离子迁移数的测定

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1、5实验十五离子迁移数的测定实验十五离子迁移数的测定当电流通过电解质溶液时，溶液中的正负离子各自向阴、阳两极迁移，由于各种离子的迁移速度不同，各自所带过去的电量也必然不同。每种离子所带过去的电量与通过溶液的总电量之比，称为该离子在此溶液中的迁移数。若正负离子传递电量分别为q+和q－，通过溶液的总电量为Q,则正负离子的迁移数分别为：t+=q+/Qt-＝q-/Q离子迁移数与浓度、温度、溶剂的性质有关，增加某种离子的浓度则该离子传递电量的百分数增加，离子迁移数也相应增加；温度改变，离子迁移数也会发生变化，但温度升高正负离子的迁移数差别较小；同一种离子在不同电解质

2、中迁移数是不同的。离子迁移数可以直接测定，方法有希托夫法、界面移动法和电动势法等。(一)希托夫法测定离子迁移数【目的要求】1.掌握希托夫法测定离子迁移数的原理及方法。2.明确迁移数的概念。3.了解电量计的使用原理及方法。【实验原理】希托夫法测定离子迁移数的示意图如图2-15-1所示 ：将已知浓度的硫酸放入迁移管中，若有Ｑ库仑电量通过体系，在阴极和阳极上分别发生如下反应：阳极：2OH-→阴极：2H+＋2e→H2此时溶液中H+离子向阴极方向迁移，SO离子向阳极方向迁移。电极反应与离子迁移引起的总后果是阴极区的H2SO4浓度减少，阳极区的H2SO4浓度增加，且

3、增加与减小的浓度数值相等，因为流过小室中每一截面的电量都相同，因此离开与进入假想中间区的H+离子数相同，SO离子数也相同，所以中间区的浓度在通电过程中保持不变。由此可得计算离子迁移数的公式如下：式中，F=96500C·mol-1为法拉第(Farady)常数；Ｑ为总电量。图2-15-1所示的三个区域是假想分割的，实际装置必须以某种方式给予满足。图25实验十五离子迁移数的测定-15-2的实验装置提供了这一可能，它使电极远离中间区，中间区的连接处又很细，能有效地阻止扩散，保证了中间区浓度不变的可信度。图2-15-1希托夫法测定离子迁移数图2-15-2 希托夫法

4、测定离子迁移数装置图通过溶液的总电量可用气体电量计测定，如图2-15-3所示，其准确度可达±0.1％，它的原理实际上就是电解水(为减小电阻，水中加入几滴浓H2SO4)。阳极：2OH-→阴极2H+→H2－2e根据法拉弟定律及理想气体状态方程，据H2和O2的体积得到求算总电量(库仑)公式如下：式中，p为实验时大气压；pW为温度为T时水的饱和蒸气压；V为H2和O2混合气体的体积；F为法拉弟（Farady）常数。图2-15-3气体电量计装置图【仪器试剂】迁移管1套；铂电极2只；精密稳流电源1台；气体电量计1套；分析天平1台；碱式滴定管(250mL)1只；三角瓶(

5、100mL)3只；移液管(10mL)3只；烧杯（50ml）3只；容量瓶(250mL)1只。浓H2SO4；标准NaOH溶液(0.1mol·dm-3)。【实验步骤】1.溶液的配制及装样：配制为0.1mol·dm-3的H2SO4的溶液250mL，并用标准NaOH溶液标定其浓度。然后用该H2SO4溶液冲洗迁移管后，装满迁移管。2.打开气体电量计活塞，移动水准管，使量气管内液面升到起始刻度，关闭活塞，比平后记下液面起始刻度。3.按图接好线路，将稳流电源的“调压旋钮”旋至最小处。经教师检查后，接通开关5实验十五离子迁移数的测定Ｋ，打开电源开关，旋转“调压旋钮”使电流

6、强度为10mA～15mA，通电约1.5h后，立即夹紧两个连接处的夹子，并关闭电源。4.将阴极液(或阳极液)放入一个已称重的洁净干燥的烧杯中，并用少量原始H2SO4液冲洗阴极管(或阳极管)一并放入烧杯中，然后称重。中间液放入另一洁净干燥的烧杯中。5.取10mL阴极液(或阳极液)放入三角瓶内，用标准NaOH溶液标定。再取10mL中间液标定之，检查中间液浓度是否变化。6.轻弹气量管，待气体电量计气泡全部逸出后，比平后记录液面刻度。【注意事项】电量计使用前应检查是否漏气。通电过程中，迁移管应避免振动。中间管与阴极管、阳极管连接处不留气泡阴极管、阳极管上端的塞子不

7、能塞紧【数据处理】1.将所测数据列表室温      ；大气压       ；饱和水蒸气压        ；气体电量计产生气体体积V        ；标准NaOH溶液浓度        。溶液重/g烧杯+溶液重/0溶液重/gVNaOH/mL原始溶液中间液阴极液阳极液2.计算通过溶液的总电量Q3.计算阴极液通电前后H2SO4减少的量n式中，C0为H2SO4原始浓度；C为通电后H2SO4浓度；V为阴极液体积(cm3)，由V＝W/ρ求算（Ｗ为阴极液的重量，ρ为阴极液的密度，20℃时0.1mol·dm-3H2SO4的ρ＝1.002g·cm-3）。4.计算离子的迁移

8、数。思考题1.如何保证电量计中测得的气体体积是在实验大气压下的体积？2.中间区浓