实验八离子迁移数的测定.doc

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CuSO4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+/Q t-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，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t-。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+在阴极上发生还原，而在阳极上金属铜溶解生成Cu2+。阳极反应：Cu 2e Cu2+阴极反应：Cu2+ + 2e Cu因此，通电时一方面阳极区有Cu2+迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+，因而有，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。（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。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%)； 硫代硫酸钠溶液(0.0500mol.L-1)； 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0.05molL1CuSO4溶液荡洗迁移管两次后，将迁移管中充满0.05molL1CuSO4溶液。3.电解过程 (1)按图接好线路，通电； (2)保持电流在 mA(稳流电解法）； (3)通电1 小时后，停止通电。（三）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Cu2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1molL-1HAc溶液10mL; (2)用0.0500mol/L标准硫代硫酸钠溶液滴定 滴至淡黄色; (3)加入1mL0.5淀粉滴至蓝紫色消失, 溶液呈象牙粉色。【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(w1): 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gVS2O32-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硫代硫酸钠的浓度159.6/1000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：；阴极部得到：；思 考