物理化学实验十三离子迁移数测定.docx

实验十三离子迁移数的测定
一、实验目的
1．掌握希托夫法和界面移动法测定离子迁移数的原理和方法；
2．掌握库仑计的使用；
3．测定AgNO3水溶液中Ag＋离子和盐酸溶液中氢离子的迁移数。
二、实验原理
当电流通过含有电解质的电解池时，经的滴定结果与原始的相差太大，则实验须重做。
6．分别将阴、阳极区的AgNO3溶液全部取出，放入已知质量的锥形瓶称重。
然后分别
-1HNO3溶液和1ml硫酸铁铵饱和溶液，用
·L-1KCNS溶液滴定，
至溶液呈淡红色，使劲摇晃也不褪色为止。
四．数据处理
1．根据法拉第定律和库仑计中铜阴极的增重计算通过迁移管的总电荷量（Q），计算
公式为：
式中F为法拉第常数(96500C)，Mcu为铜的摩尔质量。
2．根据原始溶液的滴定分析结果，计算出原始溶液中
AgNO3的量。
3．根据通电后阳极区溶液的滴定分析结果，计算出阳极区溶液中
AgNO3的量。
4．根据计算结果和上述一系列公式分别求出Ag+和NO3
-的迁移数。
图2希托夫法测定离子迁移数线路图
五．问题讨论
1．希托夫法测定离子迁移数的优点是原理简单，其缺点是不易得到准确的结果。界面
移动法直接测定溶液中离子的移动速率，根据所用迁移管的截面积和通电时间内界面移动的
距离以及通过的电荷量来计算离子的迁移数，该方法具有较高的准确度，但问题是如何获得
鲜明的界面和如何观察界面移动，所以实验的条件比较苛刻。电动势法则是通过测量浓差电
池的电动势和计算得到离子的迁移数，该法也是由于实验的条件比较苛刻而不常用。
2．由于离子的水化作用，离子在电场作用下是带着水化壳层一起迁移的，而本实验中
计算时未考虑该因素。这种不考虑水化作用测得的迁移数通常称为希托夫迁移数，或称为表
观迁移数。
3．库仑计是根据法拉第(Faraday)定律来测定通过电解池的电荷量。法拉第定律有两条
基本规则：(1)电解时在电极上发生反应的物质的量与通过的电荷量成正比；(2)当以相同的
电荷量分别通过几个串联的电解槽时，在各电极上析出物质的量与M／n(或A／n)成正比，
式中M和A分别是分子或原子的摩尔质量，n为电极反应时电荷数的变化。其数学表达式
为
式中m是通过Q电荷量时，电极上析出或溶解的物质量
(单位为kg或g)，F是1mol单位电
荷具有的电量，即
F=Le(×1023mol-1)(×10
－19
C)＝·mol－1≈96
－1
。
500C·mol
法拉第定律是由实验总结得出的，是一个非常准确的定律。不论在何种压力和温度下，
电解过程中其电极反应所得产物的量均严格服从该定律。故人们通常采用在电路中串联铜库
仑计或银库仑计来测定电解反应时通过的电荷量。如今随着电子技术的发展，也可用数字电
路代替铜或银库仑计。例如在图2中采用CHI660A电化学工作站替代直流稳压电源和库仑
计，利用该仪器的计时库仑技术(Chronocoulometry)就可很方便地直接得到电解反应时通过的电荷量。
六．思考题
1、本实验中，若中间区的溶