电解质溶液导电能力课件

?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 紧密结合教材 围绕教学大纲方便教师讲课 便于学生理解?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电能 化学能 电解 电池?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电解质溶液的导电机理 A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担 又称电子导体，如金属、石墨等。1.第一类导体?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 两类导体 A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担 第二类导体 又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 一、电解质溶液的导电机理 离子迁移方向：Cl-H+?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 离子的电迁移现象 Cl-H+?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电解质溶液的电导率和摩尔电导率?电导、电导率、摩尔电导率?电导率、摩尔电导率与浓度的关系?离子独立移动定律?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 一、电导 电导 电导是电阻的倒数，单位为 或 。1?S 1 GR?电导 与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比：GAGl?,UIRGIU?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 二、电导率 电导率（electrolytic conductivity）因为 AGl?比例系数 称为电导率。k 电导率相当于单位长度、单位截面积导体的电导，单位是 或 。1S m?11m?电导率也就是电阻率的倒数：GlkA?1 lAkR?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 三、摩尔电导率 摩尔电导率 在相距为单位距离的两个平行电导电极之间，放置含有1 mol电解质的溶液，这时溶液所具有的电导称为摩尔电导率m，单位为 。21S mmol?是含有1 mol电解质的溶液 的体积，单位为 ，是电解质溶液的浓度，单位为 。mV31mmol?c3mol m?cVmm/?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导、电导率、摩尔电导率?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 基本质点的选取 摩尔电导率必须对应于溶液中含有 1mol电解质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。例如，对 溶液，基本质点可选为 或 ，显然，在浓度相同时，含有 1mol 溶液的摩尔电导率是含有 1mol 溶液的2倍。即：4CuSO4CuSO412(CuSO)4CuSO412(CuSO)m?为了防止混淆，必要时在为了防止混淆，必要时在 后面要注明所取基本质点。后面要注明所取基本质点。m4 m412(CuSO)2(CuSO)?LL?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 例题：某氯碱厂电解食盐水生产氢气、氯气和氢氧化钠。每个电解槽通过电流为 1.00104A，（1）计算理论上每天每个电解槽生产氯气多少千克？（2）如果电流效率为97%，每天实际生产氯气多少千克？解：KgZFMQClm4.3179650023600241000.1109.70)(432?（1）（2）Kgmm30897.04.317(?（理论）实际）?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 练习题：在酸性电镀铜溶液（主要是CUSO4）中，以50.00A的电流电镀60分钟，假定阴极上只析出铜，问能沉积出多少克铜？如果电流效率为90%，析出相同质量的铜仍以50.00A的电流需电镀多长时间？gZFMItZFMQCum26.59965002360000.5054.63)(?解：（1）（2）min67.66400000.50102/5?sIQt（实际）CQQ510290.03600000.50/(?理论）（实际）?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导、电导率、摩尔电导率小结 项目 量 电导 电导率 摩尔电导率 表示符号 单位 相互关系 G?m?s1?ms12?molmsRG1?cm?AlG?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 四、电导率与浓度的关系 强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后，解离度下降，离子运动速率降低，电导率也降低，如 和KOH溶液。24H SO弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，粒子数目变化不大，如醋酸。中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如 KCl。?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导率与浓度的关系?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 五、摩尔电导率与浓度的关系 由于溶液中导电物质的量已给定，都为 1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的 摩尔电导率必定升高。但不同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电解质的m与c的关系?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电解质的m 与c的关系 cAmm?由图可见：强电解质的m与C1/2在溶液很稀时接近直线 Kohlrausch经验规律 由图可见，弱电解质的极限摩尔电导率与浓度不电解质的极限摩尔电导率与浓度不存在直线关系不能由外推法得到存在直线关系不能由外推法得到 A是与电解质性质有关的常数。将直线外推至将直线外推至c，得到无限稀释摩尔电导率?m?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 六、离子独立移动定律 德国科学家Kohlrausch 根据大量的实验数据，总结出离子独立移动定律：在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和：?mmm根据离子独立移动定律，弱电解质的极限摩尔电导可由强电解质计算得到?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 离子独立移动定律的应用 例如：计算醋酸的极限摩尔电导率 )()()()()()(?NaClAcNaClHmmmmmm)()()?AcHHAcmmm（)()()(NaClNaAcHClmmm?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 小结与作业 1、了解电解质溶液的导电机理。2、掌握法拉第定律的有关计算。3、掌握电导、电导率、摩尔电导率的意义、符号、单位以及相互关系。4、学会利用离子独立移动定律计算弱电解质的极限摩尔电导。作业：作业：?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电电化学化学?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 一、计算电导率和摩尔电导率 电导测定的一些应用 AlAlG?cm?电导池常数电导池常数 电导池常数确定一般用已知电导率的电导池常数确定一般用已知电导率的 KCl标准溶液确定。标准溶液确定。步骤：步骤：?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8+ABAB 0 0(1)cccc?起始平衡时 电导测定的一些应用?mm?二、计算弱电解质的电离度和解离常数 设弱电解质AB解离如下：)1(2?cKC?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 例题 解：?1、浓度为0.1000的HAc,在25时测得摩尔电导率为5.20110-4,已知 时HAc的极限摩尔电导率为390.7210-4，求25 时HAc的电离度 和电离常数Kc?0133.01072.39010201.544?mm?5221079.10133.010133.01000.0)1(?cKc?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导测定的一些应用 三、检验水的纯度 615.510 S m?这样，纯水的电导率应为 事实上，水的电导率小于 就认为是很纯的了，有时称为“电导水”，若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。411 10 S m?纯水本身有微弱的解离，和 的浓度近似为，查表得 ，+HOH?7310mol dm?molmSOHm?222105.5)(?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导测定的一些应用 去除杂质的方法较多，根据需要，常用的方法有：(1)用不同的离子交换树酯，分别去除阴离子和阳离子，得去离子水。(2)用石英器皿，加入 和 ，去除 及有机杂质，二次蒸馏，得“电导水”。4KMnOKOH2CO 普通的蒸馏水中含有 和玻璃器皿溶下的硅酸钠等，不一定符合电导测定的要求。2CO?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导测定的一些应用 四、测定难溶盐的溶解度 运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和溶液的浓度 。c2()()(H O)?难溶盐溶液2难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能忽略，所以：1难溶盐的溶解度很小，所以 可以查得。?mm?m2 m()(H O)()()cc?溶液难溶盐难溶盐L?m?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 例题 在298k时，测得AgCl饱和溶液的电导率为3.41104s.m-1，配制该溶液所用的纯水的电导率为1.6010-4s.m-1，求298时的AgCl的溶解度 解：查表得 molmsClmolmsAgmm?24241034.76)(1092.61)(molmsClAgAgClmmm?2426.13810)34.7692.61()()()(14420130.01026.13810)60.141.3(?LmolOHcm）（溶液）?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导测定的一些应用（4）电导滴定 在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不断变化，利用电导率变化的转折点，确定滴定终点。电导滴定的优点是不用指示剂，对有色溶液和沉淀反应都能得到较好的效果，并能自动纪录。例如：?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 1.用NaOH标准溶液滴定HCl 电导测定的一些应用?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 2.用NaOH滴定HAc 电导测定的一些应用?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 电导测定的一些应用 3.用 滴定 ，产物 均为沉淀 2BaCl24Tl SO4BaSO,TlCl?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 练习：?1、测得0.001028mol/L的HAc溶液在25时的m=4.81510-3sm2mol-1.计算（1）HAc的电离度；（2）计算HAc的电离常数；（3）计算溶液的pH.124107.390)?molmSHAcm（解：解：查表得 123.0107.39010815.443?mm?（）（）（）5221077.1123.01123.0001028.01?CK（）（）89.3)123.0001028.0lg()lg(lg?cHpH?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8 小结和作业 小结：2.计算难溶盐的溶解度；3.会计算弱电解质的电离度和电离常数；4.理解电导测定在滴定方面的应用 正确估计水的纯度；作业：?上一内容?下一内容?回主目录?返回 2020/1/8