离子迁移数的测定 电智没笑法院秋离于移数的华本照来和方法通计求高子的电迁移桌，加深时 一。实验目的 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.+0.=n 式中为电流强度，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1，与t,则： 离子的迁移数与离子的迁移速率有关，而后者与溶液中的电位梯度有关。为了比较离子的 迁移速率，引入离子电迁移率的概念。它的物理意义为：当溶液中电位梯度为Ψ·m时的离 子迁移速率，用，、U.表示，单位为m2s1.V。 本实验采用界面移动法测定HCI溶液中H离子的迁移数，其原理如图所示。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HC溶液，项部插入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，Ct离子向Cd极迁移，且在底部与由Cd 电极氧化而生成的Cd+离子形成CdC溶液，逐步替代HC溶液。由于Cd2*离子的电迁移率小于 H离子，所以底部的Cd+离子总是跟在H离子后面向上迁移。因为CdCL,与HC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C+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州离子迁移的平均速度。 若溶液中H离子浓度为C,实验测得时间内界面从1-1到2-2移动过的相应体积为V,则H 离子的迁移数为1= VcF 式中F为法拉第常数，96485C 内 立置都是电中性的 Cce Ica 通过离子迁移数的测定，用下式可求得离子的电迁移率： =44 式中Λm为一定温度下溶液的摩尔电导率，单位为3·m2·mo。 三.试剂与仪器 试剂：0.1m0lLHC标准溶液，0.1%的甲基橙指示剂，Cd棒(p3×30mm),Pt丝。 仪器：带恒温水夹套迁移管，300直流电源，1002标准电阻，毫安表，数字电压表，秒表。 仪器装置见图
离子迁移数的测定 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 = It + _ 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 Q t − − = 离子的迁移数与离子的迁移速率有关，而后者与溶液中的电位梯度有关。为了比较离子的 迁移速率，引入离子电迁移率的概念。它的物理意义为：当溶液中电位梯度为 1 1 − V m 时的离 子迁移速率，用 U+ 、U− 表示，单位为 2 −1 −1 m s V 。 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Cd2+离子形成CdCl2溶液，逐步替代HCl溶液。由于Cd2+离子的电迁移率小于 H+离子，所以底部的Cd2+离子总是跟在H+离子后面向上迁移。因为CdCl2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Cd2+ 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H+ 离子的迁移数为 tI VcF t + = 式中F为法拉第常数， 1 96485 − C mol 。 由于迁移管内任一位置都是电中性的，所以当下层的H+离子迁移后即由Cd2+ 离子来补充。这样， 稳定界面的存在意味着Cd2+离子的迁移速度与H+离子的迁移速度相等。 + + + + = 2 2 Cd H Cd H t t C C 通过离子迁移数的测定，用下式可求得离子的电迁移率： F t U m = + + F t U m = − − 式中 m 为一定温度下溶液的摩尔电导率，单位为 2 −1 s m mol 。 三．试剂与仪器 试剂： 1 0.1 − mol L HCl标准溶液，0.1%的甲基橙指示剂，Cd棒(φ 3×30 mm)，Pt丝。 仪器：带恒温水夹套迁移管，300V直流电源，100Ω标准电阻，毫安表，数字电压表，秒表。 仪器装置见图
实验装置图 四.实验步骤 1.用去离子水与待测液先后淋洗迁移管的内壁，注入含甲基橙指示剂的浓度为0.1molL 的HC1标准溶液（其体积比为：指示剂：酸=5100）。通入恒温水使系统恒温于25.0±0.1℃。 2.按图接好线路。图中V表为数字电压表，R为标准电阻，R为可变电阻，DC为直流电源 直流电源输出电压为30OV,调节电阻R,使电流控制在3mA左右。（注意：高压直 3. 管内界面移动到0.2mL时开始计时，界面每移过0.02mL记录相应的时间和数字电 压表读数。直至界面移动到0.5mL为止。 五数据处理 得电压U及标准电阻Rs,求得 1.即 对相应的时间作图，求出其包围的 电量t。如为直线 可按梯形法求出面积 2.用与总电量I对应的界面移过的体积V,求得H+离子迁移数。 3.己知25.0C时0.Imol.LHCI溶液的摩尔电导率为0.03913S·m3·mol,计算H+离 子的迁移率 4.考虑到迁移管的体积未经校正以及电源电压的波动，可以取不同间隔的体积V及对应 的电，分别求得，再取平均值。 六，思考题 1.为什么在迁移过程中会得到一个稳定界面？为什么界面移动速度就是H离子移动速 )加何能得利一个洁的移动跟面？ 3.实验过程中电流值为什么会逐渐减小？ 4.如何求得C外离子的迁移数？
实验装置图 四．实验步骤 1. 用去离子水与待测液先后淋洗迁移管的内壁，注入含甲基橙指示剂的浓度为 1 0.1 − mol L 的HCl标准溶液（其体积比为：指示剂:酸= 5:100）。通入恒温水使系统恒温于25.0 ± 0.1℃。 2. 按图接好线路。图中V表为数字电压表，RS为标准电阻，R为可变电阻，DC为直流电源。 控制直流电源输出电压为300V，调节电阻R，使电流控制在3 mA左右。（注意：高压直 流电危险！） 3. 待迁移管内界面移动到0.2 mL时开始计时，界面每移过0.02 mL记录相应的时间和数字电 压表读数。直至界面移动到0.5 mL为止。 五 数据处理 1. 由测得电压U及标准电阻RS，求得电流，以此电流对相应的时间t作图，求出其包围的 面积即总电量It。如为直线，可按梯形法求出面积。 2. 用与总电量I t对应的界面移过的体积V，求得H+离子迁移数。 3. 已知25.0℃时 1 0.1 − mol L HCl溶液的摩尔电导率为0.03913 3 −1 s m mol ，计算H+ 离 子的迁移率。 4. 考虑到迁移管的体积未经校正以及电源电压的波动，可以取不同间隔的体积V及对应 的电It，分别求得t，再取平均值。 六．思考题 1. 为什么在迁移过程中会得到一个稳定界面？为什么界面移动速度就是H+离子移动速 度？ 2. 如何能得到一个清晰的移动界面？ 3. 实验过程中电流值为什么会逐渐减小？ 4. 如何求得Cl-离子的迁移数？
