● 摘要
电解质溶液的热力学性质,尤其是对其活度系数的研究,一直是溶液化学的重要研究内容。活度系数不仅可以用来预测非理想溶液的相平衡与分离,且与其相关的渗透系数以及标准迁移吉布斯自由能也对分离过程非常重要。因此,结合本课题组的研究特点,本论文采用电动势法对KCl/RbCl/CsCl在单醇-水(1,2-丙二醇和1,3-丙二醇)和混合醇-水(甲醇+乙醇和甲醇+乙二醇)体系的热力学性质进行了研究。
实验用K-ISE、Rb-ISE和Cs-ISE与Ag-AgCl电极分别组成如下的无液接电势的Galvanic电池:
K/Rb/Cs-ISE | KCl/RbCl/CsCl(m), propylene glycol(w), water(1–w) | Ag-AgCl
K/Rb/Cs-ISE | KCl/RbCl/CsCl(m), MeOH + EtOH(w), water(1–w) | Ag-AgCl
K/Rb/Cs-ISE | KCl/RbCl/CsCl(m), MeOH + EG(w), water(1–w) | Ag-AgCl
电池中,K/Rb/Cs-ISE分别作为电池的负极,Ag-AgCl作正极。m(mol·kg-1)表示KCl、RbCl和CsCl在混合溶剂中的质量摩尔浓度;w为醇在混合溶剂中的质量分数。
用上述电池组测定了298.15 K下,KCl/RbCl/CsCl在醇+水混合溶剂体系中的电动势。其中,对于1,2-丙二醇/1,3-丙二醇+水体系,醇含量分别为10%,20%,30%和40%;对于甲醇+乙醇/乙二醇体系,甲醇/乙醇/水和甲醇/乙二醇/水分别为(5/5/90,5/10/85,10/5/85,10/10/80和15/15/30)%。
分别用Pitzer方程、修正的Pitzer方程以及扩展的Debye–Hückel方程分别与Nernst方程联立对实验数据点进行拟合分析,得到了三种方程相应的参数以及不同醇/水下的标准电动势的数值。计算了各体系的活度系数、渗透系数以及盐从水中迁移到混合溶剂中的标准迁移吉布斯自由能。
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