希托夫法测定离子迁移数实验思考题
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。
希托夫法测定离子迁移数计算方法的教学改进
电解质溶液导电过程中阴阳离子迁移数是电解、电镀、电催化、电传感和原电池等工业设计所需的一个重要参数.电解质溶液导电方式与金属导体不同，电解质溶液的导电任务是由阴阳离子共同承担的.某阴阳离子i的离子迁移数ti就是该离子电迁移过程中担负的导电量Qi与电路中通过的总电量Q之比ti =Q iQ（1）.常见的离子迁移数的实验测定方法有三种：希托夫法、界面移动法、电动势法，最常用的是希托夫（Hittorf）法.希托夫法测定离子迁移数具有原理简单、操作方便的优点［1-4］.它通过测定通电前后电极附近待测电解质的变化量来测定Qi，再结合电路中通过的电量Q来计算离子迁移数.现有文献和教材求算离子迁移数都是基于电极附近目标离子i的物料衡算方程［1-7］ni,电解后=ni,电解前±ni,反应±ni,迁移（2）,先求目标离子迁移的物质的量ni,迁移然后再求其迁移的电量Qi和迁移数.实际上（2）式只提供了一个解决问题的基本思路，物料衡算方程的表达形式不仅与离子的种类有关而且还随着电极区的不同而变化［5］.运用过程仍然有很多问题困扰学生，比如分析电极的选取，目标离子的选取，目标离子物质的量之基本单元的选取，离子变化量与电解质变化量的换算等等.运用物料衡算方程计算迁移数要考虑的问题仍然很多，步骤繁琐，初学者会感到下手困难.如何简化希托夫法测定离子迁移数的计算方法学者们一直在探讨［5-9］.文献［8］提出的通式仍然繁琐，本文与同行分享一个计算离子迁移数的简便公式.1离子迁移数计算公式的推导设电解质Mν+Aν-(B)正负离子的电荷数分别为z+z-，则每摩尔电解质所带正（负）电的总量为ν+z+F(ν-||z-F).电路中通过的电量Q理论上能够电解物质B的量（将阴离子负电荷完希托夫法测定离子迁移数计算方法的教学改进黑龙江省大庆市东北石油大学化学化工学院朱元海范森关秋红163318摘要：因为电极反应过程中目标离子的物料衡算方程不太容易掌握，希托夫法测定离子迁移数的计算一直是物理化学的一个教学难点.根据离子电迁移规律、电解质溶液的电中性条件和离子迁移数的定义提出了一个直接根据电极区电解质浓度变化计算离子迁移数的简单公式.与物料衡算方法相比,它具有简单明了、易于掌握的特点.关键词：希托夫法；离子迁移数；计算公式；物料衡算方程··31全转移至阳离子）n(B)=Qν+z+F=n(Ag)ν+z+（3）,（3）式中n(Ag)是银电量计中析出银的物质的量.电解前后电解质B的变化量Δn(B)可通过分析电极附近的电解液得到.Δn(B)=n(B)电解后-n(B)电解前（4）.选取ν-A z-和ν+M z+作为阴阳离子计量单元，其荷电量均为ν+z+F.根据电中性原理电解质溶液中始终存在n(ν-A z-)=n(ν+M z+)=n(B).电极附近电解质B 的变化量Δn(B)与其阴阳离子的变化量之间总有Δn(ν-A z-)=Δn(ν+M z+)=Δn(B)（5）.即两种离子的变化量相等且都等于电解质的变化量Δn(B).因为阴阳离子只有一种发生电极反应，对于不发生反应的离子i其变化量完全归因于电迁移.按（5）式选取基本单元电极附近离子i的电迁移量=Qi ν+z+F =||Δn(B)，Δn(B)>0对应于i的迁入；而电解质的变化量Δn(B)<0对应于i的迁出.对于不发生电极反应的离子i由迁移数的定义并结合（3）式有ti =Q iQ=Q iν+z+FQν+z+F=||Δn(B)n(B)（6）.在电极附近电解质的阴阳离子反向运动，离子要么迁入，要么迁出.所以当Δn(B)>0计算的是迁入离子的迁移数；而Δn(B)<0计算的是迁出离子的迁移数.（6）式适用于用希托夫法测定离子迁移数的计算，由该式计算的迁移数称为希托夫迁移数.（6）式假定溶剂水不导电且离子不水合，导电离子全部来源于待测定的电解质［9］，当然也不包括溶剂水参与反应的复杂情况.2应用实例下面是（6）式的应用实例.例1用两个银电极电解AgNO3水溶液.在电解前，溶液中每1kg水含43.50mmol AgNO3.实验后，银库仑计中有0.723mmol 的Ag沉积.由分析得知，电解后阳极区有23.14g水和1.390mmol AgNO3.试计算t（Ag+）及t（NO-3）.解:假定通电前后阳极区的水量不变（水分子不迁移），则电解前阳极区23.14g水中原有AgNO3（B）的物质的量为n(B)电解前=æèöø43.501000×23.14mmol=1.007mmol,Δn(B)=n(B)电解后-n(B)电解前=()1.390-1.007mmol=0.383mmol,n(Ag)=0.723mmol，ν+z+=1.应用（3）式n(B)=n(Ag)ν+z+=0.723mmol.因为Δn(B)>0，计算的是迁入该电极区离子的迁移数.迁入阳极区的离子是硝酸根离子，因此t(NO-3)=||Δn(B)n(B)=0.3830.723=0.530,迁出去的银离子迁移数t(Ag+)=1-t(NO-3)=0.470.计算结果与文献［1，3，6，7］用离子物料衡算方法结果一致，更加简单明了.例2在希托夫迁移管中，用Cu电极电解已知浓度的CuSO4溶液.通电一定时间后，串联在电路中的银库仑计阴极上有0.0405g Ag（s）析出.称重阴极部溶液质量为36.434g，据分析知，在通电前含CuSO4 1.1276g，在通电后含CuSO41.1090g，试求Cu2+和SO2-4的离子迁移数.解:依据题意，库仑计阴极上有0.0405gAg（s）析出，在通电前含CuSO4（B）1.1276g，在通电后含CuSO41.1090g.据（4）式Δn(B)=1.109-1.1276159.62mmol=-0.117mmol,银库仑计阴极上有0.0405g Ag（s）析出，Cu⁃··32SO4的ν+z+=2，应用（3）式n(B)=n(Ag)ν+z+=0.04052×108mmol=0.188mmol.因为Δn(B)<0，计算的应该是迁出阴极区硫酸根离子的迁移数t(SO2-4)=||Δn(B)n(B)=0.1170.188=0.622,迁入阴极区铜离子的迁移数t(Cu2+)=1-t(SO2-4)=0.38.上面计算只需直接套用公式，思路清晰，步骤简化.计算结果与文献［4，7］用离子物料衡算方法结果一致.例3用金属铂作电极在希托夫管中电解HCl溶液.阴极区一定量的溶液在通电前后Cl-的质量分别为0.1770g和0.1630g.在串联的银库仑计中有0.2508g银析出，试求H+和Cl-的迁移数.解：据（5）式电解质HCl（B）的Δn(B)与氯离子或氢离子量的变化是一样的.Δn(B)=0.163-0.17735.5mmol=-0.394mmol，考虑HCl的ν+z+=1，由（3）式n(B)=n(Ag)ν+z+=0.2508108mmol=2.322mmol.因为Δn(B)<0，计算的迁移数应该是迁出离子的，而迁出阴极区的应该是氯离子.t(Cl-)=||Δn(B)n(B)=0.3942.322=0.170，迁入阴极区氢离子的迁移数t(H+)=1-0.170=0.830.计算结果与文献［6］用离子物料衡算方法结果一致.比例说明所给条件是任意一种离子浓度的变化时公式（6）一样适用.3小结公式（6）计算的实际是不参加电极反应离子的迁移数.实际使用（6）式时无需为离子物料衡算预先设定目标离子并考察其是迁出还是迁入、是否参加电极反应、如何选取基本单元等等.也无需预先选取分析电极，因为对任何电极直接应用通电前后整体电解质的Δn(B)就可计算迁移数.这样就避开了对电极反应和离子迁移情况的具体分析步骤，使问题得以简化.（6）式作为普适的希托夫离子迁移数计算公式其中各符号物理意义明确、思路清晰、应用方便.该公式有利于对希托夫法的学习和掌握，破解了教学难点，对于提升学生对物理化学的学习兴趣也有帮助.参考文献［1］刘俊吉，周亚平，李松林.物理化学（第四版，上册）［M］.北京:高等教育出版社，2001.［2］朱文涛.物理化学（下册）［M］.北京:清华大学出版社，1995.［3］胡英.物理化学（第五版）［M］.北京:高等教育出版社，2007.［4］傅献彩，沈文霞，姚天扬等.物理化学（第五版，下册）［M］.北京:高等教育出版社，2006.［5］张常山.希托夫法中离子迁移数的计算［J］.大学化学，1999（06）:51-53.［6］张光玺.离子迁移数测定中各物质的量的关系［J］.化学通报，1995（05）:60-61.［7］陈钰，赵娣，朱玫静等.物理化学教学中希托夫法计算离子迁移数的新策略［J］.化学教育（中英文），2021，42（08）:39-42.［8］朱灵峰.希托夫法求离子迁移数计算通式［J］.大学化学，1992（04）:25-26.［9］北京大学化学系.物理化学实验［M］.北京:北京大学出版社，1995.··33。
物化实验思考题及答案
表面张力的习题1.毛细管尖端为何要刚好接触液面？若不刚好接触液体表面，测得的就不是表面的张力，从而引起误差。
若毛细管尖端与液面相切插入一定深度，会引起表面张力测定值偏大。
2. 为何毛细管的尖端要平整？选择毛细管直径大小时应注意什么？3.如果气泡出得过快，对结果有何影响？出的过快将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，会使气体分子间摩擦力和流体与管壁间的摩擦力增大，致使压力差增大使表面张力测定值偏高。
4.表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定，温度变化对表面张力有何影响？因为表面张力的大小受温度的影响，温度升高表面张力减小，温度降低表面张力增大5、本实验中蒸馏水的作用是什么？答：起参比作用：蒸馏水与空气形成空气-水界面，而空气-水界面的σ可查表求出，由△P=2σ/R可得σ=R/2（△P）=K△P，可测得常数K,从而可测得系列溶液的表面张力6.如何求一条曲线的切线？取曲线上一点，写出横纵坐标(X,Y)，即有：K=Y/X.电泳的习题1．本实验中，溶胶粒子带电的原因是什么？答：因为吸附了铁离子2.溶胶纯化是为了去除什么物质？为什么要先在热水中渗析？答：为了去除氯离子；在热水中渗析速度快，有利于纯化3．配制辅助溶液有何要求？辅助液的作用是什么？答：作用：1.作为胶体泳动的介质2作为电介质和3.与胶体形成清晰的界面易于观测要求：1.辅助液不能与胶体发生化学反应;2.电导率与胶体相同;3.颜色应尽量浅,最好无色;4.辅助液正，负离子迁移速率应相同4. 溶胶粒子的电泳速度与哪些因素有关？答：电泳速度与胶粒的大小、带电量、电压的大小及两电极的距离等因素有关5. 如何判断胶粒所带电荷的符号?答：根据胶粒电泳时移动的方向确定，胶粒向负极移动，即带正电泳电。
6. 在实验中，Fe(OH)3胶体采用水解法（将氯化铁逐滴加在沸水中的方法）制备，以水为纯净液，反复净化。
在外加电场的作用下，Fe(OH)3胶体向阴极移动，说明胶体带正电。
第七章 思考题
第七章电化学思考题1．导体分几类，它们间有何不同？答：导体分两类，第一类导体，又称电子导体，如金属、石墨等。
传导电流靠自由电子作定向运动；导电后导体本身不发生变化；温度升高，电阻变大；所导电量全部由自由电子承担；第二类导体，又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。
传导电流靠正、负离子作反向运动完成；导电离子可能在电极上发生反应；温度升高，电阻反而变小；所导电量由正、负离子分担。
2．测定离子的迁移数有几种方法？答：通常有三种方法：1. Hittorf 法；2. 界面移动法；3. 电动势测定法。
3．在电镀工业上一般都用钾盐而不用钠盐？答：钠离子的半径虽然比钾离子小，但钠离子的水合作用却强得多，因而迁移速率比较慢。
因此，在电镀工业上，为了减少电解液的电阻，一般都选用钾盐。
4．在电迁移率、电导率、摩尔电导率、离子摩尔电导率、电解质扩散系数、离子扩散系数等性质中，哪些与选择基本单元有关，哪些与选择基本单元无关? 答：与基本单元选择无关的性质有：电迁移率，电导率，电解质扩散系数；与基本单元选择有关的性质有：摩尔电导率，离子摩尔电导率，离子扩散系数。
5．极限摩尔电导率是无限稀释时电解质溶液的摩尔电导率。
既然溶液已经“无限稀释”，为什么还会有摩尔电导率？此时溶液的电导率应为多少？答：根据摩尔电导率的概念，极限摩尔电导率虽然要求溶液无限稀释，但仍要求溶液中有1 mol电解质，即对应的溶液体积应为无限大，此时离子之间已没有相互作用，因此，电解质的摩尔电导率达最大值。
但这时溶液的电导率趋于纯溶剂的电导率。
6．柯尔劳施经验公式适用条件和范围是什么？柯尔劳施离子独立运动定律的重要性何在？答：柯尔劳施经验公式：c A −Λ=Λ∞m m ，适用于强电解质水溶液，浓度低于0.01 mol·dm −3的稀溶液。
根据离子独立移动定律，可以从相关的强电解质的∞Λm 来计算弱电解质的∞Λm ，或由离子电导数值计算出电解质的无限稀释时摩尔电导。
希托夫法测定离子迁移数
希托夫法测定离子迁移数一、目的要求1.掌握希托夫法测定离子迁移数的原理和LQY离子迁移数测定装置的使用方法，特别是铜库仑电量计的使用方法；2.明确迁移数的概念；3.了解电量计的使用原理和方法。
二、实验原理电解质溶液的导电，是由于离子在电场作用下运动的结果，在电解质中，当有电流通过时，正、负离子均参与导电，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，由于阴、阳离子在溶液中的迁移速度不同，所以搬运电荷的量也不相同，但通过电解质溶液的总电量为两者迁移电量之和，现设定阴、阳离子搬运电量分别为Q-和Q+则总电量为：Q总= Q- + Q+在物理化学中，对于电解质溶液的导电机理的研究，用离子迁移数更为直观，通常将一种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比称为该种离子的迁移数，并以符号t表示阳离子迁移数：t+ = Q+/ Q总，Q+=z+n+迁移F阴离子迁移数：t- = Q-/ Q总，Q-= z-n-迁移F并且t+ + t- = 1 （其中，z+，z-为正负离子所带电荷数，F为法拉第常数）测定迁移数的方法有两种，一种是界面移动法，一种为电解法（即希托夫法）。
本实验采用希托夫法测定CuSO4溶液中Cu2+的迁移数。
希托夫法测定离子迁移数的示意图如图1所示。
图1 希托夫法测定离子迁移数的示意图将已知浓度的CuSO4溶液装入迁移管中(注：迁移管中所用电极为铜电极)，若有Q库仑电量通过体系，在阴极和阳极上分别发生如下反应：阳极：-++→e Cu Cu 22121 （1） 阴极：Cu e Cu 21212→+-+ （2）此时，溶液中Cu 2+向阴极方向迁移，阴极上析出Cu ，这时电解后阴极区Cu 2+的物质的量n 电解后Cu2+计算如下：n 电解后Cu 2+=n 原始Cu 2+ + n 迁移Cu 2+ -n 析出Cu 则，n 迁移Cu2+= n 电解后Cu2+- n 原始Cu2++ n 析出Cu另外，SO 42-离子向阳极方向迁移，阳极附近产生Cu 2+，这时电解后阴极处SO 42-的物质的量n 电解后SO 42-计算如下：n 电解后SO 42-= n 原始SO 42- + n 迁移SO 42- （3）则，n 迁移SO 42-= n 电解后SO 42-- n 原始SO 42- （4）电极反应与离子迁移引起的总结果是阴极区CuSO 4浓度减小，阳极区的CuSO 4浓度增大，且增加与减小的摩尔数相等。
物理化学实验思考题
物理化学实验思考题物理化学实验思考题实验1燃烧热的测定1．影响本实验结果的主要因素有哪些？2．加入铜水桶中的水的水温为什么要比室温低？3．在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意哪些规则？4. 文献手册的数据是标准燃烧热，本实验条件偏离标准态。
请估算由此引入的系统误差有多少？实验2 反应热量计的应用1．为什么要进行电能标定?2．在求算反应体系的真实(绝热)温升时，为什么要对温度信号进行校正?实验3 凝固点降低法测定分子量1．在冷却过程中，凝固点管内液体有哪些热交换存在？它们对凝固点的测定有何影响？2．为什么要用空气夹套？3. 溶质在溶液中有离解、缔合的现象，对分子量的测定值有何影响？实验4 液体饱和蒸气压的测定1．停止抽气前为什么要使机械泵与大气相通？2．本实验产生系统误差的原因何在？如何消除？实验5双液系的气液平衡相图的绘制1．沸点仪中的小球D的体积过大对测量有何影响？2．如何判定气-液相已达平衡？实验6 差热分析1．影响差热分析结果的主要因素有哪些？2．升温过程与降温过程所做的差热分析结果相同吗？为什么？3．测温点在样品内或在其它参考点上，所绘得的升温线相同吗？为什么？实验7 气相反应平衡常数的测定1．进行下一个温度反应，是否需要再充CO2原料气并将体系的气体赶出去？为什么？2．为什么CO2气体进入反应体系前要预先进行干燥？3．反应体系为什么要恒定在101325Pa的压力下？测量平衡混合气总体积和CO体积时，下口瓶III液面为什么要与量气管液面比平？4．测量CO体积时，如何扣除气体吸收瓶液面上的气体体积？实验8 原电池电动势的测定1．补偿法测电动势的基本原理是什么?为什么不能采用伏特表来测定电池电动势?2．标准电池和工作电池有什么不同7在使用标准电池时应注意什么?3．检流计的光点总向某个方向偏移，你估计是由什么原因引起？实验9 氢超电势的测定1. 在测量极化曲线时为什么要用三个电极?各起什么作用?实验10 离子迁移数的测定——希托夫法1．为什么要对阴极区的溶液称重?2．在通电情况相同时，希托夫管的容积是大好还是小好？实验11 电导法测定醋酸电离平衡常数1． DDS –11型电导率仪使用的是直流电源还是交流电源？2．电导池常数（即电极常数）是怎样确定的？本实验仍安排了0.0100M 的KCl 的测定，用意何在？3. 将实验测定的Kc 值与文献值比较，试述误差的主要来源。
物化实验报告：离子迁移数的测定
离子迁移数的测定——界面移动法材42 张昕 2004011992 同组实验者：陈国萍一、实验目的(1) 加深理解迁移数的基本概念。
(2) 用界面移动法测定HCl 水溶液中离子迁移数, 掌握其方法与技术。
(3) 观察在电场作用下离子的迁移现象。
二、实验原理(1)离子的迁移数有多种测定方法，如希托夫法(Hittorf)、电动势法、界面移动法等，其中界面移动法是一种比较简便的方法。
其测量原理是在一个垂直的管子中有M ’A 、MA 、MA ′三种溶液，其中MA 为被测的一对离子，M ′A 、MA ′为指示溶液。
为了防止因重力作用将三种溶液互相混合，把密度大的放在下面。
为使界面保持清晰，M ′的迁移速度应比M 小，A ′的迁移速度应比A 小。
图1中的界面b 向阳极移动，界面a 向阴极移动。
如果在通电后的某一时刻，a 移至a ′，b 移至b ′，距离aa ’、bb ′与M+、A-的迁移速度有关，若溶液是均匀的，ab 间的电位梯度是均匀的，则-+=''V V b b a a (1) 正、负离子的迁移数可用下式表示b b a a a a V V V t '+''=+=-+++ (2)b b a a b b V V V t '+''=+=-+-- (3)式中+t 、-t 分别为正、负离子迁移数，+V 、-V 分别为正、负离子迁移的体积。
测定a a '、b b '即可求出+t 、-t .(2)另一种方法是使用一种指示剂溶液，只观察一个界面的移动，求算离子迁移数。
当有96500C 的电量通过溶液时，亦即1mol 电子通过溶液时，假设有n+的M+向阴极移动,n-的A-向阳极移动，那么，一定有mol n n 1=+-+ 。
由离子迁移数的定义可知，此时的n+即为+t ,n-即为-t .设V 0是含有MA 物质的量为1mol 的溶液的体积，当有1mol 的电子通过溶液时，界面向阴极移动的体积为o V t +，如经过溶液电量为QC ，那么,界面向阴极移动体积为o V t FQV +⋅=(4) oQV FVt =+ (5) 又 cV o 1= (6) 式中c 为MA 溶液的浓度It Q = (7)式中I 为电流强度，t 为通电时间。
离子迁移数的测定实验报告
离子迁移数的测定实验报告一、实验目的1、掌握希托夫法测定离子迁移数的基本原理和实验方法。
2、学会使用库仑计测量电量。
3、加深对离子迁移现象的理解，计算离子的迁移数。
二、实验原理在电解质溶液中，离子会在电场作用下发生定向迁移。
离子迁移数是指某种离子所迁移的电量在通过溶液的总电量中所占的分数。
假设在一个含有正、负离子的溶液中通以电流，通过电量为 Q 时，正离子迁移的电量为 Q+，负离子迁移的电量为 Q，则正、负离子的迁移数分别为：t+ ＝ Q+ ／ Qt ＝ Q ／ Q且 t+ ＋ t ＝ 1本实验采用希托夫法测定离子迁移数。
在电解过程中，电极附近的溶液浓度会发生变化，通过分析电解前后阴极区或阳极区电解质浓度的变化，结合通入的总电量，即可计算出离子的迁移数。
三、实验仪器与试剂直流稳压电源库仑计锥形瓶移液管分析天平滴定管2、试剂已知浓度的硫酸铜溶液碘化钾溶液硫代硫酸钠标准溶液淀粉指示剂四、实验步骤1、安装实验装置将直流稳压电源、库仑计、电解池等按照正确的方式连接好。
2、配制溶液准确配制一定浓度的硫酸铜溶液，并将其注入电解池中。
接通直流电源，调节电流强度为一定值，进行电解。
记录电解时间和库仑计显示的电量。
4、溶液分析电解结束后，迅速取出阴极区的溶液，用碘量法测定其中铜离子的浓度。
5、计算根据电解前后阴极区铜离子浓度的变化以及通过的总电量，计算铜离子和硫酸根离子的迁移数。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录电解前硫酸铜溶液的浓度：＿____ mol/L电解时间：＿____ s电流强度：＿____ A库仑计显示的电量：＿____ C电解后阴极区溶液中铜离子的浓度：＿____ mol/L2、数据处理计算电解过程中通过的总物质的量：Q ＝ I × t （其中 I 为电流强度，t 为电解时间）计算电解前后阴极区铜离子物质的量的变化：Δn(Cu2+）＝（C1C2) × V （其中 C1 为电解前浓度，C2 为电解后浓度，V 为阴极区溶液体积）计算铜离子迁移的物质的量：n(Cu2+）迁移＝Δn(Cu2+）计算铜离子的迁移数：t(Cu2+）＝ n(Cu2+）迁移／ Q根据上述计算方法，依次计算出硫酸根离子的迁移数。
希托夫法测定离子的迁移数实验测量结果
希托夫法测定离子的迁移数实验测量结果先说一下实验的原理。
希托夫法其实有点像给不同的小孩比赛跑步。
你看，溶液中的离子不都得在电场里走嘛，有些离子走得特别快，像穿了滑板鞋似的，而有些则慢得像拿着大石头走路。
希托夫法通过电泳实验，测定出来不同离子的迁移数，这就相当于告诉我们：“嘿，这个离子跑得特别快，那个离子要慢吞吞的。
”这玩意儿其实不难理解，背后讲的就是物理和电场作用下，离子行为的差异。
搞这个实验时，你得先准备好一些东西。
什么呀？玻璃管、电解质溶液，甚至一些电流表、安培计这些小家伙们也少不了。
听起来有点麻烦，但做下来就能明白了。
你得把电解质溶液放进那根玻璃管里，然后在两端加上电极，让电流通过。
你不光是要观察离子怎么在电场中“跑”，还得利用电流来分析它们的迁移速度。
是不是觉得这像在做实验里的马拉松比赛？其实也差不多。
说到测量结果呢，实验结束后，你会看到不同离子的迁移数可以通过一些特定的公式算出来。
具体来讲，就是通过测定电流和电解质溶液浓度，再结合一些常数，你就能得到离子在电场中的迁移数。
其实没那么神秘，换个说法，基本上就像你拿着计算器，配合实际测量数据，得出一个数字。
搞定了这些，你就能知道哪些离子跑得快，哪些跑得慢了。
实验过程中也有很多小插曲。
例如有时电流可能不稳定，或者溶液浓度配错了，结果出来差得离谱。
说实话，实验就是这么个不稳定的“老顽童”，它时不时就给你点小麻烦。
但正是这些麻烦，才让你对实验的过程产生更多的兴趣。
如果一切都顺利，谁不喜欢简单一点呢？但是挑战来的时候，也能激发你更多的好奇心。
不光是数据，实验里的观察同样让人有点小激动。
你发现，一些离子穿过溶液时，溶液的颜色可能会有细微的变化，或者产生气泡什么的。
这些现象就像是给枯燥的实验加点“戏份”，让它不那么单调乏味。
搞实验时，你就会有一种“啊，原来是这样！”的感觉，感觉自己像个侦探，慢慢揭开一个个谜团。
搞这个实验，最后最关键的就是测定结果的精确度了。
实验10离子迁移数的测定——希托夫法
实验10 离子迁移数的测定——希托夫法实验10 离子迁移数的测定——希托夫法一、目的要求1. 掌握希托夫法测定离子迁移数的方法2(了解气体库仑计的原理及应用。
(加深对离子迁移数的基本概念的理解 3二、原理在电场的作用下～即通电于电解质溶液～在溶液中则发生离子迁移现象～正离子向阴极移动～负离子向阳极移动。
正、负离子共同承担导电任务～致使电解质溶液能导电～由于正负离子移动的速率不同～因此它们对任务分担的百分数也不同～某一种离子迁移的电量与通过溶液总电量之比称为该离子的迁移数。
II，,由迁移数定义:t,,t= -+I，II，I，,，,式中I、I分别为正负离子所负担的迁移的电量～t及t为相应离子的迁移数。
--++图10-1 离子的电迁移情况希托夫法是根据电解前后阴极区及阳极区的电解质数量的变化来计算离子的迁移数。
我们用图13—1来说明。
设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB～将溶液分为阳极区～中间区和阴极区三部分。
假定在末通电前～各区均含有正、负离子各5mo1～分别用“+”、“-”号的数量来表示正、负离子的物质的量。
今通入4法拉第的电量之后～在阳极上有4mol负离子发生氧化反应～同时在阴极上有4mol正离子发生还原反应～在溶液中的离子也同时发生迁移。
假如正离子的速率是负离子的3倍～则在溶液中的任一截面上～将有3mo1的正离子通过截面向阴极移动～有1mo1的负离子通过截面向阳极移动～通电完毕后～中间区溶液的浓度不变～但阳极区及阴极区的浓度都会有变化～它们之间的浓度变化关系可以用公式表示出来。
如分析阴极区:,,,nn n,- 始后迁，，，，nnn ,+-n 始后迁电同理分析阳极区:,,,,,+- nnnn始后迁电，，,,+ nnn始后迁-2, 对HSO溶液～因为SO不参加电极反应～参加电极反应的是OH离子～所以此时上述244公式应是:,,, ,+ nnn始后迁，，，，,-+ nnnn始后迁电在上述各公式中:,，、分别表示通电后各区所含负离子及正离子物质的量。
希托夫法测定离子迁移数实验报告
希托夫法测定离子迁移数实验报告实验目的：
通过希托夫法实验测定离子迁移数，掌握实验方法，实验步骤
和结果分析。
实验原理：
希托夫法是一种测定离子迁移数的方法。
基本原理是：溶液中
的离子促进电流的传递，因而对电化学反应的速率产生影响。
测
量电流通过溶液时，获得能够克服溶液的电阻力而流动的电量。
而溶液电阻的大小，将给出溶液的离子迁移数，即离子的运动速率。
因此，根据溶液电阻的大小可以计算出一个离子迁移数指数。
实验步骤：
1. 接通电源，将电位计设为零。
2. 用伏安计对电池进行测定，记下电池电位。
3. 在盛有过电荷盐溶液的挂有电极的玻璃管中插入银电极并用
紧固剂固定，使电极与溶液保持一定距离，并且保证电极浸没在
溶液中。
4. 测量溶液内的电压和电流，计算离子迁移数。
实验结果：
实验过程中，测量到电池电位为1.23V，测得溶液内的电流为1.5A，电势为0.5V。
按照希托夫法计算，得到离子迁移数为2。
实验分析：
实验结果表明，在该溶液中，离子迁移速率为2，说明离子在溶液中传输速度较快，能促进电流传递，为后续研究ionic compounds提供了参考。
结论：
通过实验，对希托夫法测定离子迁移数的方法进行了掌握，实验结果表明，离子迁移速率为2，这有助于为后续的相关研究提供参考和借鉴。
离子迁移数的测定实验报告思考题
离子迁移数的测定实验报告思考题离子迁移数的测定实验报告思考题摘要：本文通过对离子迁移数测定实验的思考和总结，探讨了离子在电解质溶液中的迁移行为以及测量方法。
首先介绍了离子迁移数的概念和意义，然后介绍了三种常用的测定离子迁移数的方法，包括Kohlrausch 法、电导法和扩散法。
在实验中使用了Kohlrausch法来测定NaCl和KCl的离子迁移数，并对实验结果进行了分析和讨论。
对离子迁移数的测定方法进行了比较和评价，并对实验中可能出现的误差进行了思考。
目录：1. 研究背景与意义2. 离子迁移数的定义3. 测定离子迁移数的方法3.1 Kohlrausch法3.2 电导法3.3 扩散法4. 实验设计与结果分析5. 测定方法的比较与评价6. 对实验误差的思考7. 结论与展望1. 研究背景与意义离子迁移数是描述离子在电解质溶液中迁移速率的重要参数，对于理解溶液中的离子运动行为具有重要意义。
离子迁移数的测定方法具有很高的实际应用价值，能够在电化学、化学工程以及环境科学等领域中发挥重要作用。
2. 离子迁移数的定义离子迁移数是指在电解质溶液中，一个离子在单位电场强度下的迁移速率与总离子迁移速率之比。
它可以用来描述离子的电荷效应以及在溶液中的运动能力。
3. 测定离子迁移数的方法3.1 Kohlrausch法Kohlrausch法是一种通过测量电解质溶液的电导率来求得离子迁移数的方法。
该方法基于Kohlrausch定律，通过测量不同浓度下电导率的变化，计算离子迁移数。
3.2 电导法电导法是一种通过测量电解质溶液的电导率来求得离子迁移数的方法。
通过测量电解质溶液电导率与浓度的关系，可以得到离子迁移数。
3.3 扩散法扩散法是一种通过测量离子在电解质溶液中的扩散速率来求得离子迁移数的方法。
通过测量电解质溶液中溶质染料的扩散速率和离子迁移速率之比，可以得到离子迁移数。
4. 实验设计与结果分析在实验中，我们使用Kohlrausch法来测定NaCl和KCl的离子迁移数。
希托夫法测定离子迁移数实验思考题
希托夫法测定离子迁移数实验思考题
1.如何保证电量计中测得的气体体积是在实验大气压下的体积？
答：在读取液面高度时将量气管与水准管比平即可。
2.中间区浓度改变说明什么？如何防止？
答：理论上，中间区浓度不会发生改变，但由于实验装置及操作原因，中间区浓度可能发生改变，这说明：（1）实验装置本身可能存在问题，阴/阳极区与中间区溶液之间存在扩散甚至流动，从而使中间区浓度发生改变；（2）操作时可能存在问题，通电结束放液时没有将夹子夹紧，从而使阴/阳极区溶液混进中间区。
防止的办法是尽量保持三部分之间平衡，或通电过程中将三者之间的夹子稍微夹一下，减小阴/阳极区溶液与中间区之间的扩散。
3.为什么不用蒸馏水而用原始溶液冲洗电极？
答：用原始溶液冲洗电极的目的是将电极上浓度较大的溶液冲回到待测液中，以减小浓度测量的误差。
加入原始液并不影响最终结果求算，数学推导如下：
设加入的原始溶液质量为xg，并近似认为加入前后溶液密度不变，则加入后的溶液浓度
则有
可见，加入原始液并不影响结果，所以可以用原始液冲洗电极。
1/ 1。
离子迁移数与浓度、温度
其定义式为：
tB def
IB I
t B是量纲为1的量，数值上总小于1。
由于正、负离子移动的速率不同，所带的
电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的分
数也不同。
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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。
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3）接线：连接好希托夫管，调节电流在10mA 左右
4）通电：通电1h，关闭活塞A、B。取出库仑 计中的铜阴极，称重记为m2.
5) AgNO3浓度分析：取中间区域和原始AgNO3 溶液25ml，分析其浓度。（如果差别太大， 则必须重做实验）
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6) 阴阳极AgNO3浓度分析：阳极和阴极区域的 溶液称重，并分析其含量
5. 思考题
如果中间区域离子浓度发生改变，为何要重做？ 通过库仑计的电流密度为什么不宜太大或太小？ 影响本实验的因素有哪些？
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4. 数据处理
1) 通入的电量，由库仑计中称重阴极质量的增加而得 2) 电解前含Ag+的物质的量n(起始）。 3) 电解后含Ag+的物质的量n(终了）。 4) 写出电极上发生的反应。 5) 判断离子迁移的方向。 6) 根据公式求出离子迁移数 tAg+
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希托夫法测定离子迁移数
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三峡大学化学与的
掌握希托夫法测定离子迁移数的原理和方法 掌握库仑计的使用 测定AgNO3中Ag+的迁移数
离子的迁移数
希托夫法测定离子的迁移数一、实验目的掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的基本原理和操作方法。
测定4CuSO 溶液中+2Cu 和-24SO 的迁移数。
二、实验原理当电流通过电解质溶液时，在两电极上发生氧化、还原反应，反应物质的量与通过电量的关系服从法拉第定律。
同时，在溶液中的正、负离子分别向阴、阳两极迁移，由于正、负离子的移动速度不同，所带电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的份额也不同。
电解的结果是两极区的溶液浓度发生了变化。
为了表示电解质溶液中离子的特征，以及它们对溶液导电能力贡献的大小，引入离子迁移数的概念。
通 电 前通 电 放 电 后图21.1 离子电迁移示意图在两个惰性电极之间设想两个假想截面AA 、BB ，将电解池分成阳极中间区和阴极区（图21.1）。
假定电解质MA 溶液中仅含有一价正、负离子+M 和-A ，且负离子的运动速度是正离子运动速度的三倍，即+-=v v 3。
电极通电、放电后的结果是：阴极区：只剩下2个离子对，这是由于从阴极区移出三个负离子所致；阳极区：只剩下4个离子对，这是由于从阳极区移出一个正离子所致。
通过溶液的总电量Q 为正、负离子迁移电量的总和，即4个电子电量，因此可以得到如下关系：)()(-+-+==Q Q v v 负离子迁移的电荷量正离子迁移的电荷量阴极区减少的电解质阳极区减少的电解质 定义离子的迁移数为：正离子迁移数 Q Q t ++=，负离子迁移数 QQt --=，其中Q 总电量 1=+=+∴-+-+QQ Q Q t t 离子迁移数可以用希托夫法进行测定，其实验原理如图2所示，包括一个阴极管、一个阳极管和一个中间管，外电路中串联有库仑电量计（本实验中采用铜电量计），可测定通过电流的总电量。
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，比较等重量溶剂所含MA 的量，可计算出通电后迁移出阳极区（或阴极区）的MA 的量。
通过溶液的总电量Q ，由串联在电路中的电量计测定。
离子迁移数的测定(1)
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七、数据记录与处理
表1、盐酸迁移实验体积与时间 盐酸浓度________ 电流强度__________
体积/mL 0．02 0．04 0.06 0．08 0.10 0．12 0．14 0．16 0．18 0.20 时间/s
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七、数据记录与处理
表1、盐酸迁移实验体积与时间 盐酸浓度________ 电流强度__________
粗调和电流细调沿逆时针方向旋到最小，再打开电源。此时仪器输 出电压显示接近零，否则立即关闭电源，检查线路或迁移管中是否 有气泡。 （3）用电流细调调节电流为2.00mA，迁移管中会出现蓝色界面，当 其超过橡胶管的高度后，应尽快开始开动秒表计时，每0.02mL记录 一次时间，一直到蓝色界面迁移0.2mL后，停止计时，将电流细调 逆时针旋到最小，关闭电源，再取下电极夹。倒出溶液，重复一次。 （4）改变盐酸浓度，改变电流，测两次。 （5）洗净迁移管、烧杯等。
4）接与取下电极夹应在电源关闭下进行。电极夹上应有绝缘塑料,小 心触电。不要双手接线。
5）每次测定完后均应洗涤迁移管，并重新装溶液，注意每次从同一 刻度开始，从同一刻度结束。秒表读数时不应停止。
6)清洗迁移管与装盐酸均应在水槽上方进行。
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九、参考文献
1、刘勇健 白同春 《物理化学实验》南京 大学出版社，2009。
保持界面清晰，防止由于重力而产生搅 动作用，应将密度大的溶液放在下面。 当有电流通过溶液时，阳离子向阴极迁 移，原来的界面aa’上移，经过一定时间 到达bb’。设V为aa’和bb’间的体积， 为 Mz+的tM迁z 移数。
迁移管中的电位梯度
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二、实验原理
据定义有：
tM z
cVF Q
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。
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希托夫法测定离子迁移数实验思考题
1. 如何保证电量计中测得的气体体积是在实验大气压下的体积？
答：在读取液面高度时将量气管与水准管比平即可。
2. 中间区浓度改变说明什么？如何防止？
答：理论上，中间区浓度不会发生改变，但由于实验装置及操作原因，中间区浓度可能发生改变，这说明：（1）实验装置本身可能存在问题，阴/阳极区与中间区溶液之间存在扩散甚至流动，从而使中间区浓度发生改变；（2）操作时可能存在问题，通电结束放液时没有将夹子夹紧，从而使阴/阳极区溶液混进中间区。
防止的办法是尽量保持三部分之间平衡，或通电过程中将三者之间的夹子稍微夹一下，减小阴/阳极区溶液与中间区之间的扩散。
3. 为什么不用蒸馏水而用原始溶液冲洗电极？
答：用原始溶液冲洗电极的目的是将电极上浓度较大的溶液冲回到待测液中，以减小浓度测量的误差。
加入原始液并不影响最终结果求算，数学推导如下：设加入的原始溶液质量为xg，并近似认为加入前后溶液密度不变，则加入后的溶液浓度
则有
可见，加入原始液并不影响结果，所以可以用原始液冲洗电极。