离子迁移数的测定

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
i
1
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。
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。
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
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。
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－
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？
Leabharlann Baidu 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
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。
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。
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：
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。
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