ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Лабораторная работа 8.1. Кондуктометрическое
Лабораторная работа 8.1. Кондуктометрическое Определение электрической проводимости Растворов слабых электролитов
Цель работы: определение степени и константы диссоциации растворов слабых электролитов различных концентраций. Реактивы: калий хлористый КС1 концентрации 0,02 и 0,01 моль/л; вода дистиллированная; слабый электролит (по заданию преподавателя). Оборудование: реохордный мост Р-38, кондуктометрическая ячейка, стакан вместимостью 100 мл, бюретки вместимостью 25 мл, стеклянная палочка, фильтровальная бумага. Методика работы
Измерение электрической проводимости растворов практически сводится к измерению их сопротивления. В данной работе она определяется с помощью реохордного моста Р-38, работающего на переменном токе. Реохордный мост Р-38 (рис.8.4) является уравновешенным мостом со ступенчато регулируемым плечом сравнения 5 и плавно регулируемым отношением плеч 6.
а б Рис. 8.4. Реохордный мост Р – 38: а – схема верхней панели: 1 – гнездо для подключения прибора в сеть; 2 – гальванометр; 3 – пере-ключатель гальванометра; 4 – клемма для подключения измерительного сосуда; 5 – переключатель плеча сравнения; 6-шкала реохорда; 7 – ручка для регулирования значения отношения плеч реохорда; 8 – индикаторная лампочка; 9 – переключатель питания; б – кондуктометрическая ячейка
Реохордный мост смонтирован в пластмассовом ящике с крышкой, на внутренней стороне которой размещены схема и краткие правила пользования прибором. Питание осуществляется от сети переменного тока с напряжением Измерение сопротивления растворов с использованием реохордного моста Р-38 проводят в следующем порядке: 1) прибор присоединяют к сети переменного тока с напряжением 220 или 127 В (обратить внимание на включение вилки в гнездо на панели. Знак «¯» вилки должен быть обращен к «220» или «127» В, указанному около гнезда для подключения прибора 1, и соответствовать напряжению в сети переменного тока!), при этом загорается индикаторная лампа 8; 2) переключатель питания 9 ставят в положение «~»; 3) переключатель плеча сравнения 5 переводят в положение «Установка нуля»; 4) установив переключатель гальванометра в положение «точно», вращением корректора устанавливают стрелку гальванометра в нулевое положение; 5) гальванометр выключают, переводя его переключатель в положение «КЗ»; 6) электроды кондуктометрической ячейки подключают к клеммам 4 и приступают к измерению электрической прводимости раствора; 7) переключатель гальванометра переводят в положение «грубо», уравновешивают мост вращением рукояток плеча сравнения 5 и реохорда 7, устанавливая стрелку гальванометра в нулевое положение; 8) переключатель гальванометра переводят в положение «точно» и доуравновешивают мост, затем выключают гальванометр, переводя его переключатель в положение «КЗ»; 9) производят отсчет значений сопротивления умножением показания плеча сравнения 5 (R ср) на показание шкалы реохорда . (8.14) Сопротивление раствора измеряют трижды и берут среднее значение. После окончания измерений на приборе Р-38: – выключают гальванометр, переводя его переключатель в положение «КЗ»; – переводят переключатель плеча сравнения в положение «Установка нуля»; – приводят шкалу реохорда к нулевому делению; – выключают прибор тумблером переключателя питания 9, а затем из сети переменного тока. Порядок выполнения работы 1. Определение константы кондуктометрической ячейки Для измерения электрической проводимости растворов электролитов необходимо знать константу кондуктометрической ячейки (или сосуда). Дело в том, что экспериментально определяемое сопротивление раствора зависит не только от концентрации электролита, площади электродов и расстояния между ними, но и от формы, взаимного расположения, степени погружения и объема раствора, так как в переносе электричества участвует значительно больший объем раствора, чем тот, который заключен между электродами. Поэтому форма и расположение электродов, а также объем растворов должны быть постоянными во всех измерениях. Если расстояние между электродами кондуктометрической ячейки для измерения электрической проводимости равно l, S – площадь их поверхности и f – фактор, зависящий от геометрических особенностей ячейки, то измеренное сопротивление раствора составляет (8.15) Так как значения f, l, S – постоянны, то можно записать: χ = Кя/R (8.16) где К я = (f l)/S – константа (постоянная) ячейки (сосуда), м-1, является индивидуальной характеристикой каждой кондуктометрической ячейки. Для измерения электрической проводимости растворов используют ячейки (сосуды) либо с прочно закрепленными платиновыми электродами (см. рис. 8.3, б), либо с электродами, погруженными в сосуд на время работы. Площадь электродов, расстояние между ними подбирают в зависимости от значения измеряемого сопротивления. Чем больше сопротивление, то есть меньше удельная электрическая проводимость, тем большую поверхность должны иметь электроды и тем меньше должно быть расстояние между ними. Для определения константы ячейки измеряют сопротивление стандартных растворов хлорида калия с известной удельной электрической проводимостью в широком диапазоне температур при нескольких концентрациях. В данной работе для этой цели используют водные растворы хлорида калия концентрации 0,01 и 0,02 моль/л. Значения удельных электрических проводимостей этих растворов при различных температурах приведены в прил. 3. Измеряют сопротивление растворов KCl концентрации 0,01 и 0,02 моль/л, начиная с раствора меньшей концентрации. Перед измерением кондуктометрическую ячейку ополаскивают небольшим объемом раствора хлорида калия концентрации 0,01 моль/л. Затем ячейку заполняют 50 мл раствором хлорида калия концентрации 0,01 моль/л и проводят измерение сопротивления раствора трижды (сбивая показание по шкале реохорда m) и берут среднее значение. Аналогично измеряют сопротивление раствора KCl концентрации 0,02 моль/л. Константу ячейки вычисляют по уравнению (8.17) При концентрациях электролита более 0,001 моль/л электрическая проводимость хлорида калия существенно превышает электрическую проводимость воды, поэтому электрической проводимостью воды можно пренебречь. Для дальнейших расчетов берут среднее арифметическое значение константы ячейки. Результаты измерений и расчетов заносят в табл. 8.1. Таблица 8.1 Определение константы кондуктометрической ячейки
Полученное значение константы ячейки можно использовать для расчета удельной электрической проводимости любой жидкости по уравнению (8.17). При этом необходимо следить за тем, чтобы расположение электродов и объем жидкости в ячейке не изменялись. Объем раствора определяется объемом кондуктометрической ячейки, уровень жидкости должен быть выше верхнего края электродов на 5-10 мм. 2. Электрическая проводимость воды При малых концентрациях растворов учитывают электрическую проводимость самой воды, так как она становится сравнимой с таковой у электролита. Для обычной дистиллированной лабораторной воды из-за свободного растворения в ней СО2 и NН3 и выщелачивания стекла Для точного определения c электролита из измеренной удельной электрической проводимости раствора c изм вычитают значение электрической проводимости воды : c = cизм - . (8.18) 3. Исследование электрической проводимости растворов слабых электролитов, определение степени и константы электролитической диссоциации. Для изучения электрической проводимости исследуемого слабого электролита (по заданию преподавателя) используют исходный раствор концентрации 0,1 моль/л. Затем путем последовательного разбавления исходного раствора в мерной колбе вместимостью 100 мл получают растворы следующих концентраций, моль/л: 0,05; 0,025; 0,01; 0,005; 0,0025; 0,001. Измеряют сопротивление R, начиная с раствора самой низкой концентрации. Результаты измерений заносят в табл.8.2. Таблица 8.2 Определение электрической проводимости, степени и константы диссоциации слабого электролита
На основании полученных экспериментальных данных: 1) зная найденное ранее значение константы кондуктометрической ячейки К я и значение сопротивления R, рассчитать удельную электрическую проводимость c пяти исследуемых растворов по уравнению (8.16), в случае необходимости внести поправку на проводимость воды (8.18); 2) рассчитать эквивалентную электрическую проводимость (l) исследуемых растворов по уравнению (8.5); 3) построить графики зависимостей: c = f (С), l = f ().; 4) пользуясь значениями предельных подвижностей ионов (прил.3), по закону независимого движения ионов Кольрауша рассчитать предельную эквивалентную электрическую проводимость электролита; 5) рассчитать степень диссоциации a слабого электролита в каждом исследуемом растворе (8.9); 6) построить график зависимости a от концентрации раствора; 7) сделать вывод о влиянии концентрации на электрическую проводимость; 8) по закону разведения Оствальда (8.10) рассчитать константу диссоциации К с для каждого раствора и найти ее среднее значение; 9) сравнить найденное значение константы диссоциации с табличными данными (прил.4); 10) сделать вывод о влиянии концентрации раствора на значения a и К с; 11) измеренные и рассчитанные значения внести в табл. 8.2, сравнить с литературными данными.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|