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文檔簡介
電解質(zhì)溶液理論第一頁,共九十三頁,2022年,8月28日(1)基本概念研究對象電化學(xué)用途兩類導(dǎo)體正極、負(fù)極陰極、陽極原電池電解池電流效率(2)法拉第定律定律的文字表示法拉第常數(shù)定律的數(shù)學(xué)式粒子的基本單元例題§7.1電化學(xué)的基本概念和法拉第定律第二頁,共九十三頁,2022年,8月28日
電化學(xué)研究對象電能
化學(xué)能電解電池
電化學(xué)主要是研究電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。第三頁,共九十三頁,2022年,8月28日電化學(xué)的用途⒈電解精煉和冶煉有色金屬和稀有金屬; 電解法制備化工原料; 電鍍法保護(hù)和美化金屬; 還有氧化著色等。⒉電池汽車、宇宙飛船、照明、通訊、 生化和醫(yī)學(xué)等方面都要用不同類 型的化學(xué)電源。⒊電分析 ⒋生物電化學(xué)第四頁,共九十三頁,2022年,8月28日兩類導(dǎo)體A.自由電子作定向移動而導(dǎo)電B.導(dǎo)電過程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化C.溫度升高,電阻也升高D.導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān)又稱電子導(dǎo)體,如金屬、石墨等。1.第一類導(dǎo)體第五頁,共九十三頁,2022年,8月28日A.正、負(fù)離子作反向移動而導(dǎo)電B.導(dǎo)電過程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生C.溫度升高,電阻下降D.導(dǎo)電總量分別由正、負(fù)離子分擔(dān)⒉第二類導(dǎo)體又稱離子導(dǎo)體,如電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等。*固體電解質(zhì),如 等,也屬于離子導(dǎo)體,但它導(dǎo)電的機(jī)理比較復(fù)雜,導(dǎo)電能力不高,本章以討論電解質(zhì)水溶液為主。第六頁,共九十三頁,2022年,8月28日正極、負(fù)極電勢低的極稱為負(fù)極,電子從負(fù)極流向正極。在原電池中負(fù)極是陽極;在電解池中負(fù)極是陰極。負(fù)極:電勢高的極稱為正極,電流從正極流向負(fù)極。在原電池中正極是陰極;在電解池中正極是陽極。正極:第七頁,共九十三頁,2022年,8月28日陰極、陽極發(fā)生還原作用的極稱為陰極,在原電池中,陰極是正極;在電解池中,陰極是負(fù)極。陰極:(Cathode)發(fā)生氧化作用的極稱為陽極,在原電池中,陽極是負(fù)極;在電解池中,陽極是正極。陽極:(Anode)第八頁,共九十三頁,2022年,8月28日離子遷移方向離子遷移方向:陰離子遷向陽極陽離子遷向陰極第九頁,共九十三頁,2022年,8月28日原電池(galvaniccell)Cu2++2e-→Cu(S)發(fā)生還原作用,是陰極。電流由Cu極流向Zn極,Cu極電勢高,是正極。Cu電極:Zn(S)→Zn2++2e-發(fā)生氧化作用,是陽極。電子由Zn極流向Cu極,Zn極電勢低,是負(fù)極。Zn電極:第十頁,共九十三頁,2022年,8月28日電解池(electrolyticcell)與外電源正極相接,是正極。發(fā)生氧化反應(yīng),是陽極。Cu(S)→Cu2++2e-電極②:與外電源負(fù)極相接,是負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng),是陰極。Cu2++2e-→Cu(S)電極①:①②第十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日電流效率表示式(1)電流效率=×100%理論計算耗電量實(shí)際消耗電量表示式(2)電流效率=×100%電極上產(chǎn)物的實(shí)際量理論計算應(yīng)得量第十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日1833年,F(xiàn)araday通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出規(guī)律:1.通電于電解質(zhì)溶液后,在電極上發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的物質(zhì)的量與通入的電量成正比。2.通電于若干個電解池串聯(lián)的線路中,當(dāng)所取的基本粒子的荷電數(shù)相同時,在各個電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì),其物質(zhì)的量相同,析出物質(zhì)的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比。二.法拉第定律(Faraday’sLaw)第十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日法拉第定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式
取電子的得失數(shù)為z,通入的電量為Q,則電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量n為:
電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量m為:或第十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日法拉第常數(shù)1F=L·e
=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-1
法拉第常數(shù)在數(shù)值上等于1mol元電荷的電量。已知元電荷電量為第十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日荷電粒子基本單元的選取
根據(jù)法拉第定律,通電于若干串聯(lián)電解池中,每個電極上析出物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,這時,所選取的基本粒子的荷電絕對值必須相同。例如:荷一價電陰極 陽極荷三價電陰極
陽極荷二價電陰極
陽極第十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日例題通電于 溶液,電流強(qiáng)度,
析出 。已知。求:⑴通入電量
;⑵通電時間;⑶陽極上放出氧氣的物質(zhì)的量。第十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日解法一取基本粒子荷單位電荷:即第十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日解法二⑵t同上取基本粒子荷3個基本電荷:即Au,第十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日法拉第定律的意義⒈是電化學(xué)上最早的定量的基本定律,揭示了通入的電量與析出物質(zhì)之間的定量關(guān)系。⒉該定律在任何溫度、任何壓力下均可以使用。⒊該定律的使用沒有什么限制條件。第二十頁,共九十三頁,2022年,8月28日§7.2離子的電遷移和遷移數(shù)離子的電遷移現(xiàn)象電遷移率和遷移數(shù)離子遷移數(shù)的測定第二十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.離子的電遷移現(xiàn)象
設(shè)想在兩個惰性電極之間有想象的平面AA和BB,將溶液分為陽極部、中部及陰極部三個部分。假定未通電前,各部均含有正、負(fù)離子各5mol,分別用+、-號代替。第二十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.離子的電遷移現(xiàn)象
設(shè)離子都是一價的,當(dāng)通入4mol電子的電量時,陽極上有4mol負(fù)離子氧化,陰極上有4mol正離子還原。
兩電極間正、負(fù)離子要共同承擔(dān)4mol電子電量的運(yùn)輸任務(wù)。
現(xiàn)在離子都是一價的,則離子運(yùn)輸電荷的數(shù)量只取決于離子遷移的速度。第二十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.離子的電遷移現(xiàn)象1.設(shè)正、負(fù)離子遷移的速率相等, ,則導(dǎo)電任務(wù)各分擔(dān)2mol,在假想的AA、BB平面上各有2mol正、負(fù)離子逆向通過。
當(dāng)通電結(jié)束,陰、陽兩極部溶液濃度相同,但比原溶液各少了2mol,而中部溶液濃度不變。第二十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.離子的電遷移現(xiàn)象第二十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.離子的電遷移現(xiàn)象2.設(shè)正離子遷移速率是負(fù)離子的三倍, ,則正離子導(dǎo)3mol電量,負(fù)離子導(dǎo)1mol電量。在假想的AA、BB平面上有3mol正離子和1mol負(fù)離子逆向通過。
通電結(jié)束,陽極部正、負(fù)離子各少了3mol,陰極部只各少了1mol,而中部溶液濃度仍保持不變。第二十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.離子的電遷移現(xiàn)象第二十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日2.離子電遷移的規(guī)律1.向陰、陽兩極遷移的正、負(fù)離子物質(zhì)的量總和恰好等于通入溶液的總電量。
如果正、負(fù)離子荷電量不等,如果電極本身也發(fā)生反應(yīng),情況就要復(fù)雜一些。第二十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日3.離子的電遷移率離子在電場中運(yùn)動的速率用公式表示為:式中為電位梯度,比例系數(shù)和分別稱為正、負(fù)離子的電遷移率,又稱為離子淌度(ionicmobility),即相當(dāng)于單位電位梯度時離子遷移的速率。它的單位是 。
電遷移率的數(shù)值與離子本性、溶劑性質(zhì)、溫度等因素有關(guān),可以用界面移動法測量。第二十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.離子遷移數(shù)的定義
把離子B所運(yùn)載的電流與總電流之比稱為離子B的遷移數(shù)(transferencenumber)用符號表示。
由于正、負(fù)離子移動的速率不同,所帶的電荷不等,因此它們在遷移電量時所分擔(dān)的分?jǐn)?shù)也不同。其定義式為:是量綱為1的量,數(shù)值上總小于1,且。第三十頁,共九十三頁,2022年,8月28日遷移數(shù)在數(shù)值上還可表示為:負(fù)離子應(yīng)有類似的表示式。如果溶液中只有一種電解質(zhì),則:如果溶液中有多種電解質(zhì),共有i種離子,則:4.離子遷移數(shù)第三十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.離子遷移數(shù)
設(shè)相距為l、面積為A的兩個平行惰性電極,左方接外電源負(fù)極,右方接正極,外加電壓為E。在電極間充以電解質(zhì)的溶液,它的濃度為c(單位為 ),解離度為。第三十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.離子遷移數(shù)
設(shè)正離子遷移速率為,單位時間向陰極方向通過任意截面的物質(zhì)的量為 ,所遷移的電量為 ,因?yàn)槭菃挝粫r間,所以:同理第三十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.離子遷移數(shù)因?yàn)槿芤菏请娭行缘?,所以? ,電場梯度相同)第三十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.離子遷移數(shù)若選取基本離子使荷電單元為1,如:則無窮稀釋時第三十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日5.幾個有用的關(guān)系式利用這些關(guān)系式,從實(shí)驗(yàn)可測量求不可測量。(對弱電解質(zhì))第三十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日6.遷移數(shù)的測定方法(1).Hittorf法
在Hittorf遷移管中裝入已知濃度的電解質(zhì)溶液,接通穩(wěn)壓直流電源,這時電極上有反應(yīng)發(fā)生,正、負(fù)離子分別向陰、陽兩極遷移。
小心放出陰極部(或陽極部)溶液,稱重并進(jìn)行化學(xué)分析,根據(jù)輸入的電量和極區(qū)濃度的變化,就可計算離子的遷移數(shù)。
通電一段時間后,電極附近溶液濃度發(fā)生變化,中部基本不變。第三十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日(1).Hittorf法第三十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日Hittorf法中必須采集的數(shù)據(jù):1.通入的電量,由庫侖計中稱重陰極質(zhì)量的增加而得,例如,銀庫侖計中陰極上有0.0405gAg析出,2.電解前含某離子的物質(zhì)的量n(起始)。3.電解后含某離子的物質(zhì)的量n(終了)。4.寫出電極上發(fā)生的反應(yīng),判斷某離子濃度是增加了、減少了還是沒有發(fā)生變化。(1).Hittorf法第三十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日例題:在Hittorf遷移管中,用Cu電極電解已知濃度的溶液。通電一定時間后,串聯(lián)在電路中的銀庫侖計陰極上有 析出。陰極部溶液質(zhì)量為 ,據(jù)分析知,在通電前其中含 ,通電后含 。試求和的離子遷移數(shù)。(1).Hittorf法第四十頁,共九十三頁,2022年,8月28日解法1:先求的遷移數(shù),以為基本粒子,已知:陰極上還原,使?jié)舛认陆?/p>
遷往陰極,遷移使陰極部增加,(1).Hittorf法第四十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日解法2
先求的遷移數(shù),以為基本粒子。
陰極上不發(fā)生反應(yīng),電解不會使陰極部離子的濃度改變。電解時遷向陽極,遷移使陰極部減少。(1).Hittorf法第四十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日解法3:如果分析的是陽極部的溶液,基本計算都相同,只是離子濃度變化的計算式不同。(2)陽極部先計算遷移數(shù),陽極部不發(fā)生反應(yīng),遷入。(1)陽極部先計算的遷移數(shù),陽極部Cu氧化成,另外是遷出的,(1).Hittorf法第四十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日
在界移法的左側(cè)管中先放入 溶液至面,然后小心加入HCl溶液,使面清晰可見。(2).界面移動法通電后,向上面負(fù)極移動,淌度比小,隨其后,使界面向上移動。通電一段時間后,移動到位置,停止通電。界移法比較精確,也可用來測離子的淌度。根據(jù)毛細(xì)管的內(nèi)徑、液面移動的距離、溶液的濃度及通入的電量,可以計算離子遷移數(shù)。第四十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日(2).界面移動法設(shè)毛細(xì)管半徑為,截面積
與之間距離為,溶液體積 。
遷移的電量為,的遷移數(shù)為:在這個體積范圍內(nèi),遷移的物質(zhì)的量為 ,第四十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日(3).電動勢法
在電動勢測定應(yīng)用中,如果測得液接電勢值,就可計算離子的遷移數(shù)。以溶液界面兩邊都是相同的1-1價電解質(zhì)為例,由于HCl濃度不同所產(chǎn)生液接電勢的計算式為已知和,測定,就可得和的值。(見下章)第四十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日§7.3電導(dǎo)電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率電導(dǎo)的測定電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系離子獨(dú)立移動定律幾個有用的關(guān)系式電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第四十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.電導(dǎo)、電導(dǎo)率電導(dǎo)(electriccondutance)電導(dǎo)是電阻的倒數(shù),單位為或。電導(dǎo)與導(dǎo)體的截面積成正比,與導(dǎo)體的長度成反比:第四十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.電導(dǎo)、電導(dǎo)率第四十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.電導(dǎo)、電導(dǎo)率電導(dǎo)率(electrolyticconductivity)因?yàn)楸壤禂?shù)稱為電導(dǎo)率。電導(dǎo)率相當(dāng)于單位長度、單位截面積導(dǎo)體的電導(dǎo),單位是 或。電導(dǎo)率也就是電阻率的倒數(shù):第五十頁,共九十三頁,2022年,8月28日2.電導(dǎo)、電導(dǎo)率的測定幾種類型的電導(dǎo)池:
電導(dǎo)池電極通常用兩個平行的鉑片制成,為了防止極化,一般在鉑片上鍍上鉑黑,增加電極面積,以降低電流密度。第五十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日2.電導(dǎo)、電導(dǎo)率的測定電導(dǎo)測定的裝置
電導(dǎo)測定實(shí)際上測定的是電阻,常用的韋斯頓電橋如圖所示。
AB為均勻的滑線電阻,為可變電阻,并聯(lián)一個可變電容以便調(diào)節(jié)與電導(dǎo)池實(shí)現(xiàn)阻抗平衡,M為放有待測溶液的電導(dǎo)池,電阻待測。G是頻率在1000Hz左右的高頻交流電源,G為耳機(jī)或陰極示波器。第五十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日2.電導(dǎo)、電導(dǎo)率的測定第五十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日2.電導(dǎo)、電導(dǎo)率的測定
接通電源后,移動C點(diǎn),使DGC線路中無電流通過,如用耳機(jī)則聽到聲音最小,這時D,C兩點(diǎn)電位降相等,電橋達(dá)平衡。根據(jù)幾個電阻之間關(guān)系就可求得待測溶液的電導(dǎo)。第五十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日電導(dǎo)池常數(shù)(cellconstant)電導(dǎo)池常數(shù) 單位是。
因?yàn)閮呻姌O間距離和鍍有鉑黑的電極面積無法用實(shí)驗(yàn)測量,通常用已知電導(dǎo)率的KCl溶液注入電導(dǎo)池,測定電阻后得到。然后用這個電導(dǎo)池測未知溶液的電導(dǎo)率。第五十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日3.影響電導(dǎo)率的因素
電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率大小取決于兩方面:1.離子的多少;2.離子的運(yùn)動速度;從這兩點(diǎn)出發(fā)可以討論各因素對電導(dǎo)率影響外界條件:a.溫度溫度越高,離子的運(yùn)動速度v越大,電導(dǎo)率越大;b.溶劑粘度溶劑粘度越大,v越小,電導(dǎo)率越小離子本性a.水化離子半徑r半徑r越大,則v越小,電導(dǎo)率越小b.離子價數(shù)離子價數(shù)越大,則v越大,電導(dǎo)率越大c.特殊遷移方式H+、OH-是一般離子導(dǎo)電能力5-8倍電解質(zhì)溶液濃度濃度增加時,一方面,離子數(shù)增加;另一方面,由于弛豫效應(yīng)、電泳效應(yīng),離子運(yùn)動速度減??;第五十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系第五十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日4.電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系強(qiáng)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著濃度的增加而升高。當(dāng)濃度增加到一定程度后,離子運(yùn)動速率降低,電導(dǎo)率也降低,如和KOH溶液。弱電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率隨濃度變化不顯著,因濃度增加使其電離度下降,粒子數(shù)目變化不大,如醋酸。中性鹽由于受飽和溶解度的限制,濃度不能太高,如KCl。第五十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日5.摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率(molarconductivity)
在相距為單位距離的兩個平行電導(dǎo)電極之間,放置含有1mol電解質(zhì)的溶液,這時溶液所具有的電導(dǎo)稱為摩爾電導(dǎo)率,單位為 。
是含有1mol電解質(zhì)的溶液的體積,單位為 ,是電解質(zhì)溶液的濃度,單位為。第五十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率第六十頁,共九十三頁,2022年,8月28日基本質(zhì)點(diǎn)的選取
摩爾電導(dǎo)率必須對應(yīng)于溶液中含有1mol電解質(zhì),但對電解質(zhì)基本質(zhì)點(diǎn)的選取決定于研究需要。
例如,對 溶液,基本質(zhì)點(diǎn)可選為 或 ,顯然,在濃度相同時,含有1mol溶液的摩爾電導(dǎo)率是含有1mol溶液的2倍。即:
為了防止混淆,必要時在后面要注明所取的基本質(zhì)點(diǎn)。第六十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日7.摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系
由于溶液中導(dǎo)電物質(zhì)的量已給定,都為1mol,所以,當(dāng)濃度降低時,粒子之間相互作用減弱,正、負(fù)離子遷移速率加快,溶液的摩爾電導(dǎo)率必定升高。但不同的電解質(zhì),摩爾電導(dǎo)率隨濃度降低而升高的程度也大不相同。第六十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日(1)強(qiáng)電解質(zhì)的與c的關(guān)系
隨著濃度下降,升高,通常當(dāng)濃度降至 以下時,與之間呈線性關(guān)系。德國科學(xué)家Kohlrausch總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)式為:是與電解質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。將直線外推至 ,得到無限稀釋摩爾電導(dǎo)率。第六十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日(1)強(qiáng)電解質(zhì)的與c的關(guān)系第六十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日弱電解質(zhì)的不能用外推法得到。(2)弱電解質(zhì)的與c的關(guān)系
隨著濃度下降,也緩慢升高,但變化不大。當(dāng)溶液很稀時,與不呈線性關(guān)系,等稀到一定程度,迅速升高,見 的與的關(guān)系曲線。第六十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日8.離子獨(dú)立移動定律298K時一些強(qiáng)電解質(zhì)的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率電解質(zhì)mSm2mol-1差值(×10-4Sm2mol-1)電解質(zhì)mSm2mol-1差值(×10-4Sm2mol-1)KClLiCl0.0149860.01150334.83HClHNO30.0426160.042134.9KClO4LiClO40.0140040.01059835.06KClKNO30.0149860.0144964.90KNO3LiNO30.014500.0110134.9LiClLiNO30.0115030.011014.9第六十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日8.離子獨(dú)立移動定律
德國科學(xué)家Kohlrausch根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律:在無限稀釋溶液中,每種離子獨(dú)立移動,不受其它離子影響,電解質(zhì)的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率可認(rèn)為是兩種離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率之和:
這就稱為Kohlrausch離子獨(dú)立移動定律。這樣,弱電解質(zhì)的可以通過強(qiáng)電解質(zhì)的或從表值上查離子的求得。第六十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用(1)
檢驗(yàn)水的純度
純水本身有微弱的解離,和的濃度近似為 ,查表得,這樣,純水的電導(dǎo)率應(yīng)為
事實(shí)上,水的電導(dǎo)率小于就認(rèn)為是很純的了,有時稱為“電導(dǎo)水”,若大于這個數(shù)值,那肯定含有某種雜質(zhì)。第六十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用去除雜質(zhì)的方法較多,根據(jù)需要,常用的方法有:
(1)用不同的離子交換樹酯,分別去除陰離子和陽離子,得去離子水。
(2)用石英器皿,加入 和 ,去除 及有機(jī)雜質(zhì),二次蒸餾,得“電導(dǎo)水”。
普通的蒸餾水中含有和玻璃器皿溶下的硅酸鈉等,不一定符合電導(dǎo)測定的要求。第六十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用(2)計算弱電解質(zhì)的解離度和解離常數(shù)設(shè)弱電解質(zhì)AB解離如下:測得溶液電導(dǎo)率為,則考慮已電離部分的電解質(zhì),則:第七十頁,共九十三頁,2022年,8月28日
以 作圖,從截距和斜率求得和值。這就是德籍俄國物理化學(xué)家Ostwald提出的定律,稱為Ostwald稀釋定律(Ostwald’sdilutionlaw)。9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第七十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日(3)測定難溶鹽的溶解度
1.難溶鹽飽和溶液的濃度極稀,可認(rèn)為 ,的值可從離子的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率的表值得到。
運(yùn)用摩爾電導(dǎo)率的公式就可以求得難溶鹽飽和溶液的濃度。2.難溶鹽本身的電導(dǎo)率很低,這時水的電導(dǎo)率就不能忽略,所以:9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第七十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日(4)電導(dǎo)滴定
在滴定過程中,離子濃度不斷變化,電導(dǎo)率也不斷變化,利用電導(dǎo)率變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),確定滴定終點(diǎn)。電導(dǎo)滴定的優(yōu)點(diǎn)是不用指示劑,對有色溶液和沉淀反應(yīng)都能得到較好的效果,并能自動紀(jì)錄。例如:9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第七十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定HCl2.用NaOH滴定HAc3.用 滴定 ,產(chǎn)物 均為沉淀9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第七十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日(5)動力學(xué)參數(shù)測量
在有離子參加的反應(yīng)過程中,反應(yīng)前后溶液的電導(dǎo)率一般會發(fā)生變化,電導(dǎo)率的變化量與反應(yīng)進(jìn)度間存在比例關(guān)系,于是通過測量不同時間溶液的電導(dǎo)率,即可得到反應(yīng)的動力學(xué)信息。9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第七十五頁,共九十三頁,2022年,8月28日例如:乙酸乙酯皂化反應(yīng)此反應(yīng)為二級反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)物起始濃度相同,均為C0時,顯然體系電導(dǎo)率的減少與反應(yīng)量x成正比:于是9.電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用第七十六頁,共九十三頁,2022年,8月28日§7.4強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介電解質(zhì)的平均活度和平均活度系數(shù)離子強(qiáng)度強(qiáng)電解質(zhì)溶液的離子互吸理論德拜-休克爾-昂薩格電導(dǎo)理論第七十七頁,共九十三頁,2022年,8月28日當(dāng)溶液很稀,可看作是理想溶液, ,則:1.平均活度和平均活度系數(shù)1.1非電解質(zhì)化學(xué)勢表示式第七十八頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.2電解質(zhì)化學(xué)勢的表達(dá)式
強(qiáng)電解質(zhì)溶解后全部變成離子。為簡單起見,先考慮1-1價電解質(zhì),如HCl:第七十九頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.3對任意價型電解質(zhì)第八十頁,共九十三頁,2022年,8月28日1.平均活度和平均活度系數(shù)定義:離子平均活度(meanactivityofions)離子平均活度系數(shù)(meanactivitycoefficientofions)離子平均質(zhì)量摩爾濃度(meanmolalityofions)第八十一頁,共九十三頁,2022年,8月28日從電解質(zhì)的求對1-1價電解質(zhì)第八十二頁,共九十三頁,2022年,8月28日2.離子強(qiáng)度式中是離子的真實(shí)濃度,若是弱電解質(zhì),應(yīng)乘上電離度。的單位與的單位相同。
從大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)看出,影響離子平均活度系數(shù)的主要因素是離子的濃度和價數(shù),而且價數(shù)的影響更顯著。1921年,Lewis提出了離子強(qiáng)度(ionicstrength)的概念。當(dāng)濃度用質(zhì)量摩爾濃度表示時,離子強(qiáng)度等于:第八十三頁,共九十三頁,2022年,8月28日3.強(qiáng)電解質(zhì)溶液的離子互吸理論3.1.van’tHoff因子
實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的依數(shù)性比同濃度非電解質(zhì)的數(shù)值大得多,van’tHoff用一個因子表示兩者的偏差,這因子稱為van’tHoff因子或van’tHoff系數(shù),用表示。非電解質(zhì)電解質(zhì)第八十四頁,共九十三頁,2022年,8月28日3.2離子氛(ioni
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