實驗一希托夫法測定離子遷移數(shù)課件

一、實驗?zāi)康?.掌握希托夫法測定離子遷移數(shù)的原理、方法2.學習庫侖計的使用原理及使用方法3.測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)一、實驗?zāi)康?.掌握希托夫法測定離子遷移數(shù)的原理、方法1二、實驗原理有電流通過解質(zhì)溶液時，溶液中正、負離子分別會發(fā)生遷移。假若正、負離子傳遞的電量分別為Q-和Q+

，通過的總電量Q=q++q-離子遷移數(shù):t+=q+／Q=n遷，+/n總

t-=q-／Q=n遷，-/n總

t+

＋t-

＝１1.離子遷移數(shù)的概念二、實驗原理有電流通過解質(zhì)溶液時，溶液中正、負離子分別會2

離子遷移數(shù)與濃度、溫度、溶劑的性質(zhì)有關(guān).離子遷移數(shù)可以直接測定，方法有希托夫法、界面移動法和電動勢法等。離子遷移數(shù)與濃度、溫度、溶劑的性質(zhì)有關(guān).32.希托夫法測定原理2.希托夫法測定原理4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。希托夫法測定原理電極上發(fā)生的反應(yīng)的量可用法拉第定律求算。希托夫法測定原5希托夫法測定的兩個假定（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))。希托夫法測定的兩個假定（1）溶劑不導(dǎo)電。這種不考慮水6測定離子遷移數(shù)的原理未通電前通電時，離子遷移通電后

Cu2++e→Cu

Cu-e→Cu2+Cu2+:n后

=n始+n遷移,+

-n析出SO42-：n后

=n始+n遷移,-測定離子遷移數(shù)的原理未通電前通電時，離子遷移通電后Cu2+7希托夫法測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)：1.在溶液中間區(qū)濃度不變的條件下，分析通電前原溶液及通電后陽極區(qū)（或陰極區(qū)）溶液的濃度，比較等重量溶劑所含CuSO4的量，可計算出通電后遷移出陽極區(qū)（或陰極區(qū)）的CuSO4的物質(zhì)的量n始和n后。2.通過溶液的總電量Q（n電）由串聯(lián)在電路中的電量計測定?？伤愠鰐+和t-。希托夫法測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)：8三、儀器及試劑希托夫遷移管銅庫侖計精密穩(wěn)流電源分析天平堿式滴定管及支架砂紙錐形瓶（150ml5個

50ml3個）移液管燒杯電吹風0.05mol·l-1CuSO4溶液0.0500mol·l-1Na2S2O3溶液6mol·l-1HNO3溶液10%KI溶液1mol·L-1HAC溶液淀粉指示劑無水乙醇(A.R.)硫酸銅電解液：100mL水+10克CuSO4+5mL濃硫酸+5mL乙醇三、儀器及試劑希托夫遷移管0.05mol·l-1CuSO4溶91.準備銅庫侖計

取出中間陰極銅片用細砂紙磨光，除去氧化層，用水沖洗，在6mol·l-1HNO3硝酸中稍微浸泡3分鐘，以進一步除去表面的氧化層（如果不是氧化特厲害，直接浸酸）；用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗陰極銅片;用電吹風將陰電極片吹干。其他銅電極，按照相同方法處理。注:吹干時，溫度不能太高，以免銅氧化。在分析天平上稱重陰極銅片得w1

。將庫侖計中，注滿硫酸銅電解液，將處理好的陰陽極銅片放回。四、實驗步驟1.準備銅庫侖計四、實驗步驟102.準備遷移管

用蒸餾水洗三次，檢漏。用少量0.05mol·L－1CuSO4溶液蕩洗遷移管兩次后，將遷移管中充滿0.05mol·L－1CuSO4溶液，不能有氣泡，上面兩活塞處于導(dǎo)通狀態(tài)，垂直固定遷移管。2.準備遷移管113.電解過程

(1)按圖接好線路，通電；

(2)保持電流在18-２０mA(穩(wěn)流電解法）；

(3)通電1.5小時后，停止通電，同時關(guān)閉遷移管上端活塞。等待電解的1.5個小時需要做的工作：滴定原始溶液Cu2+濃度

(1)取10mL0.05mol·l-1CuSO4溶液加入:10%KI溶液3mL和1mol·L-1HAc溶液4mL，置于暗處5-10min,

(2)用0.0500mol/L標準硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色;

(3)加入1mL淀粉指示劑再滴至藍紫色消失,記下Na2S2O3

溶液的體積V1。平行測兩次，取平均值為Cu2+

原始濃度。3.電解過程12希托夫法測定遷移數(shù)的實驗裝置圖希托夫法測定遷移數(shù)的實驗裝置圖134.分離溶液

用三個已經(jīng)稱重的50ml碘量瓶置于希托夫遷移管陰、陽、中極部下端，立即打開活塞,同時放出三個極部的溶液，稱重，分別記錄總質(zhì)量。

5.稱重庫侖計陰極將庫侖計中的陰極銅片取出，先用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗，吹干，在分析天平上稱重得W2。4.分離溶液146.分別滴定待測溶液的Cu2＋離子濃度

(1)從剛才的中極部的溶液中，移取10ml置于干燥的已經(jīng)稱重的150ml碘量瓶中，稱重，記錄10ml溶液的質(zhì)量。

(2)向中間極部的10mL溶液中，加入:10%KI溶液3mL和1mol·L-1HAc溶液4mL，置于暗處5-10min,用0.0500mol/L標準硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色;加入1mL淀粉指示劑再滴至藍紫色消失,記下Na2S2O3

溶液的體積V2。

(3)按照相同的方法，滴定陰極部和陽極部的溶液，記錄體積為V3和V4。6.分別滴定待測溶液的Cu2＋離子濃度15五、數(shù)據(jù)記錄1.將所測數(shù)據(jù)列表室溫

；大氣壓

；銅庫侖計陰極電解前的質(zhì)量(w1):

g；銅庫侖計陰極電解后的質(zhì)量(w2):

g；電解的電流值:

mA:

電解的時間:

h.五、數(shù)據(jù)記錄1.將所測數(shù)據(jù)列表163.各溶液10ml的質(zhì)量與濃度關(guān)系:150ml碘量瓶W0(g)碘量瓶＋溶液W1(g)溶液W2(g)VS2O32-(ml)原始溶液中間溶液陽極溶液陰極溶液2.各極部溶液總質(zhì)量:溶液質(zhì)量50ml碘量瓶W0(g)瓶+溶液W1(g)中極部陰極部陽極部3.各溶液10ml的質(zhì)量與濃度關(guān)系:150ml碘量瓶W0(171.計算實際析出量n析出和總遷移電量n總；2.以10ml溶液中Cu2+的濃度及含水量,

換算出相應(yīng)電極區(qū)中水的總量W水，n后和n前;3.分別計算陽極區(qū)和陰極區(qū)離子的遷移數(shù)tSO42-和tCu2+

;再比較差別.六、數(shù)據(jù)處理1.計算實際析出量n析出和總遷移電量n總；六、數(shù)據(jù)處理18計算公式本算法需要準確稱得相應(yīng)區(qū)域溶液的質(zhì)量計算公式本算法需要準確稱得相應(yīng)區(qū)域溶液的質(zhì)量19七、實驗注意事項1.如果中間區(qū)的濃度改變大,實驗失敗。2.通電過程中，遷移管應(yīng)避免振動。3.電解結(jié)束時,關(guān)閉電源的同時關(guān)閉上端兩個活塞，謹防各區(qū)域溶液混合。4.銅庫侖計陰極稱量及前處理需仔細進行。七、實驗注意事項1.如果中間區(qū)的濃度改變大,實驗失敗。20一、實驗?zāi)康?.掌握希托夫法測定離子遷移數(shù)的原理、方法2.學習庫侖計的使用原理及使用方法3.測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)一、實驗?zāi)康?.掌握希托夫法測定離子遷移數(shù)的原理、方法21二、實驗原理有電流通過解質(zhì)溶液時，溶液中正、負離子分別會發(fā)生遷移。假若正、負離子傳遞的電量分別為Q-和Q+

，通過的總電量Q=q++q-離子遷移數(shù):t+=q+／Q=n遷，+/n總

t-=q-／Q=n遷，-/n總

t+

＋t-

＝１1.離子遷移數(shù)的概念二、實驗原理有電流通過解質(zhì)溶液時，溶液中正、負離子分別會22

離子遷移數(shù)與濃度、溫度、溶劑的性質(zhì)有關(guān).離子遷移數(shù)可以直接測定，方法有希托夫法、界面移動法和電動勢法等。離子遷移數(shù)與濃度、溫度、溶劑的性質(zhì)有關(guān).232.希托夫法測定原理2.希托夫法測定原理24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。希托夫法測定原理電極上發(fā)生的反應(yīng)的量可用法拉第定律求算。希托夫法測定原25希托夫法測定的兩個假定（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))。希托夫法測定的兩個假定（1）溶劑不導(dǎo)電。這種不考慮水26測定離子遷移數(shù)的原理未通電前通電時，離子遷移通電后

Cu2++e→Cu

Cu-e→Cu2+Cu2+:n后

=n始+n遷移,+

-n析出SO42-：n后

=n始+n遷移,-測定離子遷移數(shù)的原理未通電前通電時，離子遷移通電后Cu2+27希托夫法測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)：1.在溶液中間區(qū)濃度不變的條件下，分析通電前原溶液及通電后陽極區(qū)（或陰極區(qū)）溶液的濃度，比較等重量溶劑所含CuSO4的量，可計算出通電后遷移出陽極區(qū)（或陰極區(qū)）的CuSO4的物質(zhì)的量n始和n后。2.通過溶液的總電量Q（n電）由串聯(lián)在電路中的電量計測定。可算出t+和t-。希托夫法測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)：28三、儀器及試劑希托夫遷移管銅庫侖計精密穩(wěn)流電源分析天平堿式滴定管及支架砂紙錐形瓶（150ml5個

50ml3個）移液管燒杯電吹風0.05mol·l-1CuSO4溶液0.0500mol·l-1Na2S2O3溶液6mol·l-1HNO3溶液10%KI溶液1mol·L-1HAC溶液淀粉指示劑無水乙醇(A.R.)硫酸銅電解液：100mL水+10克CuSO4+5mL濃硫酸+5mL乙醇三、儀器及試劑希托夫遷移管0.05mol·l-1CuSO4溶291.準備銅庫侖計

取出中間陰極銅片用細砂紙磨光，除去氧化層，用水沖洗，在6mol·l-1HNO3硝酸中稍微浸泡3分鐘，以進一步除去表面的氧化層（如果不是氧化特厲害，直接浸酸）；用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗陰極銅片;用電吹風將陰電極片吹干。其他銅電極，按照相同方法處理。注:吹干時，溫度不能太高，以免銅氧化。在分析天平上稱重陰極銅片得w1

。將庫侖計中，注滿硫酸銅電解液，將處理好的陰陽極銅片放回。四、實驗步驟1.準備銅庫侖計四、實驗步驟302.準備遷移管

用蒸餾水洗三次，檢漏。用少量0.05mol·L－1CuSO4溶液蕩洗遷移管兩次后，將遷移管中充滿0.05mol·L－1CuSO4溶液，不能有氣泡，上面兩活塞處于導(dǎo)通狀態(tài)，垂直固定遷移管。2.準備遷移管313.電解過程

(1)按圖接好線路，通電；

(2)保持電流在18-２０mA(穩(wěn)流電解法）；

(3)通電1.5小時后，停止通電，同時關(guān)閉遷移管上端活塞。等待電解的1.5個小時需要做的工作：滴定原始溶液Cu2+濃度

(1)取10mL0.05mol·l-1CuSO4溶液加入:10%KI溶液3mL和1mol·L-1HAc溶液4mL，置于暗處5-10min,

(2)用0.0500mol/L標準硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色;

(3)加入1mL淀粉指示劑再滴至藍紫色消失,記下Na2S2O3

溶液的體積V1。平行測兩次，取平均值為Cu2+

原始濃度。3.電解過程32希托夫法測定遷移數(shù)的實驗裝置圖希托夫法測定遷移數(shù)的實驗裝置圖334.分離溶液

用三個已經(jīng)稱重的50ml碘量瓶置于希托夫遷移管陰、陽、中極部下端，立即打開活塞,同時放出三個極部的溶液，稱重，分別記錄總質(zhì)量。

5.稱重庫侖計陰極將庫侖計中的陰極銅片取出，先用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗，吹干，在分析天平上稱重得W2。4.分離溶液346.分別滴定待測溶液的Cu2＋離子濃度

(1)從剛才的中極部的溶液中，移取10ml置于干燥的已經(jīng)稱重的150ml碘量瓶中，稱重，記錄10ml溶液的質(zhì)量。

(2)向中間極部的10mL溶液中，加入:10%KI溶液3mL和1mol·L-1HAc溶液4mL，置于暗處5-10min,用0.0500mol/L標準硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色;加入1mL淀粉指示劑再滴至藍紫色消失,記下Na2S2O3

溶液的體積V2。

(3)按照相同的方法，滴定陰極部和陽極部的溶液，記錄體積為V3和V4。6.分別滴定待測溶液的Cu2＋離子濃度35五、數(shù)據(jù)記錄1.將所測數(shù)據(jù)列表室溫

；大氣壓

；銅庫侖計陰極電解前的質(zhì)量(w1):

g；銅庫侖計陰極電解后的質(zhì)量(w2):