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锌离子迁移数

锌离子迁移数

(原创实用版)

目录

1.锌离子迁移数的定义

2.锌离子迁移数的测量方法

3.锌离子迁移数的应用

4.锌离子迁移数的影响因素

正文

锌离子迁移数是指在电解质溶液中,锌离子在电场作用下迁移的数量。锌离子迁移数是电化学领域的一个重要概念,它与电极反应、电解质溶液的物理化学性质以及电场的强度等因素密切相关。

测量锌离子迁移数的方法通常采用电化学技术,例如循环伏安法和电化学阻抗谱法。这些方法可以测量锌离子在电场作用下的迁移速率和数量,从而得到锌离子迁移数。

锌离子迁移数在许多领域都有应用,例如电化学腐蚀、电镀和电池等。在这些领域中,锌离子迁移数的大小直接影响到材料的腐蚀速率、电镀层的质量和电池的性能。

锌离子迁移数的大小受到多种因素的影响,包括电解质溶液的浓度、温度、电极材料和电场强度等。当这些因素发生变化时,锌离子迁移数也会相应发生变化。

总之,锌离子迁移数是电化学领域的一个重要概念,它与电解质溶液的物理化学性质、电极反应和电场强度等因素密切相关。测量锌离子迁移数的方法通常采用电化学技术,例如循环伏安法和电化学阻抗谱法。锌离子迁移数在许多领域都有应用,例如电化学腐蚀、电镀和电池等。

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电解质--电导--离子强度

电解质 基本要求: 1、了解迁移数的意义及其测量方法。 2、理解电导率、摩尔电导率的意义及它们与溶液浓度的关系。 3、掌握离子独立移动定律及电导测定的一些应用。 4、理解迁移数与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。 5、了解电解质溶液的离子平均活度、离子平均活度系数的概念、意义及其计算方法,掌握离子强度的计算。 6、了解强电解质溶液的德拜-休克尔离子互吸理论和德拜-休克尔-昂萨格电导理论,掌握离子氛、弛豫效应、电泳效应等概念,掌握德拜-休克尔极限公式的使用。 教学重点: 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有:1、电导、电导率、摩尔电导率的关系及电导测定的运用。2、电解质的平均活度和平均活度系数的意义及计算。 要求一般理解与掌握的内容有:1、离子迁移数的定义、测定方法及计算。2、离子独立移动定律。3、离子强度。4、强电解质溶液的离子互吸理论。 教学难点: 1、电解质的平均活度和平均活度系数的意义及计算。 2、离子迁移数的计算。

第七章电解质溶液 本章内容:介绍电化学的基本概念和法拉第定律、离子的电迁移数、测定迁移数的常用方法;电导、电导率、摩尔电导率的意义;离子独立移动定律及电导测定的一些应用,强电解质溶液理论(主要是离子氛的概念),并会使用德拜-休克尔极限公式。 7.1 电化学的基本概念和法拉第定律 一、基本概念 1. 导体: 能导电的物质称为导电体简称导体 (1) 第一类导体: 电子导体(如金属、石墨及某些金属的化合物等)。 导电机理: 靠自由电子的定向运动而导电,在导电过程中本身可能发热,但不发生化学变化。 特性: 随温度的升高,由于质点的热运动加剧,阻碍了自由电子的定向运动,因而电阻增大,导电能力降低。 (2) 第二类导体: 离子导体(如电解质溶液或熔融的电解质等)。 导电机理: 靠离子的定向运动而导电,即依赖正、负两种离子各向反方向迁移以运输电量,当插入电解质溶液中的两电极间存在电位差时,正离子移向阴极,负离子移向阳极,同时在电极上有化学变化发生。 特性: 温度升高时,由于溶液的粘度降低,离子运动速度加快,在水溶液中离子水化作用减弱等原因,导电能力增强。 2. 电池: 由第一类导体联结两个电极并使电流在两极间通过,构成外电路的装置 叫做电池。 3. 电解池: 在外电路中并联一个有一定电压的外加电源,则将有电流从外加电源 流入电池,迫使电池中发生化学变化,这种将电能转变为化学能的电池称为电解池 4. 原电池: 电池能自发地在两极上发生化学反应,并产生电流,此时化学能转化 为电能,则该电池就称为原电池。 5. 正极和负极: 电势较高的极称为正极,电势较低的极称为负极。电流总是由正 极流向负极,电子的流向与之相反。 6. 阳极和阴极: 发生氧化反应的电极称为阳极,发生还原反应的电极称为阴极。 两种电化学装置的正、负极和阴、阳极之间的对应关系: 在电解池中,与外电源负极相接的电极接受电子,电势较低,发生还原反应,所以该电极是负极也是阴极;与外加电源正极相接的电极,电势较高,发生氧化反应,所以该电极是正极也是阳极。 在原电池中,发生氧化反应的电极是阳极,同时它输出多余的电子,电势较低,所以该电极是阳极也是负极;发生还原反应的电极是阴极,它接受电子,电势较高,所以该电极是阴极也是正极。 当电池中有电流通过时,第一类导体中的电子和第二类导体的离子在电场的作用下都作定向移动。第二类导体中电流的传导是通过离子的定向移动而完成的,阴

电化学练习题练习题及答案

第七章电化学练习题 一、是非题,下列各题的叙述是否正确,对的画√错的画× 1、设ZnCl 2水溶液的质量摩尔浓度为b ,离子平均活度因子为 ± γ ,则离子平均活度θγαb b B ±=34。( ) 2、298K 时,相同浓度(均为)的KCl 、CaCl 2和LaCl 3三种电解质水溶液,离子平均活度因子最大的是LaCl 3。( ) 3、 BaCl 2水溶液,其离子强度I=。( ) 4、实际电解时,在阴极上首先发生还原作用的是按能斯特方程计算的还原电势最大者。( ) 5、对于一切强电解质溶液—I Z AZ - +-=± γln 均适用。( ) 6、电解质溶液与非电解质溶液的重要区别是电解质溶液含有由电解质离解成的正负离子。( ) 7、电解质溶液可以不偏离理想稀溶液的强电解质溶液。( ) 8、离子迁移数 t ++t -<1。( ) 9、离子独立移动定律只适用于无限稀的强电解质溶液。( ) 10、无限稀薄时,KCl 、HCl 和NaCl 三种溶液在相同温度、相 同浓度、相同单位电场强度下,三种溶液中的Cl -迁移数相同。( ) 11、在一定的温度和较小的浓度情况下,增大弱电解质溶液的 浓度,则该弱电解质的电导率增加,摩尔电导率减少。( )

12、用Λm 对C 作图外推的方法,可以求得HAC 的无限稀释之 摩尔电导。( ) 13、恒电位法采用三电极体系。( ) 14、对于电池()()()() s Ag b AgNO b NO Ag s Ag 2313,b 较小的一端为 负极。( ) 15、一个化学反应进行时,10220--=?mol KJ G m r ..,如将该化 学反应安排在电池中进行,则需要环境对系统做功。( ) 16、原电池在恒温、恒压可逆的条件下放电时,0=?G 。( ) 17、有能斯特公式算得电池的E 为负值,表示此电池反应的方向是朝正向进行的。( ) 18、电池() () ()() s Ag s AgCl kg mol Cl Zn s Zn 0 1002012.,..,=±-γ其反应为 ()()()()0 100202212.,..,=+→+±-γkg mol ZnCl s Ag s Zn s AgCl , 所以其电动势的计算公式为 ()010020222 ..ln ln ?- =-=F RT E F RT E E ZnCl θθα。( ) 19、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。( ) 20、电池反应的E 与指定电池反应计量方程式的书写无关,而 电池反应的热力学函数m r G ?等则与指定电池反应计量方程式的书写有关。( ) 21、锌、银两金属片同时插入HCl 水溶液中,所构成的电池是可逆电池。( ) 22、电解池中阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。( )

6.电化学基础

电化学部分 一判断题 2.(2005中科院-中国科学技术大学)发生氧化反应的电极为正极。( ) 3.(2007中科院 甲)对任何一种有液接电势的浓差电池,加盐桥比不加盐桥的电动势大。( ) 6. (2008中科院 甲)构成可逆电池的电极必须是可逆电极。( ) 6.(2008中科院 甲)以Pt 为电极电解Na 2SO 4水溶液,两极的溶液中各加几滴石蕊溶液,在电解的过程中阴极区溶液呈蓝色,阳极区的溶液呈红色。( ) 6. (2009中科院 甲)原电池的电动势等于组成电池的各相同的各个界面上所产生的电势能的代数和。( ) 10.(2005浙江大学 甲)电动势的测定中,常会用到盐桥,盐桥中的电解质溶液,其正负离子扩散速度几乎相同,而且不与电极和电解质溶液发生反应。( ) 12.(2006中山大学 物理化学)在10cm 31mol/dm -3KOH 溶液中加入50cm 3 水,其电导率将减少,摩尔电导率也减少。( ) 13.(2001大连理工) 氢电极的标准电极电势在任何温度下都等于零。( ) 14.(2002大连理工)在一定温度下,电解质溶液的电导率κ与摩尔电导率Λm 均随其浓度的增大而增大。( ) 15. 使用可充电的化学电池播放录音机时,电池对外输出的电压小于电池的电动势;而对电池充电时,外加电压要大于其电动势。( ) 32.(2002华东理工)科尔劳施由实验发现的离子独立运动定律指明,在无限稀的电解质溶液里,∞+λ和∞-λ与溶液中的其他离子的存在无关,仅决定于溶剂、温度和离子本性。( ) 二、选择题 1.(2001中科院-中国科学技术大学)已知25℃时,NH 4Cl 、NaOH 、NaCl 的无限稀溶液摩尔电导率 ∞Λm 分 别为1.49×10-2 、2.487×10-1 、1.265×10-2 12-??mol m S ,则NH 4OH 无限稀溶液摩尔电导率∞Λm 为:( ) A. 0.275×10-21 2-??mol m S B. 2.719×10-2 12-??mol m S C. 2.255×10-2 12-??mol m S D. 5.249×10-2 12-??mol m S 2.(2001中科院-中国科学技术大学)通过电动势的测定,可以求难溶盐的活度积,今欲求AgCl 的活度积,则应设计的电池为:( ) A. Pt p Cl aq HCl AgCl Ag |)(||)(|,2 B. Ag aq AgNO aq HCl p Cl Pt |)(||)(|)(,32 C. Ag AgCl aq HCl aq HCl AgCl Ag ,|)(||)(|, D. Ag AgCl aq HCl aq AgNO Ag ,|)(||)(|3 4.(2002中科院-中国科学技术大学)0.001mol/Kg 的])([6 3CN Fe K 水溶液的离子强度为( )

“物化实验: 原电池电动势的测定和离子迁移数的测定”答案

物化实验十 原电池电动势的测定 一、填空题:在下列空格中填入正确答案 1. 有一电池的表达式为Zn(s )︱ZnSO 4(m 1)‖CuSO 4(m 2)︱Cu(s),正极的反应为Cu 2+ + 2e → Cu ,负极的反应为 Zn → Zn 2+ + 2e ,电池的 总反应为 Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu 。 2. 用 稀硫酸 浸洗的锌电极以除去表面上的氧化层,取出后用水洗涤,再用蒸馏水淋洗,然后浸入饱和 硝酸亚汞 中,取出后用 吸水纸(或滤纸) 擦拭电极,使锌电极表面上有一层均匀锌汞齐。 3. 实验中由于使用标准氢电极不方便,常采用第二级的标准电极,又称为参比电极,本实验所用参比电极是 (饱和)甘汞电极 。 二、选择题:下列每题只有一个正确答案,从A 、B 、C 、 D 选项中选出一个填入括号“( )”中 1. 在某电池的表达式为Zn(s )︱ZnSO 4(m 1)‖CuSO 4(m 2)︱Cu(s)中,符号“‖”的意思是( B ) A. 甘汞电极 B. 盐桥 C. 玻璃杯 D. 玻璃棒 2. 指出在处理铜电极表面的氧化层时,应使用的清洗液是( A ) A. 稀硝酸 B. 稀硫酸 C. 稀盐酸 D. 浓硝酸 3. 指出影响电极电势大小的因素是( D ) A. 电极的种类 B. 溶液的浓度 C. 环境温度 D. 以上三种 三、判断题:判断下列说法是否正确,在正确的题后( ) 内打√;在错误的题后打×(每小题1分,共10分) 1. 由于所制作的锌汞齐电极表面有Hg ,所以在Zn(s )︱ZnSO 4(m 1)‖CuSO 4(m 1)︱Cu(s)中,铜为负极,汞为正极。 (× ) 2. 制作锌汞齐电极时,擦拭表面的硝酸亚汞之后的吸水纸,要放在盛有足够水的指定的有盖的广口瓶中。 (√ ) 3. 通过本实验,由于甘汞电极的电极电势是已知的,通过测量电池的电动势,我们同样也得到未知电极的绝对电极电势。 (× ) 四、简答题(择其要点,简要回答)

电化学试题

电化学练习题 1判断正误 1. 由于离子迁移数与离子的迁移速率成正比,因此,一种离子的迁移速率一定时,其迁移数也一定,凡是能够改变离子迁移速率的因素都能改变离子迁移数。( ) 2. 摩尔电导率c m /κ=Λ,对于弱电解质溶液,式中的c 表示已经解离部分的浓度。( ) 3. 在一定温度下稀释电解质溶液,摩尔电导率Λm 一定增大,而电导率κ 的值的变化方向则不一定。( ) 4. 任何可溶性的强电解质溶液都可以作为盐桥使用。( ) 5. 以两种不同浓度的电解质溶液间的相界面处由于离子迁移速率不同而产生的电位差称为液接电势,用盐桥可以完全消除液接电势。( ) 6. 对于给定的电极反应,标准电极电势?$为常数,其数值不随温度而变。( ) 7. 只要电极反应为可逆反应的电极就能作为参考电极。( ) 8. 化学电池的电动势决定于电池内的氧化还原反应,因此,对应于一定的电池总反应必有确定的电动势数值。( ) 9. 不论是原电池还是电解池,极化的结果都是使阳极电势升高,阴极电势降低。( ) 10. 电解时在电极上首先发生反应的离子总是承担了大部分的电量迁移任务。( ) 参考答案 1. ( × ) 离子迁移数与离子的迁移速率成正比,但是一种离子的迁移速率一定时,其迁移数并不总是一定,这是因为离子的迁移数不但决定于离子的本性,而且与共存的离子有关。能够改变离子迁移速率可能改变离子迁移数,但是不一定。例如改变外加电压,可影响离子的运动速度,但是因为正、负离子处于相同的电场强度下,其迁移速率会成比例地改变,因此外压电压的大小一般不影响离子的迁移数。 2. ( × ) 摩尔电导率是指相距1m 的两个平行电极之间含有1mol 电解质所具有的电导。此处的1mol 电解质可能全部解离,也可能只解离一部分。需要把摩尔电导率和无限稀释的摩尔电导率区分开来。 3. (√) 强酸、强碱溶液的电导率与其浓度的关系曲线(κ-c )上存在极大点。当浓度较小时,随浓度增加,导电离子数目增多;因此电导率κ 的值增大。当浓度足够大时,离子间的静电作用将使离子的迁移速率大大减少;另外正负离子还可能缔合成荷电量较少的或中性的离子对,因此浓度增大到一定程度时,溶液的导电能力反而随着浓度的增大而减小。

物理化学第七章电化学

第七章 电化学 7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律 原电池:化学能转化为电能(当与外部导体接通时,电极上的反应会自发进行,化学能转化为电能,又称化学电源) 电解池:电能转化为化学能(外电势大于分解电压,非自发反应强制进行) 共同特点: (1)溶液内部:离子定向移动导电 (2)电极与电解质界面进行的得失电子的反应----电极反应(两个电极反应之和为总的化学反应,原电池称为电池反应,电解池称为电解反应) 不同点: (1)原电池中电子在外电路中流动的方向是从阳极到阴极,而电流的方向则是从阴极到阳极,所以阴极的电势高,阳极的电势低,阴极是正极,阳极是负极; (2)在电解池中,电子从外电源的负极流向电解池的阴极,而电流则从外电源的正极流向电解池的阳极,再通过溶液流到阴极,所以电解池中,阳极的电势高,阴极的电势低,故阳极为正极,阴极为负极。不过在溶液内部阳离子总是向阴极移动,而阴离子则向阳极移动。 两种导体:第一类导体(又称金属导体,如金属,石墨); 第二类导体(又称离子导体,如电解质溶液,熔融电解质) 法拉第定律: 描述通过电极的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系 F z Q ξ==F n 电 F -- 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol = 96500C/mol Q --通过电极的电量; z -- 电极反应的电荷数(即转移电子数),取正值; ξ--电极反应的反应进度;

结论: 通过电极的电量,正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积,比例系数为法拉第常数。 依据法拉第定律,人们可以通过测定电极反应的反应物或产物的物质的量的变化来计算电路中通过的电量。相应的测量装置称为电量计或库仑计coulometer,通常有银库仑计和铜库仑计 。 7.2 离子的迁移数 1. 离子迁移数:电解质溶液中每一种离子所传输的电量在通过的总电量中所占的百分数,用 tB 表示 1 =∑±=-++t 或显然有1:t t 离子的迁移数主要取决于溶液中离子的运动速度,与离子的价数无关,但离子的运动速度会受到温度、浓度等因素影响。 影响离子电迁移速度的因素:①离子的本性 ②溶剂性质 ③温度 ④溶液浓度⑤电场强度等 2. 离子淌度:为了便于比较,将离子在电场强度 E = 1 V ·m-1 时的运动速度称为离子的电迁移率(历史上称为离子淌度),用 u 表示。某一离子 B 在电场强度 E 下的运动速度 vB 与电迁移率的关系为; E v u B B = 电迁移率单位是:m2·V-1·s-1,在无限稀溶液中,H+ 与 OH- 的电迁移率比较大。 由离子迁移数的定义,有: -++++= u u u t -+- -+= u u u t 电场强度虽然影响离子运动速度,但不影响电迁移数,因为电场强度变化时,阴、阳离子运动速度按相同比例改变。 3. 离子迁移数的测定方法:

液膜电渗析

新型膜分离技术——液膜电渗析 李蔚 (中国石油大学(华东)环设1302班,1303050210) 摘要:本文介绍了液膜电渗析的应用极广, 包括浓缩、提取化合物、合成高纯物质 及脱盐等, 由于它将化学反应、扩散过程和电迁移三者结合起来, 因而有广阔的应用前景.本文主要讲述液膜电渗析的原理及应用。 关键词:液膜电渗析应用 一、液膜电渗析的原理 把电渗析器中的固体离子交换膜用具有相同功能的液体膜代替,就构成了液膜电渗析工艺。液膜电渗析一般是以无机物分离为主, 利用萃取剂做液膜与电渗析过程结合在起来进行操作。对于浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等则有可能找到高效的分离方法, 因为提高电渗析的提取效率直接与寻找对该种形式离子具有特殊选择性的膜有关, 而这种选择的最大可能性可以在液膜领域中找到.其实验模型是利用半透性玻璃纸将液膜溶液包封制成薄层状的隔板, 然后装入小型电渗析器中进行运转。 二、液膜电渗析的应用 (1)液膜电渗析浓缩锌 利用萃取剂做液膜, 在电场中进行萃取和反萃, 也可实现锌的浓缩.其装置如图1所示. 在溶液中锌的浓度为10 g/L(锌以ZnSO4·7H2O 的形式引入).通过补加KSCN 得到所需的硫氰酸根离子浓度.有的溶液中还加入盐酸.在硫氰酸溶液中, 锌以双电荷阴离子Zn(SCN)42-的形式存在, 作为阴极液装置于图5 中右侧的阴极室中.阴极用阴离子交换膜MA-40 与阴极电解液隔开, 这就可排除锌还原到阴极上.为了简化体系, 阴极电解液采用二次蒸馏水, 液膜采用正戊醇.硫氰酸锌络合物由阴极电解液经过液膜渗透到阳极电解液.步骤如下:硫氰酸锌络合物萃取到乳胶层中(机械搅拌);萃取的络合物穿过液膜迁移;最后经另一相中界面反萃取.在乳胶层中, 相分界表面的面积可以增加4 ~ 5 个数量级, 因此可认为第一步骤同后面一步相比是很快的.在液膜电渗析中, 直流电可强化硫氰酸锌络合物穿过液膜的所有各步骤的迁移过程.这是因为通过扩散和对流迁移的方式, 可以把硫氰酸锌离子流的电迁移添加给液膜萃取迁移. J .Licis 通过实验指出, 硫氰酸锌络合物在电场中穿过液膜的迁移, 既依赖于阴极电解液的组成, 也依赖于通过体系的电流.电渗析的直流电压升高时, 电流相应增大, 这就使得迁移到阳极电解液的锌络合物增多.在阴极电解液中, 提高KSCN 的浓度和引入盐酸, 也会增大迁移速度.另外, 升高温度和提高液膜乳胶层的搅拌速度, 也有相似的作用.从整个传递过程来看,离子经过液膜/阳极电解液的相界面的迁移, 是速度控制阶段. 1

阳离子迁移数 锌离子电池

阳离子迁移数锌离子电池 阳离子迁移数是指在电解质溶液中,阳离子的迁移速率与电流之间的关系。锌离子电池是一种常见的化学电池,其中锌作为阳极,氧气或其他氧化剂作为阴极。在锌离子电池中,锌离子是通过阳离子迁移来进行电荷传递的。 阳离子迁移数是描述溶液中阳离子迁移速率的一个重要参数。它是指在电解质溶液中,1摩尔阳离子参与电流传输时,迁移的摩尔数。阳离子迁移数的大小与阳离子的迁移速率成正比,即迁移数越大,迁移速率越快。 在锌离子电池中,当电池工作时,锌离子会在阳极处氧化成锌离子,释放出电子。这些电子通过外部电路流向阴极,与氧气或其他氧化剂发生还原反应,形成氧化物或氧化物离子。同样,阴离子也会在电解质中迁移,但在锌离子电池中,阳离子迁移速率远远高于阴离子。 阳离子迁移数的大小取决于溶液中的电解质浓度、电场强度以及阳离子的化学性质。一般来说,阳离子迁移数越大,溶液中的阳离子迁移速率越快,电流传输效率越高。 为了提高锌离子电池的性能,可以采取一些措施来增加阳离子的迁移数。例如,可以增加电解质浓度,提高电场强度,改变溶液的pH 值等。此外,还可以选择合适的阳离子,因为不同的阳离子具有不

同的迁移速率和迁移数。 阳离子迁移数对于锌离子电池的性能具有重要影响。阳离子迁移数越大,锌离子电池的电荷传递速率越快,电池的输出电流越大。因此,在设计和优化锌离子电池时,我们需要考虑阳离子的迁移数,以确保电池具有较高的能量转换效率和较长的使用寿命。 阳离子迁移数是锌离子电池中描述阳离子迁移速率的重要参数。了解和控制阳离子的迁移数对于优化锌离子电池的性能至关重要。通过调整电解质浓度、电场强度和选择合适的阳离子,可以提高锌离子电池的能量转换效率和使用寿命。阳离子迁移数的研究将为锌离子电池的进一步发展和应用提供重要的理论基础。

锌离子迁移数

锌离子迁移数 锌离子(Zn2+)是一种带有双正电荷的离子,它在化学反应和电解过程中具有重要的作用。锌离子的迁移数(migration number)是描述该离子在电解质溶液中迁移速率的参数,它表示锌离子在电解质中进行电迁移的能力。本文将介绍锌离子迁移数的定义、测定方法、影响因素以及其在电化学和相关领域中的应用。 一、锌离子迁移数的定义与测定方法 1.定义:锌离子迁移数是指在电解质溶液中,锌离子在迁移速度中所占比例的参数,通常用mn表示。迁移数是一个无量纲的量,其数值介于0和1之间。 2.测定方法:锌离子迁移数的测定方法多种多样,以下是几种常用的方法: a.基于密度梯度法:利用密度递增的纯均相电解质溶液,通过观察离子的迁移距离与密度梯度之间的关系,可以测定离子的迁移数。

b.基于离子迁移电流法:测量在电解池中,两电极间电流的比值,可以得到离子迁移数。 c.基于离子选择性电极法:使用离子选择性电极测定离子在不同 位置的浓度,进而计算离子迁移数。 d.基于电导法:通过测量电导率随时间的变化,可以计算出离子 迁移数。 二、锌离子迁移数的影响因素 锌离子的迁移数受多种因素的影响,以下是几个重要的因素: 1.溶液的浓度:一般来说,溶液的浓度越高,离子间的相互作用 越强,锌离子的迁移数可能会有所降低。 2.溶液的温度:温度升高会增加离子的活动度,进而增加锌离子 的迁移速率和迁移数。 3.溶剂的选择:不同溶剂对离子的溶解度和迁移数有不同的影响。例如,有机溶剂通常具有较低的迁移数,而水作为常见的溶剂,可以 有较高的迁移数。

4.离子的尺寸和电荷:尺寸较小和电荷较大的离子往往具有较高 的迁移数,这是因为它们在溶液中能更快地通过溶剂分子之间的间隙。 三、锌离子迁移数的应用 锌离子迁移数的数据在很多领域中都有重要的应用价值: 1.电镀工业:在电镀过程中,锌离子的迁移数可以用于控制镀液 中的锌离子浓度分布,从而控制产品的镀层均匀度和质量。 2.锌电池和锌空气电池:迁移数是评估电池性能的重要参数之一,它与电池的充放电效率和能量密度等密切相关。 3.电解过程:锌离子作为电解质中的主要离子之一,其迁移数的 值能够影响电解过程的效率和反应速率。 4.生物学研究:锌离子是许多生物体内重要的金属离子之一,了 解其在生物体内的迁移能力对于理解锌在生物学过程中的作用具有重 要意义。 总结起来,锌离子迁移数是一个描述锌离子在电解质溶液中迁移 速率的参数,它受到溶液浓度、温度、离子尺寸、电荷以及溶剂选择 等因素的影响。锌离子迁移数的测定方法多种多样,应用范围广泛,

锌离子迁移数

锌离子迁移数 1. 引言 锌离子迁移数是描述锌离子在电解质溶液中迁移速率的一个重要参数。在电化学领域,离子迁移数是评价离子在电场中迁移能力的指标之一。锌离子作为一种常见的金属离子,在多种工业和科研领域中具有广泛的应用。了解锌离子的迁移数对于研究锌离子的传输行为及其在电化学过程中的应用具有重要意义。 2. 理论基础 2.1 离子迁移数的定义 离子迁移数(migration number)是指在电场作用下,离子在电解质溶液中移动的能力。离子迁移数可以用来描述离子的迁移速率和电荷迁移的效果。离子迁移数一般用数学符号“t”表示。 2.2 离子迁移数的测量方法 测量离子迁移数的方法有多种,常见的方法包括: •离子迁移电导法:通过测量电解质溶液在电场中的电导率变化来计算离子迁移数。 •电动溶液法:通过在两个电解质溶液之间施加电场,测量两溶液之间离子迁移的速率来计算离子迁移数。 •拉普拉斯法:通过测量电解质溶液中的电阻来计算离子迁移数。 3. 锌离子迁移数的影响因素 锌离子的迁移数受多种因素的影响,主要包括: 3.1 温度 温度是影响锌离子迁移数的重要因素之一。一般情况下,随着温度的升高,锌离子的迁移数会增加。这是因为温度升高会增加溶液的离子动力学能量,促进离子的迁移。 3.2 电场强度 电场强度是影响锌离子迁移数的另一个重要因素。较强的电场会加速锌离子的迁移,使其迁移数增大。

3.3 溶液浓度 溶液浓度是影响锌离子迁移数的因素之一。一般情况下,溶液浓度越高,锌离子的迁移数越小。这是因为高浓度的溶液中,离子间的相互作用增强,离子迁移受到阻碍。 3.4 溶液pH值 溶液的pH值也会对锌离子的迁移数产生影响。一般情况下,溶液的酸性或碱性增加,锌离子的迁移数会减小。 4. 锌离子迁移数的应用 4.1 电镀工艺 锌离子在电镀工艺中起着重要作用。了解锌离子的迁移数可以帮助优化电镀工艺参数,提高电镀效果和生产效率。 4.2 电池技术 锌离子在电池技术中广泛应用,尤其是锌离子电池和锌空气电池。了解锌离子的迁移数有助于研究电池的电化学性能和循环寿命。 4.3 环境监测 锌离子作为一种常见的污染物,在环境监测中具有重要意义。了解锌离子的迁移数可以帮助评估水体、土壤等环境中的锌离子污染程度。 5. 结论 锌离子迁移数是描述锌离子在电解质溶液中迁移速率的重要参数。了解锌离子的迁移数对于研究锌离子的传输行为和应用具有重要意义。锌离子的迁移数受多种因素的影响,包括温度、电场强度、溶液浓度和溶液pH值等。锌离子的迁移数在电镀工艺、电池技术和环境监测等领域具有广泛的应用前景。

锌离子迁移数

锌离子迁移数 锌离子迁移数是描述锌离子在溶液中传递能力的一个物理化学参数。它在电化学和电池技术领域具有重要的研究和应用价值。本文将介绍锌离子迁移数的概念、计算方法以及在电化学和电池技术中的应用,旨在为相关领域的研究者和从业者提供有益的参考。 一、锌离子迁移数概念介绍 锌离子迁移数(Zn2+ migration number)是指在特定条件下,锌离子在溶液中的迁移速率与电荷载体(如电子)的迁移速率之比。它可以用以下公式表示: m(Zn2+) = v(Zn2+) / v(e-) 其中,v(Zn2+)表示锌离子的迁移速率,v(e-)表示电荷载体的迁移速率。 二、锌离子迁移数计算方法 锌离子迁移数的计算方法依赖于实验条件,主要包括以下几个步骤: 1.测量锌离子在溶液中的迁移速率:通过实验方法,如电化学方法、光谱法等,测量锌离子在溶液中的迁移速率。 2.测量电荷载体(如电子)的迁移速率:采用相同的方法,测量电荷载体在溶液中的迁移速率。 3.计算锌离子迁移数:根据实验数据,计算锌离子迁移数。 三、锌离子迁移数在电化学中的应用 锌离子迁移数在电化学领域具有广泛的应用,如: 1.评估电极材料的性能:通过测量锌离子迁移数,可以评估电极材料的导

电性和离子传输能力。 2.研究电化学反应动力学:锌离子迁移数可用于研究电化学反应的动力学过程,如腐蚀、电镀等。 3.设计高性能电池:锌离子迁移数可用于优化电池的正负极材料、电解质等方面的设计。 四、锌离子迁移数在电池技术中的重要性 锌离子迁移数在电池技术中具有重要的意义,因为: 1.锌离子迁移数影响电池的充放电性能:锌离子迁移数越高,电池的充放电速率越高,电池性能越好。 2.锌离子迁移数影响电池的能量密度:高锌离子迁移数有助于提高电池的能量密度,从而实现更高容量的电池。 3.锌离子迁移数与电池的安全性能密切相关:锌离子迁移数影响电池内部的热稳定性,进而影响电池的安全性能。 五、提高锌离子迁移数的策略 为了提高锌离子迁移数,可以采取以下措施: 1.优化电极材料:选择高导电性、高离子传输能力的电极材料。 2.改进电解质体系:采用合适的电解质,以提高锌离子的传输速率。 3.制备纳米级电极材料:纳米级电极材料具有更大的比表面积,有利于提高锌离子迁移数。 4.电极表面修饰:通过表面修饰技术,改变电极表面的物理和化学性质,提高锌离子迁移数。 总之,锌离子迁移数在电化学和电池技术领域具有重要的研究和应用价

锌的电积

锌的电积-杂质在电积过程中的行为及质量控制 在阴极上放电的杂质离子 在阴极区,杂质对电解过程的影响主要取决于它们的析出电位和氢在其上的超电压。所有能够在阴极上放电的离子都有一个共同点,即它们的析出电位总比锌正,有些杂质的还原电位是正值,有的虽然和锌一样也是负值,但绝对值比较小。虽然这些杂质都能够在阴极析出,并给电解生产造成不利的影响,但是,不同杂质所造成的影响却不完全相同。造成这种差异的主要原因是氢与不同金属的结合力存在着很大的差别,因此,可以根据氢在其上超电压的大小及氢化物的稳定程度将这类杂质分为以下三组。 A 铅、镉、锡、铋等金属离子 铅和镉离子经常存在于工业锌电解液中,而锡和铋则不多见,只有在某些特殊情况下才会进入溶液。杂质铅主要来自阳极板,而镉则来自精矿。当溶液中的这些杂质离子浓度很高时,会由于锌和这些杂质金属组成微电池而有加大锌的溶解趋势。 B 钴、镍、铜等金属离子 这几种金属的共同点是氢在其上析出时的超电压都不同。由于它们也是属于析出电位较锌为正的这一类杂质,因而按照热力学规定,它们将在阴极上较锌先析出,这点是和第一组铅、镉、锡、铋等金属的沉积情况相似。但是,它们在阴极表面上沉积下来之后,金属锌却不会在其上析出而将它们加以覆盖。在这类杂质沉积的地方只会发生氢的放电。这是由于氢在这里析出的超电压较低,其析出电位比锌的放电电位高(负数绝对值较小)的缘故。如果电解液中存在着一定浓度的这类杂质,就会给电解过程造成很大的干扰,这时在阴极片上将出现各种各样的孔洞,产生烧板现象。 C 锗、砷、锑等杂质元素 这组杂质元素具有前两组元素所没有的独特行为,它们在阴极上放电后能生成氢化物,并且,这些氢化物易于分解和挥发气体。锗是正电性金属,因而它易于在阴极上放电沉积,又由于氢在其上析出的超电压不高,所以继之而来的将是氢离子的放电,同时产生活性氢原子,这两种原子进一步结合就生成了锗化氢气体。如果锗化氢在形成后能像氢气和氧气那样立即逸出,就不会给电解作业带来多大的危害,因为工业电解液中锗的含量一般都是非常微小的。然而,事实证明所形成的锗化氢非但不能从电解液槽中逸出,而且还会重新分解并在电解过程中不断循环。 锗在电解过程中的循环机理很可能是:溶液中的锗离子在阴极上放电后,所形成的锗化氢气体被吸附在阴极表面上,这种气态绝缘物将阻止锌在该处的继续沉积;此后,锗化氢又被工业电解液中经常存在的那些具有很强氧化能力的离子所氧化,这些离子是Fe3+、MnO4-、Cu2+等,举Fe3+为例,相应的氧化反应为: GeH4 + 4Fe3+—→ Ge4++ 4Fe2++2H2↑

物理化学电化学习题

第八章、第九章和第十章 电化学 【复习内容提纲】 1、电解质溶液的导电机理是什么?(原电池和电解池装置是怎么有持续的电流的) 2、什么是法拉第电解定律?公式?这定律在电化学中有何用处? 3、离子迁移数的定义?计算离子迁移数的几个公式? 知道离子迁移数的测定方法? 4、电导、电导率、摩尔电导率的定义、公式、物理意义和单位?P16页例题 P18页例题 5、电导率和摩尔电导率与浓度的变化关系?(一定要理解为什么) 图8.11和 图8.12 6、什么是离子独立运动定律? 会计算电解质溶液无限稀释摩尔电导率的两种方法? P22页 7、电导测定的应用。【计算题】会计算电离度和平衡常数P26页例题 P57页 习题19 ;P58页 习题21 ; 会计算难溶盐的溶度积 P28页例题 P57页 习题15 8、离子的平均活度,平均质量摩尔浓度,平均活度系数的计算公式 P58页 习题25 离子强度的计算公式 P58页 习题24 9、什么是可逆电池(可逆电池具备的条件)? 10、可逆电极的种类(有哪三类),会写电极反应和电极符号 11、电池表示式和电池反应的“互译” P109页 习题1 ;P109页 习题2 12、电动势E 及其温度系数与有关热力学量的关系 【计算题】类似于P110页 习题5 习题6 13、电池电动势产生的机理?(电池电动势是怎么产生的) 14、标准氢电极和参比电极(甘汞电极)的构造?优缺点? 15、电池的分类和各类电池电动势的两种计算方法? P82页 例题1 例题2 例题3 16、电极电势及电池电动势的应用。 【计算题】 类似于P84页 求±γ P85页 求W SP K K ;;; 17、什么是电极的极化和过电势?电极极化的原因? 图10.4 18、电解时电极反应。知道阴极和阳极的放电顺序(析出顺序)的依据? 例如:电解ZnCl 2水溶液,两极均用铂电极,电解反应如何? 若均改用锌电极,结果又如何? 19、金属的腐蚀和防护(简单了解) 【电化学 练习】 一、填空题 1、Pt|Cu 2+,Cu + 电极上的反应为Cu 2+ + e -→Cu +,当有1F 的电量通过电池时,发生反应的Cu 2+ 的物质的量为 。 2、同一电导池测得浓度为0.01mol·dm -3的A 溶液和浓度为0.1 mol·dm -3的B 溶液的电阻分别为1000Ω和500Ω,则它们的摩尔电导率之比Λm (A )/Λm (B )等于 。 3、电池的可逆电动势为E r ,若该电池以一定的电流放电,两电极的电势差为E ,则E E r 。 4、对电池反应AgCl(s)+I -(aq)→ AgI(s)+ Cl -(aq),所设计的原电池为 。 5、电池Pt| H 2 (g,110kPa)| HCl(b)| Cl 2 (g,110kPa)|Pt ,电池反应可写作 。

实验13 电动势的测定

实验13 电动势的测定 1. 引言 1.1. 实验目的 ① 掌握测定电池电动势的方法。 ② 了解可逆电池、可逆电极、盐桥等概念。 ③ 测定Ag 、Zn 电极电势和Ag 浓差电池电动势。 1.2. 实验原理 1.2.1. 对消法测电动势的原理 电动势的测量在物理化学研究中有重要的意义和广泛的应用。在恒温恒压可逆条件下,电池反应的吉布斯自由能的改变值等于对外所作的最大非体积功,如果非体积功只有电功一种,则 ,()r T p G nEF ∆=- 式中:n 为电池输出元电荷的物质量,单位为mol ,E 为可逆电池的电动势,单位为V ,F 为法拉第常数。通过电动势的测量可以获得一系列的热力学函数。 电池电动势不能直接用伏待计来测量,因为电池与伏特计联接后有电流通过,就会在电极上发生电极极化,结果使电极偏离平衡状态。另外,电池本身有内阻,所以伏特计所量得的仅是不可逆电池的端电压。测量电池电动势只能在无电流通过电池的情况下进行,因此需用对消法(又叫补偿法)来测定电动势。 对消法的原理是在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差,这样待测电池中没有电流通过,外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。 对消法测电动势常用的仪器为电位差计,其简单原理如图1所示。电位差计由三个回路组成:工作电流回路、标准回路和测量回路。 (1)工作电流回路 AB 为均匀滑线电阻,通过可变电阻R 与工作电源E 构成回路。其作用是调节可变电阻R ,使流过回路的电流为某一定值。其输出电压必须大于持测电池的电动势。 (2)标准回路 S 为电动势精确已知的标准电池。当K 板向S 一方时,迅速调节C2与S 图1

第7章电化学练习题练习题及答案

第7章电化学练习题练习题及答案 第七章电化学练习题 一、是非题,下列各题的叙述是否正确,对的画√错的画× 1、设ZnCl 2水溶液的质量摩尔浓度为b ,离子平均活度因子为 ± γ,则离子平均活度θγαb b B ±=34。() 2、298K 时,相同浓度(均为0.01mol.kg -1)的KCl 、CaCl 2和LaCl 3三种电解质水溶液,离子平均活度因子最大的是LaCl 3。() 3、0.05mol.kg -1 BaCl 2水溶液,其离子强度I=0.03mol.kg -1。() 4、实际电解时,在阴极上首先发生还原作用的是按能斯特方程计算的还原电势最大者。() 5、对于一切强电解质溶液—I Z AZ -+-=±γln 均适用。() 6、电解质溶液与非电解质溶液的重要区别是电解质溶液含有由电解质离解成的正负离子。() 7、电解质溶液可以不偏离理想稀溶液的强电解质溶液。() 8、离子迁移数 t ++t -<1。() 9、离子独立移动定律只适用于无限稀的强电解质溶液。() 10、无限稀薄时,KCl 、HCl 和NaCl 三种溶液在相同温度、相 同浓度、相同单位电场强度下,三种溶液中的Cl -迁移数 相同。() 11、在一定的温度和较小的浓度情况下,增大弱电解质溶液的 浓度,则该弱电解质的电导率增加,摩尔电导率减少。() 12、用Λm 对C 作图外推的方法,可以求得HAC 的无限稀释之摩尔电导。() 13、恒电位法采用三电极体系。() 14、对于电池()() ()() s Ag b AgNO b NO Ag s Ag 2313,b 较小的一端为

负极。() 15、一个化学反应进行时,10220--=?mol KJ G m r ..,如将该化学反应安排在电池中进行,则需要环境对系统做功。() 16、原电池在恒温、恒压可逆的条件下放电时,0=?G 。() 17、有能斯特公式算得电池的E 为负值,表示此电池反应的方向是朝正向进行的。() 18、电池()()()()s Ag s AgCl kg mol Cl Zn s Zn 01002012.,..,=±-γ其反应为 ()()()()010*******.,..,=+→+±-γkg mol ZnCl s Ag s Zn s AgCl ,所以其电动势的计算公式为 ()010020222..ln ln ?-=-=F RT E F RT E E ZnCl θθα。() 19、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。() 20、电池反应的E 与指定电池反应计量方程式的书写无关,而 电池反应的热力学函数m r G ?等则与指定电池反应计量方 程式的书写有关。() 21、锌、银两金属片同时插入HCl 水溶液中,所构成的电池是可逆电池。() 22、电解池中阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。() 23、H 2-O 2燃烧电池在酸性介质和碱性介质中,电极反应是一样的。() 24、测量阳极过电位用恒电流法。() 25、()()()012=?? =+s Pt p H H E θθα,是确定标准电极电势的国际惯例的规定值。() 26、原电池E 的定义为:没有电流通过的条件下,原电池两极 的金属引线为同一种金属时,电池两端的电势差。() 27、金属导体的电阻随温度升高而增大,电解质溶液的电阻随温度升高而减少。() 28、用盐桥只能减少或消除一部分液体接界电势,而不能全部消

《物理化学下》学习辅导材料

《物理化学》学习辅导材料之二 《物理化学(下)》复习思考题 (《物理化学》备课组,2008.10.) 编者的话:为了更好地帮助同学复习巩固所学的基本概念、基本理论和基本知识,我们选编了一些“复习思考题”供同学们选作,请同学们发现问题后及时向我们提出来,对于不够完善之处今后将逐步完善,对于错误之处将予以修正。 电解质溶液 一、判断题: 1、设ZnCl2水溶液的质量摩尔浓度为b,离子平均活度因子为γ ± ,则其离子平均活度 a b/bΘ ±± 。() 2、298 K时,相同浓度(均为0.01 mol·kg-1)的KCl,CaCl2和LaCl3三种电解质水溶液, 离子平均活度因子最大的是LaCl3。() 3、0.005 mol· kg-1的BaCl2水溶液,其离子强度I= 0.03 mol· kg-1。() 4、AlCl3水溶液的质量摩尔浓度若为b,则其离子强度I等于6b。() 5、对于一切强电解质溶液-lnγ ± =C|z+z¯|I1/2均能使用。() 6、电解质溶液与非电解质溶液的重要区别是电解质溶液中含有由电解质离解成的正负离子 () 7、电解质溶液可以不偏离理想稀溶液所遵从的热力学规律。() 8、离子迁移数t ++ t ¯ <1 。() 9、离子独立运动定律只适用于无限稀薄的强电解质溶液。() 10、无限稀薄时,HCl、KCl和NaCl三种溶液在相同温度、相同浓度、相同单位电场强度下,三种溶液中的Cl-迁移数相同。() 11、在一定的温度和较小的浓度情况下,增大弱电解溶液的浓度,则该弱电解质的电导率增加,摩尔电导率减小。() 12、用Λm作图外推的方法,可以求得HAc的无限稀薄摩尔电导率。() 13、在一定温度下稀释电解质溶液,摩尔电导率增大,而电导率的变化不一定增大。()14.恒温下,电解质溶液的浓度增大时,其电导率增大,摩尔电导率减小。() 15.以 m Λ()16.离子独立运动定律既可应用于无限稀释的强电解质溶液,又可应用于无限稀释的弱电解质溶液。()

2电化学习题库

物化 第七章 电化学习题 一、简答题 1. 什么叫做浓差极化?以电极Cu 2+∣Cu 为例,分别叙述它作为阴极和阳极时的情况。 2。 一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞,今用一金属片焊接在洞的外面,为了延长铁箱的使用寿命,选用铜片、铁片、锡片、或锌片哪一种金属片好? 为什么 ? 3. 以金属电极为例,简述在电极和溶液界面处是如何产生电势差的。 4. 电极极化主要有哪些类型?这些类型的极化是由于什么原因而引起的? 5。 锌-空气电池的优点是比能量较高, 可以在较大的电流下工作而电压仍保持平稳, 而且价廉.写出此电池 Zn │ZnO (s) │30% KOH │O 2(g)│活性碳 ,的电极反应, 并回答是否为蓄电池。 6. 298K 时,某钢铁容器内盛PH=4。0的溶液,试通过计算说明此时钢铁容器是否会被腐蚀?假定容器内Fe 2+浓度超过10-6mol 。dm -3时,则认为容器已被腐蚀。已知E θ(Fe 2+/Fe )=—0。617V ,H 2在铁上析出时的超电势为0。40V . 7. 写出下列电池的电极反应和电池反应,列出电动势E 的计算公式。 Pt│CH 3CHO (a 1),CH3COOH (a 2),H +(a 3)││Fe 3+(a 4),Fe 2+(a 5) │Pt 8。 请设计一电化学实验,测定下列反应的恒压热效应,并说明其理论依据(不写实验装置及实验步骤) Ag(s )+HCl(aq)=AgCl (s)+21 H 2(g ) 9。 298K 时,p θ压力下测得下列电池的电动势为1。228V , Pt│H 2(p θ)│H 2SO4(a ) │O 2(p θ)│Pt 其14.105.8)/(--⨯-=∂∂K V T E p 。由此算得(设有2mol 电子得失) 1.84.285)/(--=∂∂+-=mol kJ T E zFT F zE H p m r θ∆ 问:(1)这m r H ∆是否为电池反应时所吸收的热量? (2)m r H ∆是否等于))((2l O H H m f θ ∆? 二、选择题 1. 已知CuSO 4溶液的质量摩尔浓度为b ,则溶液的离子强度为( ) (A ) b; (B) 3b ;(C ) 4b 。 2.法拉第(Faraday)常数F表示( ) (A)1mol 电子的电量; (B)1mol 电子的质量; (C)1mol 电子的数量。 3.下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大( ) (A) 0.1M KCl 水溶液 ; (B) 0.001M HCl 水溶液 ; (C) 0.001M KOH 水溶液 ; (D) 0.001M KCl 水溶液 。 4.对于混合电解质溶液,下列表征导电性的量中哪个不具有加和性( ) (A ) 电导 ; (B) 电导率 ; (C ) 摩尔电导率; (D ) 极限摩尔电导 。 5.在一定温度和较小的浓度情况下,增大强电解质溶液的浓度,则溶液的电导率κ与摩尔电导Λm 变化为( ) (A ) κ增大,Λm 增大 ; (B ) κ增大,Λm 减少 ; (C ) κ减少,Λm 增大 ; (D ) κ减少,Λm 减少 。 6.在一定的温度下,当电解质溶液被冲稀时,其摩尔电导变化为( ) (A) 强电解质溶液与弱电解质溶液都增大 ; (B) 强电解质溶液与弱电解质溶液都减少 ; (C ) 强电解质溶液增大,弱电解质溶液减少 ; (D) 强弱电解质溶液都不变 . 7.分别将CuSO 4、H 2SO 4、HCl 、NaCl 从0.1mol·dm -3 降低到0.01mol·dm -3,则Λm 变化最大的是( ) (A) CuSO 4 ; (B ) H 2SO 4 ; (C) NaCl ; (D) HCl 。 8.影响离子极限摩尔电导率∞ m Λ的是:①浓度、②溶剂、③温度、④电极间距、⑤离子电荷。( ) (A) (1)(2) ; (B) (2)(3); (C ) (3)(4); (D) (2)(3)(5) 。 9.科尔劳施的电解质当量电导经验公式 Λ = Λ∞ - Ac 1/2,这规律适用于: (A ) 弱电解质溶液 ; (B) 强电解质稀溶液; (C) 无限稀溶液 ; (D ) 浓度为1mol·dm —3的溶液.

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