1. 水的電導率測定過程
水電導率的測定
1 目的
1.1了解電導率的含義.
1.2掌握電導率測定水質意義及其測定方法.
2 原理
電導率是以數字表示溶液傳導電流的能力.純水的電導率很小,當水中含有無機酸,鹼,鹽或有機帶電膠體時,電導率就增加.電導率常用於間接推測水中帶電荷物質的總濃度.水溶液的電導率取決於帶電荷物質的性質和濃度,溶液的溫度和粘度等.
電導率的標准單位是S/m(即西門子/米),一般實際使用單位為mS/m, 常用單位 S/cm(微西門子/厘米).
單位間的互換為
1mS/m=0.01mS/cm=10 S/cm
新蒸餾水電導率為0.05-0.2 mS/m,存放一段時間後,由於空氣中的二氧化碳或氨的溶入,電導率可上升至0.2-0.4 mS/m;飲用水電導率在5-150 mS/m之間;海水電導率大約為3000 mS/m:清潔河水電導率為10 mS/m.電導率隨溫度變化而變化,溫度每升高1℃,電導率增加約2%,通常規定25℃為測定電導率的標准溫度.
由於電導率是電阻的倒數,因此,當兩個電極(通常為鉑電極或鉑黑電極)插入溶液中,可以測出兩電極間的電阻R.根據歐姆定律,溫度一定時,這個電陰.值與電極的間距L(cm)成正比,與電極截面積A(cm2)成反比,即:
R=ρ×L/A
由於電極面積A與間距L都是固定不變的,故L/A是一個常數,稱電導池常數(以Q表示).
比例常數ρ叫做電阻率.其倒數1/ρ稱為電導率,以K表示.
S=1/R=1/(ρ×Q)
S表示電導率,反映導電能力的強弱.
所以,K=QS或K=Q/R
當已知電導池常數,並測出電阻後,即可求出電導率.
3 儀器
3.1 電導率儀:誤差不超過1%.
3.2 溫度計:能讀至0.1℃.
3.3 恆溫水浴鍋:25±0.2℃.
4 試劑
4.1 純水(電導率小於0.1 mS/m).
4.2 氯化鉀標准溶液C(KCl):0.0100 mg/L
稱取0.7456g於105℃乾燥2h並冷卻的氯化鉀,溶於純水中,於25℃下定容至1000ml,此溶液在於25℃時的電導率為141.3 mS/m.
必要時適當稀釋,各種濃度氯化鉀溶液的電導率(25℃)見表2-2
表2-2 不同濃度氯化鉀的電導率(25℃)
濃度(mol/L)
電導率(mS/m)
電導率( 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 步驟
閱讀有關型號的電導率儀使用說明書.
6 實驗結果計算
6.1 恆溫25℃下測定水樣的電導率,儀器的讀數即為水樣的電導率(25℃),以 S/cm單位表示.
6.2 在任意水溫下測定,必須記錄水樣溫度,樣品測定結果按下式計算:
K25=Kt/[1+a(t-25)]
式中:K25——水樣在25℃時電導率( S/cm);
Kt——水樣在t℃時的電導率( S/cm);
a——各種離子電導率的平均溫度系數,取值0.022/1℃;
t——測定時水樣品溫度(℃).
2. 急求 電導的測定及應用 實驗報告
一、實驗目的和要求
1、理解溶液的電導、電導率和摩爾電導的概念
2、掌握電導率儀的使用方法
3、 掌握交流電橋測量溶液電導的實驗方法及其應用
二、實驗內容和原理
1、電導率的概念
電導是描述導體導電能力大小的物理量，以G來表示
其中l/A為電導池常數，以Kcell來表示，к為電導率。
通常由於電極的l和A不易精確測量，因此在實驗中用一種已知電導率的溶液先求出電導池的常數Kcell，然後再把欲測的的溶液放入該電導池中測出其電導值，在根據上式求出其電導率。
溶液的摩爾電導率是指把含有1mol電解質的溶液置於相距為1m的兩平行板電極之間的電導，以m表示。摩爾電導率與電導率的關系為
在很稀的溶液中，強電介質的摩爾電導率與其了、濃度的平方根成直線函數。用公式表示為：
若通過濃度的平方根與摩爾電導率作圖，外推即可求得無限稀釋時的摩爾電導率。
惠斯登電橋基本原理
如圖所示的電路圖中，
實驗中，通過調整電橋上的示波器，使得通過其上的電流為零，即表明C點和D點的電勢相等，可以等到如下關系:
亦即
通過調節電橋臂的比值，就可以得出Rx的值。
三、主要儀器設備
儀器：音頻振盪器1台；示波器1台；電導率儀；電導池；鉑電極1支；轉盤電阻箱3隻；恆溫槽裝置1套；50mL移液管4支；100mL容量瓶4個
試劑：0.02mol/dm3標准KCl溶液，0.1mol/dm3標准醋酸溶液
四、操作方法和實驗步驟
1、溶液的配製
用0.02mol/L的KCl溶液配製不同濃度的KCl溶液，其濃度分別為0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16。並分別做好標記，放入25℃的恆溫槽中備用。
2、電路的連接
按照上圖連接好電路圖。注意需要按照電路圖中ABCD四個點來連線。
3、測定不同濃度的KCl溶液的電阻
將電極插入溶液中，按照濃度依次升高的順序分別測定5個溶液的電阻值。將電橋臂按照1：1、1：2、1：3三種形式進行測量。記錄測定出來的數據。
4、用電導率儀來測定自來水和去離子水的電導率
首先對於使用高調還是低調進行估計和判斷，如果電導率大於300×10-4S/m，則使用高調，反之則使用低調。在測量之前首先要校準，即在校準檔將指針調至最大。測量時同樣要注意從大量程向小量程調，最終達到精確。
五、實驗數據記錄和處理
25℃時0.02mol/dm3KCl溶液的電導率為0.2765S/m
1、 電導池常數
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℃時的結果
KCl濃度/mol•L-1 KCl濃度mol/m3 KCl濃度平方根 次數 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濃度的平方根對∧m作散點圖並進行線性回歸分析得到如下圖形：
3. 的計算
通過圖所擬合的線性回歸方程可知，當 =0時，∧m=0.015 S•m2•mol-1，即
=0.015 S•m2•mol-1
六、實驗結果與分析
查閱KCl溶液 的標准值為0.01499 S•m2•mol-1
則可以計算其相對誤差 Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰
七、討論與心得
1、實驗中不必扣除水的電導。因為經測定，實驗所使用的去離子水的電導與待測溶液的電導相差幾個數量級，因此不會對實驗結果產生很大的影響。
2、溶液配製時的問題：溶液時由大濃度向小濃度一瓶一瓶稀釋過來的。一旦某一瓶配製出現偏差，則將影響到後面的幾瓶，因此在溶液配製的時候要及其小心，我認為這也是影響實驗准確性的一個很重要的因素。
3、濃度較小時，信號不明顯，即某個電阻改變一個大阻值，其示波器的變化不大，可能會導致大的偏差。
思考題：
1、如何定性地解釋電解質的摩爾電導率隨濃度增加而降低？
答：對強電解質而言，溶液濃度降低，摩爾電導率增大，這是因為隨著溶液濃度的降低，離子間引力變小，粒子運動速度增加，故摩爾電導率增大。
對弱電解質而言，溶液濃度降低時，摩爾電導率也增加。在溶液極稀時，隨著溶液濃度的降低，摩爾電導率急劇增加。
2、為什麼要用音頻交流電源測定電解質溶液的電導？交流電橋平衡的條件是什麼？
答：使用音頻交流電源可以使得電流處於高頻率的波動之中，防止了使用直流電源時可能導致的電極反應，提高測量的精確性。
3、電解質溶液電導與哪些因素有關？
答：電解質溶液導電主要與電解質的性質，溶劑的性質，測量環境的溫度有關。
4、測電導時為什麼要恆溫？實驗中測電導池常數和溶液電導，溫度是否要一致？
答：因為電解質溶液的電導與溫度有關，溫度的變化會導致電導的變化。實驗中測電導池常數和溶液電導時的溫度不需要一致，因為電導池常數是一個不隨溫度變化的物理量，因此可以直接在不同的溫度下使用。
3. 純凈水電導率如何測定
用上海賽德利思精密儀器儀表有限公司的電導率儀測定
方法：取250ML樣品溶液備測前盡量避免與專空氣屬接觸（越純的水越容易被污染），儀器開機先調常數，電導池常數對應最佳電導率測量范圍：
電極常數cm-1 0.01 0.1 1 10
測量范圍μS/cm 0.0～2.0 0.2～20.0 2～1×10 的4次 1×104～1×10 5
電導不大於2個微西門子μS/cm是超純水 ，純凈水你可以先選擇電極常數 0.1 和1的。儀器操作簡單帶溫度補償，自動換算，顯示的數值是換算成25度的值。
4. 電導的測定及應用 實驗報告 物化實驗
一、實驗目的和要求
1、理解溶液的電導、電導率和摩爾電導的概念
2、掌握電導率儀的使用方法
3、 掌握交流電橋測量溶液電導的實驗方法及其應用
二、實驗內容和原理
1、電導率的概念
電導是描述導體導電能力大小的物理量,以G來表示
其中l/A為電導池常數,以Kcell來表示,к為電導率.
通常由於電極的l和A不易精確測量,因此在實驗中用一種已知電導率的溶液先求出電導池的常數Kcell,然後再把欲測的的溶液放入該電導池中測出其電導值,在根據上式求出其電導率.
溶液的摩爾電導率是指把含有1mol電解質的溶液置於相距為1m的兩平行板電極之間的電導,以m表示.摩爾電導率與電導率的關系為
在很稀的溶液中,強電介質的摩爾電導率與其了、濃度的平方根成直線函數.用公式表示為：
若通過濃度的平方根與摩爾電導率作圖,外推即可求得無限稀釋時的摩爾電導率.
惠斯登電橋基本原理
如圖所示的電路圖中,
實驗中,通過調整電橋上的示波器,使得通過其上的電流為零,即表明C點和D點的電勢相等,可以等到如下關系:
亦即
通過調節電橋臂的比值,就可以得出Rx的值.
三、主要儀器設備
儀器：音頻振盪器1台；示波器1台；電導率儀；電導池；鉑電極1支；轉盤電阻箱3隻；恆溫槽裝置1套；50mL移液管4支；100mL容量瓶4個
試劑：0.02mol/dm3標准KCl溶液,0.1mol/dm3標准醋酸溶液
四、操作方法和實驗步驟
1、溶液的配製
用0.02mol/L的KCl溶液配製不同濃度的KCl溶液,其濃度分別為0.02、0.02/2、0.02/4、0.02/8、0.02/16.並分別做好標記,放入25℃的恆溫槽中備用.
2、電路的連接
按照上圖連接好電路圖.注意需要按照電路圖中ABCD四個點來連線.
3、測定不同濃度的KCl溶液的電阻
將電極插入溶液中,按照濃度依次升高的順序分別測定5個溶液的電阻值.將電橋臂按照1：1、1：2、1：3三種形式進行測量.記錄測定出來的數據.
4、用電導率儀來測定自來水和去離子水的電導率
首先對於使用高調還是低調進行估計和判斷,如果電導率大於300×10-4S/m,則使用高調,反之則使用低調.在測量之前首先要校準,即在校準檔將指針調至最大.測量時同樣要注意從大量程向小量程調,最終達到精確.
五、實驗數據記錄和處理
25℃時0.02mol/dm3KCl溶液的電導率為0.2765S/m
1、 電導池常數
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℃時的結果
KCl濃度/mol•L-1 KCl濃度mol/m3 KCl濃度平方根 次數 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濃度的平方根對∧m作散點圖並進行線性回歸分析得到如下圖形：
3. 的計算
通過圖所擬合的線性回歸方程可知,當 =0時,∧m=0.015 S•m2•mol-1,即
=0.015 S•m2•mol-1
六、實驗結果與分析
查閱KCl溶液 的標准值為0.01499 S•m2•mol-1
則可以計算其相對誤差 Er=|0.01499-0.015|/0.01499=0.667‰
七、討論與心得
1、實驗中不必扣除水的電導.因為經測定,實驗所使用的去離子水的電導與待測溶液的電導相差幾個數量級,因此不會對實驗結果產生很大的影響.
2、溶液配製時的問題：溶液時由大濃度向小濃度一瓶一瓶稀釋過來的.一旦某一瓶配製出現偏差,則將影響到後面的幾瓶,因此在溶液配製的時候要及其小心,我認為這也是影響實驗准確性的一個很重要的因素.
3、濃度較小時,信號不明顯,即某個電阻改變一個大阻值,其示波器的變化不大,可能會導致大的偏差.
思考題：
1、如何定性地解釋電解質的摩爾電導率隨濃度增加而降低?
答：對強電解質而言,溶液濃度降低,摩爾電導率增大,這是因為隨著溶液濃度的降低,離子間引力變小,粒子運動速度增加,故摩爾電導率增大.
對弱電解質而言,溶液濃度降低時,摩爾電導率也增加.在溶液極稀時,隨著溶液濃度的降低,摩爾電導率急劇增加.
2、為什麼要用音頻交流電源測定電解質溶液的電導?交流電橋平衡的條件是什麼?
答：使用音頻交流電源可以使得電流處於高頻率的波動之中,防止了使用直流電源時可能導致的電極反應,提高測量的精確性.
3、電解質溶液電導與哪些因素有關?
答：電解質溶液導電主要與電解質的性質,溶劑的性質,測量環境的溫度有關.
4、測電導時為什麼要恆溫?實驗中測電導池常數和溶液電導,溫度是否要一致?
答：因為電解質溶液的電導與溫度有關,溫度的變化會導致電導的變化.實驗中測電導池常數和溶液電導時的溫度不需要一致,因為電導池常數是一個不隨溫度變化的物理量,因此可以直接在不同的溫度下使用.