《物化实验报告范本》界面法测离子迁移数

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1、离子迁移数的测定一界面法李仁达2008030052生86同组实验者：倪建佼实验日期：2010年3刀23日助教：刘会敏引言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Q=q++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~QQ(1)且t.+t=1(2)在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，匚和仃各为所有阴、阳离子迁移数的总

2、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，一般温度升高吋，匚和-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--种方法，以镉离子作为指示离子，测某浓度的盐酸溶液中盘离子的

3、迁移数。图2-14-1迁移管中的电位梯度图1图一实验原理和装置图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，当有电量为Q的电流通过每个静止的截面时，（+Q当量的H+通过界面向上走，LQ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（cm'）,在该界面以下没有/T,而被其它的正离子（例如Cdf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，/T往上迁移的平均速率，等于界面向上移动的速率。在某

4、通电的时间（t）内，界面扫过的体积为V,H+输送电荷的数量为在该体积中H+带电的总数，即q+=VNF（3）式中，'为H十的浓度,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。CdC12溶液能满足这个要求，因为CcT淌度（U）较小，即⑷在图2-14-2的实验装置中，通电时，F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，在管中形成界血。由于溶液要保持电中性，且任一截面都不会中断传递电流，且屮迁移走后的区域，Cd?+紧紧地跟上，离子

5、的移动速度（★）是相等的，vcdl+=vH+o由此可得：“dE，IIdE03dL11dL结合（4）式，得d£dEz、一＞—(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，而且比界而上的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H+为止，这样界面在通电过程中保持清晰。2实验操作实验药品、仪器型号及测试装实验仪器：DYY-III型稳压稳流电泳仪1个、SL-1恒温仪1个、电迁移法迁移数测定仪1套、万用表1个、秒表

6、1个实验药品：0.09912mol/LHC1溶液（已加入甲基橙指示剂）2.2实验条件恒温槽温度：25.0°C2.3实验操作步骤及方法要点23.1仪器准备按图2-14-2安装仪器。用少许已加入甲基橙的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磨干净），安装在迁移管的下部。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。2.3.2恒压法测定打开稳压稳流电源，选择开关搬至稳压，调节电流在6〜7mA之I'可。随着电解进行，阳极镉会不

7、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、笫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（每刻度的间隔为0.1ml）<>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。试解释产生变化的原因。2.3.3恒流法测定倒净迁移管中溶液，用加入甲基橙指示剂的盐酸溶液再润洗迁移数测定仪两次，磨去Cd电极表面被腐蚀的部分。在测试仪中装满HC1溶液，装好仪器。将电源调制恒流状态，使电流稳定在3mA左右。当

8、界面到达0刻度线之时开始计时，界面移过整刻度时记录一