Экспериментальная часть
Электропроводность растворов электролитов рассчитывают по электрическому сопротивлению, которое измеряется с помощью кондуктометров различных конструкций. Работа кондуктометра основана на принципе мостика Кольрауша (рис. 3.2).С помощью подвижного контакта (К) находят такое положение, при котором ток через боковую цепь (СК) идти не будет (рис. 3.2). Такое состояние моста называется балансом. Принципиальная схема реохордного моста Р38 и порядок работы на нем приведена в приложении.
Рис. 3.2. Схема установки для определения электропроводности (мостик Кольрауша). АВ - реохорд; К – подвижный контакт; Г – звуковой генератор; Т – телефон или осциллограф; Rx – стакан с исследуемым раствором; R – магазин сопротивлений.
Последовательность выполнения работы по измерению молярной электропроводности слабого электролита и определению его константы диссоциации следующий.
Определяют константу электродов, так как в электролитической ячейке неизвестны ни сечение электродов, ни расстояние между ними. Константа электродов определяется по раствору хлорида калия (KCl) с известной удельной электропроводностью:
С помощью кондуктометра измеряют сопротивление раствора KCl, который наливают так, чтобы раствор был выше уровня электродов более чем на 2 см. Вычисляют константу электродов:
Определяют молярную электропроводность исследуемого раствора. Сначала измеряют сопротивление исследуемого раствора (R) на кондуктометре, заливая электролитическую ячейку также, как и в случае с раствором KCl.
Затем рассчитывают удельную электропроводность исследуемого раствора:
После
этого, зная молярную концентрацию
исследуемого раствора (с) в
,
находят молярную электропроводность:
Вычисляют константу диссоциации слабого электролита по формуле (3.6):
Значения
молярной электропроводности при
бесконечном разведении (
)
[Смм2
кмоль-1]
приведены в таблице.
Таблица
Температура, 0С |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
∞ HCOOH |
36,2 |
36,8 |
37,4 |
38,0 |
38,6 |
39,2 |
39,8 |
40,4 |
41,0 |
∞ CН3СOOH |
34,9 |
35,5 |
36,1 |
36,7 |
37,3 |
37,8 |
38,5 |
39,1 |
39,6 |
Вопросы для защиты лабораторной работы 3
3.1. Четыре типа электрической проводимости (электропроводности).
3.2. Что такое электролит? Принципиальное различие слабых и сильных электролитов.
3.3. Что такое активность ионов?
3.4. Что такое удельная электропроводность раствора электролита?
3.5. Что такое молярная электропроводность и как она зависит от разведения раствора?
3.6. Зачем при измерении удельной электропроводности раствора определяют сначала константу электродов?
3.7. Принцип работы мостика Кольрауша.
Лабораторная работа 4. Электрохимические процессы. Гальванический элемент
Электрохимическим (гальваническим) элементом называется устройство (прибор) для получения электрического тока за счет химических реакций, протекающих на электродах. Простейший электрохимический элемент состоит из двух полуэлементов – металлических пластин (электродов), которые опущены в растворы электролитов (например, соли этих металлов). Растворы электролитов соединяются между собой (чаще с помощью солевого мостика, чтобы свести к минимуму диффузный потенциал, возникающий на границе растворов). При этом на электродах возникают разные по величине равновесные электродные потенциалы, разность которых и определяет электродвижущую силу (ЭДС) данного гальванического элемента.