《物化实验》离子迁移数的测定2

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1、离子迁移数的测定生64范泓洋2006030003同组实验：生64邢泽宇2008/4/19离子迁移数的测定姓名范泓洋学号2006030003班级生64同组实验者邢泽宇实验口期2008・4・19,提交报告口期2008426带实验助教张荣俊1、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，溶液屮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6和q_，通过的总电量为Q=q++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t=—,t+=—(1)_QQ且t++t_=1(2)在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，匚和：

2、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，匚和仃的差别减小。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

3、酸溶液中氢离子的迁移数。Fig.l迁移管屮的电位梯度Fig.2界而法测离子迁移数装置在一截面均匀的垂直放置的迁移管屮，充满HC1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，-0当量的FT通过界面向上走，匸Q当量的C广通过界面往下行。假定在管的下部某处存在一个界面（仇Z）,在该界面以下没有而被其它的正离子（例如Cf/2+）取代，则此界面将随着■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，界面保持清晰，界面以上的一段溶液保持均匀，往上迁移的平均速率，等于界而向上移动的速率。在某

4、通电的时间（t）内，界而扫过的体积为V,/T输送电荷的数量为(3)在该体积屮/T带电的总数，即q+=VNF式中，N为/T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。CdCb溶液能满足这个要求，因为Cd?+淌度（U）较小，即(4)在图2-14-2的实验装置中，通电吋，『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HC1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，Cd?+紧紧地跟上，离子的移

5、动速度3）是相等的，vcdU=v//+o由此可得:结合（4）式，得U竺討dEEdLirclLdEfdE>——dLdL(5)(6)即在CdCD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，一直到它们重又落后于⑴为止，这样界面在通电过程中保持清晰。2、实验操作2.1实验用品迁移管，超级恒温水浴，Cd电极，Ag电极，毫安表，稳压稳流电源,HC1溶液（0.09549moldn<3）,甲基橙，秒表。2.2实验条

6、件超级恒温水浴使反应体系维持在25°C2.3实验步骤231按Fig.2安装仪器。将超级恒温水浴温度调至25°C。用少许准备好的浓度为盐酸溶液润洗迁移管两次，而后在整个管中加满盐酸溶液。2.3.2打开稳压稳流电源，选择开关搬至稳压，调节电流在7mA左右。随着电解进行,阳极镉会不断溶解变为Cd2+,由于h+离子的迁移，出现清晰界面。当界面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（侮刻度的间隔为0.1ml）o同时每分钟记录时间及相应的电流值。关闭

7、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。233用蒸憎水清洗实验装置并用盐酸溶液润洗3遍。2.3.4重新组装实验仪器，使用恒流（I=3mA）、重复以上实验，记录电流值及界面迁移到整数刻度时（即O.lml、0.2ml...0.5ml）的时间。3・结果与讨论3.1实验原始数据3.1.1恒压条件下3.1.2时间/S电流/mA时间/s电流/mA05.2657343.626605.0967803.5711204.8918403.4891804.7029003.4252024.6519603.3562404.54110203.30