物化实验报告-离子迁移数的测定.pdf

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1、物化实验报告离子迁移数的测定——界面法2011011743分1黄浩同组人：李奕实验日期：2013-11-9提交报告日期：2013-11-10实验教师：杨忠强1引言1.1实验目的＋1.采用界面法测定H离子的迁移数2.掌握测定离子迁移数的基本原理和方法1.2实验原理当电流通过电解电池的电介质溶液时，两极发生化学变化，溶液中阳离子和阴离子分别向阴极与阳极迁移。假若两种离子传递的电量分别为q+和q-，通过的总电量为Qqq每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数。阴、阳离子的迁移数分别为qqt，t（1）QQ且tt1（2）在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，

2、t和t各为所有阴、阳离子迁移数的总和。一般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。但对于仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离子间的引力场改变，离子迁移数也会改变，但变化的大小与正负因不同物质而异。温度改变，迁移数也会发生变化，一般温度升高时，t和t的差别减小。测定离子迁移数，对于了解离子的性质有很重要的意义。迁移数的测定方法有界面法、希托夫法和电势法等，本实验详细介绍界面法。利用界面移动法测迁移数的实验可分为两类:一类是使用两种指示离子，造成两个界面;另一类是只用一种指示离子，有一个界面。本实验是用后一种方法，以镉离子作为指示离子，测某浓度的盐酸

3、溶液中氢离子的迁移数。物化实验报告在一截面均匀的垂直放置的迁移管中，充满HCl溶液，通以电流，当有电量为Q的电+流通过每个静止的截面时，tQ当量的H通过界面向上走，tQ当量的Cl通过界面往下行。假定在管的下部某处存在一个界面（aa），在该界面以下没有H，而被其它的正离2子（例如Cd）取代，则此界面将随着H往上迁移而移动，界面的位置可通过界面上下溶液性质的差异而测定。例如，利用pH值的不同指示剂显示颜色不同，测出界面。在正常条件下，界面保持清晰，界面以上的一段溶液保持均匀，H往上迁移的平均速率，等于界面向上移动的速率。在某通电的时间（t）内，界面扫过的体积为V，H输送

4、电荷的数量为在该体积中H带电的总数，即qVcF（3）式中，c为H的浓度，F为法拉第常数，电量常以库伦（C）表示。欲使界面保持清晰，必须使界面上、下电介质不相混合，可以通过选择合适的指示离子在通电情况下达到。CdCl2溶液能满足这个要求，因为Cd2+淌度（U）较小，即UU2（4）CdH＋－在图2-14-2的实验装置中，通电时，H向上迁移Cl向下迁移，在Cd阳极上Cd氧化，进入溶液生成CdCl2，逐渐顶替HCl溶液，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任一截面都不会中断传递电流，且Ｈ+迁移走后的区域，Cd2+紧紧地跟上，离子的移动速度(v)是相等的，v2v。由此可

5、得：CdHdEdEU2U（5）CdHdLdL结合（4）式，得：物化实验报告dEdE（6）dLdL即在CdCl2溶液中电位梯度是较大的，如图2-14-1所示。因此若H+因扩散作用落入CdCl2溶液层。它就不仅比Cd2+迁移得快，而且比界面上的H+也要快，能赶回到HCl层。同样若任何Cd2+进入低电位梯度的HCl溶液，它就要减速，一直到它们重又落后于H+为止，这样界面在通电过程中保持清晰。2实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图迁移管，超级恒温水浴，Cd电极，Ag电极，毫安表，稳压稳流电源，HCl溶液（0.1176mol/L），甲基橙，秒表。仪器型号：DYY-2C型

6、电泳仪，SL-1恒温槽实验装置图如下：2.2实验条件室温：15.8℃气压：101.69kpa相对湿度：40%2.3实验操作步骤及方法要点1.按图安装电路仪器。盐酸-甲基橙溶液已经配好，盐酸浓度为0.1176mol/L。将超级恒温水浴温度调至25℃。用少许盐酸溶液润洗迁移管三次，而后使用“连通法”从下而上向管中加满盐酸溶液。注意：切勿使管壁粘附气泡。将两个电极打磨干净，然后将镉电极套管加满盐酸溶液，安装在迁移管的下部，安装时应堵住迁移管上部入口，并将底部气泡赶出。迁移管垂直固定避免振荡，照图连接好线路，检查无误后，再开始实验。2.打开稳压稳流电源，选择开关搬至稳压，调节电流在6～7mA

7、之间。随着电解进行，2＋＋阳极镉会不断溶解变为Cd，由于H离子的迁移，出现清晰界面。一开始界面未到0刻度线时，可以不断升高电压，维持电流在6～7mA，以加速电解当界面，当移动到第一个刻度时，立即打开秒表，此后不可再调节电压，每隔一分钟记录时间及对应的电流值。每当界面移动至第二、第三等整数刻度的时候，记下相应的时间及对应的电流值，直到界面移动至第五个刻度。物化实验报告关闭电源开关，过数分钟后，观察界面有何变化。再打开电源，过数分钟后，再观察之。试解释产生变化