2电导率

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2013-2-25
§7-2 离子的迁移数
• 一、离子的电迁移现象 • 1.电迁移:离子在电场作用下的运动。 负离子→迁向阳极 • 正离子→迁向阴极 • 2.特点：� Q=Q++Q• � Q+ = v+ = 正离子迁出阳极区的物质的量
Q−
v−
负离子迁出阴极区的物质的量
36.434 g ，据分析知，在通电前其中含 CuSO4 1.1276 g
CuSO4 1.109 g ，通电后含
− 试求 Cu 2+ 和 SO 2 4
。
的离子迁移数。
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2013-2-25
2+ Cu 解法1：先求 Cu 2+ 的迁移数，以 1 为基本粒子，已知： 2 −1 M (1 CuSO ) = 79.75 g ⋅ mol 4 2
n(电) = 0.0405 g/107.88 g ⋅ mol −1 = 3.754 × 10 −4 mol n(始)=1.1276 g/79.75 g ⋅ mol −1 = 1.4139 ×10 −2 mol n(终) = 1.109 g/79.75 g ⋅ mol −1 = 1.3906 × 10 −2 mol
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2013-2-25
电解质溶液的导电机理
①电解质溶液内部有正负离子定向迁移； ②电极与电解质溶液界面上分别发生氧化还原反应， 电荷转移，一个电极放正电，另一个电极放负电。导 电停止溶液显中性，不带电。 结果实现了化学能和 电能之间的转换。
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求得
24
n(迁)=2.33 ×10-4 mol
n(迁) t (SO ) = = 0.62 n(电)
t+ = 1 − t− = 0.38
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2013-2-25
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解法3：先求 Cu 2+ 的迁移数，以 Cu 2+ 为基本粒子。 已知
M (CuSO 4 ) = 159.62 g ⋅ mol −1 n(电) = 0.0405 g/(2 × 107.88 g ⋅ mol −1 ) = 1.8771 × 10−4 mol n(始) = 1.1276 g/159.62 g ⋅ mol −1 = 7.0643 × 10 −3 mol n(终) = 1.109 g/159.62 g ⋅ mol −1 = 6.9476 × 10 −3 mol
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2013-2-25
1 22SO 解法2 先求 4 的迁移数，以 SO4 为基本粒子。 2 2SO 阴极上 SO2不发生反应，反应不会使阴极部 4 离子 4
2SO 的浓度改变。电解时 SO2迁向阳极，迁移使阴极部 4 4 减少。
n(终） = （始） n − n(迁）
2+ Cd 通电后， H 向上面负极移动， 淌度比 H + 小，随其后，使aa '界 +
面向上移动。通电一段时间后， 移动到 bb' 位置，停止通电。 根据毛细管的内径、液面移动 的距离、溶液的浓度及通入的 电量，可以计算离子迁移数。 界移法比较精确，也可用来测离子的淌度。
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弱电解质：c对κ影响很小
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2013-2-25
HCl
κ
KCl KOH LiCl HAc
c
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2013-2-25
电导率的 因素 影响 影响电导率的 电导率的因素
• • •
1 与电解质的本性有关； 2 温度升高，电导增加； 3 浓度的影响：先大后小
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2013-2-25
电极的区分与名称 •易混淆： 易混淆：电极的区分与名称
1. 阴、阳极 。 �阴极：发生还原反应的电极 阴极：发生还原反应的电极。 �阳极：发生氧化反应的电极。 2. 正、负极 �正极：电势高的电极。 �负极：电势低的电极。 3.正、负极与阴、阳极的关系 阴——负、阳——正 电解池：阴 �电解池： �原电池： 阴——正、阳——负 电池：阴
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2013-2-25
Hittorf 法中必须采集的数据： 1. 通入的电量，由库仑计中称重阴极质量的增加而 得，例如，银库仑计中阴极上有0.0405 g Ag析出，
n(电) = 0.0405 g /107.88 g ⋅ mol−1 = 3.754 × 10−4 mol
• • • • • • • • •
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2013-2-25
• 法拉第定律
C的电量,在电解质溶液中任 • 1.文字表述:每通过96485.309 96485.309C 意一电极上,发生得失1mol电子的电极反应,同时与得失 1mol电子相对应的任意一电极反应的(相应物质的)物质的 量是1mol。 • 1mol电子的电量称为1F，1F=Le=96485.309C⋅mol-1 nF • 2.数学表达式：Q= Q=nF • 3.说明： • 法拉第定律是由实践总结出来的。 • 法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。 • 当有1mol电子的电量通过AgNO3溶液时在阴极有1molAg 沉淀，当有1mol电子的电量通过CuSO4溶液时在阴极有 1mol（1/2Cu）沉淀。
RT m1 E j = (t+ − t− ) ln F m2 RT m1 = (2t+ − 1) ln F m2 已知 m1和 m2，测定 E j ，就可得 t+ 和 t− 的值
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2013-2-25
1．当某电解质溶液通过2 法拉第电量时，在阴、阳极上各发生 ？？？摩尔的化学反应，若阴、阳离子运动速度相同，阴、阳 离子分别向阳阴极迁移 ？？？法拉第电量 gCu。 2. 用0.5 法拉第的电量，可以从CuSO4溶液中沉淀出 ??? ???gCu 3.电解水产生氧气和氢气时，若外电路通过了0.4mol的电子，则: A. 阳极产生0.2mol的氧气 B. 阴极产生0.2mol的氧气 C. 阳极产生0.2mol的氢气 D.阴极产生0.2mol的氢气
2013-2-25
设毛细管半径为 r ，截面积 A = π r 2 aa ' 与 bb' 之间距离为 l ，溶液体积 V = l ⋅ A 。 在这个体积范围内，H + 迁移的数量为 cVL ，
H + 迁移的电量为 cVLz+ e = z+ cVF ，
H + 的迁移数为：
tH + =
H + 所迁移的电量 通过的总电量
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z+ cVF = Q总
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2013-2-25
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3．电动势法
在电动势测定应用中，如果测得液接电势值，就 可计算离子的迁移数。 以溶液界面两边都是相同的 1-1价电解质为例，
Pt,H 2 ( p ) | HCl(m1 ) | HCl(m2 ) | H 2 , Pt
由于HCl浓度不同所产生液接电势 E j 的计算式为
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2013-2-25
§7-3 电导率和摩尔电导率 （电解质溶液的导电能力）
一、电导 电阻的倒数，用G表示，G=1/R。单位S或Ω-1 电导率(电阻率的倒数) 二、 二、电导率 1.定义：对具有均匀截面的导体，电导与导体的截 面积A成正比，与长度l成反比，即G=κA/l，比例系 数κ称为电导率。 或: 两平行板电极相距1m，截面 积为1m2的电解质溶液的电导为电导率。 • 2.单位:S⋅m-1 • 3. κ与c有关 强电解质：c↑ N↑u↓ ∴ κ ↑ or κ↓ • • • •
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2013-2-25
摩尔电导率 三、摩尔电导率 • 三、
• 1.定义:在距离1m的平行板电极之间放入1mol电解质溶液的电 导叫摩尔电导率,用Λm表示。 G ⋅ l G ⋅ l κ A A = G l2 Λm = = = n n c n • 2.单位、计算（推导过程略） V lA 只考虑数值 单位：S⋅m2⋅mol-1 • 若取l＝1m G G (1 m ) 2 n n 计算：Λm=κ/C • • （注意：C单位为mol⋅m-3）
n(终) = n(始) + n(电) − n(迁)
(2) 阳极部先计算 SO 4 迁移数，阳极部 SO 4 不发生反 − 应，SO 2 4 迁入。
2− 2−
n(终) = n(始) + n(迁)
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2013-2-25
2．界面移动法
在界移法的左侧管中先放入 CdCl2溶液至 aa ' 面，然后小心加 入HCl溶液，使 aa ' 面清晰可见。
2. 电解前含某离子的物质的量n(起始）。 3.电解后含某离子的物质的量n(终了）。 4.写出电极上发生的反应，判断某离子浓度是增加了、 减少了还是没有发生变化。 5.判断离子迁移的方向。
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2013-2-25
• 离子迁移数计算
阳离子迁出阳极区的物 质的量 t+ = 发生电极反应的物质的 量 阴离子迁出阴极区的物 质的量 t− = 发生电极反应的物质的 量
4，5，11,13 作业（第四版） 作业（第四版）4 第五版 第七章 2，3，7，9 预习： 第七章 7.4 7.5 7.6
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2013-2-25
§7-1 电解池、原电池和法拉第定律 7-1电解池、原电池和法拉第定律
• 1.电解池 • 定义：电解池是利用电能来发生化学反应的装置。 • 特点：�电能—→化学能 • �内部电流方向 高电势—→低电势 • 2. 原电池 • 定义：电池是利用化学反应产生电流的装置。 能—→电能 化学能 • 特点：�化学 • �内部电流方向 低电势—→高电势
= =
−
v v
+
=
−
+
v + + v v − + v
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−
−
2013-2-25
• 三、离子电迁移率
• 1.电迁移率：离子在指定溶剂中电场强度为1V/m时的 运动速度。用u表示， • 单位为(m⋅S-1)/(V⋅m-1) =m2⋅S-1⋅V-1 。 • 2.u与t关系: t+=u+/(u++u-) , t-=u-/(u++u-)
n(终) = n(始) + n(迁) − n(电) n(迁) = 7.10 × 10 −5 mol n(迁) 2+ t (Cu ) = = 0.38 n(电)
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t+ = 1 − t− = 0.38
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2013-2-25
如果分析的是阳极部的溶液，基本计算都相同，只 是离子浓度变化的计算式不同。 （1）阳极部先计算 Cu 2+ 的迁移数，阳极部Cu氧化成 2+ ，另外 Cu 2+ 是迁出的， Cu
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2013-2-25
• 四、测定迁移数的方法 • 希托夫法，界面移动法
1．Hittorf 法
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，中部基本不变。 小心放出阴极部（或阳极部） 溶液，称重并进行化学分析，根据 输入的电量和极区浓度的变化，就 可计算离子的迁移数。
物料衡算 : n 迁出 = n反应前 + n反应产生 − n反应后
n 迁出 = n反应前 − n反应消耗 − n反应后
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2013-2-25
例题：在Hittorf 迁移管中，用Cu电极电解已知浓度的
CuSO 4溶液。通电一定时间后，串联在电路中的银库仑
计阴极上有 0.0405 g Ag(s) 析出。阴极部溶液质量为
阴极上Cu 还原，使 Cu 浓度下降 2+ Cu 2+ 迁往阴极，迁移使阴极部 Cu 增加，
2+ 2+
1 Cu 2+ 2
+ e− → 1 2 Cu(s)
求得
n(迁) = 1.424 × 10−4 mol
n(迁) t (Cu ) = = 0.38 n(电)
2+
− t (SO 2 4 ) = 1 − t+ = 0.62
• 二、离子迁移数 称 某种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比，称 • 某种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比， 为离子迁移数。用t表示。
Q + Q + = + Q Q + + Q Q − Q − t− = = Q Q + + Q t+ + � t 下一内容 = 1 �回主目录 �上一内容 − t