实验八离子迁移数的测定

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1、实验十离子迁移数的测定一、【目的要求】1．掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的某本原理和操作方法。2．测定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。二、【实验原理】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

2、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。用希托夫法测定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数时，在溶液中间区浓度不变的条件下，分析通电前原溶液及通电后阳极区（或阴极区）溶液的浓度，比较等重量溶剂所含MA8的量，可计算出通电后迁移出阳极区（或阴极区）的MA的量。通过溶液的总电量Q由串联在电路中的电量计测定。可算出t+和t-。在迁移管中，两电极均为Cu电极。其中放CuSO4溶液。通电

3、时，溶液中的Cu2+在阴极上发生还原，而在阳极上金属铜溶解生成Cu2+。阳极反应：Cu–2e→Cu2+阴极反应：Cu2++2e→Cu因此，通电时一方面阳极区有Cu2+迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+，因而有，式中n迁表示迁移出阳极区的电荷的量，n原表示通电前阳极区所含电荷的量，n后表示通电后阳极区所含Cu2+的量。n电用表示通电时阳极上Cu溶解（转变为Cu2+）的量也等于铜电量计阴极上析出铜的量的2倍，可以看出希托夫法测定离子的迁移数至少包括两个假定：（1）电的输送者只是电解质的离子，溶剂水不导电，这一点与实际情况接近。（2）不考虑离子水化

4、现象。实际上正、负离子所带水量不一定相同，因此电极区电解质浓度的改变，部分是由于水迁移所引起的，这种不考虑离子水化现象所测得的迁移数称为希托夫迁移数。8图2-15-2 希托夫法测定离子迁移数装置图三、【仪器试剂】离子迁移数测定仪1台（稳压电源）；迁移管1套；铜库伦计（铜电量计）1台；铜电极2只；分析天平1台；台秤1台；碱式滴定管(250mL)1只；碘量瓶(100mL)1只;锥形瓶或碘量瓶(250mL)1只；移液管(20mL)3只；金相砂纸（0＃）硫酸铜溶液（0.05mol。L-1）；KI溶液(10%)；淀粉指示剂(1%)；硫代硫酸钠溶液(0.0500

5、mol.L-1)；HAc(1mol.L-1)；无水乙醇（A.R.）四、【实验步骤】（一）准备工作1.准备铜库仑计取出电极铜片在稀硝酸中稍微浸泡一下，以除去表面的氧化层；用蒸馏水冲洗，再用乙醇8淋洗阴极铜片;用电吹风等鼓风装置，将阴电极片吹干；注:吹干时，温度不能太高，以免铜氧化。在分析天平上称重得w1，放回库仑计中。（二）电解前的操作2.准备好迁移管用少量0.05mol·L－1CuSO4溶液荡洗迁移管两次后，将迁移管中充满0.05mol·L－1CuSO4溶液。3.电解过程(1)按图接好线路，通电；(2)保持电流在２０mA(稳流电解法）；(3)通电1小

6、时后，停止通电。（三）电解后的操作4.分离中间溶液　立即打开中间区域活塞,放出溶液.注意:有效地分离三个区域的溶液，防止扩散.5.称重库仑计阴极及需要数据的对应数据(1)再次处理阴极铜片，并在分析天平上称重得W2。(2)将阴或阳极区溶液注入已知质量的锥形瓶后称重；或者准确量出所分离出的电极区溶液的准确体积。（四）滴定Cu2＋的浓度6.分别滴定待测溶液的Cu2＋离子浓度(1)分别取10mL各区溶液(称重或者量体积后)加入:10%KI溶液10mL和1mol·L-1HAc溶液10mL;8(2)用0.0500mol/L标准硫代硫酸钠溶液滴定滴至淡黄色;(3)

7、加入1mL0.5％淀粉滴至蓝紫色消失,溶液呈象牙粉色。【注意事项】1.实验中的铜电极必须是纯度为99。999%的电解铜。2.实验过程中凡是能引起溶液扩散，搅动等因素必须避免。电极阴、阳极的位置能对调，迁移数管及电极不能有气泡，两极上的电流密度不能太大。3.本实验中各部分的划分应正确，不能将阳极区与阴极区的溶液错划入中部，这样会引起实验误差。4.本实验由铜库仑计的增重计算电量，因此称量及前处理都很重要，需仔细进行。【数据处理】1.将所测数据列表室温      ；大气压       ；铜库仑计电解前的质量(w1):   g；铜库仑计电解后的质量(w2):

8、     g；电解的电流值:        mA:电解的时间:       h.82各溶液的质量与浓度关系