Transcript 3 N 稀釋至100ml

Exp7水溶液的電導度
49712073 吳欣霖
49712034 莊雅婷
目的：
1.利用Wheatstone bridge測量電解質水溶液之電導度
2.觀察強、弱電解質間和電解質濃度高低差之電導度
L
原理：
• Conductance 電導 (L) ：L=1/R
• Ohm’s Law： R=V/I
•
•
R  Rl / A
L  LA / l
l (cm) ：兩電極間的距離
Specific Conductance(比電導)
• Cell constant ： K  l / A  L  KL
L
• 水溶液電導
•
•
E：電場強度
n：單位體積粒子數
A：截面積
α：解離度
A+、B+：溶液中含兩種離子
C：體積莫爾濃度
F：法拉第常數 (96500庫倫/莫耳)
在溶液中離子A+、B+個別速度：VA、VB
V  IR
•
(en=Q/m3 、CF=Q/l )
Vi
Ui 
E
LV / K  en(Va  Vb ) A
1
L
R
LVA / l  en(Va  Vb ) A
L  KL
l
en
•
L  en (Va  Vb )  (Va  Vb )
l
V
E
K 
A
•
L  en(Ua  Ub )
dQ  en(Va  Vb ) Adt
 I  dQ / dt  I  en(Va  Vb ) A L  CF (Ua  Ub ) / 1000
V
L  CF (Ua  Ub ) / 1000
 en(Va  Vb ) A
R
LV  en(Va  Vb ) A
• Equivalent conductance Λ (單位：mho m2 mole-1)
  1000L / C
代入L  CF (Ua  Ub) / 1000
 F (Ua  Ub)
• 當強電解質濃度∞稀時, α1,此時Λ Λo
• Λ= Λo (1-β
)C
• 當濃度 ∞ 稀時,離子間作用力↓,可將電導分成陰、陽離子的貢獻
Λ=(λo＋ ＋λo－)
• 若為弱電解質,當濃度濃度∞稀時, Λ Λo ,但Λ會隨濃度產生巨大的變
化,很難決定弱電解質的Λo 所以若電解質的Λo 以強電解質的Λo
為準。
• 很弱的電解質可解離的離子很少,離子間作用力非常小,因此Ua、Ub 可
視為與濃度無關。
α
 Λ/Λo
儀器---Wheatstone Bridge
當電橋平衡時，Ig = 0，通過BD電流=0
兩式相除，並整理
•
•
I3 = Ix且I1 = I2
RXR1  R 2 R 3
• 示波器
• 原理：利用陰極射出的電子被外加訊號造成的電場所偏斜，
• 而在螢光幕上顯示出訊號的波形。示波器可用來測量交流訊
號的波形、頻率、振幅。
• 可變電阻
• 電流供應器
• 藥品
• Conductivity water (蒸餾水)
• 1. 導電度必須非常低
• 2. 平常的蒸餾水含CO2會使導電度↑可利用加熱法或離子交換法等除
去 CO2。
• 3. conductivity water 須先沖洗cell然後注滿。
• 4. 測cell內的電阻值,須＞1.3x106 Ω
化學式
MW
bp(℃) mp(℃) d
KCl
74.5
776
HCl
36.46
110
CHCOOH 60.05 118
1.99
-27.32 1.18
16.5
1.27
•實驗步驟
1.蒸餾水清洗樣品槽數次→注滿蒸餾水
2.(a)配置0.02N 100mL KCl :
→ 5×10-3 N : 取25ml 0.02N稀釋至100ml
→ 1.25 × 10-3 N : 取25ml 5×10-3 N 稀釋至100ml
(b)配置0.05N 100ml CH3 COOH
→1.25 ×10 -2 N : 取25ml 0.05N稀釋至100ml
→ 3.125 × 10-3 N : 取25ml 1.25 ×10 -2 N 稀釋至100ml
→7.813 × 10-4 N : 取25ml 3.125 × 10-3 N稀釋至100ml
3.上述配置溶液注滿樣品槽
→置恆溫槽中至少3mins(25℃)
→測電阻 → 蒸餾水洗淨
→測下組溶液 (由低濃度至高濃度)
4.以HCl、CH3COOK 重覆實驗
(稀釋濃度至10-3 N)
• 數據計算
1. 計算Cell constant(K):
l
K
A

LA
l L
L
 
l
A L
3
2
.
768

10
K l / A L/ L =
1R
2. 計算所有溶液 L和值
1
L
R
LKL
1000 L

C
由已知R 
 得L  L 
 
KCl (HCl)
R
L

0.02N
5×10-3 N
1.25 × 10-3 N
CH3COOH
(CH3COOK)
0.05N
1.25 ×10 -2 N
3.125 × 10-3 N
7.813 × 10-4
N
R
L

3. KCl、HCl、CH 3COOK :
外插求C  0的值 0
(m hom2 mole1 )
(c)
實驗值  理論值
實驗誤差 
100%
理論值
理論值  4.(b)的表格
實驗值  第2點的值和由外插得到的 0
(d)
由實驗數據和0計算CH3COOH的值 :


 再用求出解離常數Kc
0
5. CH3COOH的另一種算法 :
HAc ⇄H   Ac
C
0
0
+)  C   C   C 
-----------------------------C (1   ) C  C 
C
C
Kc 

C (1   ) 1  
2
2
2

C
 Kc 
1 
2
20
0
C2

又  
0
20
C2


 0 
 0 ( 0  )
0
C2
故 Kc 
 0 (  0  )
↓
分母乘到左方
Kc   0 ( 0  )  C
2
 Kc    Kc 0   C
2
0
2

C
 
1 

2
 0 Kc 0
同除Kc20
2
1
1
C
 

2
  0 Kc 0
同除
1
1
1
1
 C 

 以 對C作圖
2

Kc 0  0

1
1
得截距  ，斜率 
的直線
2
0
Kc 0
 即可求得 0和Kc
• 參考資料
• 物化實驗課本
• 維基百科
• 圖解物理化學實驗 郭偉明著