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+/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相同，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。

本实验用硫代硫酸钠溶液滴定铜离子浓度。其反响机理如下：

4I- + 2Cu2+ = CuI↓ + I2

I2 + 2S2O32- = S4O62- + 2I-

每1mol Cu2+消耗1mol S2O32-。

3仪器试剂

迁移管1套；铜电极2只；离子迁移数测定仪1台；铜电量计1台；分析天平1台；碱式滴定管(250mL)1只；碘量瓶(250mL)2只；移液管(20mL)3只；量筒〔100ml〕1个。

KI溶液(10%)；淀-1)；醋酸溶液(1mol.L-1)；硫酸铜溶液〔0.5mol。L-1〕

4实验步骤

1.取25 ml 0.5 mol。L-1硫酸铜溶液于250ml干净容量瓶中，稀释至刻度，得0.05 mol/L的CuSO4溶液。

2.水洗干净迁移管，然后用0.05 mol/L的CuSO4溶液洗净迁移管，并安装到迁移管固定架上。电极外表有氧化层用细砂纸打磨。

3.将铜电量计中阴极、阳极铜片取下，先用细砂纸磨光，除去外表氧化层，用蒸馏水洗净

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

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

“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）

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。

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+/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相同，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。

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

苏州大学物理化学真题

电解质溶液测试题（一）参考答案 1．下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大：参考答案: B (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。 2. 离子电迁移率的单位可以表示成： ( ) 参考答案: C (A) m·s-1(B) m·s-1·Ｖ-1 (C) m2·s-1·Ｖ-1(D) s-1 3．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：参考答案: B (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。 4．水溶液中氢和氢氧根离子的电淌度特别大，究其原因，下述分析哪个对？ ( )参考答案: B (A) 发生电子传导(B) 发生质子传导 (C) 离子荷质比大(D)离子水化半径小 5．分别将CuSO4、H2SO4、HCl、NaCl从0.1mol·dm-3 降低到0.01mol·dm-3，则Λm变化 最大的是：参考答案: A (A) C uSO4 ；(B) H2SO4 ；(C) NaCl ；(D) HCl 。 6．电解质溶液中离子迁移数 (ti) 与离子淌度 (Ui) 成正比。当温度与溶液浓度一定时，离子淌度是一定的，则 25℃时，0.1 mol·dm-3NaOH 中 Na+的迁移数 t1 与 0.1mol·dm-3NaCl 溶液中 Na+的迁移数 t2，两者之间的关系为： 参考答案: C (A) 相等(B) t1> t2

(C) t1< t2 (D) 大小无法比较 7．用同一电导池测定浓度为0.01和0.10mol·dm-3的同一电解质溶液的电阻，前者是后 者的10倍，则两种浓度溶液的摩尔电导率之比为：参考答案: A (A) 1∶1 ； (B) 2∶1 ； (C) 5∶1 ； (D) 10∶1 。 8．在 Hittorff 法测迁移数的实验中，用 Ag 电极电解 AgNO3溶液，测出在阳极部AgNO3的浓度增加了 x mol，而串联在电路中的 Ag 库仑计上有 y mol 的 Ag 析出, 则Ag+离子迁移数为： ( ) 参考答案: D (A) x/y (B) y/x (C) (x-y)/x (D) (y-x)/y 9．298 K时，无限稀释的 NH4Cl 水溶液中正离子迁移数 t+= 0.491。已知Λm(NH4Cl) = 0.0150 S·m2·mol-1，则：( ) 参考答案: D (A) λm(Cl-) = 0.00764 S·m2·mol-1 (B) λm(NH4+ ) = 0.00764 S·m2·mol-1 (C) 淌度 U(Cl-) = 737 m2·ｓ-1·V-1 (D) 淌度 U(Cl-) = 7.92×10-8 m2·ｓ-1·V-1 10．用界面移动法测量离子迁移数，应选用下列哪一对电解质溶液：参考答案: B (A) H Cl与CuSO4；(B) HCl与CdCl2； (C) C uCl2与CuSO4；(D) H2SO4与CdCl2。 11．用同一电导池分别测定浓度为 0.01 mol/kg和 0.1 mol/kg的两个电解质溶液，其电阻分别为 1000 W 和 500 W，则它们依次的摩尔电导率之比为： ( ) 参考答案: B (A) 1 : 5 (B) 5 : 1 (C) 10 : 5 (D) 5 : 10 12. CaCl2 摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是： ( ) 参考答案: C (A) Λ∞(CaCl2) = λm(Ca2+) + λm(Cl-) (B)Λ∞(CaCl2) = 1/2 λm(Ca2+) + λm(Cl-)

离子的迁移数

希托夫法测定离子的迁移数 一、实验目的 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。测定4CuSO 溶液中+2Cu 和- 24SO 的迁移数。 二、实验原理 当电流通过电解质溶液时，在两电极上发生氧化、还原反应，反应物质的量与通过电量的关系服从法拉第定律。同时，在溶液中的正、负离子分别向阴、阳两极迁移，由于正、负离子的移动速度不同，所带电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的份额也不同。电解的结果是两极区的溶液浓度发生了变化。 为了表示电解质溶液中离子的特征，以及它们对溶液导电能力贡献的大小，引入离子迁移数的概念。 通 电 前 通 电 放 电 后 图21.1 离子电迁移示意图 在两个惰性电极之间设想两个假想截面AA 、BB ，将电解池分成阳极中间区和阴极区（图21.1）。假定电解质MA 溶液中仅含有一价正、负离子+ M 和- A ，且负离子的运动速度是正离子运动速度的三倍，即+-=v v 3。电极通电、放电后的结果是： 阴极区：只剩下2个离子对，这是由于从阴极区移出三个负离子所致；

阳极区：只剩下4个离子对，这是由于从阳极区移出一个正离子所致。 通过溶液的总电量Q 为正、负离子迁移电量的总和，即4个电子电量，因此可以得到如下关系： ) () (-+-+= =Q Q v v 负离子迁移的电荷量正离子迁移的电荷量阴极区减少的电解质阳极区减少的电解质 定义离子的迁移数为： 正离子迁移数 Q Q t ++= ，负离子迁移数 Q Q t --=，其中Q 总电量 1=+= +∴ -+-+Q Q Q Q t t 离子迁移数可以用希托夫法进行测定，其实验原理如图2所示，包括一个阴极管、一个阳极管和一个中间管，外电路中串联有库仑电量计（本实验中采用铜电量计），可测定通过电流的总电量。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。根据公式式可计算出+t 和-t 。 以4CuSO 溶液为例，在迁移管中，两电极均为铜电极，其中放入4CuSO 溶液。 通电时，溶液中的+2Cu 在阴极上发生还原，而在阳极上金属铜溶解生成+2Cu 。 通电时，一方面阳极区有+2Cu 迁出，另一方面电极上Cu 溶解生成+2Cu 进入阳极区，因而有： 迁移反应电解前电解后n n n n -+= 整理得到： 电解后反应电解前迁移n n n n -+= 式中：迁移n 表示迁移出阳极区的+ 2Cu 量；电解前n 表示通电前阳极区所含+ 2Cu 的量；电解后 n 表示通电后阳极区所含+ 2Cu 的量；反应n 表示通电时阳极上Cu 溶解（转变为+ 2Cu ）的量， 也等于铜电量计阴极上析出铜的量。

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。

【清华】实验14 离子迁移数的测定

实验14 离子迁移数的测定－界面法 实验目的 1. 采用界面法测定H ＋ 离子的迁移数。 2. 掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。 实验原理 当电流通过电解电池的电介质溶液时，两极发生化学变化，溶液中阳离子和阴离子分别向阴极与阳极迁移。假若两种离子传递的电量分别为q +和q -，通过的总电量为 Q q q +-=+ 每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数。阴、阳离子的迁移数分别为 q t Q --= ， q t Q ++= （1） 且 1t t +-+= （2） 在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，t -和t +各为所有阴、阳离子迁移数的总和。一般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。 但对于仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离子间的引力场改变，离子迁移数也会改变，但变化的大小与正负因不同物质而异。 温度改变，迁移数也会发生变化，一般温度升高时，t -和t +的差别减小。 测定离子迁移数，对于了解离子的性质有很重要的意义。迁移数的测定方法有界面法、希托夫法和电势法等，本实验详细介绍界面法。 利用界面移动法测迁移数的实验可分为两类:一类是使用两种指示离子，造成两个界面;另一类是只用一种指示离子，有一个界面。本实验是用后一种方法，以镉离子作为指示离子，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放置的迁移管中，充满HCl 溶液，通以电流，当有电量为Q 的电流通过每个静止的截面时，t Q +当量的+H 通过界面向上走，t Q -当量的Cl - 通过界面往下 行。假定在管的下部某处存在一个界面（aa '），在该界面以下没有H +，而被其它的正离子（例如2Cd + ）取代，则此界面将随着H +往上迁移而移动，界面的位置可通过界面上下 溶液性质的差异而测定。例如，利用pH 值的不同指示剂显示颜色不同，测出界面。在正常条件下，界面保持清晰，界面以上的一段溶液保持均匀，H +往上迁移的平均速率，等于界面向上移动的速率。在某通电的时间（t ）内，界面扫过的体积为V ，H +输送电荷的数量为在该体积中H + 带电的总数，即 q VNF += （3） 式中，N 为H + 的浓度，F 为法拉第常数，电量常以库伦（C ）表示。 欲使界面保持清晰，必须使界面上、下电介质不相混合，可以通过选择合适的指示离子 在通电情况下达到。CdCl 2溶液能满足这个要求，因为Cd 2+ 淌度（U ）较小，即 2Cd H U U ++< （4） 在图2-14-2的实验装置中，通电时，H ＋ 向上迁移Cl － 向下迁移，在Cd 阳极上Cd 氧化，进入溶液生成CdCl 2，逐渐顶替HCl 溶液，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任一截面都不会中断传递电流，且Ｈ+迁移走后的区域，Cd 2+紧紧地跟上，离子的移动速度(v )是相等的，2Cd H v v ++=。由此可得： 2Cd H U dE dE U dL dL + + '= （5） 结合（4）式，得 dE dE dL dL '> （6） 即在CdCl 2溶液中电位梯度是较大的，如图2-14-1所示。因此若H +因扩散作用落入CdCl 2溶液层。它就不仅比Cd 2+迁移得快，而且比界面上的H +也要快，能赶回到HCl 层。同样若任何Cd 2+进入低电位梯度的HCl 溶液，它就要减速，一直到它们重又落后于H +为止，这样界面在通电过程中保持清晰。 实验用品 迁移管，超级恒温水浴，Cd 电极，Ag 电极，毫安表，稳压稳流电源，HCl 溶液（0.1mo l ·dm －3 ），甲基橙，秒表。 实验步骤 1.按图2-14-2安装仪器。 配制及标定浓度约为0.1mo l ·dm －3 的盐酸。加入少许甲基橙，使溶液呈红色。

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CuSO 4溶液中Cu 2+和SO 42-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：

12 离子迁移数的测定——界面移动法

实验十二 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3.1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 (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) b b a a b b V V V t ' +'' =+= -+-- (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a a '、b b '即可求出+t 、-t . 图3.1 界面移动示意图

(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mol n n 1=+-+ 。由离子迁移数的定义可知，此时的n+即为 +t ,n-即为-t . 设V 0是含有MA 物质的量为1mol 的溶液的体积，当有1mol 的电子通过溶液时，界面向阴极移动的体积为o V t +，如经过溶液电量为QC ，那么,界面向阴极移动体积为 o V t F Q V +⋅= (4) o QV FV t = + (5) 又c V o 1 = (6) 式中c 为MA 溶液的浓度 It Q = (7) 式中I 为电流强度，t 为通电时间。 将式(6)，式(7)代入式(5)中得到 It cFV t = + (8) 本实验是采用第二种方法测定HCl 溶液中的+ H 、- Cl 离子的迁移数。迁移管是一支有刻度的玻璃管，下端放Cd 棒作阳极，上端放铂丝作阴极(图3.2)，迁移管上部为HCl 溶液，下部为CdCl 2溶液。二者具有共同的阴离子，HCl 溶液中加有甲基橙可以形成清晰界面。因为Cd 2+淌度(Ｕ)较小，即 (9) 通电时，Ｈ+向上迁移，Cl -向下迁移，在Cd 阳极上Cd 氧化，进入溶液生成CdCl 2，逐渐顶替HCl 溶液，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任一截面都不会中断传递电流，Ｈ+迁移走后的区域，Cd 2+紧紧地跟上，离子的移动速度(Ｖ)是相等的， 由 此可得: (10) 结合(9)和(10)式得:

南京大学物化实验系列离子迁移数的测定

南京大学物化实验系列离子迁移数的测定 南京大学化学化工学院物理化学实验教案邱金恒 离子迁移数的测定 1 实验目的及要求 2+2-1.1 了解迁移数的意义，并用希托夫(Hittorf) 法测定Cu和SO的迁移数，从而了解4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表示，其B定义式为： IBt, BI t 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B I, ，，,,t ，I ，,, ，, I,,,t,,, ，I,, ，, 式中、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, ，vv ，，, v,t,,vv ，，, 式中，为单位电位梯度时离子的运动速率，称为离子淌度。vv ，, trv ，，，,,trv,,, tt ，,1 ，, 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2+2+2+液为例，在电解后，阴极附近Cu 的浓度变化是由两种原因引起的:Cu 的迁入;Cu 在阴 112,, ,CueCus()极上发生还原反应。。222+Cu的物质量的变化为:(阴极区) 1 南京大学化学化工学院物理化学实验教案邱金恒 nnnn, , , 后迁前电 2+式中为电解前阴极区存在的Cu的物质量；n前 2+为电解后阴极区存在的Cu的物质量；n后 为电解过程阴极还原生成的Cu的物质量；n电 2+为电解过程中Cu迁入阴极区的物质量。n迁 2+Cu的物质量即硫酸铜的摩尔质量，159(6g,mol 因此nnnn,, , 迁后前电 n 迁t, 2 ，Cun 电 tt,,122, ，SOCu4 3 仪器与药品 直形迁移管1 支,铜电量计1 套,精密稳流电源l 台,毫安培计1 只,锥形瓶4 只,碱式滴定管1 支。 硫酸铜电解液；0.05mol/L硫酸铜溶液；0.0500mol/L硫代硫酸钠溶液;10,碘化钾溶液 1mol/L醋酸溶液；乙醇(A.R.);淀粉指示剂