Файл: Методические указания для выполнения лабораторных работ для студентов бакалавриата направлений 21. 03. 01 Нефтегазовое дело.doc

, 1,92 Дж/см³К, V_Hg – объем баллона термометра, содержащего ртуть, мл; C_ст – удельная теплоемкость стекла, 0,79 дж/гК; m – общая масса стеклянных частей калориметрической установки, г.

5. Для каждой концентрации кислоты вычислить тепловой эффект процессов нейтрализации и диссоциации по уравнению:

, Дж/моль,

где n_щ – количество вещества щелочи в пипетке, моль,

,

где С_m – моляльная концентрация раствора щелочи (KOH или NaOH), моль/кг; – масса раствора щелочи, кг; М_щ – молярная масса щелочи, кг/моль.

6. Пользуясь справочными данными рассчитать реакции нейтрализации

Н⁺ + ОН^ = Н₂О.

7. Для каждой концентрации кислоты вычислить изменение энтальпии диссоциации по уравнению:

_dissH = _rH  _neutrH.

8. Усреднить значения теплового эффекта реакции диссоциации по двум параллельным опытам.

9. Оценить относительную инструментальную ошибку:

.

Относительную погрешность расчетного определения теплоемкости системы обычно принимают равной 3 %; погрешность определения температуры определяется ценой деления термометра Бекмана (0,005°Б), массы – технической характеристикой весов (0,01 г).

10. Рассчитать абсолютную погрешность измерения теплового эффекта. Ответ записать по форме: .

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.

---

Электропроводность растворов электролитов

Краткие теоретические сведения

Электропроводность растворов обусловлена подвижностью ионов, образующихся при диссоциации электролитов в полярных растворителях. Электропроводность растворов электролитов зависит от многих факторов: природы электролита, природы растворителя, концентрации раствора, температуры и др.

Электропроводностью называется величина, обратная сопротивлению:

,

где R – сопротивление раствора, Ом; W – электропроводность раствора, Ом⁻¹ или См (сименс).

В кондуктометрии используют удельную и эквивалентную электропроводность

Удельная электропроводность представляет собой величину, обратную удельному сопротивлению:

.

Повышение температуры на 1 К увеличивает удельную электропроводность примерно на 2 – 2,5 %. Это объясняется уменьшением вязкости раствора и уменьшением гидратации ионов, а для растворов слабых электролитов – увеличением степени диссоциации.

Эквивалентная электропроводность:

,

где С_N – нормальная концентрация электролита, экв/л. Единицы измерения удельной электропроводности соответственно См·м²·экв⁻¹.

Перенос электричества в растворах электролитов осуществляется ионами и электропроводность раствора зависит от подвижности ионов. Подвижностью иона называют скорость движения данного иона в электрическом поле при разности потенциалов 1 В.

Взаимосвязь подвижности и удельной электропроводности описывает уравнение:

,

где  – степень диссоциации электролита (для разбавленных растворов сильных электролитов  = 1); С_N – нормальная концентрация электролита, экв/м³; F – число Фарадея; u₊ и u_– - подвижности катиона и аниона соответственно.

Эквивалентная электропроводность связана с подвижностью иона выражением:

---

i = Fui , ()

где i – удельная электропроводность катиона либо аниона; ui – подвижность катиона либо аниона.

Эквивалентная электропроводность раствора определяется уравнением:

.

При бесконечно большом разбавлении степень диссоциации  → 1 и эквивалентная электропроводность стремится к наибольшему значению _∞. В этом случае:



предельная эквивалентная электропроводность равна сумме предельных эквивалентных электропроводностей ионов при бесконечном разбавлении (закон Кольрауша). Предельные эквивалентные электропроводности ионов являются справочными величинами.



Отношение эквивалентной электропроводности раствора сильного электролита к ее предельному значению _∞ называют коэффициентом электропроводности или «кажущейся степенью диссоциации».

.

Отношение эквивалентной электропроводности раствора слабого электролита к ее предельному значению ∞ представляет собой степень диссоциации:

.

В случае сильного электролита  = 1. Изменение эквивалентной электропроводности с концентрацией обусловлено коэффициентом электропроводности f_, т.е. влиянием электростатического взаимодействия ионов на скорость их движения. Уменьшение эквивалентной электропроводности растворов сильных электролитов с ростом концентрации объясняется торможением движения ионов в электрическом поле – с увеличением концентрации раствора ионы сближаются и электростатическое взаимодействие между ними возрастает.

Для растворов слабых электролитов эквивалентная электропроводность зависит от концентрации электролита из-за изменения степени диссоциации. С увеличением концентрации электролита степень диссоциации уменьшается и это приводит к уменьшению эквивалентной электропроводности.



В разбавленных растворах удельная электропроводность увеличивается почти пропорционально концентрации. В более концентрированных растворах f_ уменьшается, что приводит к снижению электропроводности (рис. 9).

Величина удельной электропроводности в растворах слабых электролитов пропорциональна произведению α

---

С. При небольших концентрациях это произведение увеличивается с ростом концентрации, и удельная электропроводность растет. Однако при дальнейшем увеличении концентрации это произведение уменьшается из-за снижения степени диссоциации, вследствие чего удельная электропроводность слабых электролитов, как и сильных, после достижения максимального значения снижается (рис. 9).

Для оценки участия данного вида ионов в переносе электричества *.Гитторфом было введено понятие числа переноса иона. Число переноса иона – это отношение количества электричества, перенесенное данным видом ионов q_i к общему количеству электричества qобщ, перенесенному всеми видами ионов:

.

Число переноса зависит от природы не только данного иона, но и противоиона. Сумма чисел переноса всех видов ионов в растворе равна единице.

При протекании электрического тока через раствор в приэлектродном пространстве происходит изменение концентрации электролита вследствие движения ионов в электрическом поле и участия ионов в электродных процессах. Допустим, что через раствор электролита MeAn, в котором Mez⁺ – катион металла, Anz⁻ – кислотный остаток бескислородной кислоты, проходит некоторое количество электричества q. На катоде происходит восстановление катионов металлов: . Изменение концентрации Ме^z+ в катодном пространстве . На аноде протекает процесс окисления анионов: . Изменение содержания электролита в анодном пространстве: .

Число переноса иона любого знака равно отношению убыли электролита у электрода противоположного иону знака к количеству разложенного электролита:

; .

Контрольные вопросы

1. Чем обусловлена электропроводность растворов электролитов?

2. Что такое удельная электропроводность?

---

3. Как связана удельная электропроводность с молярной и эквивалентной электропроводностями?

4. Что такое подвижность иона?

5. Как зависит величина удельной электропроводности от подвижности иона?

6. Взаимосвязь эквивалентной электропроводности и подвижности иона. Закон Кольрауша.

7. Как определить степень диссоциации слабого электролита по данным электропроводности?

8. Как зависит эквивалентная электропроводность от концентрации сильного и слабого электролита?

9. Чем объясняется наличие максимума на зависимости удельной электропроводности от концентрации сильного и слабого электролита?

---