《物化实验报告范本》实验14离子迁移数的测定

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1、实验14离子迁移数的测定一界面法实验目的1.采用界面法测定H卜离子的迁移数。2.常握测定离子迁移数的基本原理和方法。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，严(1)_QQ且/+(=1(2)+—在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液屮，匚和＜+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

2、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/+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,测某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁移数。亠-二•…亠三二图2-14

3、-1迁移管中的电位梯度Cd电极图2-14-2界面法测离子迁移数装置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，f+Q当量的H4■通过界面向上走，LQ当量的C/一通过界面往下行。假定在管的下部某处存在一个界面（仇/）,在该界面以下没有而被其它的正离子（例如Q/2+）取代，则此界面将随着/T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，往上迁移的平均速

4、率，等于界而向上移动的速率。在某通电的时间（t）内，界面扫过的体积为V,/T输送电荷的数暈(3)为在该体积屮H+带电的总数，即q+=VNF式中，N为的浓度，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Cd"淌度（U）较小，即⑷在图2-14-2的实验装置中，通电吋，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，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任一截面都

5、不会中断传递电流，且H+迁移走后的区域，Cd?+紧紧地跟上，离子的移动速度3）是相等的，怙2+==V，o由此可得：nU「Ju/E(5)"dLHdL结合（4）式，得dE‘dE/八——>—(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CdC12溶液层。它就不仅比CF迁移得快，而且比界面上的屮也要快，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H*为止，这样界面在通电过程中保持清晰。实验用品迁移管，超级恒温水浴,Cd电极，Ag电极，

6、毫安表，稳压稳流电源，HC1溶液（O.lmol-dmT）,甲基橙，秒表。实验步骤1.按图2-14-2安装仪器。配制及标定浓度约为O.lmol・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°C。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。1.打开稳压稳流电源，选择开关搬至稳压，调节电流在

7、6〜7mAZ间。随着电解进行，阳极镉会不断溶解变为Cd2+,由于『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、第三等整数刻度的吋候，记下相应的吋间及对应的电流值，直到界血移动至第五个刻度（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.实验完成，在迁移管中加满蒸憾水。3.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”

8、两接线柱接标准电阻，测其两端的电位降。由下式计算真实电流：V二标准电阻两端电位降R~标准电阻值与亳安表指示电流比较。图2-14-3校正奉安计线路4.以上实验是电压恒定，通过测量电流随时间的变化来得到迁移数的。试用恒电流的方法重复上述实验。用电流恒定（l=3mA）的方法，我们只需要记录电流值