希托夫法测定离子迁移数

1、希托夫法测定离子迁移数平均室温：C平均气压：Kpa 同组人：日期：2013/3/15一、实验目的1. 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。2. 测定 CuSO 4 溶液中 Cu 2+ 和 SO42- 的迁移数。二、实验原理 当电解质溶液通过电流时，在两电极上发生氧化和还原反应。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。当通过电量为 Q 法拉第时，有：Q=Q+Q其中Q+是正离子所迁移的电

2、量，Q-是负离子所迁移的电量。Q 值可由电量计阴极上沉积出物质的量求出。根据迁移数的定义某离子的迁移 数就是该离子搬运的电量与通过的总电量之比，可得：正离子迁移数t+=Q+ / Q =阳极区减少的量/ （2 X铜电量计阴极上沉积铜的量）负离子迁移数t-= Q- / Q =阴极区减少的量/ （2 X铜电量计阴极上沉积铜的量）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电解质的量，可计算出通电前后迁 移出阳极区（或阴极区）的电解质的量。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

3、还原，而在阳极上金属银溶解生成 Cu2+ 。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：n迁=门原+n电n后2+ -tCu =（n 迁 /n 电 ）tSO4 2 =1-tCu2+式中 n 迁表示迁移出阳极区的 Cu2+ 的量， n 原表示通电前阳极区所含 Cu2+ 的量，n后表示通电后阳极区所含 Cu2+的量，n电表示通电时阳极上 Cu溶解（转变为Cu2+）的量，也等于铜电量计阴极上 Cu2+析出Cu的量。三、仪器与试剂1、迁移数管1支；铜申量计1套；移液管2支；酸式滴定管1支；锥形瓶6个；2、硫酸铜溶液-1（0.05 mol丄）；HN03（-13

4、 mol.L ）；乙酸溶液（1mol.L-1）；KI 溶液（10%）；淀指示剂（0.5%）；硫代硫酸钠溶液（0.0500mol.L-1）；四、主要实验步骤1. 清洗迁移数管，注意活塞是否漏水。用少量硫酸铜溶液（0.05mol丄-1）淌洗两次，将该溶液充满迁移数管。（注意管中不能有气泡）2. 用铜电量计测定通过溶液的电量。阴极和阳极皆为铜片，实验开始前用砂纸将阴极铜片磨光，再用硝酸浸洗，然后用蒸馏水洗净，晾干。称其重量（Wi）3. 接通电源，使阴极铜片上的电流密度为10 15mA/cm2,通电60分钟后切断电源。取出阴极铜片用蒸馏水洗净，晾干。称其重量（W2）。4. 将迁移管中的溶液分别放入已称

5、量的锥形瓶中，再称各瓶的重量，然后计算 各溶液的净重。15. 取各瓶放出的溶液 10mL，加入10%KI溶液中10mL，1mol.L-乙酸溶液10mL，用标准硫代硫酸钠溶液滴定，滴至淡黄色，加入1mL0.5%淀粉，溶液变成蓝紫色，再滴至蓝紫色消失。五、数据记录与处理1、数据记录：硫代硫酸钠溶液的浓度C=0.04912mol/L反应后阴极铜片的质量：反应前 W仁34.4132gW2=34.4274g电解得到的铜的质量为：W =W2-W1 = 34.4274-34.4132 = 0.0142（g）表1:三极区溶液的质量极区 数据质量空瓶m i/g空瓶+溶液m 2/g溶液m=m 1-m2/g阴极区1

6、08.1361178.460970.3248中间区111.2161150.418439.2023阳极区114.4154194.713880.2984表2:硫代硫酸钠溶液对反应后阳极、阴极、中间区域的滴定极区 数据 项目取出溶液质量/g消耗硫代硫酸钠的体积V / ml溶液中硫酸铜的质量/g阴极区20.837319.650.1525中间区20.513320.400.1583阳极区20.293621.550.1672每 20ml 硫酸铜溶液中 m(CuSQ)=CVM(Na2SQ)/1000根据表2得出表3：项溶液/ gm(CuSO)/gm水/ gn原(CuSO4 )n后(CuSO4 )区域目阳极区8

7、0.29840.644379.6540.003870.00402117阴极区70.32480.528469.7960.003390.00330422中极区39.20230.302538.8998n原 puSO4)=(中极区m(CuSO/中极区m水产阳(阴)极区m/M(CuSO4)2.计算:r电二(W2- W1)/64斫4 二 0.014M4 二 0.0002( mol)阴极区n迁=r后(8SO4)r电-n原(CuSO0.003302 0.00022-0.003392= 0.0001 (mol) t_ = r 迁/ n 电=0.0001阮.00022 = 0.59t +=1-1 .=1-0.59=0.41六、实验注意事项及体会：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