离子迁移数的测定
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。
【清华】实验14 离子迁移数的测定
实验14 离子迁移数的测定－界面法实验目的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。
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。
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。
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。
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。
基础化学实验实验7 离子迁移数的测定--希托夫法
实验 离子迁移数的测定
• 1 实验目的
• (1) 采用希托夫法测定Cu2+ 、SO42-
离子的迁移数。
•
(2) 掌握测定离子迁移数的原理和方
法及库仑计的使用。
2实验原理
当电流通过电解池时，两电极发生化学变化，电池中 溶液的阳离子和阴离子分别向阴极与阳极迁移。假若两种 离于传递的电量分别为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 ， （ 1） q t t Q Q 且 t-＋t+＝1 （ 2） 本实验采用希托夫(Hittorf)法。电解某电解质溶液时，由于 两种离子运动速率不同，它们分别向两极迁移的 物质的量就不同，因而输送的电量也不同，同时两极附近 溶液浓度改变也不同。
很重要，需仔细进行。
5 问题讨论
（1）如果迁移管中有气泡，对实验有何影响？
（2）在希托夫法中，若通电前后中间区浓度改变， 为什么要重做实验？
6 参考答案
•
• （1）如果迁移管中有气泡，对实验有何 影响？ 答：在迁移数测定过程中，迁移管中有
气泡会对电极周围的溶液产生搅拌；气泡的搅 动很可能会对阴极室、中间室和阳极室三者的 界面产生影响，从而影响实验结果的准确性。
图2 LQY离子迁移数测定装置
1、Hb迁移管 6、阳极插座 2、阳极 3、阴极 4、库仑计 7、电极固定板 8、阴极铜片 5、阴极插座 9、阳极铜片
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
离子迁移数的测定——界面移动法1 引言实验目的1) 掌握测定氢离子迁移数的基本原理和方法2) 采用界面法测定氢离子的迁移数 实验原理1) 当电流通过电解池的电解质溶液时，两极发生化学变化，溶液中的阳离子和阴离子发生迁移，迁移数分别为：-t = q -/Q , +t = q +/Q （其中t -=1-t +，q -= Q- q +）2) 利用界面法测迁移数的实验法有两种，一种用两种指示离子，一种只用一种指示离子。
实验用第二种方法。
在充满HCl 溶液的迁移管中通电，可设其下部有一界面，界面上有氢离子，界面下则是其他阳离子，该界面会随氢离子迁移而向上移动。
有： q +=VCF（其中 C 为氢离子浓度，F 为法拉第常数，V 为通电时间内界面扫过的体积。
）3) 已知，，可得，有：所以，在CdCl 2溶液中电位梯度是较大的，因此若H +因扩散作用落入CdCl 2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Cd 2+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。
2 实验操作2.1 实验药品：HCl 溶液 (0.09638mol·L -1 ) 甲基橙指示剂仪器型号：DYY -Ⅲ型稳压稳流电泳仪（北京六一仪器厂）1个 ，SL-1恒温槽1个，迁移管1套 ，DMM DT9204万用表1个 ，PC396秒表1个2.2 实验条件：室温：17.0℃ 恒温槽温度：24.9~25.1℃（平均维持25.0℃）一个大气压2.3 实验操作步骤：1) 恒压测定i. 按图一连接装置。
将恒温水浴调至25.0℃，连接电路完毕后将电源调至恒压状态，使电流维持在6-7mA 。
将迁移管中注满已滴加适量甲基橙溶液的约1.0mol/L 的盐酸溶液，将镉电极套管加满盐酸溶液，安装在迁移管下部，将银电极放在其上部。
ii. 当界面到达0刻度线之时开始计时，每隔1分钟记录一次电流，界面每移过0.1mL记录一次电流，直至界面移过0.5mL 之后停止通电。
离子迁移数的测定实验报告
离子迁移数的测定——界面法姓名：张腾 学号：2012011864 班级：化21同组实验者：田雨禾 实验日期：2014年12月4日 提交报告日期：2014年12月6日实验助教：王溢磊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与方法。
1.2 实验原理[1]当电流通过电解池溶液时，电极上发生化学变化，溶液中阳离子与阴离子分别向阴极和阳极迁移。
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与总电荷量之比称为离子迁移数，则阴、阳离子的迁移数分别为t −=q −Qt +=q +Q且 t ++t −=1在包含数种电解质的溶液中，t -和t +分别为所有阴、阳离子迁移数总和，一般增加某种离子浓度，其离子迁移数增加；对只含一种电解质的溶液，浓度的改变使离子间引力场改变，自然离子迁移数也改变；若温度改变，迁移数亦变化，一般温度升高时，t -和t +差别减小。
实验中采用界面法，以镉离子作为指示离子，测量一定浓度的盐酸溶液中H +离子迁移数。
在一截面均匀的垂直放置的迁移管中充满盐酸溶液，通以电流，当有Q 电量的电流通过每个静止的截面时，t +Q 当量的H +上行，t -Q 当量的Cl -通过界面下移。
假定在管的下部某处存在一个界面，界面以下没有H +而被Cd 2+取代，此界面将随H +的上移而移动，界面位置可利用界面上下溶液pH 值的不同，使用指示剂显色。
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 +向上迁移的平均速率等于界面上移速率。
在某通电时间t 内，界面扫过体积V ，H +输送电荷数为该体积中H +带电总数，即q +=VCF式中：C 为H +的浓度，F 为法拉第常数，电荷量以库[仑](C)计。
要想使界面保持清晰，须使界面上、下的电解质不相混合，这可通过选择合适的指示离子在通电情况下达到，Cd 2+就符合这个要求。
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
实验十五 离子迁移数的测定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。
(一) 希托夫法测定离子迁移数【目的要求】1. 掌握希托夫法测定离子迁移数的原理及方法。
2. 明确迁移数的概念。
3. 了解电量计的使用原理及方法。
【实验原理】希托夫法测定离子迁移数的示意图如图2-15-1所示 ：将已知浓度的硫酸放入迁移管中，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： 2OH -→e 2O 21O H 22++ 阴极： 2H + ＋2e→ H 2此时溶液中H +离子向阴极方向迁移，SO 2-4离子向阳极方向迁移。
电极反应与离子迁移引起的总后果是阴极区的H 2SO 4浓度减少，阳极区的H 2SO 4浓度增加，且增加与减小的浓度数值相等，因为流过小室中每一截面的电量都相同，因此离开与进入假想中间区的H+离子数相同，SO 2-4离子数也相同，所以中间区的浓度在通电过程中保持不变。
由此可得计算离子迁移数的公式如下：()()-+--=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=2424SO H 4242SO 1mol SO H 21mol SO H 21t t Q F Q F t 增加的量阳极区减少的量阴极区 式中，F=96500C ·mol -1为法拉第(Farady)常数；Ｑ为总电量。
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。
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。
离子迁移数的测量
离⼦迁移数的测量离⼦迁移数的测量1、电解重量分析法将三个表⾯经抛光的固体电解质⽚串接在两电极之间，通直流电电解，经⼀定时间后，根据法拉第定律计算并分析各个电解质⽚的重量，可确定离⼦迁移数和电⼦迁移数。
通电后导电离⼦迁移，会改变电解质⽚的重量，如果重量的变化量与根据法拉第定律计算的数量相等，则离⼦迁移数为1；如果重量差⼩于法拉第定律的计算量，则离⼦迁移数⼩于1。
离⼦迁移数为：t i = W/QM也可⽤此法鉴别导电离⼦种类：将两⽚电解质⽚固定在两⾦属电极之间；⾦属电极的成分是电解质的⼀个组分。
若是阴离⼦导体；通电后，阴离⼦向阳极迁移，与阳极⾦属离⼦化合，使靠近阳极的电解质⽚增重，靠近阴极的电解质⽚减轻；若是阳离⼦导体，则阳离⼦迁移到阴极，使阴极增重，阳极则被电解减轻。
不仅可判断导电离⼦种类，还可计算出离⼦迁移数。
2、电池电动势测量法当固体电解质置于两个已知的参考电极之间，形成⼀可逆电池。
此时，两电极间产⽣⼀固定的符合热⼒学的电动势E。
若存在电⼦导电时，产⽣的电动势被电⼦导电产⽣的短路电流所减低。
实际测量的电动势为E＇将低于电池热⼒学理论电动势E。
L为电解质的厚度，L/σI为电解质的离⼦阻抗，L/σe为电解质的电⼦阻抗,E＇= E - I i L/σI = I e L/σe因为测量的是开路电压，所以有I i=I e,可得: I=Eσiσe/L(σe+σI) 消去I e 和I iE＇=Eσi /(σe +σI)＝Et i t i = E'/EE是电解质电池的理论热⼒学电动势，可由电池反应的⾃由焓变化?G?计算：E＝－?G?/nF。
（n为导电离⼦的电荷数）电解质存在电⼦导电时测量到的电动势E＇低于热⼒学电动势E。
由已知的热⼒学数据，和测量的电动势可从上式计算出电解质的离⼦迁移数t i和电⼦迁移数t e。
（t e=I-t i）电池电动势法测量离⼦迁移数，快速，简单，精确度较⾼。
被⼴泛应⽤。
3、直流极化（Wagner极化）法测量测量固体电解质低电⼦电导时，最好⽤Wagner极化电池法。
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CuSO 4溶液中Cu 2+和SO 42-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，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CuSO 4溶液。
通电时，溶液中的Cu 2+在阴极上发生还原，而在阳极上金属银溶解生成Cu 2+。
因此，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 n =+-迁后原电2u C n t n +=迁电，2241u SO C t t -+=- 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Cu 2+的量。
n 电用表示通电时阳极上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。
南京大学物化实验系列离子迁移数的测定
离子迁移数的测定1实验目的及要求1.1 了解迁移数的意义，并用希托夫(Hittorf)法测定Cu 2+和SO 42-的迁移数，从而了解希托夫法测定迁移数的原理和方法。
2 实验原理电解质溶液依靠离子的定向迁移而导电。
为了使电流能流过电解质溶液，需将两个导作 为电极浸入溶液，使电极与溶液直接接触。
当电流流过溶液时，正负离子分别向两极移动，同时在电极上有氧化还原反应发生。
根据法拉第定律在电极上发生物质量的变化多少与通入电量成正比。
而整个导电任务是由正、负离子共同承担。
通过溶液的电量等于正、负离子迁移电量之和。
如果正、负离子迁移速率不同所带电荷不等，它们迁移电量时，所分担的百分数也不同。
把离子B 所运载的电流与总电流之比称为离子B 的迁移数。
用符号t B 表示，其定义式为：BB I t I=t B 是无量纲的量。
根据迁移数的定义，则正、负离子迁移数分别为I t I I t I γγγγγγ++++----+-==+==+式中γ+、γ-为正负离于的运动速率。
由于正、负离子处于同样的电位梯度中v t v v v t v v +++---+-=+=+式中v +，v -为单位电位梯度时离子的运动速率，称为离子淌度。
t r v t r v +++---== 1t t +-+=希托夫法是根据电解前后，两电极区电解质数量的变化来求算离子的迁移数。
如果我们用分析的方法求知电极附近电解质溶液浓度的变化，再用电量计求得电解过程 中所通过的总电量，就可以从物料平衡来计算出离子迁移数。
以铜为电极，电解稀硫酸铜溶液为例，在电解后，阴极附近Cu 2+的浓度变化是由两种原因引起的：Cu 2+的迁入；Cu 2+在阴 极上发生还原反应。
211()22Cu e Cu s ++→。
Cu 2+的物质量的变化为：(阴极区)n n n n =+-后迁前电式中n 前为电解前阴极区存在的Cu 2+的物质量；n 后为电解后阴极区存在的Cu 2+的物质量； n 电为电解过程阴极还原生成的Cu 的物质量； n 迁为电解过程中Cu 2+迁入阴极区的物质量。
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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。
三、实验原理
电极上发生的反应的量可用 法拉第定律求算。 电解后，阴、阳两极区浓 度都改变，中间区浓度不变。 希托夫法假定，电解前、 后溶液中溶剂水的量不发生 改变。
希托夫法测定的两个假定
• （1）溶剂不导电。 • （2）离子不水化。
这种不考虑水合现象测得的迁移数
称为希托夫迁移数
(或者称为表观迁移数)。
四、仪器与试剂
希托夫离子迁移数测定装臵 1套 锥形瓶 6只 移液管（25mL） 3只 标准溶液： H2SO4（A.R.）； CuSO4 0.05 moL/L C2H5OH (A. R.) CuSO4· 2O (A.R.) 5H
五、实验步骤
1. 洗净所有仪器，注意活塞是否漏水。用0.05molL-1CuSO4溶 液洗涤希托夫迁移管3次，然后在迁移管中装入该溶液，注意不 应有气泡。 2. 用铜电量计测定通过溶液的电量。库仑计铜电极在6 molL1HNO 中稍洗，用蒸馏水冲洗，阴极用无水乙醇淋洗，吹干称重 3 (W1)。 3. 将电源粗、细电流调节旋钮逆时针旋到底，此时电流为零。 注意：电源处于关闭状态。 4. 连接电源输出线，按书P62页接好测量线路，注意正负极。 5. 打开电源，顺时针调节粗调旋钮、细调旋钮，使电流为 10mA，按下计时按钮，开始计时。
t
阴极区减少的电解质 通过溶液的总电荷量
三、实验原理
电极反应
阳极反应：Cu – 2e → Cu2+ 阴极反应：Cu2+ + 2e → Cu
希托夫法测定离子迁移数的装置
三、实验原理
在迁移管中，两电极均为铜电极，其中放入CuSO4溶液。 通电时，溶液中的Cu2＋在阴极上发生还原，而在阳极上金 属铜溶解生成Cu2＋。因此，通电时一方面阳极区有Cu2＋迁 出，另一方面电极上Cu溶解生成 Cu2＋ ，因而有：
电极周围的溶液产生搅拌；气泡的搅动很可能会对阴极
室、中间室和阳极室三者的界面产生影响，从而影响实
验结果的准确性。
（1）在希托夫法中，若通电前后中间区浓度改变， 为什么要重做实验？ • 答：因为根据离子迁移原理，中间各离子的迁
进与迁出，最后保持不变，若中间区的浓度改变，说明
阴阳两极有溶液渗入中间区，使中间区的离子迁移出现 偏差，致使实验出现误差，故必须重做实验。
八、 思考题
1. 在希托夫法中，若通电前后中间区浓度改 变，为什么要重做实验？ 2. 为什么不用蒸馏水而用原始溶液冲洗电极？ 3. 在通电情况相同时，希托夫管的容积大好还 是小好？ 4. 如果迁移管中有气泡，对实验有何影响？
参考答案
• （4）如果迁移管中有气泡，对实验有何影响？
•
答：在迁移数测定过程中，迁移管中有气泡会对
三、实验原理
设离子都是一价的，当通入4 mol电子的电量时，阳极上有 4 mol负离子氧化，阴极上有4 mol正离子还原。正离子的迁移
速率是负离子的三倍。
三、实验原理
正离子迁移的电荷量 负离子迁移的电荷量 (q ) (q ) 阳极区减少的电解质 阴极区减少的电解质
t
阳极区减少的电解质 通过溶液的总电荷量
三、实验原理
电流通过电解质溶液时，正离子向阴极迁移，负离子向阳
极迁移，正、负离子共同承担传递电量的任务。 Q = q+ + q离子迁移数 ：
t q Q t q Q
t
i
iБайду номын сангаас
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三、实验原理
设想在两个惰性电极之间有平面AA和BB，将溶液分为阳极
部、中部及阴极部三个部分。假定未通电前，各部均含正、负 离子各5 mol，分别用+、-号代替。