在 298 K 时,(AgCl) 的溶度积为 K_({sp)}^298 = 1.77 times 10^-10,这时所用水的电导率为 1.60 times 10^-4 , (S) cdot (m)^-1。已知在该温度下 (Ag)^+ 和 (Cl)^- 的无限稀释摩尔电导率分别为 61.9 times 10^-4 , (S) cdot (m)^2 cdot (mol)^-1 和 76.31 times 10^-4 , (S) cdot (m)^2 cdot (mol)^-1,试求在该温度下 (AgCl) 饱和水溶液的电导率。
在 298 K 时,$\text{AgCl}$ 的溶度积为 $K_{\text{sp}}^{298} = 1.77 \times 10^{-10}$,这时所用水的电导率为 $1.60 \times 10^{-4} \, \text{S} \cdot \text{m}^{-1}$。已知在该温度下 $\text{Ag}^+$ 和 $\text{Cl}^-$ 的无限稀释摩尔电导率分别为 $61.9 \times 10^{-4} \, \text{S} \cdot \text{m}^{2} \cdot \text{mol}^{-1}$ 和 $76.31 \times 10^{-4} \, \text{S} \cdot \text{m}^{2} \cdot \text{mol}^{-1}$,试求在该温度下 $\text{AgCl}$ 饱和水溶液的电导率。
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查溶度积与电导率的关系,以及溶液总电导率的计算方法。
解题思路:
- 利用溶度积计算AgCl的溶解浓度:根据溶度积公式 $K_{\text{sp}} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-] = s^2$,求出离子浓度 $s$。
- 计算离子电导率:通过无限稀释摩尔电导率与离子浓度的乘积,得到离子贡献的电导率。
- 叠加总电导率:将离子电导率与水的电导率相加,得到总电导率。
关键点:
- 溶度积与浓度关系:明确 $K_{\text{sp}} = s^2$ 的应用。
- 电导率叠加原理:总电导率为溶液中所有离子电导率与水的电导率之和。
步骤1:计算AgCl的溶解浓度 $s$
根据溶度积公式:
$K_{\text{sp}} = s^2 \implies s = \sqrt{K_{\text{sp}}} = \sqrt{1.77 \times 10^{-10}} = 1.33 \times 10^{-5} \, \text{mol} \cdot \text{m}^{-3}.$
步骤2:计算离子电导率 $\kappa_{\text{离子}}$
离子电导率由Ag⁺和Cl⁻的贡献共同决定:
$\kappa_{\text{离子}} = s \cdot (\lambda_{\text{Ag}^+}^\infty + \lambda_{\text{Cl}^-}^\infty) = 1.33 \times 10^{-5} \cdot (61.9 \times 10^{-4} + 76.31 \times 10^{-4})$
计算得:
$\kappa_{\text{离子}} = 1.33 \times 10^{-5} \cdot 138.21 \times 10^{-4} = 1.84 \times 10^{-7} \, \text{S} \cdot \text{m}^{-1}.$
步骤3:计算总电导率 $\kappa_{\text{总}}$
总电导率为水的电导率与离子电导率之和:
$\kappa_{\text{总}} = \kappa_{\text{水}} + \kappa_{\text{离子}} = 1.60 \times 10^{-4} + 1.84 \times 10^{-7} \approx 1.60 \times 10^{-4} \, \text{S} \cdot \text{m}^{-1}.$
(注:离子电导率远小于水的电导率,可忽略不计。)