводности называется коэффициентом
электропроводности fэл. и отражает межионное взаимодействие:

  
.
f эл. 
 
   
Аппаратура и материалы
Установка для измерения электропроводности, стакан 250мл (2 шт), стеклянная палочка,
пипетка, растворы электролитов (0,1 М HCl, 0,1 M CH3COOH), 0,1 н раствор KC1.
Методика и порядок выполнения работы
Работа по определению электропроводности растворов электролитов делится на три
части:
1) определение константы прибора φ измерением сопротивления раствора, удельная
электропроводность которого известна;
2) определение удельной электропроводности воды, из которой приготовлен
исследуемый раствор;
3) определение электропроводности исследуемого раствора слабого или сильного
электролита.
Определение константы прибора
Если соотношение L/S для данного сосуда (данной пары электродов) постоянно, то
уравнение (1.36) преобразуется

æ
,
Rx
где φ – константа прибора.
В уравнение входят две неизвестные величины: æ и φ, следовательно, удельная
электропроводность может быть найдена лишь после того, как будет определена константа
прибора.
Для определения константы прибора применяют 0,1 н раствор KC1. В промытый и
высушенный сосуд наливают 50 мл 0,1 н КС1, термостатируют его и затем измеряют
сопротивление раствора.
Константу прибора рассчитывают
  æтабл.Rx .
Определение электропроводности воды
Необходимо измерить сопротивление дистиллированной воды и рассчитать ее
электропроводность, с учетом константы прибора.
Определение электропроводности раствора слабого электролита
Для изучения электропроводности растворов слабых или сильных электролитов
пользуются той же аппаратурой и методикой измерения, что и при исследовании
электропроводности воды и определении константы прибора.
В сосуд для измерения электропроводности наливают (по указанию преподавателя) 50
мл 0,1н. раствора слабого электролита. Последующими разбавлениями готовят 0,05; 0,025;
0,0125н. и т.д. растворы и измеряют их сопротивления. Результаты измерений записывают в
таблицы по образцам:
Таблица .1.1 – Экспериментальные результаты
Раствор 0,1 н. KCI. Температура опыта .……
Номер
Rx, ом
Rxср, ом
æ,
измеом-1·см-1
рения
табл.
φ
1
2
Таблица 1.2 – Экспериментальные результаты
Вода. Температура опыта……
Номер
Rx, ом
Rxср, ом
æтаб.H2O,
измеом-1·см-1
рения
æH2O,
ом-1·см-1
1
2
Таблица 1.3 – Экспериментальные результаты
Исследуемый раствор 0,1M CH3COOH…Температура опыта……
Номер
С,
Rx, ом
æ,
λv,
λ∞
-1
-1
-1
-2
изме- моль/л
ом ·см
ом ·см
рения
α дис.
Кдис.
1
2
3
4
5
6
Таблица 1.3 – Экспериментальные результаты
Исследуемый раствор 0,1M HCl Температура опыта……
Номер
С,
Rx, ом
æ,
λv,
λ∞
-1
-1
-1
-2
изме- моль/л
ом ·см
ом ·см
рения
f эл.
1
2
3
4
5
6
На основании полученных экспериментальных данных необходимо:
1. Рассчитать константу прибора по измеренному сопротивлению 0,1 н. раствора KCI.
2. Рассчитать удельную электропроводность воды по измеренным сопротивлениям и
значению константы прибора φ.
3. 3. Рассчитать удельную и эквивалентную электропроводность исследуемого
электролита для шести концентраций.
4. Рассчитать эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении для
раствора слабого электролита.
5. Рассчитать степень и константу диссоциации раствора слабого электролита для шести
концентраций.
8. Рассчитать коэффициент электропроводности fэл и сравнить полученную величину с
табличной для одно-одновалентных электролитов.
Контрольные вопросы и защита работы
1. Можно ли при определении электропроводности пользоваться постоянным током?
2. Почему при проведении измерений необходимо термостатирование?
3. Почему при определении электропроводности надо пользоваться дистиллированной
водой?
4. Играет ли роль количество жидкости, взятой для определения электропроводности?
Что будет происходить, если электроды не полностью погружены в жидкость?
5. Для чего вводится величина константы прибора φ? Какой смысл, имеет эта
величина?
Задачи для самостоятельного решения
1. В сосуд для измерения электропроводности помещены круглые платиновые электроды
диаметром 1,34 см, расстояние между ними 1,72 см. Сосуд заполнен 0,05 н. раствором NaNO3.
При напряжении 0,5 в через данный раствор проходит ток силой 1,85 мА. Рассчитать удельную
и эквивалентную электропроводности раствора.
Ответ: 4,512·10-3 ом-1·см-1 и 90,24 ом-1·см-2.
2. При каком разведении концентрация ионов водорода в растворе бензойной кислоты
равна 0,005 г-экв/л, КдиссC6H5COOH = 6 · 10-5.
Ответ: 2,4 л.
3. Рассчитать эквивалентные электропроводности для 0,005 и 0,1 М растворов NaNO3 по
данным о подвижностях ионов, вязкости и диэлектрической проницаемости воды. Сравнить
полученные величины с табличными данными для 25°.
1.
2.
3.
4.
Рекомендуемая литература:
Список основной литературы:
Беляев, А. П. Физическая и коллоидная химия [Текст] : учеб. для студ. вузов / А. П. Беляев,
В. И. Кучук ; под ред. А. П. Беляева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012. 752 с. : табл., ил.(20)
Разделы физической химии. лабораторные работы и тесты: уч. по. – Ставрополь: СтГМА,
2008.-120с.
Кудряшева, Н. С. Физическая химия : [базовый курс] : учебник для бакалавров / Н.С.
Кудряшева, Л.Г. Бондарева ; Сиб. федер. ун-т. – Москва : Юрайт, 2012. – 340 с. : ил. ; 21. –
(Бакалавр). – Гриф: Доп. МО. – Библиогр.: с. 334-335.
Горшков, В. И. Основы физической химии : учебник / В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. – 3-е изд.
– Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 407 с. : ил. – Предм. указ.: с. 395-402.
Дополнительная литература:
1. Задачи по физической химии : учеб. пособие для студентов вузов / В.В. Еремин, С.И. Каргов,
И.А. Успенская [и др.]. – Москва : Экзамен, 2005. – 318 с. – (Учебное пособие для вузов). –
Библиогр.: с. 316-318.
2. Основы физической химии : теория и задачи : учеб. пособие для вузов / [Еремин В. В. и др.] ;
Мос.гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. – М. : Издательство "Экзамен", 2005. – 478 с. : ил. –
(Классический Университетский Учебник). – Библиогр.: с. 468-470. – Предм. указ.: с. 471-478.
3. Стромберг, А. Г. Физическая химия : учебник для вузов / А. Г. Стромберг, Д. П. Семченко ; под
ред. А. Г. Стромберга. – Изд. 4-е испр. – М. : Высшая школа, 2001. – 527 с. : ил. – Библиогр.: с.
511-515.
Скачать