离子迁移数的测定

离子迁移数的测定演示文稿当前1页，总共22页。（优选）离子迁移数的测定当前2页，总共22页。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。由某种离子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

当前3页，总共22页。二、实验原理

显然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。当前4页，总共22页。当前5页，总共22页。当前6页，总共22页。(a)(b)当前7页，总共22页。二、实验原理

H+和OH-表现出很高的淌度。这是由于在通常的溶剂中的离子移动之外附加了跳跃机理。来自水合质子的氢离子可以跳跃到临近的水分子，这是一个与水合氢离子在溶液中运动有相同效果的过程。有人认为在水溶液中单个的溶剂质子化的传导实际通过一种质子传递机理，即Grotthuss机理，而并不是质子本身从溶液的一端迁向另一端。因为质子可以在水分子间转移，所以质子从一个水分子传给另一个水分子，电流就很快沿着氢键传导，而分子的排列形式从（a）到（b）。以（b）排列方式的分子必须翻转，回复到（a）的排列状态才能接受（或释放）质子，故电导率的大小取决于水分子的翻转速度。（a）（b）

当前8页，总共22页。当前9页，总共22页。二、实验原理

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，近年来这种方法已经代替了第一类方法。所使用的两种电解质必须具有同一种离子。其原理如下：实验在如图所示的迁移管中进行。设Mz+为欲测的阳离子，为指示阳离子。为了保持界面清晰，防止由于重力而产生搅动作用，应将密度大的溶液放在下面。当有电流通过溶液时，阳离子向阴极迁移，原来的界面aa’上移，经过一定时间到达bb’。设V为aa’和bb’间的体积，为Mz+的迁移数。迁移管中的电位梯度当前10页，总共22页。二、实验原理据定义有：式中：F为法拉第常数；c为1/zMz+

的物质的量浓度；Q为通过溶液的总电量；V为界面移动的体积，可用称量充满aa’和bb’间的水的质量校正之。本实验用Cd2+作为指示离子，测定两种HCl中H+的迁移数。因为Cd2+淌度（U）较小，即。在上面的实验装置中，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CdCl2，逐渐顶替HCl，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，Cd2+紧紧地跟上，离子的移动速度（v）是相等的，

当前11页，总共22页。二、实验原理由此可得：即在CdCl2溶液中电位梯度是较大的，因此若H+因扩散作用落入CdCl2溶液层。它就不仅比Cd2+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Cd2+进入低电位梯度HCl溶液，它就要减速，一直到它们重又后于H+为止，这样界面在通电过程中保持清晰。

当前12页，总共22页。二、实验原理

298.15K不同浓度水溶液中正离子的迁移数当前13页，总共22页。三、仪器和试剂LQY离子迁移数测定装置（南京桑力电子设备厂）秒表迁移管铜丝铁架台滴管2个50mL烧杯2个HCl0.085（或0.1000)mol·dm-3

HCl0.0425mol·dm-3

甲基紫(或甲基橙)当前14页，总共22页。三、仪器和试剂

界面移动法测定迁移数一般线路图

1.毫安表2.开关3.电源4.可变电阻

5.Ag电极6.HCl7.CdCl28.Cd电极当前15页，总共22页。四、实验步骤

(1)在一只小烧杯中倒入0.0425mol·dm-3盐酸,加入少许甲基紫，使溶液呈深蓝色。并用少许该溶液洗涤迁移管2-3次后，将溶液装满迁移管，用滤纸擦净迁移管外面，并插入Ag电极。（2）按下图接好线路，Cd作正极、Ag作负极，注意先把仪器的电流粗调和电流细调沿逆时针方向旋到最小，再打开电源。此时仪器输出电压显示接近零，否则立即关闭电源，检查线路或迁移管中是否有气泡。（3）用电流细调调节电流为2.00mA，迁移管中会出现蓝色界面，当其超过橡胶管的高度后，应尽快开始开动秒表计时，每0.020mL记录一次时间，一直到蓝色界面迁移0.200mL后，停止计时，将电流细调逆时针旋到最小，关闭电源，再取下电极夹。倒出溶液，重复一次。（4）改变盐酸浓度，改变电流，测两次。（5）洗净迁移管、烧杯等。当前16页，总共22页。五、思考题1）写出阴极、阳极的电极反应。2）如迁移管中有水，对测定结果有何影响？3）为什么在迁移过程中会得到一个稳定界面？为什么界面移动速度就是H+移动速度？4）如何能得到一个清晰的移动界面？5)实验过程中电流值为什么会逐渐减小？6）测量某一电解质离子迁移数时，指示离子应如何选择？指示剂应如何选择？当前17页，总共22页。六、数据记录与处理表1、盐酸迁移实验体积与时间表盐酸浓度0.0425mol·dm-3电流强度2.00mA当前18页，总共22页。六、数据记录与处理

盐酸浓度0.0425

mol·dm-3电流强度2.00mA表2、盐酸迁移实验体积与时间表当前19页，总共22页。六、数据记录与处理表3、盐酸迁移实验体积与时间表盐酸浓度0.1000mol·dm-3电流强度___