實驗六電導法測定BaSO4的溶度積常數

2023年12月21日發(作者：給男孩取名字)

電導法測定BaSO4的溶度積常數 電子教案

電導法測定BaSO4的溶度積常數

【教學目的】

1. 掌握電導法測定難溶電解質溶度積常數的方法。

2. 練習傾析法進行固液分離的操作。

3. 學習電導率儀的原理與使用方法。

【教學重點】

使學生熟練掌握水浴加熱、傾析法進行固液分離及沉淀的洗滌等基本操作；學會使用電導率儀。

【教學內容】

一、實驗原理

硫酸鋇是難溶電解質，在飽和溶液中存在如下平衡:

BaSO4

(s)Ba2+(aq)+SO42?(aq)

2Ksp,BaSO=cBa2+?cSO2?=cBaSO4

44只需測出cBaSO4即可求出Ksp,BaSO。由于BaSO4

的溶解度很小，飽和溶液的濃度很低，4因此，常采用電導法，通過測定電解質溶液的電導率計算離子濃度，從而計算其溶度積常數。

電解質溶液中摩爾電導（λ）、電導率（χ）與濃度（c）間存在著下列關系：

λ=χ/c （1）

對難溶電解質，其飽和溶液可近似看成無限稀釋溶液，離子間的影響可忽略不計，這時λ0,BaSO4可由物理化學手冊查得。溶液的摩爾電導為極限摩爾電導（λ0），因此，只要測得BaSO4飽和溶液的電導率（χ），根據式（1），就可計算出BaSO4的摩爾溶解度cBaSO4，進而算出?χBaSO4??。由于BaSO4

電導率的測定值包括水的電導率，Ksp,BaSO4，即

Ksp,BaSO4=

??1000λ0,BaSO?4??因此χBaSO4=χBaSO4(溶液)?χH2O，硫酸鋇的溶度積常數可由下式計算：

?1χχ??=?Ksp,BaSO4H2OBaSO4(溶液)1000λ0,BaSO4??2()??

??2

二、實驗步驟

1. BaSO4

飽和溶液的制備

量取20mL 0.05mol·L?1 H2SO4溶液和20mL 0.05mol·L?1 BaCl2溶液分別置于100mL燒杯中，加熱近沸（到剛有氣泡出現），在攪拌下趁熱將BaCl2慢慢滴入到（每秒鐘約2～3滴）H2SO4溶液中，然后將盛有沉淀的燒杯放置于沸水浴中加熱，并攪拌10min，靜置冷卻20min，用傾析法去掉清液，再用近沸蒸餾水洗滌BaSO4沉淀，重復洗滌沉淀3～4次，直到檢驗清液中無Cl?

為止（為了提高洗滌效果，每次應盡量不留母液）。將上述洗凈的BaSO4沉淀置于燒杯中，加水40mL，煮沸3～5min，攪拌，冷卻至室溫。

2. 電導率測定

（1）取40mL煮沸冷卻后的去離子水，測定其電導率χH2O。

（2）測定BaSO4

飽和溶液的電導率χBaSO4(溶液)。

3. 數據記錄與結果處理

室溫t =

℃；

χHO=

S·m?1

；

2 1

電導法測定BaSO4的溶度積常數 電子教案

χBaSO=

4(溶液) S·m?1；

Ksp,BaSO4=

。

三、基本操作及儀器的使用

1. 水浴加熱

當被加熱物質要求受熱均勻，而溫度又不能超過100°C時，可用水浴加熱。實驗室最簡便的方法是用大一點的燒杯代替水浴鍋。水浴鍋內盛水不宜超過容積的2/3，將盛有被加熱溶液的容器直接浸入水浴，但不能觸及容器底部。

2. 傾析法進行固、液分離及沉淀的洗滌

傾析法是固、液分離中的一種，當沉淀比重較大或結晶顆粒較大，靜置后能沉降至容器底部時，可用傾析法進行沉淀的分離和洗滌。

待沉淀（或晶體）沉降至容器底部后，將上層清液沿玻棒傾入另一容器（如圖所示）。洗滌沉淀時，可往盛有沉淀的容器內加入少量洗滌液（如蒸餾水），充分攪拌后，靜置、沉降，傾去洗滌液。重復操作三遍以上，即可把沉淀洗凈。

3. 電導率儀的使用

（1）基本原理

測量溶液電導率的方法是將電導電極插入待測溶液中，測得電導電極的兩個電極片間的電阻值后，通過換算得到。

根據歐姆定律，溫度一定時，導體電阻R可用式R=ρl表示，其中

ρ 為電阻率，l為A導體長度，A為導體橫截面積。對于一個確定的電導電極而言，電極面積A和電極間距l是固定不變的，l是一個常數，稱為電極常數或電導池常數，用K表示。電導G是電阻R的倒數，A單位是西門子S，對于不同的電極，電極常數K不同，因此測得的同一溶液的電導G不同。電導率

κ 是電阻率的倒數，單位是S·cm?1，其值只與溶液的本性有關，而與電極無關，因此可用電導率比較溶液電導的大小。

（2）DDSJ-308A型電導率儀的使用步驟

① 將電導電極夾在多功能架上，并將插頭插入測量電極插座。

② 將電導電極浸泡在蒸餾水中數分鐘。

③ 接通電源，輕按“ON”鍵，開啟顯示器，按“模式”鍵，進入“電導率”測量狀態，再按“電極常數”鍵，調節電極常數值與電導電極盒上所標數值一致，最后按“確認”鍵。

④ 用蒸餾水清洗電極，再用待測液清洗，然后將電極浸入待測溶液。

⑤ 讀數并記錄數據。

⑥ 輕按“OFF”，關閉電源，將電極用蒸餾水沖洗干凈，放回電極盒。

【注意事項】

1. 實驗所用蒸餾水的電導率應在5×10?4 S·m?1左右，這樣才可使Ksp,BaSO能較好地接近文獻4值。

2. 為了保證BaSO4飽和溶液的飽和度，在測定χBaSO4(溶液)時一定要使盛BaSO4飽和溶液的小燒杯中下層有BaSO4晶體，上層是澄清液。

2

電導法測定BaSO4的溶度積常數 電子教案

3. 25℃時，無限稀釋的λ?40,BaSO4=286.88×10 S·m2·mol?1。

【課后作業】

一、書寫實驗報告

1. 數據記錄與處理部分

注意單位的換算，電導率測定值的單位是μS·cm?1，1μS·cm?1

=10?4S·m?1。

2. 問題與討論部分

要求學生分析引起誤差原因，并回答下列思考題：

（1）為什么在制得的BaSO4沉淀反復洗滌至溶液中無Cl?

存在？

（2）使用電導率儀要注意哪些操作？

二、預習下周實驗

3