離子遷移數(shù)的測定

離子遷移數(shù)的測定演示文稿當前1頁，總共22頁。（優(yōu)選）離子遷移數(shù)的測定當前2頁，總共22頁。二、實驗原理

當電流通過含有電解質(zhì)的電解池時，經(jīng)過導線的電流是由電子傳遞，而溶液中的電流則由離子傳遞。如溶液中無帶電離子，該電路就無法導通電流。已知溶液中的電流是借助陰、陽離子的移動而通過溶液。由于離子本身的大小、溶液對離子移動時的阻礙及溶液中其余離子的作用力等諸多因素，使陰、陽離子各自的移動速率不同，從而各自所攜帶的電荷量也不相同。由某種離子遷移的電荷量與通過溶液的總電荷量（Q）之比稱為該離子的遷移數(shù)。而上式中q+和q-

分別是陰、陽離子各自遷移的電荷量。陰、陽離子的遷移數(shù)分別為

當前3頁，總共22頁。二、實驗原理

顯然當電解質(zhì)溶液中含有數(shù)種不同的陰、陽離子時，t-和t+

分別為所有陰、陽離子遷移數(shù)的總和。當前4頁，總共22頁。當前5頁，總共22頁。當前6頁，總共22頁。(a)(b)當前7頁，總共22頁。二、實驗原理

H+和OH-表現(xiàn)出很高的淌度。這是由于在通常的溶劑中的離子移動之外附加了跳躍機理。來自水合質(zhì)子的氫離子可以跳躍到臨近的水分子，這是一個與水合氫離子在溶液中運動有相同效果的過程。有人認為在水溶液中單個的溶劑質(zhì)子化的傳導實際通過一種質(zhì)子傳遞機理，即Grotthuss機理，而并不是質(zhì)子本身從溶液的一端遷向另一端。因為質(zhì)子可以在水分子間轉(zhuǎn)移，所以質(zhì)子從一個水分子傳給另一個水分子，電流就很快沿著氫鍵傳導，而分子的排列形式從（a）到（b）。以（b）排列方式的分子必須翻轉(zhuǎn)，回復到（a）的排列狀態(tài)才能接受（或釋放）質(zhì)子，故電導率的大小取決于水分子的翻轉(zhuǎn)速度。（a）（b）

當前8頁，總共22頁。當前9頁，總共22頁。二、實驗原理

利用界面移動法測遷移數(shù)的實驗,可分為兩類:一類是使用兩種指示離子，造成兩個界面：另一類是只用一種指示離子，有一個界面，近年來這種方法已經(jīng)代替了第一類方法。所使用的兩種電解質(zhì)必須具有同一種離子。其原理如下：實驗在如圖所示的遷移管中進行。設(shè)Mz+為欲測的陽離子，為指示陽離子。為了保持界面清晰，防止由于重力而產(chǎn)生攪動作用，應將密度大的溶液放在下面。當有電流通過溶液時，陽離子向陰極遷移，原來的界面aa’上移，經(jīng)過一定時間到達bb’。設(shè)V為aa’和bb’間的體積，為Mz+的遷移數(shù)。遷移管中的電位梯度當前10頁，總共22頁。二、實驗原理據(jù)定義有：式中：F為法拉第常數(shù)；c為1/zMz+

的物質(zhì)的量濃度；Q為通過溶液的總電量；V為界面移動的體積，可用稱量充滿aa’和bb’間的水的質(zhì)量校正之。本實驗用Cd2+作為指示離子，測定兩種HCl中H+的遷移數(shù)。因為Cd2+淌度（U）較小，即。在上面的實驗裝置中，通電時，H+向上遷移，Cl-向下遷移，在Cd陽極上Cd氧化，進入溶液生成CdCl2，逐漸頂替HCl，在管中形成界面。由于溶液要保持電中性，且任一截面都不會中斷傳遞電流，H+遷移走后的區(qū)域，Cd2+緊緊地跟上，離子的移動速度（v）是相等的，

當前11頁，總共22頁。二、實驗原理由此可得：即在CdCl2溶液中電位梯度是較大的，因此若H+因擴散作用落入CdCl2溶液層。它就不僅比Cd2+遷移得快，而且比界面上的H+也要快，能趕回到HCl層。同樣若任何Cd2+進入低電位梯度HCl溶液，它就要減速，一直到它們重又后于H+為止，這樣界面在通電過程中保持清晰。

當前12頁，總共22頁。二、實驗原理

298.15K不同濃度水溶液中正離子的遷移數(shù)當前13頁，總共22頁。三、儀器和試劑LQY離子遷移數(shù)測定裝置（南京桑力電子設(shè)備廠）秒表遷移管銅絲鐵架臺滴管2個50mL燒杯2個HCl0.085（或0.1000)mol·dm-3

HCl0.0425mol·dm-3

甲基紫(或甲基橙)當前14頁，總共22頁。三、儀器和試劑

界面移動法測定遷移數(shù)一般線路圖

1.毫安表2.開關(guān)3.電源4.可變電阻

5.Ag電極6.HCl7.CdCl28.Cd電極當前15頁，總共22頁。四、實驗步驟

(1)在一只小燒杯中倒入0.0425mol·dm-3鹽酸,加入少許甲基紫，使溶液呈深藍色。并用少許該溶液洗滌遷移管2-3次后，將溶液裝滿遷移管，用濾紙擦凈遷移管外面，并插入Ag電極。（2）按下圖接好線路，Cd作正極、Ag作負極，注意先把儀器的電流粗調(diào)和電流細調(diào)沿逆時針方向旋到最小，再打開電源。此時儀器輸出電壓顯示接近零，否則立即關(guān)閉電源，檢查線路或遷移管中是否有氣泡。（3）用電流細調(diào)調(diào)節(jié)電流為2.00mA，遷移管中會出現(xiàn)藍色界面，當其超過橡膠管的高度后，應盡快開始開動秒表計時，每0.020mL記錄一次時間，一直到藍色界面遷移0.200mL后，停止計時，將電流細調(diào)逆時針旋到最小，關(guān)閉電源，再取下電極夾。倒出溶液，重復一次。（4）改變鹽酸濃度，改變電流，測兩次。（5）洗凈遷移管、燒杯等。當前16頁，總共22頁。五、思考題1）寫出陰極、陽極的電極反應。2）如遷移管中有水，對測定結(jié)果有何影響？3）為什么在遷移過程中會得到一個穩(wěn)定界面？為什么界面移動速度就是H+移動速度？4）如何能得到一個清晰的移動界面？5)實驗過程中電流值為什么會逐漸減??？6）測量某一電解質(zhì)離子遷移數(shù)時，指示離子應如何選擇？指示劑應如何選擇？當前17頁，總共22頁。六、數(shù)據(jù)記錄與處理表1、鹽酸遷移實驗體積與時間表鹽酸濃度0.0425mol·dm-3電流強度2.00mA當前18頁，總共22頁。六、數(shù)據(jù)記錄與處理

鹽酸濃度0.0425

mol·dm-3電流強度2.00mA表2、鹽酸遷移實驗體積與時間表當前19頁，總共22頁。六、數(shù)據(jù)記錄與處理表3、鹽酸遷移實驗體積與時間表鹽酸濃度0.1000mol·dm-3電流強度___