物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)6 離子遷移數(shù)的測(cè)定

1、離子遷移數(shù)的測(cè)定湖南大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握希托夫法測(cè)定電解質(zhì)溶液中離子遷移數(shù)的基本原理和操作方法；2、 測(cè)定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)。 二、實(shí)驗(yàn)原理離子遷移數(shù)的概念有電流通過解質(zhì)溶液時(shí)，溶液中各正、負(fù)離子分別會(huì)發(fā)生遷移。假若正、負(fù)離子傳遞的電量分別為q-和q+ ，通過的總電量Q ，則 Q = q+ + q-每種離子傳遞的電量與在總電量中所占的份額，就是離子遷移數(shù)。 t+ = q+Q t- = q-Q t+ t- 測(cè)定離子遷移數(shù)的原理Cu2+ + e CuCu- e Cu2+ 以電極區(qū)遷入離子為對(duì)象陰極區(qū)內(nèi): 遷入Cu2+ n陰極 = n原始+

2、n遷移,+- n析出 n遷移,+ = q+ / F = n陰極 - n原始 + n析出 陽極區(qū)內(nèi): 遷入SO42- n陽極 = n原始+ n遷移,- n遷移,- = q- / F = n陽極 - n原始 電極上發(fā)生的反應(yīng)的量可用法拉第定律求算。 電解后，陰、陽兩極區(qū)濃度都改變，中間區(qū)濃度不變。 希托夫法假定，電解前、后溶液中溶劑水的量不發(fā)生改變。 希托夫法測(cè)定原理希托夫法測(cè)定的兩個(gè)假定（1）溶劑不導(dǎo)電。（2）離子不水化。 這種不考慮水合現(xiàn)象測(cè)得的遷移數(shù)稱為希托夫遷移數(shù)(或者稱為表觀遷移數(shù))。三、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑儀器：遷移管1套； 銅電極2只； 離子遷移數(shù)測(cè)定儀1臺(tái)； 銅電量計(jì)1臺(tái)； 分析天平1臺(tái)

3、；臺(tái)秤1臺(tái)； 堿式滴定管(250mL)1只； 碘量瓶(100mL)1只；碘量瓶(250mL)1只；移液管(20mL)3只；試劑：KI溶液(10%)； 淀粉指示劑(0.5%)； 硫代硫酸鈉溶液(0.12mol.L-1)； K2Cr2O7溶液(0.015mol.L-1)； H2SO4(2mol.L-1)； 硫酸銅溶液(0.05mol。L-1)；KSCN溶液(10%)；HCl(4mol.L-1)四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 水洗干凈遷移管，然后用0.05mol/L的CuSO4溶液洗凈遷移管，并安裝到遷移管固定架上。電極表面有氧化層用細(xì)砂紙打磨。2. 將銅電量計(jì)中陰極銅片取下，先用細(xì)砂紙磨光，除去表面氧化層，用蒸

4、餾水洗凈，用乙醇淋洗并吹干，在分析天平上稱重，裝入電量計(jì)中。3. 連接好遷移管，離子遷移數(shù)測(cè)定儀和銅電量計(jì)(注意銅電量計(jì)中的陰、陽極切勿接錯(cuò))。4. 接通電源，按下“穩(wěn)流”鍵，調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度為20mA，連續(xù)通電90min。5. Na2S2O3溶液的滴定。6. 取3個(gè)碘量瓶，洗凈，烘干，冷卻，臺(tái)秤稱重(如用分析天平稱則不能帶蓋稱，防止加入溶液后稱量時(shí)超出量程)。7. 停止通電后，迅速取陰、陽極區(qū)溶液以及中間區(qū)溶液稱重，滴定(從遷移管中取溶液時(shí)電極需要稍稍打開，盡量不要攪動(dòng)溶液，陰極區(qū)和陽極區(qū)的溶液需要同時(shí)放出，防止中間區(qū)溶液的濃度改變)。注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中的銅電極必須是純度為99.999%的電解銅。

5、2. 實(shí)驗(yàn)過程中凡是能引起溶液擴(kuò)散，攪動(dòng)等因素必須避免。電極陰、陽極的位置能對(duì)調(diào)，遷移數(shù)管及電極不能有氣泡，兩極上的電流密度不能太大。 3. 本實(shí)驗(yàn)中各部分的劃分應(yīng)正確，不能將陽極區(qū)與陰極區(qū)的溶液錯(cuò)劃入中部，這樣會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差。 4. 本實(shí)驗(yàn)由銅庫侖計(jì)的增重計(jì)算電量，因此稱量及前處理都很重要，需仔細(xì)進(jìn)行。五、數(shù)據(jù)處理1.將所測(cè)數(shù)據(jù)列表 室溫 ； 大氣壓 ； 銅庫侖計(jì)電解前的質(zhì)量(w1): g； 銅庫侖計(jì)電解后的質(zhì)量(w2): g； 電解的電流值: mA: 電解的時(shí)間: h. 2 各溶液的質(zhì)量與濃度關(guān)系:錐形瓶重 g錐形瓶重溶液重 g溶液重量 gVS2O32-mln1/2Cu2+mol/Ln1/2Cu2+mol/克溶劑原始溶液中間溶液陽極溶液陰極溶液六、思考題1. 通過電量計(jì)陰極的電流密度為什么不能太大？2. 通過電前后中部區(qū)溶液的濃度改變，須重做實(shí)驗(yàn)