第八章电解质溶液( Electrolytic Solution)(教案) 、教学方案 ①掌握电导、比电导及摩尔电导率的概念,熟悉电导测定的应用 ②掌握离子迁移数的概念和影响因素; ③了解离子迁移数的测定方法,离子淌度及离子电导的概念 1.教学目的④掌握离子独立运动定律的原理,并能计算电解质在无限稀释时的摩尔 和要求 电导率; ⑤掌握离子强度、平均活度与平均活度系数的概念,稀溶液中电解质平 均活度系数的计算 ⑥了解强电解质溶液离子互吸理论和电导理论。 ①摩尔电导率等概念及计算 2.教学重点②离子独立运动定律 ③平均活度与平均活度系数。 3.教学难点①浓度对比电导及摩尔电导率的影响 ②强电解质溶液理论。 ①授课全部用多媒体电子教案,告别了传统的粉笔加黑板的单一教学模 4.教学方法 和手段②辅导答疑采用电子邮件及在线论坛等模式 ③测验、考试的试卷由试题库自动组卷及试题分析 ①§8-1电解质溶液的电导和测定方法;(2学时) 5.教学内容②§8-2离子的电迁移和迁移数,(1.5学时) 及课时③§8-3极限迁移数的测定方法,离子淌度与离子电导;(0.5学时) 分配④§8电解质溶液的平均活度与平均活度系数,(1学时) ⑤§8-5强电解质溶液离子互吸理论和电导理论。(1学时) 教案内容 8-1电解质溶液的电导和测定方法( Conductance of electrolyte solution and its Mensuration §8.1.1电解质溶液的导电现象 电子方向电流方向 01.69 图8-1-1 图8-1-2 为什么稀盐酸溶液能够导电呢?
第八章 电解质溶液（Electrolytic Solution）（教案） 一、教学方案 1. 教学目的 和要求 ① 掌握电导、比电导及摩尔电导率的概念，熟悉电导测定的应用；； ② 掌握离子迁移数的概念和影响因素； ③ 了解离子迁移数的测定方法，离子淌度及离子电导的概念； ④ 掌握离子独立运动定律的原理，并能计算电解质在无限稀释时的摩尔 电导率； ⑤ 掌握离子强度、平均活度与平均活度系数的概念，稀溶液中电解质平 均活度系数的计算； ⑥ 了解强电解质溶液离子互吸理论和电导理论。 2. 教学重点 ① 摩尔电导率等概念及计算； ② 离子独立运动定律； ③ 平均活度与平均活度系数。 3. 教学难点 ① 浓度对比电导及摩尔电导率的影响; ② 强电解质溶液理论。 4. 教学方法 和手段 ① 授课全部用多媒体电子教案，告别了传统的粉笔加黑板的单一教学模 式； ② 辅导答疑采用电子邮件及在线论坛等模式; ③ 测验、考试的试卷由试题库自动组卷及试题分析。 5. 教学内容 及课时 分配 ① §8-1 电解质溶液的电导和测定方法; (2 学时) ② §8-2 离子的电迁移和迁移数; (1.5 学时) ③ §8-3 极限迁移数的测定方法，离子淌度与离子电导; (0.5 学时) ④ §8-4 电解质溶液的平均活度与平均活度系数; (1 学时) ⑤ §8-5 强电解质溶液离子互吸理论和电导理论。 (1 学时) 二、教案内容 §8-1 电解质溶液的电导和测定方法(Conductance of electrolyte solution and its Mensuration) §8.1.1 电解质溶液的导电现象 图 8-1-1 图 8-1-2 为什么稀盐酸溶液能够导电呢？
0> fo 0 o 离子在电场中的迁移 ●代阳离各◎代表阴离子 图8-1-3 离子在电场中的动 离子在电极上的反 图8-1- 图8-1-5 电子导体(金属等):电子的定向运动 离子导体(电解质溶液等):离子的定向运动+电极反应电极反应:电极上进行的得失电子的 反应阳极:发生氧化反应的电极(2C1-2e 阴极:发生还原反应的电极(2H+2e→H2↑) 电池反应:两个电极反应的总和(2C1+2H→C12↑+H2↑) 离子导体与电子导体的比较 表8-1-1离子导体与电子导体的比较 分类 材质 导电粒子通电后的变化随温度的变化 除发热外无变 电子导体金属、石墨 电阻 电子 化 导电能力下降 离子导体 液态电解质 离子 体系组成发生T,电阻 固态电解质 变化 导电能力增强 §81.2.电导( conductance)1电导的物理意义:量度导体导电能力大小的物理量,其值为 电阻的倒数。符号为G,单位为S(1S=19-1)
图 8-1-3 电子导体(金属等): 电子的定向运动 离子导体(电解质溶液等): 离子的定向运动+电极反应电极反应:电极上进行的得失电子的 反应阳极: 发生氧化反应的电极 (2Cl－ － 2e－→ Cl2 ↑) 阴极: 发生还原反应的电极 (2H+ + 2e－ → H2 ↑) 电池反应: 两个电极反应的总和 (2Cl－ + 2H+ →Cl2 ↑ + H2 ↑) 离子导体与电子导体的比较: 表 8-1-1 离子导体与电子导体的比较 分类 材质 导电粒子 通电后的变化 随温度的变化 电子导体 金属、石墨 电子 除发热外无变 化 T ↗，电阻 ↗; 导电能力下降 离子导体 液态电解质 固态电解质 离子 体系组成发生 变化 T ↗，电阻 ↘; 导电能力增强 图 8-1-4 图 8-1-5 §8.1.2. 电导（conductance）1 电导的物理意义∶量度导体导电能力大小的物理量，其值为 电阻的倒数。 符号为 G，单位为 S ( 1S=1Ω-1)
KA G (8-1-1) 2电导率( conductivity,k) 相当于单位体积电解质溶液所表现出来的电导(下图所示)。·单位为Sm考 21物理意义:相距为1m,面积为1m2的两个平行板电极之间充满电介质溶液时的电导即 电导G=KA/L 面积=A 图8-1-6 22.影响因素:离子数目、浓度、离子迁移速率、温度及体系本性等因素。 3摩尔电导率( molar conduc+i……、?1宀N有距的距离的两个平行电导电极之 间,放置含有1mo 电导称为摩尔电导率(Am) 位为S·m2·mol nB=lmol 摩尔电导的物理意 图 (8-1-2) Vm是含有1mol电解质的溶液的体积,单位为m3,C是电解质溶液的浓度,单位为 ol 需要说明的是 ①般情况下,取正、负离子各含1mo1电荷作为电解质的物质的量的基本单元。例如: A(NaCI), A(CaCl2), Am(AICI3)
L A G κ = （8-1-1） 2 电导率(conductivity，κ) 2.1 物理意义：相距为 1m, 面积为 1m2 的两个平行板电极之间充满电介质溶液时的电导即 相当于单位体积电解质溶液所表现出来的电导（下图所示）。. 单位为 S.m-1 图 8-1-6 2.2. 影响因素∶ 离子数目、浓度、离子迁移速率、温度及体系本性等因素。 3.摩尔电导率（molar conductivity）3.1 定义：在相距为单位距离的两个平行电导电极之 间，放置含有 1 mol电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为摩尔电导率（Λm）， 单位为S·m2 ·mol-1 。 图 8-1-7 C m Vm κ ∧ = κ = （8-1-2） Vm是含有 1 mol电解质的溶液的体积，单位为m3 ，C是电解质溶液的浓度，单位为 mol·m－3 。 需要说明的是： ①般情况下，取正、负离子各含 1 mol 电荷作为电解质的物质的量的基本单元。例如： AlCl ) 3 1 CaCl ) , ( 2 1 (NaCl), ( Λm Λm 2 Λm 3
②CB与Am的物质的量的基本单元应一致。3.2影响因素:浓度、离子迁移速率、温度及体 系本性等因素。 4电导的测量( Measurement of conductance) 4l原理( principle) 电导是电阻得导数,因此由试验测出溶液的电阻,即可求出电导。测量溶液电阻要用 (1000Hz)交流电桥,否则将改变电解质溶液的组成。 42测量装置 C A R 流电 电解质电导测定 图8-1-8 常用的韦斯顿电桥如图所示,AB为均匀的滑线电阻,R为可变电阻,并联一个可变电容以便 调节与电导池实现阻抗平衡,E为放有待测溶液的电导池,电阻待测。G为耳机或阴极示波器 接通电源后,移动C点,使DGC线路中无电流通过,如用耳机则听到声音最小,这时D,C两点 电位降相等,电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导 4.3测量步骤 ①测定电导池常数 电导池常数Kan=L/A R R=P 4- p K cell KR 两电极间距离L和镀有铂黑的电极面积A无法用实验测量,通常用已知电导率的KC1溶液 (见下表)注入电导池,测定电阻后得到Kcn 表8-1-2标准KCl溶液的电导率 物质的量浓度 电导率K/S·m C/mol·dm 273.15K 291.15K 298.15K 10 6.643 9 l1.173 0 0.7154 1.1192 1.2886 0.01 0.07751 0.1227 0.14114
②CB 与Λm 的物质的量的基本单元应一致。3.2 影响因素：浓度、离子迁移速率、温度及体 系本性等因素。 4 电导的测量（Measurement of conductance） 4.1 原理（principle） 电导是电阻得导数，因此由试验测出溶液的电阻，即可求出电导。测量溶液电阻要用 (1000Hz)交流电桥，否则将改变电解质溶液的组成。 4.2 测量装置 常用的韦斯顿电桥如图所示，AB为均匀的滑线电阻，R1为可变电阻，并联一个可变电容以便 调节与电导池实现阻抗平衡，E为放有待测溶液的电导池，电阻待测。G为耳机或阴极示波器， 接通电源后，移动C点，使DGC线路中无电流通过，如用耳机则听到声音最小，这时D，C两点 电位降相等，电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。 4.3 测量步骤 ① 测定电导池常数 电导池常数 Kcell = L/A， Kcell A l R = ρ = ρ R R kcell κ ρ = = 两电极间距离L和镀有铂黑的电极面积A无法用实验测量，通常用已知电导率的KCl溶液 （见下表）注入电导池，测定电阻后得到Kcell。 表 8-1-2 标准 KCl 溶液的电导率 电导率κ/S·m－1 物质的量浓度 C/mol·dm－3 273.15K 291.15K 298.15K 1.0 0.1 0.01 6.643 0.7154 0.07751 9.820 1.1192 0.1227 11.173 1.2886 0.14114 图 8-1-8
R R3 R, AC R R R RR BC R1 ②测定待测溶液 于是,用标准KCl溶液标定出电导池常数后,通过上式即可计算出待测溶液的电导 5影响电解质溶液电导的重要因素 51浓度对电导的影响 几种电解质水溶液在293K时的电导率与浓度的关系见下图。许多曲线出现一极大点 世世 C/mo|·dm-3 电导率与浓度的吴票 摩尔电导与浓度的吴乘 图8-1-9 图8-1-10 几种电解质水溶液的摩尔电导与浓度的关系见图8-1-10。不难看出,电解质浓度越稀, 摩尔电导越大,这是与电导率不同的地方。 Kohlrausch从大量的电导实验数据观察到,当强电解质溶液浓度不超过0.01 mol dm3 时,摩尔电导与浓度的关系符合下述经验关系式 ∧。+AVC (8-1-3) 在无限稀释时,电解质溶液的摩尔电导等于组成电解质各个离子的电导之和, + (8-1-4 上述关系称为离子独立运动定律。 5.2温度对电导的影响 升高温度,离子迁移速率增大,导电能力加强(如图8-1-13)。 在无限稀释时
② 溶液标定出电导池常数后，通过上式即可计算出待测溶液的电导。 293K 时的电导率与浓度的关系见下图。许多曲线出现一极大点。 几种电解质水溶液的摩尔电导与浓度的关系见图 8-1-10。不难看出，电解质浓度越稀， 摩尔 ，当强电解质溶液浓度不超过 0.01mol·dm-3 时， 3 1 4 1 1 AC x BC R G 1 R R R R = = = ⋅ 1 3 x 4 R R R R = 测定待测溶液 于是，用标准 KCl 5 影响电解质溶液电导的重要因素 5.1 浓度对电导的影响 几种电解质水溶液在 电导越大，这是与电导率不同的地方。 Kohlrausch 从大量的电导实验数据观察到 摩尔电导与浓度的关系符合下述经验关系式： ∧ m = ∧∞ + A C 在无限稀释时，电解质溶液的摩尔电导等于组成电解质各个离子的电导之和，即： ∞ ∞ 述关系称为离子独立运动定律。 2 温度对电导的影响 大,导电能力加强（如图 8-1-13）。 + − ∧ = λ + λ ∞ 图 8-1-9 图 8-1-10 (8-1-3) (8-1-4) 上 5. 升高温度,离子迁移速率增 在无限稀释时