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1、实验十 离子迁移数的测定一、【目的要求】1掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的某本原理和操 作方法。2. 测定CuS04溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。二、【实验原理】当电流通过电解质溶液时， 溶液中的正负离子各自向阴、 阳两极 迁移，由于各种离子的迁移速度不同， 各自所带过去的电量也必然不 同。每种离子所带过去的电量与通过溶液的总电量之比， 称为该离子 在此溶液中的迁移数。若正负离子传递电量分别为q+和q_,通过溶液的总电量为 Q, 则正负离子的迁移数分别为： t+=q+/Qt- = q-/Q离子迁移数与浓度、温度、溶剂的性质有关，增加某种离子的浓 度则该离子传递电量的百分数增加，
2、离子迁移数也相应增加； 温度改 变，离子迁移数也会发生变化， 但温度升高正负离子的迁移数差别较 小；同一种离子在不同电解质中迁移数是不同的。离子迁移数可以直接测定， 方法有希托夫法、 界面移动法和电动 势法等。用希托夫法测定CUSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数时，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。可算出t+和匕在迁移管中，两电极均为Cu电极。其中放CUSO4溶液。通电时，溶液中的Cu2+在阴极
3、上发生还原，而在阳极上金属铜溶解生成 Cu2+。阳极反应：Cu -2e f Cu2+阴极反应：Cu2+ + 2e f Cu因此，通电时一方面阳极区有 C+迁移出，另一方面电极上 Cu 溶解生成Cu2+，因而有n迁=n原n电一 n后阳极区增加的电解质 通过溶液的总电荷量式中n迁表示迁移出阳极区的电荷的量，n原表示通电前阳极区所 含电荷的量，n后表示通电后阳极区所含 Cu2+的量。n电用表示通电时 阳极上Cu溶解(转变为Cu2+ )的量也等于铜电量计阴极上析出铜的 量的2倍，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。
4、(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。阴极插座 阳极插座阳极嗣片阳极飼片图2-15-2希托夫法测定离子迁移数装置图三、【仪器试剂】离子迁移数测定仪1台（稳压电源）；迁移管1套；铜库伦计（铜电量计）1台；铜电极2只；分析天平1台；台秤1台；碱式 滴定管（250mL）1只；碘量瓶（100mL）1只;锥形瓶或碘量瓶（250mL）1 只；移液管（20mL）3只；金相砂纸（0#）硫酸铜溶液（0.05mol。L-1）; KI溶液（10%）；淀粉指示剂（1%）； 硫代硫酸
5、钠溶液（；HAc（1mol.L-1）;无水乙醇（A.R.）四、【实验步骤】（一）准备工作1. 准备铜库仑计取出电极铜片在 稀硝酸中稍微浸泡一下，以除去表面的氧化层；用蒸馏水冲洗，再用 乙醇淋洗阴极铜片；用电吹风等鼓风装置，将阴电极片吹干； 注:吹干时，温度不能太高，以免铜氧化。 在分析天平 上称重得 w1 ，放回库仑计中。(二) 电解前的操作2. 准备好迁移管用少量0.05mol LHuSO溶液荡洗迁移管两次后，将迁移管中 充满 0.05mol L-CuSO容液。3. 电解过程(1) 按图接好线路，通电；(2) 保持电流在2 0 mA(稳流电解法)；(3) 通电 1 小时后，停止通电。(三)
6、电解后的操作4. 分离中间溶液立即打开中间区域活塞 ,放出溶液.注意:有效地分离三个区域的溶液，防止扩散 .5. 称重库仑计阴极及需要数据的对应数据(1) 再次处理阴极铜片，并在分析天平上称重得 W2。(2) 将阴或阳极区溶液注入已知质量的锥形瓶后称重； 或者准确量出所分离出的电极区溶液的准确体积。(四) 滴定CiT的浓度6. 分别滴定待测溶液的 Cu2 离子浓度(1) 分别取 10mL 各区溶液(称重或者量体积后 )加入:10%KI 溶液 10mL和 1mol L-1HAC容液 10mL;用0.0500mol/L标准硫代硫酸钠溶液滴定滴至淡黄色； 加入1mL0.5%淀粉滴至蓝紫色消失，溶液呈
7、象牙粉色。【注意事项】1实验中的铜电极必须是纯度为 99 999%的电解铜。2实验过程中凡是能引起溶液扩散，搅动等因素必须避免。电极阴、 阳极的位置能对调，迁移数管及电极不能有气泡，两极上的电流密度 不能太大。3本实验中各部分的划分应正确，不能将阳极区与阴极区的溶液错划 入中部，这样会引起实验误差。4本实验由铜库仑计的增重计算电量，因此称量及前处理都很重要， 需仔细进行。【数据处理】1将所测数据列表室温； 大气压；铜库仑计电解前的质量（W）: g；铜库仑计电解后的质量（W2）: g；电解的电流值：mA电解的时间：h.2各溶液的质量与浓度关系锥形瓶重g锥形瓶重+溶液重:g溶液重量回VS2O32-
8、mln1/2Cu2+mol/Ln1/2Cu2+mol/克溶剂原始溶液中间溶液阳极溶液阴极溶液1从中间区分析结果得到每克水中所含的硫酸铜克数硫酸铜的克数=滴定中间部的体积X硫代硫酸钠的浓度X159.6/1000水的克数=溶液克数-硫酸铜的克数由于中间部溶液的浓度在通电前后保持 不变，因此，该值为原硫酸铜 溶液的浓度，通过计算该值可以得到通电前后阴极部和阳极部硫酸铜 溶液中所含的硫酸铜克数。2通过阳极区溶液的滴定结果，得到通电后阳极区溶液中所含的硫酸 铜的克数，并得到阳极区所含的水量，从而求出通电前阳极区溶液中 所含的硫酸铜克数，最后得到n后和n前。3由电量计中阴极铜片的增量，算出通入的总电量，即
9、铜片的增量/铜的原子量=n电4代入公式得到离子的迁移数5.计算阴极区离子的迁移数，与阳极区的计算结果进行比较，分析。阳极部得到：tC2：；0.31； tSO2_-0.69阴极部得到：tC號=0.29 ； tSO2_-0.71CuSO4库仑计阴极增重与迁移管阴极之间的转换关系:W,-M 網號障尔 JO163 54gAncl.特,电牌前、厨逹移管申阴様质惧g；(陷-旳)-畋旳% _%为电舞过程总电虽対应的含屢的量 % w为电極反应电虽对应的整匪的星迁移髒阴橇r r 扌Cu阵仑计阴极-mol21F%gn析出molQ(W2 - Wjg1通过电量计阴极的电流密度为什么不能太大？2. 通过电前后中部区溶液的浓度改变，须重做实验，为什么？3. 0。lmol.L-1KCI 和 0。1 mol.L-1NaCI 中的 Cl-迁移数是否相同？4. 如以阳极区电解质溶液的浓度计算 t (Cu2+)，应如何进行?
