离子迁移数的测定
ca测试与离子迁移数
ca测试与离子迁移数
CA（Concentration Cell）测试是一种用来测定离子迁移数的实验方法。
离子迁移数是指电解质溶液中的离子在电场作用下迁移的能力。
在CA测试中，首先要选择两种浓度相差较大的电解质溶液。
然后将这两种溶液分别放入两个半电池中，通过连接的盐桥或膜将两个半电池隔开。
接下来，将这两个半电池连接外部电路，形成电池电路。
在电池电路中，在两个半电池之间形成一个电势差，即电场。
离子迁移数可以通过测量两个半电池之间的电势差来计算。
在CA测试中，浓度较低的电解质溶液中的离子向浓度较高的电
解质溶液迁移，这样就会在两个半电池之间产生一个电势差。
通过测量这个电势差，可以计算出离子的迁移数。
离子迁移数的计算公式为：
迁移数 = 电势差 / （0.0592 * log(浓度比)）
其中，迁移数是以离子为单位计算的；电势差是指两个半电池之间的电势差；0.0592是Faraday常数；浓度比是低浓度电解
质溶液的浓度与高浓度电解质溶液的浓度之比。
CA测试与离子迁移数的测量可以用于评价电解质的离子迁移
性能，从而了解电解质的电导性能和离子传输特性。
这对于研究电化学反应、材料表征和电化学能量存储等领域具有重要意义。
物理化学-实验十三：离子迁移数的测定
实验十三离子迁移数的测定一、实验目的1．掌握希托夫法和界面移动法测定离子迁移数的原理和方法；2．掌握库仑计的使用；3．测定AgNO3水溶液中Ag＋离子和盐酸溶液中氢离子的迁移数。
二、实验原理当电流通过含有电解质的电解池时，经过导线的电流是由电子传递，而溶液中的电流则由离子传递。
如溶液中无带电离子，该电路就无法导通电流。
已知溶液中的电流是借助阴、阳离子的移动而通过溶液。
由于离子本身的大小、溶液对离子移动时的阻碍及溶液中其余共存离子的作用力等诸多因素，使阴、阳离子各自的移动速率不同，从而各自所携带的电荷量也不相同。
由某一种离子所迁移的电荷量与通过溶液的总电荷量(Q)之比称为该离子的迁移数。
而Q = q _ + q +上式中q _和q +分别是阴、阳离子各自迁移的电荷量。
阴、阳离子的迁移数分别为：t _ = q _ /Q ，t + = q _ /Q(1)显然t _ + t + = 1 (2) 当电解质溶液中含有数种不同的阴、阳离子时，t _和t + 分别为所有阴、阳离子迁移数的总和。
测定离子迁移数的方法有希托夫法(Hittorf Method)、界面移动法(Moving Boundary Method)和电动势法(Electromotive Force Method)。
本实验采用希托夫法和界面移动法测定离子的迁移数。
I．希托夫法(Hittorf Method) 测定离子迁移数一．希托夫法基本原理希托夫法测定迁移数的原理是根据电解前后，两电极区内电解质量的变化来求算离子的迁移数。
两个金属电极放在含有电解质溶液的电解池中，可设想在这两个电极之间的溶液中存在着三个区域：阳极区、中间区和阴极区，如图1所示。
并假定该溶液只含1—1价的图1 离子的电迁移示意图正、负离子，而且负离子的移动速度是正离子的3倍。
当直流电通过电解池时，会发生下列情况。
1．一旦接通电流后，阳极区的正离子会向阴极区移动；而阴极区的阴离子则向阳极区移动。
离子迁移数的测定安全操作及保养规程
离子迁移数的测定安全操作及保养规程离子迁移数是指食品接触材料中的金属离子在食品中的迁移量。
该数据是评价食品接触材料的安全性的重要指标之一。
本文将介绍离子迁移数的测定安全操作及保养规程。
离子迁移数的测定安全操作材料准备首先需要准备一些试剂和材料。
包括：•99%的丙酮•99%的乙醇•水•无灰滤纸•计时器•干净的容器和工具操作步骤1.准备好需要测定的食品接触材料，并在材料表面划一道标记。
2.将所需质量的样品剪碎，并将其放入试管中。
3.加入30ml的丙酮，并在1400rpm的转速下进行90min的振荡摇晃。
4.将提取液过滤，并将过滤液置于50ml的坩埚中。
5.在样品表面划一道标记，并将无灰滤纸铺放在其上。
6.将过滤液缓慢地滴到滤纸中心，使之渗透入样品中。
7.在溶液中加入5ml水，并在转速1400rpm下震荡30min。
8.放置15min，并取上部0.5ml取液，进行ICP检测已得到结果。
注意事项1.工作前应充分洗手，并穿戴干净的实验服、手套和口罩。
2.操作过程中应注意安全，化学品不应直接接触肌肤和眼睛。
如发生任何意外事故，立即采取相应措施。
3.注意质量控制，使用纯净水和试剂，并按照正确的步骤来操作。
保养规程为了使离子迁移数的测定仪器保养得更好，以下是离子迁移数的测定仪器的保养规程：1.每天使用完毕后，将仪器和供应器材的化学药品彻底清洗干净，包括清洗样品平台和外表面，如有必要可使用纯净水冲洗。
2.长期不使用的离子迁移数测定仪器将应储存于一个干燥、温度恒定和无腐蚀性气体的存储空间内，以防止其受到污染，保持干燥。
3.每周检查一次测定仪器的螺丝、连接装置和电线等是否紧固，并进行相关维护。
4.每月对仪器进行复校，确认精度和稳定性是否久。
5.使用过程中注意内部电路板、传感器和其他机器部分是否有附着物等，及时用干净、干燥的巾纸和清洗器材进行清洗。
6.每3-6个月左右对离子迁移数的测定仪器进行保养和检修，对部件进行更换，确保仪器的精度和稳定性。
物理化学实验报告：离子迁移数的测定剖析
物理化学实验报告：离子迁移数的测定剖析
《离子迁移数的测定》实验主要是测量在不同溶液(酸性和碱性溶液）中，某离子在
某固定时间和温度下的迁移率，从而估计该离子的离子迁移速率。
离子迁移速率是测精度
以及控制膜的成膜能力的重要指标。
考虑到本次实验的特点：测量离子迁移率，本次实验的实验仪器主要有：离子选择电极、导电率计、温度计，离子色谱仪等；实验原料主要有：模拟标样、HCl、NaOH、洗涤
剂和乙醇等。
实验前准备，应检查仪器的使用情况，仔细检查各仪器的数据是否准确无误，确保正确操作。
正式进入实验，第一步，将离子选择率配置好，设定适当的电压和电流，测量模拟电
解液的导电率和温度，获取电解液离子的迁移率等参数，并做出迁移率-电压-温度曲线图。
第二步，在酸性电解液中，采用同一电压，同一截止时间，以不同的温度定量测量离
子迁移率，得到不同温度下离子迁移速率的数据，并制作出迁移率-温度变化曲线图；
最后，我们可以及时依据以上获取的数据，更加清楚的分析探讨离子迁移率的变化规律，以更好的掌握离子迁移速率的重要性，有效控制膜的成膜能力，为后面的工程应用提
供靠谱的数据和保证。
实验结束后，要及时清洗实验器材，保存好实验数据，并了解实验
室有关管理规定。
总之，离子迁移数测定实验比较简单，但可以有助于我们更好的认识离子迁移数和其
对控制膜的重要影响。
实验中要充分把握实验的关键步骤，恰当的处理，保证实验质量，
其结果也能更准确。
物化实验报告-离子迁移数的测定
物化实验报告-离子迁移数的测定一、实验目的2.了解不同离子的迁移数大小不同的原因；3.巩固化学电动力学学习内容。
二、实验原理1.电导现象在水溶液中，如果溶质是电离物，水溶液就会导电。
电解质的离子在电场作用下，移动带电带动其他离子向电极运动。
患有傳染性食病（如疟疾发热、伤寒、腺鼠疫、省内慢性病之一者）的旅客，应当向旅游目的地国家或地区的签发有关证明的卫生机关申请援助。
在电场作用下，离子移动的速度与运动时遇到的粘阻力和电场的强度有关。
根据电导现象形成的电导率公式为：K = G / l·A其中，K表示电导率，G表示电流强度，l表示电解槽距离，A表示电解槽横截面积。
2.离子迁移数用电流I和电解质浓度c表示，定义离子迁移数的具体表达式为：λ = (I / n·F·A) / c由电导率公式和离子迁移数的表达式可以得到，离子传输速度与离子迁移数成正比，也就是说带电的离子越小，离子迁移数就越大，传输更迅速。
三、实验步骤1.使用恒压输液器将两个相同离子的水溶液分别滴入两个电极架设的电解槽中使其相遇。
记录下每次改变浓度和电压时测量得到的电导率。
2.每次改变浓度和电压时，分别将浓度按照以下顺序依次降低，然后记录电导率，并计算出离子迁移数。
4.测量和解释数据，写实验报告。
四、实验结果1.准备条件：溶液1：NaOH（浓度C1 = 0.01 mol/L）溶液2：KCl（浓度C2 = 0.01 mol/L）2.电导率和离子迁移数的测定数据：表1 钠氢氧化物溶液（稀）的电导率和离子迁移数|序号| c（mol/L） | U（V） | I（A） |G（S/m）| λ ||1|0.01 |1.5 |0.0013 |0.0867 |5.34 * 10^−3|五、实验分析1.离子迁移数的大小与离子电荷数和离子半径有关，带电的离子越小离子迁移数就越大，对于磁性材料的研究非常重要。
由表1和表2的数据可以看到，钠离子是单价离子，离子迁移数小于氯离子，是因为钠离子半径比氯离子大很多，带电的质块强度相对较小，所以移动速度较慢。
离子迁移数的测定
六、思考题
1、迁移数有哪些测定方法?各有什么特点? 2、迁移数与哪些因素有关? 本实验关键 何在？应注意什么？ 3、测量某一电解质离子迁移数时，指示 离子（本实验中为镉离子）应如何选择？ 指示剂应如何选择？
每种离子传递的电量与 q+ q− 总电量之比称为离子迁 t+ = , t− = Q Q 移数： t+ + t− = 1
Q = q+ + q− = ∫ Idt
界面移动法
基本原理：以镉离子作为指示离子测定某浓度的盐 酸溶液中氢离子的迁移数。通电时， H+向上迁 移，Cl-向下迁移，在Cd阳极上Cd被氧化，进入 溶液中形成CdCl2，逐渐顶替HCl,利用pH的不同 指示剂显示颜色不同测出界面。界面移动的速度 等于H+往上迁移的平均速度。
离子迁移数的测定
厦门大学化学化工学院
一、实验目的
1、掌握界面移动法测定H+离子迁移数的基 本原理和方法； 2、加深对电解质溶液有关概念的理解。
二、实验原理
阴极
+ -
+
+
阳极
当电流通过电解池的电解质溶液时，两极发生化学变化，溶液中 阳离子和阴离子分别向阴极和阳极迁移。假若正负离子传递的电 量分别为q+和q-,通过的总电量为：
xi + xi +1 S = ∑( )h 2 i =1
n
( I>3mA ) t 每隔1min读一次电流 读一次电流 每隔
每过一个刻度读一次时间和电流值 （秒表右键）
实验的关键
本实验的关键是要形成一个鲜明的移动界面 鲜明的移动界面，为此目的，必须： 本实验的关键是 鲜明的移动界面 1）选择适当的指示离子 选择适当的指示离子。其淌度与所研究的离子存在明显差异。 选择适当的指示离子 如本实验选用Cd2+离子指示H+。 2）防止迁移管内两层间的对流和扩散 防止迁移管内两层间的对流和扩散。所以迁移管内的温度应 防止迁移管内两层间的对流和扩散 该均匀，且温度不宜过高；通过的电流不宜过大；迁移管截面 积要小；实验时间不宜过长。 3）选择最合适的指示剂 选择最合适的指示剂，使得两层的颜色反差明显。 选择最合适的指示剂
离子迁移数的测定 ( 学时)
离子迁移数的测定（3学时）一、目的要求1．掌握测定离子迁移数的原理和方法，加深对离子迁移数概念的理解。
2．采用界面移动法测定H+的迁移数，掌握其方法和技术。
二、实验原理当电流通过电解质溶液时，在两电极上发生法拉第或非法拉第过程，溶液中承担导电任务的阴、阳离子分别向阳、阴两极移动。
阴、阳离子迁移的电量总和恰好等于通入溶液的总电量，即：Q=q++q–(4.1)但由于各种离子的迁移速率不同，各自所迁移的电量也必然不同，将某种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数，则阴、阳离子的迁移数分别为：t+=q+/Q t-=q-/Q(4.2)影响离子迁移数的主要因素有温度、溶液浓度、离子本性、溶剂性质，温度越高，阴、阳离子的迁移数趋于相等。
在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，t–和t+各为所有阴、阳离子迁移数的总和。
测定离子迁移数对了解离子的性质具有重要意义，测定方法主要有界面移动法、希托夫法、电动势法。
本实验是采用界面移动法测定离子的迁移数，其基本原理如下：界面移动法测离子迁移数有两种，一种是用两个指示离子，造成两个界面；另一种是用一种指示离子，只有一个界面。
本实验是用后一方法，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。
在一截面清晰的垂直迁移管中，充满HCl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t+Q摩尔量的H+通过界面向上走，t–Q摩尔量的Cl–通过界面往下行。
假定在管的下部某处存在一界面（aa’）,在该界面以下没有H+存在，而被其他的正离子（例如Cd2+）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，若在溶液中加入酸碱指示剂，则由于上下层溶液pH的不同而显示不同的颜色，形成清晰的界面。
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，H +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 ，H +输运电荷的数量为在该体积中H+带电的总数，根据迁移数定义可得：(4.3)It CAlF Q CVF Q nF t ===+H 式中，C 为H +的浓度，A 为迁移管横截面积，l 为界面移动的距离，I 为通过的电流，t 为迁移的时间，F 为法拉第常数。
离子迁移数的测定——界面法
离子迁移数的测定一一界面法1引言⑴1.1实验目的1、 用界面移动法测定 H 离子迁移数。
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_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且t.匕=1（ 2）在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，t_和t .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，t_和t .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。
在一截面均匀的垂直放置的迁移管中，充满HCI 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，t Q 当量的H +通过界面向上走，t_Q 当量的CI -通过界面往下行。
假定在管的下部某处存在一个界面（aa ），在该界面以下没有 H +,而被其它的正离子（例如CcT ）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，H +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 , H +输送电荷的数量为在该体积中 H +带电的总数，即q_(1)q.=VCF式中，C 为H 的浓度，F 为法拉第常数，电量常以库伦（ C ）表示。
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实验十二 离子迁移数的测定
1 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CuSO 4溶液中Cu 2+和SO 42-的迁移数。
2 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 +/Q t -＝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CuSO 4溶液中Cu 2+和SO 42-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，读取阳极区（或阴极区）溶液
的体积，可计算出通电后迁移出阳极区（或阴极区）的Cu 2+和SO 42-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CuSO 4溶液。
通电时，溶液中的Cu 2+
在阴极上
发生还原析出Cu ，而在阳极上金属铜溶解生成Cu 2+。
对于阳极，通电时一方面阳极区有Cu 2+迁移出，另一方面电极上Cu 溶解生成Cu 2+
，因而有
n n n q
n
u Q
Cu
电阳极原始迁+-==
+++
+
Cu
C 222,,,
对于阴极，通电时一方面阴极区有Cu 2+
迁移入，另一方面电极上Cu 2+
析出生成Cu ，因而
有
n n n q
n
u Q
Cu
电原始阴极迁+-==
+++
+
Cu
C 222,,,
n
n t Cu Cu
电
迁+
+
=
22.
，224
1u
SO C t t -+=-
式中
n
Cu
+
2,
迁表示迁移出阳极区或迁入阴极区的Cu 2+
的量，
n
Cu
+
2,
原始表示通电前阳
极区或阴极区所含Cu 2+
的量，n
Cu
+
2,
阳极表示通电后阳极区所含Cu 2+
的量，
n
Cu
+
2,
阴极表示
通电后阴极区所含Cu 2+
的量。
n
电
表示通电时阳极上Cu 溶解（转变为Cu 2+
）的量，也等于铜电量计阴极上Cu 2+
析出Cu 的量，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。
本实验用硫代硫酸钠溶液滴定铜离子浓度。
其反应机理如下：
4I- + 2Cu2+ = CuI↓ + I2
I2 + 2S2O32- = S4O62- + 2I-
每1mol Cu2+消耗1mol S2O32-。
3 仪器试剂
迁移管1套；铜电极2只；离子迁移数测定仪1台；铜电量计1台；分析天平1台；碱式滴定管(250mL)1只；碘量瓶(250mL)2只；移液管(20mL)3只；量筒（100ml）1个。
KI溶液(10%)；淀粉指示剂(0.5%)；硫代硫酸钠溶液(0.5000mol.L-1)；醋酸溶液
(1mol.L-1)；硫酸铜溶液（0.5mol。
L-1）
4 实验步骤
1.取25 ml 0.5 mol。
L-1硫酸铜溶液于250ml干净容量瓶中，稀释至刻度，得0.05 mol/L的CuSO4溶液。
2.水洗干净迁移管，然后用0.05 mol/L的CuSO4溶液洗净迁移管，并安装到迁移管固定架上。
电极表面有氧化层用细砂纸打磨。
3.将铜电量计中阴极、阳极铜片取下，先用细砂纸磨光，除去表面氧化层，用蒸馏水洗净，用乙醇淋洗并吹干，在分析天平上称重，装入电量计中。
4.连接好迁移管，离子迁移数测定仪和铜电量计。
5.接通电源，调节电流强度为不超过10mA，连续通电90min。
6.取5ml 0.5000 mol。
L-1 Na2S2O3溶液于50ml干净容量瓶中，稀释至刻度，得0.0500 mol/L 的Na2S2O3溶液。
7.通电前CuSO4溶液的滴定
用移液管从250ml容量瓶中移取10 mL 0.05mol/L的CuSO4溶液于碘量瓶中，加入5mL 1 mol/L 的HAc溶液，加入3mL 10%的KI溶液，塞好瓶盖，振荡，置暗处5-10min，以0.0500 mol/L
的Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，然后加入1mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色恰好消失（乳白色），记录消耗的Na2S2O3标准溶液体积。
8.通电后CuSO4溶液的滴定
停止通电后，关闭活塞12，分别测量阴、阳极区CuSO4溶液的体积，并分别移取10ml阴、阳极区CuSO4溶液，用Na2S2O3标准溶液滴定，分别记录消耗的Na2S2O3标准溶液体积。
9. 将铜电量计中阴极、阳极铜片取下，用蒸馏水洗净，用乙醇淋洗并吹干，在分析天平上称重。
5 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。
因此，停止通电后，必须先关闭活塞12，然后才能测量阴、阳极区CuSO4溶液的体积。
4.阴、阳极区CuSO4溶液的浓度差别很小，为了避免误差，宜分别用干净的移液管直接移取通电后的阴、阳极区CuSO4溶液进行滴定，测量体积时将用于滴定的体积数计算在内。
5.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。
6 数据处理
1.数据记录
室温（℃）电流强度（mA）通电时间（min）
库仑计铜片质量（g）
铜片1 铜片2
通电前通电后通电前通电后
CuSO4溶液的体积(ml)
左侧右侧Na2S2O3原液浓度（mol/L）Na2S2O3标准溶液浓度（mol/L）
Cu2+浓度滴定试样体积
（ml）
滴定前Na2S2O3
标准溶液读数
（ml）
滴定后Na2S2O3
标准溶液读数
（ml）
消耗Na2S2O3标
准溶液体积
（ml）
Cu2+浓度
（mol/L）
通电前
左侧电极区
右侧电极区
2.判断铜片1、铜片2哪片是阳极、阴极？判断左侧电极区、右侧电极区哪侧是阳极区、阴极区？
3.由电量计中阴极铜片的增量，算出通入的总电量，即
铜片的增量/铜的原子量＝n电
4.计算Cu2+和SO42-的迁移数。
7思考题
1．通过电量计阴极的电流密度为什么不能太大？
2．通过电前后中部区溶液的浓度改变，须重做实验，为什么？
3．0。
1mol.L-1KCl和0。
1 mol.L-1NaCl中的Cl-迁移数是否相同？
4．如以阳极区电解质溶液的质量计算t（Cu2+），应如何进行？。