希托夫法测定离子的迁移数
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
transport number of ions
希托夫法测定离子的迁移数
2007-3-5
一、实验目的
• 1．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。 • 2.明确测定离子迁移数时与哪些因素有关, 并了解迁移数的意义。 • 3．测定CuSO4溶液中铜离子和硫酸根离 子的的迁移数 。
• 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。
• 希托夫法的原理较简单，但实验中由于对流、 扩散、外界振动及水分子随离子的迁移等因素 的影响，数据的准确性往往较差。
影响离子迁移数因素
• 一般仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离子 间的作用强度改变，离子迁移数也发生变化。 如在较浓的溶液中，离子相互引力较大，正负 离子的迁移速度均减慢。若正负离子的价数相 同，则所受的影响也大致相同，迁移数的变化 不大。若价数不同，则价数大的离子的迁移数 减小比较明显。 • 温度改变对离子的迁移也有影响。一般当温度 升高时，正负离子的速率均加快，两者的迁移 数趋于相等。而外加电压大小一般不影响迁移 数。
二、基本原理
• 通电于电解质溶液之后，溶液中承担导电任务 的阴、阳离子分别向阴、阳两极移动 • 两电极上发生氧化和还原反应 • 相应的两极区浓度发生了变化 • 根据法拉第定律，电极上发生物质量的变化与 通入电量成正比 • 通过溶液的电量等于正负离子迁移电量之和 • 离子的迁移数就是该离子搬运的电量与通过的 总电量之比
１.Ｈb迁移管 2.阳 极 3.阴 极 4.库仑计
5.直流电流表 6.输出电流调节旋扭 7.阴极插座 8.阳极插座
9.电极固定板 10.阴极铜片 11.阳极铜片
四、实验步骤
准备工作
• 清洗迁移数管，注意活塞是否漏水。用少量硫酸铜溶 液（0.5mol／L）淌洗两次，将该溶液充满迁移数管。 • 将库仑计中阴极铜片取下，用稀硝酸浸洗， （先用细 砂纸磨光，除去表面氧化层）再用蒸馏水洗净，用乙 醇淋洗并吹干，在分析天平上称重（W1） ，装入库仑 计中。在库仑计中装入大于1／2的饱和 硫酸铜溶液。 • 按图连接好迁移管，离子迁移数测定仪和库仑计（注 意阴、阳极位置切勿接错）。
三、仪器与试剂
• HTF-7B离子迁移数测定装置 迁移数管 1支； 铜电量计 1套； 直流 稳压电源 1台； • 移液管 2支； 滴定管 1支； • KI溶液(10%) 淀粉指示剂(0.5%) 硫代 硫酸钠溶液（0.0500mol.L-1） • HAc溶液(1mol.L-1) HNO3（A。R。） 硫酸铜溶液（0。05mol。L-1）
迁移数测定常用方法-------界面移动法
• 界面移动法是由测定离 子的运动速度以确定离 子迁移数的一种实验方 法。例如用一种指示离 子，造成一个界面ab， 观察到清晰界面的缓缓 移动,若通电 nF 电量后 界面移动到 a'b' ，则可 通过溶液的浓度 C 及 ab 与 a'b' 间的溶液体积以 计算 C+ 离子的迁移数。
检查中间液浓度是否变化。
• 滴定。各瓶中加入10%KI溶液10mL，1mol.L-1乙酸溶液10mL， 用标准硫代硫酸钠溶液滴定，滴至淡黄色，加入1mL0.5％淀粉， 在滴至蓝紫色消失。注意，滴定时一定要仔细，数值要准确，因为电
解前后浓度变化很小。
结束试验
• 记录并处理试验数据
• 清洗迁移数管及其他仪器，将锥形瓶洗净后放 入烘箱干燥，将实验仪器归位
离子迁移示意图
Baidu Nhomakorabea
阳极区 阴极区
n+(迁出阳极区)＋n+(电解后)＝n+(电解前)＋n+(阳极反应) n+(迁入阴极区)＋n+(电解前)＝n+(电解后)＋n+(阴极反应)
希托夫法测定离子迁移数 的原理
在Hittorf迁移管中，装入已知浓度的电解 质溶液，接通稳压直流电源，这时电极 上有反应发生，正、负离子分别向阴、 阳两极迁移。通电一段时间后，电极附 近溶液浓度发生变化，小心放出阴极部 （或阳极部）溶液，称重并进行化学分 析，根据输入的电量和电极区浓度的变 化，就可计算离子的迁移数。
希托夫法测定迁移数的实验装置图
铜为电极电解稀硫酸铜溶液
• 电解后，阴极附近 铜离子的浓度变化 有两种原因引起 1. 迁入 2. 电极上的还原反应 以物料平衡计算出离子 迁移数
• 以某一电极区的某一物质为基准，进行物料恒算，确定 n(起始) n(终了) n(电解) n(迁移)的关系 • 通过电极的电子的物质的量，由库仑计中称重阴极质量的增加而 得n(电解) 。 • n(起始) n(终了)通电前、后同等质量溶剂中所含的MA的物质的量 可在溶液中间区浓度不变的条件下，分析通电前原始溶液及通电 后的阳极区溶液的浓度得到 • 阴阳离子迁移数即可由此求出
进行实验
电解过程
用铜电量计测定通过溶液的电量。接通电源，在电镀液电流密度 为10mA/cm2的条件下电镀30分钟左右。取出铜片用蒸馏水洗净， 再浸入乙醇溶液中片刻，取出用电吹风吹干并称其重量（W1）。
• 接通电源，按下“稳流”按键，“稳流mA”指 示灯亮，调节电流强度为10mA，连续通电 60min后切断电源。停止通电后，以免扩散， 迅速取阴、阳极区溶液以备称重、滴定。取出 阴极铜片用蒸馏水洗净，再浸入乙醇溶液中片 刻，取出用吹风吹干并称其重量（W2）。
定量实验结果
• 将迁移管中的溶液分为“阳极区”，“中间区”，“阴极区”三 份，并分别缓慢将“阳极区” 或“阴极区”“中间区” 溶液放 入干燥的锥形瓶中，再称其各瓶的重量，然后计算各溶液的净重。 • 取阴极区或阳极区和中间区溶液10毫升放入已称量的锥形瓶中再 称其各瓶的重量，然后计算各溶液的净重。中间区滴定分析其浓度，
附1：离子迁移数测定仪使用说明
• • • 将“输出调节”旋扭反时针旋到底。“输 出”端红色为正极，黑色为负极。 稳定电流：按下“稳流”按键，“稳流 mA”指示灯亮，此时仪器工作在稳流状态。 待测定装置全部连接好后，按下电源开关， 数显表全亮。顺时针缓慢调节“输出调节” 旋扭至所需的实验电流值即可。
希托夫法测定离子的迁移数
2007-3-5
一、实验目的
• 1．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。 • 2.明确测定离子迁移数时与哪些因素有关, 并了解迁移数的意义。 • 3．测定CuSO4溶液中铜离子和硫酸根离 子的的迁移数 。
• 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。
• 希托夫法的原理较简单，但实验中由于对流、 扩散、外界振动及水分子随离子的迁移等因素 的影响，数据的准确性往往较差。
影响离子迁移数因素
• 一般仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离子 间的作用强度改变，离子迁移数也发生变化。 如在较浓的溶液中，离子相互引力较大，正负 离子的迁移速度均减慢。若正负离子的价数相 同，则所受的影响也大致相同，迁移数的变化 不大。若价数不同，则价数大的离子的迁移数 减小比较明显。 • 温度改变对离子的迁移也有影响。一般当温度 升高时，正负离子的速率均加快，两者的迁移 数趋于相等。而外加电压大小一般不影响迁移 数。
二、基本原理
• 通电于电解质溶液之后，溶液中承担导电任务 的阴、阳离子分别向阴、阳两极移动 • 两电极上发生氧化和还原反应 • 相应的两极区浓度发生了变化 • 根据法拉第定律，电极上发生物质量的变化与 通入电量成正比 • 通过溶液的电量等于正负离子迁移电量之和 • 离子的迁移数就是该离子搬运的电量与通过的 总电量之比
１.Ｈb迁移管 2.阳 极 3.阴 极 4.库仑计
5.直流电流表 6.输出电流调节旋扭 7.阴极插座 8.阳极插座
9.电极固定板 10.阴极铜片 11.阳极铜片
四、实验步骤
准备工作
• 清洗迁移数管，注意活塞是否漏水。用少量硫酸铜溶 液（0.5mol／L）淌洗两次，将该溶液充满迁移数管。 • 将库仑计中阴极铜片取下，用稀硝酸浸洗， （先用细 砂纸磨光，除去表面氧化层）再用蒸馏水洗净，用乙 醇淋洗并吹干，在分析天平上称重（W1） ，装入库仑 计中。在库仑计中装入大于1／2的饱和 硫酸铜溶液。 • 按图连接好迁移管，离子迁移数测定仪和库仑计（注 意阴、阳极位置切勿接错）。
三、仪器与试剂
• HTF-7B离子迁移数测定装置 迁移数管 1支； 铜电量计 1套； 直流 稳压电源 1台； • 移液管 2支； 滴定管 1支； • KI溶液(10%) 淀粉指示剂(0.5%) 硫代 硫酸钠溶液（0.0500mol.L-1） • HAc溶液(1mol.L-1) HNO3（A。R。） 硫酸铜溶液（0。05mol。L-1）
迁移数测定常用方法-------界面移动法
• 界面移动法是由测定离 子的运动速度以确定离 子迁移数的一种实验方 法。例如用一种指示离 子，造成一个界面ab， 观察到清晰界面的缓缓 移动,若通电 nF 电量后 界面移动到 a'b' ，则可 通过溶液的浓度 C 及 ab 与 a'b' 间的溶液体积以 计算 C+ 离子的迁移数。
检查中间液浓度是否变化。
• 滴定。各瓶中加入10%KI溶液10mL，1mol.L-1乙酸溶液10mL， 用标准硫代硫酸钠溶液滴定，滴至淡黄色，加入1mL0.5％淀粉， 在滴至蓝紫色消失。注意，滴定时一定要仔细，数值要准确，因为电
解前后浓度变化很小。
结束试验
• 记录并处理试验数据
• 清洗迁移数管及其他仪器，将锥形瓶洗净后放 入烘箱干燥，将实验仪器归位
离子迁移示意图
Baidu Nhomakorabea
阳极区 阴极区
n+(迁出阳极区)＋n+(电解后)＝n+(电解前)＋n+(阳极反应) n+(迁入阴极区)＋n+(电解前)＝n+(电解后)＋n+(阴极反应)
希托夫法测定离子迁移数 的原理
在Hittorf迁移管中，装入已知浓度的电解 质溶液，接通稳压直流电源，这时电极 上有反应发生，正、负离子分别向阴、 阳两极迁移。通电一段时间后，电极附 近溶液浓度发生变化，小心放出阴极部 （或阳极部）溶液，称重并进行化学分 析，根据输入的电量和电极区浓度的变 化，就可计算离子的迁移数。
希托夫法测定迁移数的实验装置图
铜为电极电解稀硫酸铜溶液
• 电解后，阴极附近 铜离子的浓度变化 有两种原因引起 1. 迁入 2. 电极上的还原反应 以物料平衡计算出离子 迁移数
• 以某一电极区的某一物质为基准，进行物料恒算，确定 n(起始) n(终了) n(电解) n(迁移)的关系 • 通过电极的电子的物质的量，由库仑计中称重阴极质量的增加而 得n(电解) 。 • n(起始) n(终了)通电前、后同等质量溶剂中所含的MA的物质的量 可在溶液中间区浓度不变的条件下，分析通电前原始溶液及通电 后的阳极区溶液的浓度得到 • 阴阳离子迁移数即可由此求出
进行实验
电解过程
用铜电量计测定通过溶液的电量。接通电源，在电镀液电流密度 为10mA/cm2的条件下电镀30分钟左右。取出铜片用蒸馏水洗净， 再浸入乙醇溶液中片刻，取出用电吹风吹干并称其重量（W1）。
• 接通电源，按下“稳流”按键，“稳流mA”指 示灯亮，调节电流强度为10mA，连续通电 60min后切断电源。停止通电后，以免扩散， 迅速取阴、阳极区溶液以备称重、滴定。取出 阴极铜片用蒸馏水洗净，再浸入乙醇溶液中片 刻，取出用吹风吹干并称其重量（W2）。
定量实验结果
• 将迁移管中的溶液分为“阳极区”，“中间区”，“阴极区”三 份，并分别缓慢将“阳极区” 或“阴极区”“中间区” 溶液放 入干燥的锥形瓶中，再称其各瓶的重量，然后计算各溶液的净重。 • 取阴极区或阳极区和中间区溶液10毫升放入已称量的锥形瓶中再 称其各瓶的重量，然后计算各溶液的净重。中间区滴定分析其浓度，
附1：离子迁移数测定仪使用说明
• • • 将“输出调节”旋扭反时针旋到底。“输 出”端红色为正极，黑色为负极。 稳定电流：按下“稳流”按键，“稳流 mA”指示灯亮，此时仪器工作在稳流状态。 待测定装置全部连接好后，按下电源开关， 数显表全亮。顺时针缓慢调节“输出调节” 旋扭至所需的实验电流值即可。