界面移动法测定离子迁移数实验报告

离子迁移数的测定——界面法2011011743 分1 黄浩同组人：李奕 实验日期：2013-11-9 提交报告日期：2013-11-10实验教师：杨忠强1 引言 1.1 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 --=， qt 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。

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.加深对电解和电解质溶液有关知识的理解；3.掌握图解积分测定电量的方法。

二、实验原理电解质溶液之所以能导电是由于其含有承担电导任务的正、负离子，当电流通过电解池中的电解质溶液时，溶液中的正负离子分别向阴阳极迁移，并伴随两极上分别发生氧化或还原作用。

由于电解质溶液的导电任务是由正、负离子共同承担的，若其承担传递的电量分别为q +和q -中，则总电量Q 可表示为:Q=q ++q -正或负离子传递的电量(q +或q -)与总电量之比称为正或负离子迁移数(t +或t -)，数学表达式为Q q t ++=，Qqt --=，1=+-+t t 在包含数种正、负离子的混合电解质溶液中，一般增加某种离子的浓度，则该种离子的传递电量的分数增加，其迁移数也相应增加。

对仅含有一种电解质的溶液，浓度改变使离子间的相互作用力发生改变，离子迁移数也会改变，但难有普遍规律。

温度改变，离子迁移数也会发生变化，一般温度升高时，t -和t +的差别减小。

本实验采用界面移动法测定HCl 溶液中H +的迁移数，V 为电势测量仪器(本实验用记录仪)，R s 为1Ω标准电阻，R 为大阻值电阻，DC 为直流稳压电源。

界面移动法有两种：一种是选用两种指示离子，形成两个界面；另一种是选用一种指示离子，只有一个界面。

本实验采用后一种方法，以Cd 2+作为指示离子测定某浓度的HCl 溶中H +的迁移数。

一垂直安装的带有刻度的管子称为迁移管，在管中充人HCl 溶液。

通电一定时间后，当有电量Q 通过某个静止的界面时，带有t +Q 电量的H +通过该界而向上移动，带有t -Q 电量的Cl -通过该界面而往下迁移。

假定在管的下部某处存在一界面，在该界面以下没有H +，已被指示正离子(如镉离子)取代，则该界面将随着H +往上迁移而移动，界面的位置可通过界面处上、下层溶液的性质差异判断。

例如，利用上、下层溶液pH 不同，用pH 指示剂显示不同颜色。

离子迁移数的测定－界面法吴大维 2006030027 生64 同组实验者：王若蛟 实验日期：2008年5月29日 提交报告日期：2008年6月6日助教：张荣俊1 引言 1.1 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。

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 --=， qt 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。

物理化学实验报告界面移动法测定离子的迁移数实验时刻 06|11|07任课老师学院理学院专业化学班级姓名学号实验日期：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式。

2：掌握图解积分测定电荷的方式。

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 ′ 。

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 = Vct + = 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 ′。

离子迁移数的测定——界面移动法1 引言实验目的1) 掌握测定氢离子迁移数的基本原理和方法2) 采用界面法测定氢离子的迁移数 实验原理1) 当电流通过电解池的电解质溶液时，两极发生化学变化，溶液中的阳离子和阴离子发生迁移，迁移数分别为：-t = q -/Q , +t = q +/Q （其中t -=1-t +，q -= Q- q +）2) 利用界面法测迁移数的实验法有两种，一种用两种指示离子，一种只用一种指示离子。

实验用第二种方法。

在充满HCl 溶液的迁移管中通电，可设其下部有一界面，界面上有氢离子，界面下则是其他阳离子，该界面会随氢离子迁移而向上移动。

有： q +=VCF（其中 C 为氢离子浓度，F 为法拉第常数，V 为通电时间内界面扫过的体积。

）3) 已知，，可得，有：所以，在CdCl 2溶液中电位梯度是较大的，因此若H +因扩散作用落入CdCl 2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。

2 实验操作2.1 实验药品：HCl 溶液 (0.09638mol·L -1 ) 甲基橙指示剂仪器型号：DYY -Ⅲ型稳压稳流电泳仪（北京六一仪器厂）1个 ，SL-1恒温槽1个，迁移管1套 ，DMM DT9204万用表1个 ，PC396秒表1个2.2 实验条件：室温：17.0℃ 恒温槽温度：24.9~25.1℃（平均维持25.0℃）一个大气压2.3 实验操作步骤：1) 恒压测定i. 按图一连接装置。

将恒温水浴调至25.0℃，连接电路完毕后将电源调至恒压状态，使电流维持在6-7mA 。

将迁移管中注满已滴加适量甲基橙溶液的约1.0mol/L 的盐酸溶液，将镉电极套管加满盐酸溶液，安装在迁移管下部，将银电极放在其上部。

ii. 当界面到达0刻度线之时开始计时，每隔1分钟记录一次电流，界面每移过0.1mL记录一次电流，直至界面移过0.5mL 之后停止通电。

离子迁移数测定一 实验目的掌握界面移动法测定H + 离子移数的基本原来和方法，通过求算H +离子的电迁移率，加深对电解质溶液有关概念的理解。

二 实验原理电解质溶液的导电是靠溶液内的离子定向迁移和电极反应来实现的。

而通过溶液的总电量Q 就是向两极迁移的阴、阳离子所输送电量的总和。

现设两种离子输送的电量分别为Q +、Q －，则总电量Q = Q + + Q -= I t (2-124)式中I 为电流强度，t 为通电时间。

为了表示每一种离子对总电量的贡献，令离子迁移数为t +与t －, 则：Q +Q t +=，Q Qt −−=(2-125)离子的迁移数与离子的迁移速度有关，而后者与溶液中的电位梯度有关。

为了比较离子的迁移速度，引入离子电迁移率概念。

它的物理意义为：当溶液中电位梯度为1V x m −1时的离子迁移速度，用u +、u － 表示，单位为m 2x s −1x V −1。

本实验采用界面移动法测定HCl 溶液中H +离子的迁移数，其原理如图2-58所示。

在一根垂直安置的有体积刻度的玻璃管中，装入含甲基橙指示剂的HCl 溶液，顶部插入Pt 丝作阴极，底部插入Cd 极作阳极。

通电后，H+离子向Pt 极迁移，放出氢气，Cl −离子向Cd 极迁移，且在底部与由Cd 电极氧化而生成的Cd 2+离子形成CdCl 2溶液，逐步替代HCl 溶液。

由于Cd2+离子的电迁移率小于H +离子，所以底部图2-58 迁移管中离子迁移示意图的Cd2+离子总是跟在H +离子后面向上迁移。

因为CdCl 2与HCl 对指示剂呈现不同的颜色，因此在迁移管内形成了一个鲜明的界面。

下层Cd 2+离子层为黄色，上层H +离子层为红色。

这个界面移动的速度即为H + 离子迁移的平均速度。

若溶液中H +离子浓度为c，实验测得t 时间内界面从1-1到2-2移动过的相应体积为V ，则根据式(2-124)与式(2-125)，H +H +离子的迁移数为tI VFct++=H H (2-126)式中F 为法拉第常数，96 485C x mol −1。

离子迁移数的测定——界面法姓名：*** 学号：2015012*** 班级：化学**班实验日期：2018年3月14日提交报告日期：2018年3月17日带课老师/助教：***1 引言（简明的实验目的/原理）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，DC-0510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，UT56优利德万用表，DHD300V/50mA直流稳压稳流电源（北京大华无线电仪器厂），秒表，砂纸。

HCl溶液（0.1005mol∙L-1），甲基橙溶液。

2.2 实验条件实验室室温：20.0℃；恒温槽温度设定在25.0℃。

2.3 实验操作步骤及方法要点1. 安装仪器超级恒温水浴温度调至25.0℃。

检查镉电极，用砂纸将电极表面打磨干净。

用加入少许甲基橙的0.1005mol·L-1的盐酸溶液（呈红色）润洗迁移管两次后，在整个管中加满盐酸溶液。

将镉电极套管加满盐酸溶液，安装在迁移管的下部。

迁移管垂直固定，避免振荡。

将Ag电极打磨后安装在迁移管上部，依照右图连接电路，准备开始实验。

2. 恒流法测迁移数打开稳压稳流电源，选择开关选至稳流。

调节电流至约3mA，随着电解的进行，阳极镉不断溶解变为Cd2+，由于H+离子迁移，出现清晰界面，当界面移动到第一个刻度时立即打开秒表，此后记录电流值及界面迁移到整数刻度时（即0.1mL，0.2mL，… 0.5mL）的时间即可。

3. 恒压法测迁移数选择开关选至稳压，调节电流在6~7mA之间，随着电解的进行，当界面移动到第一个刻度时立即打开停表，此后每隔1min记录时间及对应的电流值，每当界面移动至第二、第三等整数刻度时记下相应的时间及对应的电流。

直到界面移动至第五个刻度（每刻度的间隔为0.1mL）。

比较两种方法。

注意事项：1. 往迁移管中灌装HCl溶液时，管内、管壁上均不可有气泡，否则影响电路的导电性，甚至造成断路；2. 恒压及恒流实验前，均应打磨电极；3. 通电前以及在恒压、恒流之间切换时，都将电压、电流大小调节旋钮调至最小。