物理化学实验 界面移动法测定离子的迁移数 实验7
物理化学实验报告
界面移动法测定离子的迁移数
实验时间 06|11|07
任课老师 学院 理学院 专业 化学
班级 姓名 学号
1 2006-11-20
物理化学实验 界面移动法测定离子的迁移数 实验7
实验日期：2006-11-07 指导老师： 实验员：
界面移动法测定离子的迁移数
一：实验目的
1：掌握界面移动法测定离子迁移数的原理和方法。 2：掌握图解积分测定电荷的方法。
二：实验原理
界面移动法是由测定离子的运动速度以确定离子
迁移数的一种实验方法。如图 1所示。为测定已置于玻离管下方的 CA 溶液中 C + 离子的迁移数，可由上部小心地加入 C'A 溶液做指示溶液。两种溶液在 ab 处呈现一清晰界面。通电后， C +和 C' +
离子同时向阴极移动，若选择适宜的条件以使 C'
离子的移动速度略小于 C + 离子的移动速度，则可观察到清晰界面的缓缓移动。若通电 nF 电量后界面移动到 a'b' ，则可通过溶液的浓度 C 及 ab 与 a'b' 间的溶液体积以计算 C + 离子的迁移数。 若通过的电量为 nF ， 有物质的量 t + n 的 C + 离子通过界面 a ′ b ′ ，也即是在界面 ab 到 a ′ b ′
+
间的全部 C 离子通过了 a ′ b ′ 。
图2-15-4 迁移管中的电位梯度
若界面 ab 与 a ′ b ′ 间的液柱体积为 V ，溶液的浓度为 c 。
则有： t + n = Vc
t + = V c / n (8.2.5)
V 可由测得的玻璃管的直径与界面移动距离 aa ′ 算出；n 可由电量计测出。因此 t + 可以方便地测得。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
2 2006-11-20
物理化学实验 界面移动法测定离子的迁移数 实验7 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，其原理如下：
实验在图2-15-4所示的迁移管中进行。设ＭZ+为欲测的阳离子，Ｍ′Z+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′逐渐上移，经过一定时间t到达bb′。设aa′和bb′间的体积为V， tＭ为ＭZ+的迁移数。据定
Z+
义有：tMZ??VFC Q1Z??式中，F为法拉第(Farady)常数；C为 ??M?的量?Z?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0.1mol·dm-3HCl中H+的迁移数。因为Cd2+淌度(U)较小，即U Cd＜U H
2+
+
在图2-15-5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
图2-15-5 界面移动法测离子迁移数装置示意图 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， vCd＝v H由此可得：
2+
+
UCd2?dE'dE?UH? dLdLdE'dE? dLdL即在CdCl2溶液中电位梯度是较大的，如图2-15-4所示。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。
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
3 2006-11-20