离子迁移数的测定界面法.docx

离子迁移数的测定一一界面法1引言⑴1.1实验目的1、用界而移动法测定H离子迁移数2、掌握测定离子迁移数的基本原理和方法1.2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_(1)(2)tq+t+=Qt.匕=1在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，t_和t.务为所有阴、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，本实验详细介绍界而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HCI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，tQ当量的H-通过界面向上走，t_Q当量的C「通过界面往下行假定在管的下部某处存在一个界面（aa）,在该界面以下没有而被其它的正离子（例如CcT）取代，则此界而将随着4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，界而保持清晰，界而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I带电的总数，即将超级恒温水浴温度调至25Co用少许盐酸溶液润洗迁移管两次，而后在整个管中加满盐酸溶液注意：切勿使管壁粘附气泡将镉电极套管加满盐酸溶液（安装前检查镉电极，如果电极表面被氧化，用砂纸将电极氧化层打磨干净银电极也需打磨，但是要用细砂纸）安装在迁移管的下部迁移管垂直固定避免振荡，照图连接好线路，检查无误后，再开始实验图2-13-1图2-14-2迁移管中的电位梯度界面法测裔子迁移故装置打开稳压稳流电源，选择开关搬至稳压，调节电流在6〜7mA之间。

随着电解进行，阳极镉会不断溶解变为CcT,由于』离子的迁移，出现清晰界面当界而移动到第一个刻度时，立即打开秒表此后，每隔一分钟记录时间及对应的电流值每当界面移动至第二、第三等整数刻度的时候，记下相应的时间及对应的电流值，直到界面移动至第五个刻度（每刻度的间隔为0.ImL）o关闭电源开关，过数分钟后，观察界面变化再打开电源，过数分钟后，再观察之2. 实验完成，用蒸儒水润洗迁移管以上实验是电压恒定，通过测量电流随时间的变化来得到迁移数的再用恒电流的方法重复上述实验用电流恒定（I=3mA的方法，只需要记录电流值及界而迁移到整数刻度时（即0.ImL、0.2mL...0.5mL）的时间即可3结果与讨论3.1原始实验数据A）恒压条件下数据记录如下电压值为115V表1:恒压条件下实验数据记录t/SI/niAV/mLt.//sI/mAMmL04.7410.000604.6381204.5111804.3692404.2332674.1640.1003004.1003603.9884203.8894803.7915403.7005743.6540.2006003.6166603.5367203.4617803.3938403.3299003.2659283.2370.3009603.21110203.14710803.10311403.05412003.00612602.96313182.9180.40013202.91713802.87214402.83815002.80115602.76516202.73216802.69717402.66717552.6590.500并可得如下曲线:5.0-n°35：3.0：2.5-.2.0-0300600900120015001800t/s图1:恒压法I-1曲线B）恒流条件下数据如下:表2:恒流条件下实验数据记录V/mLt/sI/mA003.0030.1003853.0030.2007843.0040.30011753.0040.40015713.0030.50019693.0032计算的数据、结果A）恒电压法对I-七曲线用。

rigin积分求得相应时间段通过的电量Q,由刻度间的体积，通过公式q.二VCF求出八离了传递的电量q.,再由求出离子迁移数七结杲如下表：表3恒压法实验结果V/mLt/sQmCq+/mCt+0.100-0.400267-13183608.0992894.5600.8022400.200-0.500574-17553628.2452894.5600.7977850.100-0.500267-17554823.6993859.4140.800094对表中t.取平均值得：平均迁移数t.=0.800040B）恒电流法取电流的平均值，计算总电量，再由体积计算H离子传递的电量，求出离子迁移数t.结果如下表：表4恒流法实验结果V/mLt/sQmCqfmCt+0.100-0.400385-15713562.3472894.5600.8125430.200-0.500784-19693559.1442894.5600.8132740.100-0.500385-19694757.5413859.4140.811220对表中t・取平均值得：平均迁移数t.=0.8123463.3讨论分析1、结果分析文献值：298.15K时0.Imol/L的HCI溶液的t.为：0.831相比之下，实验值较文献值略小，恒压下误差为3.7%,恒流下为2.2%o误差原因可能有以下几点：① 操作中计时、观测上的误差。

用秒表计时读数时可能会有一定的时间滞后，同时观界面移动时也会有误差② HCI浓度不准确③ 温度变化影响粒子运动速率，从而影响离子迁移数④ 电表测量值等其他仪器的误差① 2、实验现象分析实验中断开电源后一段时间，界而缓慢变模糊，之后再接通电源，界而又重新变清晰原因如下：断开电源之后，由于扩散作用，溶液逐渐趋于均匀状态，界面变模糊，可以认为足够长时间后整个管中的液体将混合均匀呈浅红色之后再接通电源时，离子发生定向移动，所以界面又重新变清晰恒压条件下电流在逐渐减小，原因是随着电解的进行，很多H*生成Ha,浓度减小，Cd浓度增加，使得溶液的电阻增大，由于电压不变，故电流减小随着实验的进行，迁移管中的液体的红色逐渐变淡，并且阳极区逐渐变为透明原因如下：随着电解的进行，H不断被消耗，从而酸性减弱，pH值升高，所以迁移管中液体的红色变淡，阳极区“被还原为H,并且由于迁移管细长的形态以及垂直放置时重力的作用，氢离子补充的速率小于还原反应的速率，浓度降低，pH±升，颜色变淡① 3、实验步骤分析观察迁移管内界面时，可将一张白纸夹在迁移管与铁架台的铁夹之间，方便观测② 加盐酸时应将盐酸举高于液面后再打开止水夹，注满后先关闭止水夹再放下盐酸。

并且在过程中应注意要打开瓶塞③ 迁移管上部的管可防止溶液浓度变化对迁移管内液体造成影响，但要注意插入电极时不可过紧，否则生成的氢气无法排出4结论实验测得25C下，0.Imol/L的HCI溶液的离子迁移数为：恒压法：0.800040恒流法：0.8123465参考文献【1】贺德华，麻英，张连庆•基础物理化学实验[M].北京.高等教育出版社，2008.76-786附录1、为什么会出现界面？为什么界而移动的速率就是氢离子迁移的速率？答：反应时氢离子上移，氯离子下移，CcF从电极进入溶液，使电中性得以保持实验装置中，通电时，生成CdCL,逐渐顶替HCI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，由于Ccf*淌度（U）较小且+2+H迁移走后的区域，Cd紧紧地跟上，离子的移动速度（V）是相等的通过计算可得CdCL溶液中电位梯度是较大的因此若H因扩散作用落入CdCL溶液层它就不仅比CcT"移得快，而且比界而上的H也要快，能赶回到HCI层同样若任何CcT进入低电位梯度的HCI溶液，它就要减速，一直到它们重又落后于T为止，这样界面在通电过程中保持清晰2、实验中电流为什么会逐渐减小？答：随着电解的进行，很多H生成浓度减小，Cd浓度增加，CdCl2溶液中电位梯度是较大的，使得溶液的电阻增大，由于电压不变，故电流减小。

3、如何求得C「离子的迁移数？答：由公式t.7_=1,先求出t即可求出t_由于实验中阴离子只有氯离子，故求得的t_即为氯离子迁移数欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。