Задачи по электропроводности водных растворов

Лекция №5

Задача 1. Сопротивление 0,01М раствора NaCl, измеренное в сосуде с электродами, емкостное сопротивление которых (l/S=0,5 см^-1) равно 423 Ом. Определить величину удельной и эквивалентной электропроводностей, а также эквивалентную электропроводность раствора при бесконечном разбавлении, если предельная подвижность иона Na⁺ l_oNa=50,1 Ом^-1см²г-экв^-1, а иона Cl^- l_oCl=76,4 Ом^-1см²г-экв^-1.

Решение: 1. Удельная электропроводность (Ом^-1см²) определяется выражением:

.

2. Эквивалентная электропроводность (Ом^-1см²г-экв^-1)определяется выражением:

3. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении (закон Кольрауша), Ом^-1см²г-экв^-1:

Задача 2. Эквивалентная электропроводность 0,014н раствора хлор-уксусной кислоты (СН₂СlCOOH) при 25^оС равна
109 Ом^-1см²г‑экв^-1. Зная, что эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении этой кислоты l₀=389,5 Ом^-1см²г-экв^-1 определить:

а) чему равна степень диссоциации ее в этом растворе;

б) чему равна константа диссоциации ее.

Решение: 1. Определение a

Различие в значениях эквивалентной электропроводности при разных разбавлениях для слабых электролитов зависит практически только от степени диссоциации a, т.е. l/l₀=a/a_0,, а т.к. a₀=1, то a=l/l₀. Тогда

2. Константа диссоциации К

. Измерение электропроводности растворов электролитов

Основано на определении величины сопротивления растворов электрическому току и производится обычно с помощью мостовых измерительных схем. Приведем рисунок эл.схемы измерительного моста. Принципиальная электрическая схема моста для измерения электропроводности:

Z₁, Z₂, Z₃, Z₄ – полные сопротивления плеч моста (импедансы).

ИН – индикатор нуля;

И.П. – источник питания.

В одну диагональ моста включен источник питания, а в другую – индикатор нуля.

В соответствии с законом Кирхгоффа при соотношении плеч моста Z₁×Z₂=Z₂×Z₄

Напряжение на его измерительной диагонали равно нулю и ток через индикатор нуля отсутствует, т.е. мост находится в равновесии. Если в качестве одного из плеч моста (например Z₂) использовать сосуд с двумя электродами (датчик электропроводности), заполненный раствором электролита, то исходя из условия равновесия моста (уравнение 1) и зная сопротивление трех остальных его плеч, можно определить сопротивление раствора электролита и, следовательно, его электропроводность. В качестве источника питания можно использовать как постоянный, так и переменный ток.