Transcript 實驗步驟

實驗七
水溶液的電導度
49812020 蕭竹彣 儀器.藥品.實驗步驟
49812033 孫子硯 數據處理.ppt製作
49812055 張志豪 目的.原理
 目的
1.利用惠斯同電橋(Wheatstone Bridge)
測電解質水溶液的導電度。
2.了解強電解質與弱電解質的導電行為。
 原理
1.電導(conductance),L
1
電導=電阻的導數 → L 
R
在導電的情況下,電阻遵守 Ohm‘s law
V
V  IR  R 
I
在導電物是均質且截面積不變的情況下

R
R R
A
A

K定義為電池常數(cell constant) K 
A
1 I
A LA

故電導 L   
R V R

1
L(比電導) 
R
A

L  L  L  L  LK

A
2.水溶液電導


假設一升溶液中有 A . B 兩種離子
dQ  e  n(Va  Vb )Adt
dQ
I
 en (Va  Vb ) A
dt
n=單位體積粒子數
e=一個電子的電量
A=導體的截面積
Va  A 離子的速度

Vb  B 離子的速度


I
L  LK  L 

A RA VA
 1
   en (Va  Vb )  A
A V
V
Vi

)
L   en (Va  Vb ) ( E  , U i 

E
V
1
  en (EU a  EU b )  en (U a  U b )
E
n
 e  N0 
(Ua  Ub ) n=單位體積粒子數
N0
 F  C(Ua  Ub ) / 1000 C=濃度=mole/ml
法拉第常數
L  CF(Ua  Ub ) / 1000
如果電解質解離度為α (未完全解離)
 L  CF(Ua  Ub ) / 1000
定義當量電導 Λ (單位  mho m2 / mole)
Λ：1mole的溶液，置於相距1cm的兩平行電
極中的電導值。
L 1000

 F(U a  U b )
C
強電解質
濃度趨近於
稀時    1 則   0
得   0 (1   C)
當濃度趨近於∞稀時，離子間互相作用力很小，
可將 cation & anion 的貢獻分開

0

0
  (   )
弱電解質
1.濃度趨近∞稀，則   0
但! Λ隨著C作變化，故Λ0不易取得，
所以弱電解質的Λ0以強電解質的Λ0為準。
2.弱電解質的解離離子很少，故離子間作用力很小。
Ua & Ub視為與濃度無關
Λ αF( U a + U b )
α≈
=
Λ0
F( U a + U b )
實驗測得Λ，強電解質得到Λ0，即可求出
α！
Ex.

AcO H→ AcO  H
1- α
α

α

H AcO 
Kc 
C

AcO H


1   
2
 儀器
惠斯同電橋(Wheatstone Bridge)
𝑹𝟏 ∙ 𝑹𝑿 =𝑹𝟐 ∙ 𝑹𝟑
B、D間電流為零
示波器
可變電阻
 藥品
1.Conductivity water：導電度低到不會干
擾實驗。可由加熱蒸餾水去除CO2或離子交
換等方法得之。本實驗以DI水當solvent
2.
3.
4.
5.
0.02M
0.02M
0.02M
0.05M
KCl
HCl
CH3COOK
CH3COOH
 實驗步驟
1.以蒸餾水清洗sample cell
2.配置溶液：
(1) 0.02M KCl
(2) 0.02M HCl
(3) 0.02M CH3COOK
(1).(2).(3)各100ml，
取其中1/4 體積後再加水至
100ml， 連續稀釋兩次。
(4) 0.05M CH3COOH 以上面稀釋方法稀釋三次。
3.測上述各溶液的電阻值
( KCl 0.02M . 0.005M . 0.00125M )
( HCl 0.02M . 0.005M . 0.00125M)
( CH3COOK 0.02M . 0.005M . 0.00125M)
4.按住惠斯同電橋上的兩個按鈕
5.調整可變電阻使示波器波型振幅變小(電流=0)
6.紀錄各溶液測得的電阻 → 作圖
3.測上述各溶液的電阻值
( KCl 0.02M . 0.005M . 0.00125M )
( HCl 0.02M . 0.005M . 0.00125M)
( CH3COOK 0.02M . 0.005M . 0.00125M)
4.按住惠斯同電橋上的兩個按鈕
5.調整可變電阻使示波器波型振幅變小(電流=0)
6.紀錄各溶液測得的電阻 → 作圖
 數據處理
K  LR 以0.02M的KCl為準，算出Ｋ
L  2.768103 (Ohm1m1 )
KCl
R
L
Λ
0.02M
0.005M
0.00125M
Λ 對 C 作圖，求Λ0
1000L

C
C
HCl
0.02M
0.005M
0.00125M
R
L
Λ
C
CH3COOK
0.02M
0.005M
0.00125M
R
L
Λ
C
求CH3COOH的Λ0
弱電解質的Λ會隨著C變化，所以以強電解質的Λ０為準


 0 (CH3COOH)   0 (CH3COO )   0 (H )
  0 (C H3C O O )   0 (K  )




  0 (C l )   0 (H )   0 (K )   0 (C l )
= Λ0(CH3COOK)+Λ0(HCl)-Λ0(KCl)
CH3COOH＋KCl → CH3COOK+HCl

2
算出Λ0   
 Kc  C
1
0
第二種求CH3COOH Λ0的方法
解離常數KC  C2 /(1  )  (1)
弱電解質時，α =
Λ
Λ𝟎
→(2)
將(2)代入(1), KC  C / 0 ( 0  )
2
1
C
1


2

KC 0
0


1
對C作圖，求出 0 及K C

1
CΛ
1
=
2 +
Λ (K C Λ 0 ) Λ 0
Y軸截距
斜率
CH3COOH
C
Λ
Λ０
0.05M
0.0125M
0.003125M
求Λ０ . Kc
α
Ｋc １/Λ CΛ