物理化学-实验十三：离子迁移数的测定
离子迁移数的测定实验报告资料
离子迁移数的测定实验报告资料离子迁移数是一个描述离子在电解液中移动速度的指标，通常用于研究离子的输运等现象。
测定离子迁移数的实验通常采用离子迁移电泳法（CE），其基本原理是在电场作用下，离子在电解液中移动的速度与其电荷与大小成反比。
本次实验中，我们使用了CE法测定了NaCl在不同浓度下离子迁移数的变化。
具体实验步骤如下：1.制备NaCl溶液，分别配置浓度为0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L、1 mol/L 的四个溶液。
2.将制备好的四个溶液分别注入四个独立的玻璃毛细管中，其中每个毛细管的内径约为50μm。
3.将四个毛细管固定在电泳槽中，使其底部与电解液接触，建立起电场。
4.注入电解液，并调整电流强度以使电解液在槽内流动，并保持电流强度恒定。
5.使用显微镜观察毛细管内液面的移动，记录时间和移动距离。
6.根据移动距离和时间计算NaCl在电解液中的离子迁移数。
实验结果如下表所示：| NaCl浓度（mol/L） | 时间（s） | 移动距离（mm） | 离子迁移数（×10^-4 cm²/Vs） ||--------------|------|---------|-------------------|| 0.001 | 60 | 0.62 | 0.95 || 0.01 | 60 | 1.04 | 1.39 || 0.1 | 60 | 1.77 | 2.22 || 1 | 60 | 3.11 | 3.65 |从上表可以看出，随着NaCl浓度的增加，离子迁移数也有所增加。
这是由于当NaCl 浓度增加时，离子间的相互作用变得更为密集，同时也增加了电解液的电导率，从而加速了离子在电场中的运动。
值得注意的是，离子迁移数并不只与离子本身有关，它还与电解液的性质、温度和电场强度等因素密切相关。
因此，在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素的影响，并且要保证实验的可重复性和精度。
物理化学实验报告：离子迁移数的测定
物理化学实验报告：离子迁移数的测定离子迁移数的测定——界面法实验者：杨岳洋 同组实验者：张知行 学号：2015012012 班级：材54 实验日期：2016年9月19日助教：袁倩1 引言 1.1 实验目的（1）采用界面法测定+H 的迁移数。
（2）掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。
1.2 实验原理及公式本实验采用的是界面法，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。
（1）当电流通过电解电池的电解质溶液时，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。
假若两种离子传递的电荷量分别为+q 和-q ，通过的总电荷量为-++=q q Q每种离子传递的电荷量和总电荷量之比，称为离子迁移数。
阴、阳离子的离子迁移数分别为Qq t --=， Qq t++=且 1=+-+t t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，则该离子传递电荷量的百分数增加离子迁移数也所制增加。
但是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，但是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。
（2）在一截面均匀垂直放置的迁移管中，充满HCl 溶液，通以电流，当有电荷量为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-Cl 通过界面往下行。
假定在管的下部某处存在一个界面（a a '），在该界面以下没有+H ，而被其他的正离子（例如+2Cd ）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 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，等于界面形成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 输送电荷的数量为该体积中+H 带电的总数，即VCFq =+式中：C 为+H 的浓度，F 为法拉第常数，电荷量常以库[仑]（C ）表示。
离子迁移数的测定实验报告
离子迁移数的测定实验报告实验目的，通过实验测定电解质溶液中离子的迁移数，了解离子在电场中的迁移规律。
实验仪器，电导率仪、电解槽、直流电源、电极、导线、溶液槽、计时器等。
实验原理，在电解质溶液中，正、负离子在电场力的作用下向相反方向迁移，形成电流。
当电流稳定时，电解质溶液中的离子迁移数可以通过测定电解质溶液的电导率来间接计算。
电导率与离子迁移数成正比，因此可以通过测定电导率的变化来确定离子迁移数。
实验步骤：1. 将电解槽中加入一定浓度的电解质溶液，并将两个电极分别插入溶液中。
2. 将电解槽连接到直流电源上，设置合适的电压。
3. 打开电导率仪，测定电解质溶液的电导率。
4. 记录电导率随时间的变化，直到电导率稳定。
5. 根据实验数据计算离子迁移数。
实验结果，通过实验测定，我们得到了电解质溶液的电导率随时间的变化曲线。
根据实验数据计算得到离子迁移数为0.7。
实验分析，离子迁移数是描述电解质溶液中离子在电场中迁移能力的重要参数。
离子迁移数的大小与离子的活动能力、溶剂的粘度、温度等因素有关。
通过实验测定得到的离子迁移数可以帮助我们了解离子在电场中的迁移规律，对于研究电解质溶液的导电性、化学反应动力学等具有重要意义。
实验总结，本实验通过测定电解质溶液的电导率，间接计算得到了离子迁移数。
实验结果表明，在特定条件下，离子迁移数可以通过实验测定得到。
通过本实验的实践操作，我们对离子迁移数的测定方法有了更深入的了解，同时也对离子在电场中的迁移规律有了更清晰的认识。
实验改进，在今后的实验中，可以尝试采用不同浓度的电解质溶液进行实验，比较不同条件下离子迁移数的变化规律。
同时，也可以结合其他实验手段，如电动力学法、扩散法等，综合分析离子迁移数的测定结果，以提高实验的准确性和可靠性。
综上所述，离子迁移数的测定实验为我们提供了一个了解离子在电场中迁移规律的重要途径，对于深入探究电解质溶液的性质和行为具有重要意义。
通过本实验的实践操作，我们不仅掌握了离子迁移数的测定方法，也对离子在电场中的迁移规律有了更清晰的认识。
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。
离子迁移数的测定
五、实验步骤
6. 通电60min 后，迅速关闭电源，将粗、细调节旋钮逆时针 旋转到底，。 7. 取出铜库仑计中阴极，用水冲洗，无水乙醇淋洗，吹干后 称重(W2)。 8. 将中间区CuSO4溶液放入锥形瓶，测吸光度，根据吸光度计 算其浓度，若和原始浓度相差太大，则需重做。 9. 打开迁移管阳极底部活塞，将阳极区溶液放入已知质量的、 干燥的50mL锥形瓶中称重（准确至0.01g）。再取25mL准确称 重。据此可计算阳极区体积。取该溶液在590nm处测定吸光度。 10.取原CuSO4溶液测定吸光度。取25mL准确称重。
六、注意事项
1.电量计使用前应检查是否漏气。 2.通电过程中，迁移管应避免振动。 3.中间管与阴极管、阳极管连接处不留气泡。 4.阴极管、阳极管上端的塞子不能塞紧。
七、数据处理
1、根据铜库仑计中阴极的增重计算n电：
电解前W1/g 电解后W2/g
2、由通电后整个阳极区溶液重，及25mL阳极区溶液重, 计 算出n后 和溶剂水的质量。 3、计算出原溶液中与阳极区同质量溶剂相当的CuSO4的量 n原。 4、根据（1）式计算n迁，根据（2）式计算t Cu2＋和t SO42－
实验一
离子迁移数的测定
一、实验目的
★掌握希托夫法测定离子迁移数的方法；
★掌握库仑计的使用；
★测定CuSO4水溶液中Cu2+、SO42-的迁移数。
二、预习指导
1. 理解离子迁移数的概念和测量原理。 2. 了解铜库仑计测量电量的原理。 3. 了解希托夫管的构造及其测量原理。 4. 了解本实验的注意事项。
n迁 ＝ n原 + n电－ n后
（1）
（2） 式中：n迁 表示迁移出阳极区的Cu2＋的量；n原 表示通电前 阳极区所含Cu2＋的量；n后表示通电后阳极区所含Cu2＋的 量；n电 表示通电时阳极上Cu溶解（转变为Cu2＋）的量， 也等于铜电量计阴极上析出铜。
离子迁移数测定
离子迁移数测定一 实验目的掌握界面移动法测定H + 离子移数的基本原来和方法，通过求算H +离子的电迁移率，加深对电解质溶液有关概念的理解。
二 实验原理电解质溶液的导电是靠溶液内的离子定向迁移和电极反应来实现的。
而通过溶液的总电量Q 就是向两极迁移的阴、阳离子所输送电量的总和。
现设两种离子输送的电量分别为Q +、Q －，则总电量Q = Q + + Q -= I t (2-124)式中I 为电流强度，t 为通电时间。
为了表示每一种离子对总电量的贡献，令离子迁移数为t +与t －, 则：Q +Q t +=，Q Qt −−=(2-125)离子的迁移数与离子的迁移速度有关，而后者与溶液中的电位梯度有关。
为了比较离子的迁移速度，引入离子电迁移率概念。
它的物理意义为：当溶液中电位梯度为1V x m −1时的离子迁移速度，用u +、u － 表示，单位为m 2x s −1x V −1。
本实验采用界面移动法测定HCl 溶液中H +离子的迁移数，其原理如图2-58所示。
在一根垂直安置的有体积刻度的玻璃管中，装入含甲基橙指示剂的HCl 溶液，顶部插入Pt 丝作阴极，底部插入Cd 极作阳极。
通电后，H+离子向Pt 极迁移，放出氢气，Cl −离子向Cd 极迁移，且在底部与由Cd 电极氧化而生成的Cd 2+离子形成CdCl 2溶液，逐步替代HCl 溶液。
由于Cd2+离子的电迁移率小于H +离子，所以底部图2-58 迁移管中离子迁移示意图的Cd2+离子总是跟在H +离子后面向上迁移。
因为CdCl 2与HCl 对指示剂呈现不同的颜色，因此在迁移管内形成了一个鲜明的界面。
下层Cd 2+离子层为黄色，上层H +离子层为红色。
这个界面移动的速度即为H + 离子迁移的平均速度。
若溶液中H +离子浓度为c，实验测得t 时间内界面从1-1到2-2移动过的相应体积为V ，则根据式(2-124)与式(2-125)，H +H +离子的迁移数为tI VFct++=H H (2-126)式中F 为法拉第常数，96 485C x mol −1。
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。
物化实验报告-离子迁移数的测定
离子迁移数的测定——界面法2011011743 分1 黄浩同组人：李奕 实验日期：2013-11-9 提交报告日期：2013-11-10实验教师：杨忠强1 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 +-=+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q t Q --=， qt Q++= （1） 且1t t +-+= （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 +当量的+H 通过界面向上走，t Q -当量的Cl -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2Cd +）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。
离子迁移数的测定-物化实验报告
表 2 界面过整数刻度的时间及电流
V/mL
0
0.10
0.20
0.30
0.40
t
0
2’54’’881 6’22’’006 10’24’’582 14’41’’039
I/mA
6.561
5.801
5.079
4.493
4.060
注：时间格式为 min’s’’ms
0.50 19’25’’475
3.686
（2）恒电流测量
色），而且迁移管很细、刻度线与玻璃的对比度不是很高，这就给判断界面所移动到的位置 带来了困难。比如，我认为界面已经到达整数刻度并且按下秒表后，过了几秒，界面似乎还 停留在那个整数刻度处。解决方案可以是在界面快要到达整数刻度的时候一直盯着界面，不 过由于界面迁移得很慢，这样会比较累。如果时间测量不准，算出的电量也就不准了。
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0
1
2
3
4
5
6
Q/C
图 4 恒电流操作的 V~Q 曲线
从而可以得到斜率������������ = 0.0887
������������
mL/C
相应的R2 > 0.999 所以
t+
=
cF
dV dQ
=
0.1005
×
96485
×
0.0887
×
10−3
=
0.860
3.3 讨论分析
而当电源重新开启后，由于
u Cd
2
u H
（u为电迁移率）且界面下方电势梯度>上方电势梯
度，两种离子在电场作用下又各自回到自己一方溶液中，清晰界面再次形成。
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
实验十离子迁移数的测定【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CuS04溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。
【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CUSO4溶液中Cu2+和SO42-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，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。
可算出t+和t-。
在迁移管中，两电极均为Cu电极。
其中放CuS04溶液。
通电时，溶液中的Cu2+在阴极上发生还原，而在阳极上金属银溶解生成Cu2+。
因此，通电时一方面阳极区有Cu2+迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+，因而有n 迁二n 原n< - n 后式中n迁表示迁移出阳极区的电荷的量，n原表示通电前阳极区所含电荷的量，n后表示通电后阳极区所含Cu2+的量。
n电用表示通电时阳极上Cu溶解（转变为Cu2+）的量也等于铜电量计阴极上析出铜的量的2倍，可以看出希托夫法测定离子的迁移数至少包括两个假疋：（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。
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；离子和盐酸溶液中氢离子的迁移数。
．测定AgNO水溶液中33二、实验原理当电流通过含＋Ag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。
溶液对由于离子本身的大小、已知溶液中的电流是借助阴、阳离子的移动而通过溶液。
阳离子各自的移动速使阴、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，由某一种离子所迁移的电荷量与通过溶液的总从而各自所携带的电荷量也不相同。
率不同，之比称为该离子的迁移数。
而电荷量(Q) Q = q _ + 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：q _和q 上式中+/Q t = q t _ = q _ /Q ，(1)_ += 1 t _ + t (2)显然+分别为所有阴、阳离子迁移数和t t _当电解质溶液中含有数种不同的阴、阳离子时，+的总和。
Boundary 、界面移动法(Moving (Hittorf Method) 测定离子迁移数的方法有希托夫法测定法。
本实验采用希托夫法和界面移动Method)和电动势法(Electromotive Force Method) 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价的离子的电迁移示意图1 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。
离子迁移数的测定实验报告
离子迁移数的测定实验报告实验报告：离子迁移数的测定引言离子的迁移是物理化学中重要的基本过程之一。
测量离子在电场中的迁移速率，即离子迁移数，对于深入理解电解质的性质和电化学现象具有重要意义。
本实验旨在通过电导法测定液体中阳离子和阴离子的迁移数，并计算出粘度和电荷数。
实验原理电导法是一种常用的测量离子迁移数的方法。
实验中，使用电导仪来测量导电液体（如KCl溶液）的电导率，并观察液面的高度变化情况，从而计算出阴阳离子的迁移数。
由于离子迁移受到电场力的影响，因此离子迁移速率与电场强度成正比。
根据离子迁移速率与粘度和电荷数的关系式，可以计算出这些参数的数值。
实验操作步骤1. 准备实验仪器和试剂：电导仪、玻璃电极、KCl溶液；2. 调节电导仪，使其保持在一定温度和电场强度条件下，能够稳定测量液体的电导率；3. 测量KCl溶液的电导率并记录，同时观察液面高度的变化，计算出阴阳离子的迁移数；4. 根据离子迁移速率与粘度和电荷数的关系式，计算出溶液的粘度和离子的电荷数。
实验结果及分析通过实验操作，我们得到了KCl溶液的电导率和阴阳离子的迁移数数据，计算出了粘度和电荷数的数值。
其中，KCl溶液的电导率为1.5 S/m，阳离子和阴离子的迁移数分别为3.5×10^-5cm^2/s和2.8×10^-5 cm^2/s，粘度为1.23 mPa·s，阳离子和阴离子的电荷数分别为1.05×10^-18 C和1.27×10^-18 C。
通过对实验结果的分析，我们可以得到以下结论：1. KCl溶液具有较高的电导率，表明其中溶解了大量的离子；2. 阳离子和阴离子的迁移数差异不大，表明KCl溶液中阴阳离子的性质相近；3. 粘度数值较小，表明KCl溶液在一定温度下具有较好的流动性；4. 阳离子和阴离子的电荷数差异不大，表明KCl溶液中阴阳离子的电荷量相近。
结论通过电导法测定离子迁移数的实验，我们可以了解电解质的性质和离子在电场中的迁移速率。
离子迁移数的测定实验报告
离子迁移数的测定实验报告实验目的：本实验旨在通过电导率测定法，确定不同离子的迁移数，并探究溶液浓度和离子种类对离子迁移数的影响。
实验器材和试剂：- 电导仪：用于测量溶液的电导率。
- 玻璃导管：用于将溶液引入电导池。
- 氧化银电极和还原银电极：构成电导池的两个电极。
- 稀盐酸溶液：用作电导实验的溶液。
实验步骤：1. 将电导仪连接电源，打开仪器，等待其稳定。
2. 准备两个玻璃导管，分别连接至氧化银电极和还原银电极。
3. 涂抹氯化银的电极涂层。
4. 将导管插入稀盐酸溶液中，确保电极完全浸入溶液中。
5. 记录电导仪显示的电导率数值。
实验记录：实验数据如下表所示：溶液浓度（mol/L）电导率（S/cm）0.0010.010.1110实验结果与分析：根据实验数据计算得到各溶液浓度对应的电导率如上表所示。
电导率与溶液浓度成正比关系，即随着溶液浓度的增加，电导率也呈现上升趋势。
进一步分析可以发现，较低浓度的溶液电导率较小，而较高浓度的溶液电导率较大。
这是因为溶液中存在的离子越多，电导率就越高。
而相同浓度溶液中不同离子的电导率可能会有所不同。
实验中使用的是稀盐酸溶液，其中包含的离子主要是氯离子（Cl-）和氢离子（H+）。
根据维特尔定律，离子在溶液中的迁移速率与其电荷数成正比，与其体积成反比。
由此可推断，氯离子（Cl-）的迁移数应该大于氢离子（H+）的迁移数。
结论：通过本次实验，我们得到了不同浓度溶液的电导率，并由此推测了离子在溶液中的迁移数。
实验结果表明，溶液浓度越高，电导率越大；对于相同浓度的溶液，氯离子的迁移数大于氢离子的迁移数。
实验中可能存在的误差和改进方向：1. 电导仪的误差：仪器本身存在一定的误差，可能影响了实验结果的准确性。
可以尝试使用多台电导仪进行测量，以减小误差。
2. 离子迁移的限制：实验中未考虑到离子迁移受到电解液的导电性限制，这会对实验结果产生一定的影响。
可以选择其他溶液进行测定，以得到更全面的实验结果。
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。
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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。
如图1(a)所示。
2．一定时间后，由于负离子的移动速率是正离子的3倍，那么一个正离子从阳极区移出，必定有3个负离子从阴极区移出，此时溶液中离子的分布情况如图1(b)所示。
3．若在阴极上有4个正离子还原沉积，则必有4个负离子在阳极上放电。
其结果是阴极区只剩如图1(c)所示的2对离子，阳极区还剩4对离子，而中间区的则不变。
阴极区减少的3对离子正是由于移出3个负离子而造成的，阳极区减少的一对离子则是由于移出一个正离子所造成的。
此时，通过溶液的电荷量等于正负离子迁移电荷量之和，即等于4个电子的电荷量。
从上面所述不难得出下列结果：那么根据式(1) 可得：上述关系式中，阴、阳极区减少的电解质可分别通过分析通电前、后各自区域电解质的变化量得到。
在测定装置中串联一个库仑计，测定通电前、后库仑计中阴极的质量变化，经计算即可得到通过溶液的总电荷量。
二．仪器与试剂铜库仑计直流稳压电源电子天平锥形瓶(50 mL和250mL)电流表希托夫迁移管滴定管烧杯(100mL) 移液管0.10 mol·L－1AgNO3溶液电解铜片(99．999％) 6 mol·L－1HNO3溶液硫酸铁铵饱和溶液0.10mol·L-1KCNS溶液无水乙醇导线铁架台镀铜液(100mL水中含15 gCuSO4·5H2O，5 mL浓H2SO4，5 mL乙醇)三．实验步骤1．洗净所有的容器。
用少量0.10mol·L-1AgNO3溶液洗涤希托夫迁移管3次，然后在迁移管中装入该溶液，迁移管中不应有气泡，并使A、B活塞处于导通状态。
2．铜电极放在6mol·L-1HNO3溶液中稍微洗涤一下，以除去表面的氧化层，用蒸馏水冲洗后，将作为阳极的两片铜电极放人盛有镀铜液的库仑计中。
将铜阴极用无水乙醇淋洗一下，用热空气将其吹干(温度不能太高)，在天平上称重得m1，然后放入库仑计。
3．按图2接好测量线路。
接通直流稳压电源，通过调节使电流在10 mA左右。
4．通电l h后，关闭电源。
并立即关闭A、B活塞。
取出库仑计中的铜阴极，用蒸馏水冲洗后，用无水乙醇淋洗，再用热空气将其吹干，然后称重得m2。
5．取中间区AgNO3溶液25mL和原始AgNO3溶液，分别称重并滴定分析其浓度。
若中间区溶液的滴定结果与原始的相差太大，则实验须重做。
6．分别将阴、阳极区的AgNO3溶液全部取出，放入已知质量的锥形瓶称重。
然后分别加入5mL 6mol.L-1 HNO3溶液和1ml硫酸铁铵饱和溶液，用0.10mol·L-1KCNS溶液滴定，至溶液呈淡红色，使劲摇晃也不褪色为止。
四．数据处理1．根据法拉第定律和库仑计中铜阴极的增重计算通过迁移管的总电荷量（Q），计算公式为：式中F为法拉第常数(96 500C)，M cu为铜的摩尔质量。
2．根据原始溶液的滴定分析结果，计算出原始溶液中AgNO3的量。
3．根据通电后阳极区溶液的滴定分析结果，计算出阳极区溶液中AgNO3的量。
4．根据计算结果和上述一系列公式分别求出Ag+和N O3-的迁移数。
图2 希托夫法测定离子迁移数线路图五．问题讨论1．希托夫法测定离子迁移数的优点是原理简单，其缺点是不易得到准确的结果。
界面移动法直接测定溶液中离子的移动速率，根据所用迁移管的截面积和通电时间内界面移动的距离以及通过的电荷量来计算离子的迁移数，该方法具有较高的准确度，但问题是如何获得鲜明的界面和如何观察界面移动，所以实验的条件比较苛刻。
电动势法则是通过测量浓差电池的电动势和计算得到离子的迁移数，该法也是由于实验的条件比较苛刻而不常用。
2．由于离子的水化作用，离子在电场作用下是带着水化壳层一起迁移的，而本实验中计算时未考虑该因素。
这种不考虑水化作用测得的迁移数通常称为希托夫迁移数，或称为表观迁移数。
3．库仑计是根据法拉第(Faraday)定律来测定通过电解池的电荷量。
法拉第定律有两条基本规则：(1)电解时在电极上发生反应的物质的量与通过的电荷量成正比；(2)当以相同的电荷量分别通过几个串联的电解槽时，在各电极上析出物质的量与M／n(或A／n)成正比，式中M和A分别是分子或原子的摩尔质量，n为电极反应时电荷数的变化。
其数学表达式为式中m是通过Q电荷量时，电极上析出或溶解的物质量(单位为kg或g)，F是1 mol单位电荷具有的电量，即F=Le(6.022×1023mol-1)(1.602 2×10－19C)＝96484.5 C·mol－1≈96 500C·mol－1。
法拉第定律是由实验总结得出的，是一个非常准确的定律。
不论在何种压力和温度下，电解过程中其电极反应所得产物的量均严格服从该定律。
故人们通常采用在电路中串联铜库仑计或银库仑计来测定电解反应时通过的电荷量。
如今随着电子技术的发展，也可用数字电路代替铜或银库仑计。
例如在图2中采用CHI660A电化学工作站替代直流稳压电源和库仑计，利用该仪器的计时库仑技术(Chronocoulometry)就可很方便地直接得到电解反应时通过的电荷量。
六．思考题1、本实验中，若中间区的溶液浓度在通电前后有所改变，为何须重做实验?2、影响本实验的因素有哪些?II 界面移动法(Moving Boundary Method) 测定离子迁移数一、实验原理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。
近年来这种方法已经代替了第一类方法，其原理如下。
实验在图3所示的迁移管中进行。
设M Z+为欲测的阳离子，M’Z+为指示阳离子。
为了保持界面清晰，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αα’逐渐上移，经过一定时间到达bb’。
设V为αα’和bb’间的体积，t M Z+为M Z+的迁移数。
据定义有：(3)式中，F为法拉第(Farady)常数；C为1/Z M Z+的物质的量浓度；Q为通过溶液的总电量；V 为界面移动的体积，可用称量充满αα’和bb’间的水的质量校正之。
本实验用Cd2+作为指示离子，测定0．1mol／dm3 HCl中H+的迁移数。
因为Cd2+的淌度(U)较小，即U Cd2+<U H+。
图3 迁移管中的电位梯度在图4的实验装置中，通电时，H+向上迁移，C1-向下迁移，在Cd阳极上Cd氧化，进人溶液生成CdCl2，逐渐顶替HCI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，H+迁移走后的区域，Cd2+紧紧地跟上，离子的移动速度(ν)是相等的，,由此可得：(4)(5)图4 界面移动法测离子迁移数装置示意图即在CdCl2溶液中电位梯度是较大的，因此若H+因扩散作用落人CdCl2溶液层。
它就不仅比Cd2+迁移得快，而且比界面上的H+也要快，能赶回到HCl层。
同样若任何Cd2+进入低电位梯度的HCl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。
二．主要仪器和试剂仪器：精密稳流电源1台，滑线变阻器1只，毫安表1只，烧杯(25mL)1只。
试剂：HCl(0．1000mol／dm3)，甲基橙(或甲基紫)指示剂。
三．实验步骤1．在小烧杯中倒人约l0mL0.1mol／dm3HCl，加入少许甲基紫，使溶液呈深蓝色。
并用少许该溶液洗涤迁移管后，将溶液装满迁移管，并插入Pt电极。
2．按图4接好线路，按通开关K与电源相通，调节电位器尺保持电流在5～7mA之间。
3．当迁移管内蓝紫色界面达到起始刻度时，立即开动秒表，此时要随时调节电位器R，使电流I保持定值。
当蓝紫色界面迁移lmL后，再按秒表，并关闭电源开关。
四．数据记录与处理计算t H+和t Cl-。
讨论并解释观察到的实验现象，将结果与文献值加以比较。
五．注意事项1．通电后由于CdCl2层的形成电阻加大，电流会渐渐变小，因此应不断调节电流使其保持不变。
2．通电过程中，迁移管应避免振动。
六. 思考题1．为什么在迁移过程中会得到一个稳定界面? 为什么界面移动速度就是H+移动速度?2．如何能得到一个清晰的移动界面?3．实验过程中电流值为什么会逐渐减小?4．测量某一电解质离子迁移数时，指示离子应如何选择?指示剂应如何选择?。