物化实验报告：实验14离子迁移数的测定

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1、离子迁移数的测定一界面法刘晓惠化512005011837同组实验人：韦冰心实验日期:2008-4-2交报告日期:2008-4-161引言1.1实验目的1.采用界面法测定H*离子的迁移数；2.掌握测定离了迁移数的基木原理和方法。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了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Q=g++q一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，坐，「纶（1）_QQ(2)在包含数种阴、阳离子的混合电解质

2、溶液中，匚和-各为所有阴、阳离子迁移数的总和。一般增加某种离了的浓度，则该离了传递电量的百分数增加，离了迁移数也相应增加。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，但变化的人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，匚和©的差别减小。测定离了迁移数，对于了解离了的性质冇很重要的意义。迁移数的测定方法冇界面法、希托夫法和电势法等，本实验详细介绍界面法。利用界而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了，造成两个界面；另一类是只用一种指示离子，冇一个界面。本

3、实验是用后一种方法，以镉离了作为指示离了,测某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁移数。图2-14-1迁移管中的电位梯度在一截面均匀的垂直放置的迁移管中，充满HC1溶液，通以电流，当冇电虽为Q的电流通过每个静止的截而时，f+Q当量的H+通过界面向上走，匚Q当量的CT通过界面往下行。假定在管的下部某处存在一个界面（賦）,在该界面以下没有而被其它的正离了（例如取代，则此界而将随着H+往上迁移而移动，界而的位置可通过界而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，界血保持清晰，界血以上的一段溶液保

4、持均匀，/T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,ZT输送电荷的数量(3)为在该体积中带电的总数，即q+=VNF式中，N为/T的浓度，F为法拉第常数，电虽常以库伦（C）表示。欲使界而保持清晰，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C胪淌度（U）较小，即(4)在图2-14-2的实验装置中，通电时，H+向上迁移C1一向下迁移，在Cd阳极上Cd氧化,进入溶液生成CdCl2,逐渐顶替I1C1溶液，在管屮形成界面。由于

5、溶液要保持电屮性，且任—•截而都不会中断传递电流，且H+迁移走示的区域，Cc^紧紧地跟上，离了的移动速度3）是相等的，vCd2+=vH+o由此可得:%严'旺(5)"dLHdL结合（4）式，d£dE得——>—(6)dLdL即在CdCb溶液中电位梯度是较大的，如图2-14-1所示。因此若T因扩散作用落入CdCb溶液层。它就不仅比Cd?+迁移得快，而且比界面上的H*也要快，能赶回到HC1层。同样若任何Cd?+进入低电位梯度的HC1溶液，它就要减速，一直到它们重乂落后于T为止，这样界而在通电过程中保持清晰。2实验操作2.1实验药品、仪器

6、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，HC1溶液（O.lmol-dm一‘），甲基橙，秒表。仪器型号：DYY-2C型电泳仪实验装置图如下：实验条件室温气压为记录，该实验室没冇气压计和温度计盐酸浓度：C=0.09549mol/mL2.3实验操作步骤及方法要点1.按图2-14-2安装仪器。配制及标定浓度约为0.1mol・dnT‘的盐酸。加入少许甲基橙，使溶液呈红色。将超级恒温水浴温度调至25°Co用少许盐酸溶液润洗迁移管两次，而后在整个管中加满盐酸溶液。注意：切勿使管壁粘附气泡。将镉电极套

7、管加满盐酸溶液（安装前检查镉电极,如果电极表面被氧化，用砂纸将电极氧化层打赫干净），安装在迁移管的下部。迁移管垂玄固定避免振荡，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6〜7mAZ间。随着电解进行，阳极镉会不断溶解变为Cd2+,由于F离了的迁移，出现清晰界面。当界血•移动到第一个刻度时，立即打开秒表。此后，每隔一分钟记录时间及对应的电流值。每当界而移动至第二、第三等整数刻度的吋候，记下相应的吋间及对应的电流值，直到界面移动至第五个刻度（每刻度的间隔为0.1ml）o关闭电源开关，过

8、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。试解释产牛变化的原因。3.实验完成，在迁移管中加满蒸蚀水。4•若毫安表未校正，可用电势法校正。用电势法校正亳安表的方法如图2-14-3所示。电位计“未知”两接线柱接标准电阻，测具两端的电位降。由下式计