Вопросы для подготовки

• Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень и константа диссоциации. Средние и ионные коэффициенты активности. Теория сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Ионные равновесия в растворах электролитов. Реакции образования ионов в растворе. Константа равновесия этих реакций, их зависимость от ионной силы раствора.

• Электрическая проводимость растворов электролитов. Законы Фарадея. Числа переноса. Электропроводность растворов. Основные положения теории электропроводности сильных электролитов Дебая-Хюккеля-Онзагера. Электролитическая проводимость неводных растворов, твердых и расплавленных электролитов.

Литература: [1 – гл.VII]; [2 – гл. 8].

Задачи для самостоятельного решения

1. Молярная электрическая проводимость 0,5 М раствора К₂SO₄ при 298 К равна 162,7 См∙см²∙моль⁻¹. Рассчитайте удельную электрическую проводимость.

2. Рассчитайте удельную электрическую проводимость 1 М раствора AgNO₃, если расстояние между электродами 5 см, площадь каждого электрода 2 см². Эквивалентная электрическая проводимость этого раствора равна 94,3 См ∙см² ∙моль⁻¹.

3. Для 0,01 М раствора КСl удельное сопротивление равно 709,22 Ом⁻¹∙см. Вычислите удельную и эквивалентную электрические проводимости.

4. 0,1 М водный раствор LiX имеет удельную электрическую проводимость 9∙10^-3 См∙см⁻¹ при 298 К. Ионная проводимость Li⁺ 39,5 Cм∙см²∙моль⁻¹. Найти молярную эквивалентную электрическую проводимость, ионную проводимость Х⁻¹.

Работа 8. Определение удельной и молярной

электропроводности слабых электролитов

Цель работы

1. Определить электропроводность растворов исследуемого электролита различных концентраций.

2. Рассчитать молярную и удельную электрическую проводимость раствора.

3. Рассчитать степень и константу диссоциации электролита в растворе.

Оборудование

Учебно-лабораторный комплекс «Химия» (прил. 1) в комплектации:

- компьютер,

- центральный контроллер (рис. П.1.1),

- модуль «Электрохимия» в комплекте с одним стаканом на 50 мл (рис. П.1.6), датчик для кондуктометрических измерений (рис. П.1.8) и термодатчик (рис. П.1.4).

Рабочее задание

Для измерения электрической проводимости применяют кондуктометрическую ячейку, представляющую из себя сосуд с двумя пластинами, помещенными в исследуемый раствор.

Так как , а , то , (4.6)

где R – сопротивление, Ом; l – расстояние между пластинами, см; S – площадь пластины, см²; ρ − удельное сопротивление раствора, заключенного между пластинами, Ом∙см⁻².

Отношение l/S называется постоянной сосуда φ. Постоянную сосуда определяют экспериментально, для чего измеряют электропроводность L раствора, для которого известна удельная электрическая проводимость æ = 1/ρ. Обычно для этого используют растворы хлорида калия KCl известной концентрации.

Опыт 1. Определение постоянной сосуда φ

1. Ознакомьтесь с модулем «Электрохимия» УЛК «Химия» (прил. 1).

2. Для определения электрической проводимости датчик для кондуктометрических измерений подключите к разъемам I, R модуля «Электрохимия» без учета полярности (рис. П.1.7, поз. 3-4). Термодатчик подключите к разъему 1 канала «температура» модуля (рис. П.1.7, поз. 1). Датчики укрепите в держателе модуля (рис. П.1.6).

3. Стакан для измерения вместе с электродами промойте дистиллированной водой и 0,02 М раствором KCl с известной удельной электропроводностью æ (табл. 4.1) [4].

Таблица 4.1

Удельная электропроводность 0,02 М раствора KCl

t, oC	15	17	19	21	23	25
æ, См·см-1	2,224·10-3	2,345·10-3	2,449·10-3	2,532·10-3	2,659·10-3	2,765·10-3

Затем в стакан мерной пипеткой налейте 20 мл 0,02 М раствора KCl. Стакан укрепите на подставке модуля и опустите в раствор держатель с датчиками, которые при этом должны быть полностью покрыты раствором.

4. Подготовьте УЛК к работе (прил. 2), подключив модуль «Электрохимия» к контроллеру.

5. В окне управления программой в группе элементов «Измерительные каналы» поставьте мышкой галочки напротив каналов 1 и 6 («Термодатчик» и «Проводимость»).

6. Для проведения кондуктометрических измерений используется высокочастотный генератор переменного тока, поэтому нажмите кнопку «Источник переменного напряжения» в группе элементов «Исполнительные устройства». В столбце «Текущие значения» поя­вятся текущие значения температуры и проводимости.

7. Путем нажатия соответствующей кнопки включите мешалку, предварительно установив интенсивность перемешивания (например, 3).

8. После установления равновесия запишите в тетрадь текущие значения температуры и электрической проводимости L_KCl , которые фиксируются в окне управления на вкладке «Измерительные каналы» (п. 5).

9. Меняя раствор в ячейке при выключенной мешалке, повторите эксперимент еще 2-3 раза для определения среднего значения электропроводности.