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。 nn后后

,，、分别表示通电前各区所含负离子及正离子物质的量。 nn始始

,，、分别表示通电时在电极上参加反应的负离子和正离子的物质的量。 nn电电

,，、分别表示负离子和正离子迁移的物质的量。 nn迁迁

,，,，,，,，nn 通过实验可测出、、、、、。由上述公式可计算出及。nnnnnn始始后后迁迁电电

，，,,nFnnFn迁迁迁迁tt 则迁移数, ,,,,，,，，,,nFnnFn电电电电,，及由气体库仑计中气体体积的变化计算出。气体库仑计中注入的是HSO溶液～起导

nn24电电

电作用～通电时实际是电解水。

1- 阳极上发生反应:20H?HO+O?+2e 222，阴极上发生反应:2H?H?-2e。 2 从得到的H和O的混合体积V～利用法拉第定理和理想气体状态方程式可计其总电量。 22

4(p,p')V，总电量 nF=F 电3RT

式中P表示实验时的大气压～P’表示室温时水的饱和蒸气压～R是气体常数～T是室温(以绝

对温度表示)。

三、仪器和试剂

希托夫迁移管1套,气体库仑计1支,直流稳压电源(用电泳仪的电源代用)1台,碱式

滴定管1支～锥瓶4只, l00ml烧杯1只,10m1移液管2支,台秤(准确到

o(02g)1台,

-1标准NaOH溶液,被测HS0溶液(溶液浓度约为0.0360mol〃L)。 24

四、实验步骤

1(调整气体电量计中量气管的被面～打开活塞使其液面处在刻度0至2m1之间～立即关闭活塞～检查是否漏气～如液面不断降低～说明漏气～应关紧活塞～使其不漏气。 2(为了使装入迁移管内的HS0溶液的浓度与试剂瓶中的HS0溶液的浓度一致～可将被测2424

HS0溶液装满迁移管～再将管内HS0溶液回收到试剂瓶内～这样重复装二次就可达到要求。 2424

3(向迁移管中注入被测溶液。橡皮导管部分不能有气泡～如有气泡～轻压橡皮管将气泡赶走。装上铂电极。

4(根据图10—2接线～经教师检查之后接上电源。使用电泳仪的电源设备要注意安全～在接通电源之前～应将仪器面板上的输出调节旋至最小～电压放臵

“×2”档～红色输出旋钮为正。黑色输出旋钮为负。接通电源之后～调节输出旋钮使电流达到20mA～使其通电。当气体电量计中产生气体的体积达到15—20ml 时～停止通电～并记下气体库仑计中产生气体的准确体积。

图10-2 希托夫法测定装臵

5(将预备好的干净烧杯称重～停止通电后～取出阴极管的溶液称重～从称重好的阴极区溶液中吸取两份10m1溶液分别称重(并滴定之。

6(在通电期间～可对通电前的HS0溶液进行分析～吸取两份10m1瓶中被测HS0溶液～分2424别称重～并用标准NaOH溶液滴定之。

五、实验注意事项

1.使用电泳仪的直流电源设备要注意接上或断开外电源时～仪器的开关应处在关的位臵。 2(中间区溶液的浓度若发生明显变化实验应重做。

3(实验结束之后～可将希托夫管中的HS0溶液注入装HS0溶液的试剂瓶中。2424

六、数据记录和处理

1.记录表格

室温 ?～大气压～水的饱和蒸气压。

气体库仑计读数:终～始～气体体积。

阴极区溶液重:烧杯加溶液重～空烧杯重。

HS0溶液的物质的量浓度,基2410ml溶液重 NaOH溶液消耗量本单元是1/2 HS0, 24

? 通电前 ?

? 通电后 ?

2.计算 t12,SO42

1(1)根据滴定溶液浓度～分别计算出通电前后阴极区溶液中每克水中所含HS0的摩尔数～242用符号“/每克水”表示。 n1HSO242

(2)根据10ml阴极区溶液中所含水量～利用比例关系计算出阴极区溶液中水的总重量(W)～水因为在阴极管中HS0溶液中的H2O量在通电前及通电后应是不改变的。 24

(3)根据公式计算 t12,SO42

(n/每克水),(n/每克水)通电前通电后11HSOHSO242422 =×W t水1,2,SO4n电2

七、思考题

1(为什么要对阴极区的溶液称重?

2(在通电情况相同时～希托夫管的容积是大好还是小好,

八、参考文献

1(傅献彩～沈文霞～姚天扬(物理化学(下册)(第四版(北京:高等教育出版社～1990、

513—514(

2(S(Glasstone著～贾立德～等译(电化学概论(北京,科学出版社～1959(127—137(

希托夫法测定离子迁移数(0002)

希托夫法测定离子迁移数

希托夫法测定离子迁移数 1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Cu2+和SO 4 2-的迁移数。 2 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Cu2+和SO 4 2-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，读取阳极区（或阴极区）溶液的体积，可计算出通电后迁移出阳极区（或阴极区）的Cu2+和SO 4 2-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Cu2+在阴极上发生还原析出Cu，而在阳极上金属铜溶解生成Cu2+。 对于阳极，通电时一方面阳极区有Cu2+迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+，因而有

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 2 1O 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： ()()-+--=???? ??=???? ??=24 24 SO 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。 图2-15-1所示的三个区域是假想分割的，实际装置必须以某种方式给予满足。图2-15-2的实验装置提供了这一可能，它使电极远离中间区，中间区的连接处又很细，能有效地阻止

实验_离子迁移数的测定

实验离子迁移数的测定 一、【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CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。 二、【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CuSO4溶液中Cu2+和SO42-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，而在阳极上金属铜溶解生成Cu 2+。 阳极反应：Cu – 2e → Cu 2+ 阴极反应：Cu 2+ + 2e → Cu 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。 （2）不考虑离子水化现象。 实际上正、负离子所带水量不一定相同，因此电极区电解质浓度的改变，部分是由于水迁移所引起的，这种不考虑离子水化现象所测得的迁移数称为希托夫迁移数。 通过溶液的总电荷量 阳极区增加的电解质= +t

实验离子迁移数

实验十二 离子迁移数的测定 1 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。 2 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。 （2）不考虑离子水化现象。 实际上正、负离子所带水量不一定相同，因此电极区电解质浓度的改变，部分是由于水迁移所引起的，这种不考虑离子水化现象所测得的迁移数称为希托夫迁移数。

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

离子迁移数的测定

H +离子迁移数的测定 一、实验目的及要求 1. 掌握界面移动法测定H +的迁移数。 2. 掌握测定迁移数的原理和方法。 3. 加深对电解质溶液有关概念的理解。 二、实验原理 有电流通过时，导体中的电子或离子在电场的作用下都做定向移动。在电解质溶液中，电流的传导是通过离子的定向移动完成的。阴离子总是移向阳极，而阳离子总是移向阴极；当阴阳离子分别接近异性电极时，在电极与溶液接触的界面上分别发生电子的交换；整个电流在溶液中的传导是由阴阳离子共同承担。 离子在电场中运动的速率除了与离子本性（包括离子半径、离子水合程度、所带电荷等）以及溶剂性质（如粘度）有关以外，还与电场的电位梯度dE /dl 有关。显然电位梯度越大，推动离子运动的电场力也越大。因此离子B 的运动速率可以写作： dl dE U r B B = （1） U B 相当于单位电位梯度时离子B 运动速率，称为离子迁移率（又称为离子淌度），离子迁移率的大小与温度、浓度等因素有关。由于正负离子移动的速率不同，所带电荷不等，因此它们在迁移电量时所承担分数也不同。把离子B 所运载的电流与总电流之比称为离子的迁移数，用t B 表示。 ∑===B B B B B B U U Q Q I I t （2） 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。 迁移数测定最常用方法有希托夫（Hittorf ）法和界面移动法等。 界面移动法有两种，一种是用两种指示离子，造成两个界面；另一种是用一种指示离子，只有一个界面。本实验是用后一方法，采用恒电流，以Cd 2+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迁移管中充满浓度为c 的HCl 溶液，阳极为固体Cd ，阴极为Ag/AgCl 电极插入迁移管，（如图1），通以电流后，H +向上迁移，Cl - 向下迁移，阳极的Cd 氧化产生Cd 2+，进入溶液生成CdCl 2，逐渐顶替HCl ，由于溶液要保持电中性，离子的迁移速率是相等的。但由于U Cd 2+

希托夫法测定离子迁移数

希托夫法测定离子迁移数 一、目的要求 1.掌握希托夫法测定离子迁移数的原理和LQY离子迁移数测定装置的使用方法，特别是铜库仑电量计的使用方法； 2.明确迁移数的概念； 3.了解电量计的使用原理和方法。 二、实验原理 电解质溶液的导电，是由于离子在电场作用下运动的结果，在电解质中，当有电流通过时，正、负离子均参与导电，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，由于阴、阳离子在溶液中的迁移速度不同，所以搬运电荷的量也不相同，但通过电解质溶液的总电量为两者迁移电量之和，现设定阴、阳离子搬运电量分别为Q-和Q+则总电量为： Q总= Q- + Q+ 在物理化学中，对于电解质溶液的导电机理的研究，用离子迁移数更为直观，通常将一种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比称为该种离子的迁移数，并以符号t表示阳离子迁移数：t+ = Q+/ Q总，Q+=z+n+迁移F 阴离子迁移数：t- = Q-/ Q总，Q-= z-n-迁移F 并且t+ + t- = 1 （其中，z+，z-为正负离子所带电荷数，F为法拉第常数）测定迁移数的方法有两种，一种是界面移动法，一种为电解法（即希托夫法）。本实验采用希托夫法测定CuSO4溶液中Cu2+的迁移数。希托夫法测定离子迁移数的示意图如图1所示。 图1 希托夫法测定离子迁移数的示意图 将已知浓度的CuSO4溶液装入迁移管中(注：迁移管中所用电极为铜电极)，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： -++→e Cu Cu 221 21 （1） 阴极：Cu e Cu 2 1212→+- + （2） 此时，溶液中Cu 2+向阴极方向迁移，阴极上析出Cu ，这时电解后阴极区Cu 2+的物质的量n 电解后Cu2+计算如下： n 电解后Cu 2+=n 原始Cu 2+ + n 迁移Cu 2+ -n 析出Cu 则，n 迁移Cu2+= n 电解后Cu2+- n 原始Cu2++ n 析出Cu 另外，SO 42-离子向阳极方向迁移，阳极附近产生Cu 2+，这时电解后阴极处SO 42-的物质的量n 电解后SO 42-计算如下： n 电解后SO 42-= n 原始SO 42- + n 迁移SO 42- （3） 则，n 迁移SO 42-= n 电解后SO 42-- n 原始SO 42- （4） 电极反应与离子迁移引起的总结果是阴极区CuSO 4浓度减小，阳极区的CuSO 4浓度增大，且增加与减小的摩尔数相等。由于流过小室中每一截面的电量相同，因此离开与进入假想中间区Cu +数相同，SO 42-数也相同，所以中间区的浓度在通电过程中保持不变。以阳极区CuSO 4浓度变化为对象，结合上述可得计算离子迁移数的公式如下： 总 原始电解后总 迁移）（Q F 2-Q F 224 24 24 24 ????----= = SO SO SO n n n SO t （5） -24 SO t =1-+2u C t （6） 式中，F 为法拉第常数；Q 总为总电量，“2”表示SO 42-所带电荷为2。Q 总由铜库仑电量计测定。铜库仑电量计中也是一个CuSO 4的电解槽（是一种特殊的电解槽，其电流效率为100%），它和迁移管中CuSO 4的电解池串联，其电路连接如图2所示。

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CuS04溶液中Cu2+和SO42-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CUSO4溶液中Cu2+和SO42-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CuS04溶液。通电时，溶液中的Cu2+在阴极上发生还原，而在阳极上金属银溶解生成Cu2+。因此，通电时一方面阳极区有Cu2+迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+，因而有 n 迁二n 原n< - n 后 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Cu2+的量。n电用表示通电时阳极上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

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： B B 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 ()22 Cu e Cu s ++→。 Cu 2+的物质量的变化为：(阴极区)

物理化学实验重点

物理化学实验重点如下： 1.仪器练习（恒温槽使用）——水银导电表的正确使用；大、小加热器的应用；防止超温（尤其是夏天）。 2.原电池电动势的测定——镀铜电极；盐桥制作；醌氢醌电极的制备；UJ-25型电位差计构造、原理及使用方法。电极制备等。 3.离子迁移数的测定——气体电量计的测定原理及正确使用方法；离子迁移过程中防止振动等。 4.液体表面张力的测定——调整毛细管尖端与液面刚好相切，掌握好气泡逸出的速度；数据处理画曲线要会用曲线板；掌握镜像法做切线。 5.溶液偏摩尔体积的测定——比重瓶的正确用法，防止液体挥发等。 6.催化剂活性（甲醇分解）的测定——温度的控制、U形管压力计压差恒定才能保持整个过程中N2流量的恒定等。 7.粘度法的测定及应用——粘度法测量高聚物分子量的名词解释、原理；乌氏粘度计的使用方法等。 8.溶胶的制备与电泳——半透膜的制备（厚度适中），溶胶渗析等。 9.乙酸乙酯皂化——乙酸乙酯溶液的配制，电极的选用，电导率仪的使用方法；电导率仪工作原理等。 10.蔗糖转化——掌握旋光仪的构造、原理及使用方法；蔗糖水解反应用旋光度表示动力学方程推导等。 化学院双学位、化学和应化专业学生第二轮实验 11.燃烧热测定——内筒水温度的调节；氧气钢瓶与减压阀的正确使用；氧弹的正确用法；点火成功、燃烧完全；画好雷诺（校正）曲线。 12.差热分析——掌握差热分析原理，计算机采集数据操作方法等。 13.丙酮碘化——反应类型，反应速度常数的推导；分光光度计的原理与正确操作方法；比色皿位置等。 14.B-Z化学振荡反应——了解B-Z振荡反应的基本原理及研究化学振荡反应的方法。 15.电导及其应用——学会电导仪的正确使用及应用；电导池常数的求法。 16.完全互溶双液系的平衡相图——掌握阿贝折光仪的工作原理和使用；掌握回流速率等。 17.液体饱和蒸汽压的测定——静态法测定饱和蒸汽压的原理；真空泵、压差计、平衡管的正确使用；温度的控制等。 18.计算机模拟基元反应——掌握准经典轨道法的基本思想；了解计算机模拟基元反应的基本原理和步骤；实验原理的理解与掌握等。 19.偶极距的测量——介电常数法测量偶极距的原理；掌握测量液体介电常数的实验技术；掌握阿贝折光仪的工作原理和使用等。

希托夫法测定离子迁移数

希托夫法测定离子迁移数 1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CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。 2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。假设正负离子传递电量分别为q+和q－，通过溶液的总电量为Q, 那么正负离子的迁移数分别为： t+=q+/Qt-＝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那么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异较小；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CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数时，在溶液中间区浓度不变的条件下，分析通电前原溶液与通电后阳极区〔或阴极区〕溶液的浓度，读取阳极区〔或阴极区〕溶液的体积，可计算出通电后迁移出阳极区〔或阴极区〕的Cu2+和SO42-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CuSO4溶液。通电时，溶液中的Cu2+在阴极上发生复原析出Cu，而在阳极上金属铜溶解生成Cu2+。

对于阳极，通电时一方面阳极区有Cu2+迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+，因而有 式中表示迁移出阳极区或迁入阴极区的Cu2+的量，m m 表示通电前阳极区或阴极区所含Cu2+的量，表示通电后阳极区所含Cu2+的量，表示通电后阴极区所含Cu2+的量。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Cu2+析出Cu的量，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，p p 这一点与实际情况接近。 〔2〕不考虑离子水化现象。 实际上正、负离子所带水量不一定一样，因此电极区电解质浓度的改变，局部是由于水迁移所引起的，这种不考虑离子水化现象所测得的迁移数称为希托夫迁移数。

华理物化实验报告

篇一：物化实验下实验报告最终 物理化学实验报告 姓名：郑晨光学号： 2013041467 实验名称：最大气泡压力法测定溶液的表面张力 专业：13化学行知班班级：指导教师：邬冰评分： 实验目录 实验 10 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 .................... 3 实验 11 黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量 ................................ 8 实验12 最大气泡压力法测定溶液的表面张力 ................................... 14 实验 13 丙酮碘化反应的速率方程 (23) 实验14 蔗糖水解反应速率常数的测定 ............................................... 28 实验15 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 ........................................... 32 实验16 离子迁移数的测定—希托夫法 ............................................... 36 实验 17 电势—ph 曲线的测定 ............................................................. 40 实验18 电池电动势的测定及其应用 ................................................. 46 实验 19 碳钢在碳酸氢铵溶液中极化曲线的测定 (51) 实验20 溶液吸附法测定固体比表面积 ............................................... 57 实验 21 溶液法测定极性分子的偶极矩 .. (62) 实验 10 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 一、实验目的 1.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度. 2.了解表面活性剂的特性及胶束形成原理. 3.掌握dds-307型电导率仪的使用方法. 二、实验原理 具有明显―两亲‖性质的分子，既含有亲油的足够长的(大于10～12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等。表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:(1)阴离子型表面活性剂，如羧酸盐[肥皂，c17h35coona]，烷基硫酸盐[十二烷基硫酸钠，ch3(ch2)11so4na]，烷基磺酸盐[十二烷基苯磺酸钠，ch3(ch2)11c8h5so3na]等;(2)阳离子型表面活性剂，多为胺盐，如十二烷基二甲基叔胺[rn(ch3)2hcl]和十二烷基 二甲基氯化胺[rn(ch3)cl];(3)非离子型表面活性基，如聚氧乙烯类[r-o-(ch2ch2o-)n-h]。表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成―胶束‖。以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的。表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration)，以cmc表示。在cmc点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1所示。这个现象是测定cmc的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。 这种特征行为可用生成分子聚集体或胶束来说明，如图2所示，当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成 胶束，表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基留在水中，亲油基向油相或空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。前者就是表面活性剂分子吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸

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。 nn后后 ,，、分别表示通电前各区所含负离子及正离子物质的量。 nn始始 ,，、分别表示通电时在电极上参加反应的负离子和正离子的物质的量。 nn电电 ,，、分别表示负离子和正离子迁移的物质的量。 nn迁迁

实验十 界面移动法测定离子迁移数

实验十 离子迁移数的测定——界面移动法 1 目的要求 (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。 2 基本原理 (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2.10.1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 (2.10.1) 正、负离子的迁移数可用下式表示 b b a a a a V V V t '+'' =+= -+++ (2.10.2) b b a a b b V V V t ' +''=+= -+-- (2.10.3) 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aa 、bb`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n ++n -=1mol 。由离子迁移数的定义可知，此时的n+即为t +,n- 图2.10.1 界面移动示意图

物理化学实验复习题

希托夫法测定离子迁移数 1、在希托夫法测定离子迁移数的实验中，如果迁移管中有气泡，对实验有何影响？若通电前后中间区浓度改变，为什么要重做实验？ 在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 根据离子迁移原理，中间各离子的迁移与迁出，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减去，使中间区的例子迁移出现偏差，致使实验出现误差，故必须重做实验 2、影响本实验的因素有哪些？本实验有较大的系统误差，这是什么原因造成的？ 溶液的稳定性、离子本身的大小、溶液中其他离子的作用力、溶液对离子运动的阻碍等 乙酸乙酯皂化反应 1、在乙酸乙酯皂化反应速率及活化能的测定实验中，为什么要在恒温条件下进行？而且NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液在混合前还要预先恒温？ 因为温度对反应速率常数有影响，为了防止温度的变化对实验结果测定的影响，反应应该在恒温条件下进行。 反应物在混合前预热是为了保证其在反应进行时的温度是相同的，防止两种物质的温差而给实验造成影响 2、被测溶液的电导率是哪些离子的贡献？反应进程中溶液的电导率为何发生减少？ 溶液中参与导电的离子Na+、OH-、CH3COO-所有的和。 Na+在反应前后浓度不变，OH-的迁移率比CH3COO-大得多，所以随着反应时间的增加，OH-不断减少，CH3COO-而不断增加，所以体系的电导率不断下降 3、如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？ 实验结果验证了开始反应浓度愈大，则完成浓度减半所需的时间愈短，证明了其是二级反应 K=1/t×x/a(a-x)，由实验测得不同t时的x值，根据上式计算出不同t时的k值。如果k值为常数，则反应为二级反应。通常是作x/(a-x)对t图，如果为直线，也可以证明是二级反应，并可从直线的斜率求出k值 最大起泡法测定表面张力 1、最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差？从毛细管中逸出的气泡有什么要求？如何控制出泡速度？ 测定时气泡在毛细管口与液面相切处形成。从形成开始，随滴液漏斗放液，气泡所受向下压力增大，曲率半径R减少。当此力增大到由表面张力引起的作用力相等时，气泡破灭，此时R=r（r为毛细管半径），压差△P=2r/R达到最大，且对于同一根毛细管△P只与物质的r值有关，所以在测表面张力时要读最大压力差，若读中间某个压力差值，不能保证每次读压力差对应大小相同气泡。 要求气泡从毛细管缓慢逸出，一个一个的出，逸出气泡每分钟10个左右。 通过控制滴液斗的放液速度调节。