离子的迁移数.doc

希托夫法测定离子的迁移数
一、实验目的
掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的基本原理和操作方法。测定溶液中和的迁移数。
二、实验原理
当电流通过电解质溶液时,在两电极上发生氧化、还原反应,反应物质的量与通过电量的关系服从法拉第定律。同时,在溶液中的正、负离子分别向阴、阳两极迁移,由于正、负离子的移动速度不同,所带电荷不等,因此它们在迁移电量时所分担的份额也不同。电解的结果是两极区的溶液浓度发生了变化。
为了表示电解质溶液中离子的特征,以及它们对溶液导电能力贡献的大小,引入离子迁移数的概念。
离子电迁移示意图
在两个惰性电极之间设想两个假想截面AA、BB,将电解池分成阳极中间区和阴极区()。假定电解质MA溶液中仅含有一价正、负离子和,且负离子的运动速度是正离子运动速度的三倍,即。电极通电、放电后的结果是:
阴极区:只剩下2个离子对,这是由于从阴极区移出三个负离子所致;
阳极区:只剩下4个离子对,这是由于从阳极区移出一个正离子所致。
通过溶液的总电量为正、负离子迁移电量的总和,即4个电子电量,因此可以得到如下关系:
定义离子的迁移数为:
正离子迁移数,负离子迁移数,其中总电量
希托夫法实验装置示意图
离子迁移数可以用希托夫法进行测定,其实验原理如图2所示,包括一个阴极管、一个阳极管和一个中间管,外电路中串联有库仑电量计(本实验中采用铜电量计),可测定通过电流的总电量。在溶液中间区浓度不变的条件下,分析通电前原溶液及通电后阳极区(或阴极区)溶液的浓度,比较等重量溶剂所含MA的量,可计算出通电后迁移出阳极区(或阴极区)的MA的量。通过溶液的总电量Q,由串联在电路中的电量计测定。根据公式式可计算出和。
以溶液为例,在迁移管中,两电极均为铜电极,其中放入溶液。通电时,溶液中的在阴极上发生还原,而在阳极上金属铜溶解生成。
通电时,一方面阳极区有迁出,另一方面电极上溶解生成进入阳极区,因而有:
整理得到:
式中:表示迁移出阳极区的量;表示通电前阳极区所含的量;表示通电后阳极区所含的量; 表示通电时阳极上溶解(转变为
)的量,也等于铜电量计阴极上析出铜的量。
可以看出,希托夫法测定离子的迁移数至少包括两个假定:(1) 电的输送者只是电解质的离子,溶剂水不导电,这一点与实际情况接近;(2)不考虑离子水化现象。实际上正、负离子所带水量不一定相同,因此电极区电解质浓度的改变,部分是由于水迁移所引起的。这种不考虑离子水化现象所测得的迁移数称为希托夫迁移数。
三、仪器与试剂
LQY离子迁移数测定装置 1套,紫外-可见分光光度计,锥形瓶 2只,锥形瓶 4只,移液管 4支,移液管 2支,移液管 2支,容量瓶 1只,容量瓶 2只,镀铜液(参见“实验九原电池电动势的测定”),无水乙醇(.),溶液,溶液,乙二胺四乙酸二钠(EDTA,.),乙酸(.),乙酸钠(.),CuCl2(.)
四、实验步骤
I、仪器说明:
LQY离子迁移数测定装置连接图
1、迁移管 2、阳极 3、阴极 4、库仑计 5、阴极插座
6、阳极插座 7、电极固定板 8、阴极铜片 9、阳极铜片
A、库仑计使用方法:
1、库仑计中共有三片铜片,两边铜片为阳极,中间铜片为阴极。
2、阳