物理化学实验报告:离子迁移数的测定

离子迁移数的测定——界面法

实验者:杨岳洋 同组实验者:张知行 学号:2015012012 班级:材54 实验日期:2016年9月19日

助教:袁倩

1 引言 1.1 实验目的

(1)采用界面法测定H的迁移数。

(2)掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。

?1.2 实验原理及公式

本实验采用的是界面法,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。 (1)当电流通过电解电池的电解质溶液时,两极发生化学变化,溶液中阳离子和阴离子分别向阴极和阳极迁移。假若两种离子传递的电荷量分别为q?和q?,通过的总电荷量为

Q?q??q?

每种离子传递的电荷量和总电荷量之比,称为离子迁移数。阴、阳离子的离子迁移数分别为

t??q?q, t??? QQ且 t??t??1

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,则该离子传递电荷量的百分数增加离子迁移数也所制增加。但是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,但是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。

(2)在一截面均匀垂直放置的迁移管中,充满HCl溶液,通以电流,当有电荷量为Q的电

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。流通过每个静止的截面时,

?-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,而被其他的正离子(例如Cd2??)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,等于界面形成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输送电荷的数量为该体积中H带电的总数,即

???q??VCF

式中:C为H的浓度,F为法拉第常数,电荷量常以库[仑](C)表示。 (3)界面保持清晰的原理:

Cd阳极上Cd氧化,进入溶液生成CdCl2,逐渐顶替HCl溶液,CdCl2与HCl不相混合,因为

?Cd2?淌度(u)较小,即UCd2??UH?,因此形成界面。

由于溶液为电中性,离子移动速率相等,即vCd2??vH?,则有UCd2?可得

dE?dE?UH? dLdLdE?dE?,即CdCl2溶液中电位梯度较大(如图 1 )。界面在通电过程中保持清晰。 dLdL

图1 迁移管中的电位梯度

2.实验操作

2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图

迁移管,SCIENTZ节能型智能恒温槽(宁波新芝生物科技股份有限公司),Cd电极,Ag电极,

毫安表,DHD300V/50mA直流恒压稳流电源(北京大华无线电仪器厂),HCl溶液(0.0961mol/L)

2.2 实验条件

实验室压强:100.84kPa,实验室温度:25℃,实验室湿度:23

2.3实验步骤

(1)按图2所示安装仪器。将超级恒温水域温度调至25.0℃。用少许盐酸溶液(0.0961mol/L)将迁移管润洗两次,然后在整个管中加满盐酸溶液。将镉电极套管加满盐酸溶液,安装在迁

移管下部。迁移管垂直避免震荡,照图连接好线路,检查无误后再开始实验。

图2 界面法测定离子迁移数装置

(1)打开直流恒压稳流电源,选择开关扳至恒压,调节电流在6~7mA之间。出现清晰界面后,当界面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。每当界面移动至整刻度时,记下相应的时间及对应的电流值,直到第五个刻度(每个刻度间隔为0.1mL)

(2)关闭电源,开关,过数分钟后,观察界面有何变化,再打开电源,过数分钟后,再观察之,试解释产生变化的原因。

(3)试验完成,在迁移管中加满蒸馏水。

(4)用电流恒定(I=3mA)的方法,记录电流值及界面迁移到整刻度时的时间。 (5)实验结束,收拾整理试验台。

2.4 实验中的注意事项

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4