實驗離子遷移數(shù)

/實驗十二離子遷移數(shù)的測定1目的要求1。掌握希托夫法測定電解質(zhì)溶液中離子遷移數(shù)的某本原理和操作方法。2。測定ＣｕSO４溶液中Cu2＋和ＳＯ42-的遷移數(shù)。2實驗原理當電流通過電解質(zhì)溶液時，溶液中的正負離子各自向陰、陽兩極遷移，由于各種離子的遷移速度不同,各自所帶過去的電量也必然不同。每種離子所帶過去的電量與通過溶液的總電量之比,稱為該離子在此溶液中的遷移數(shù)。若正負離子傳遞電量分別為ｑ+和q－,通過溶液的總電量為Ｑ，則正負離子的遷移數(shù)分別為:t＋=ｑ＋/Qt-＝q—／Q離子遷移數(shù)與濃度、溫度、溶劑的性質(zhì)有關，增加某種離子的濃度則該離子傳遞電量的百分數(shù)增加，離子遷移數(shù)也相應增加;溫度改變,離子遷移數(shù)也會發(fā)生變化，但溫度升高正負離子的遷移數(shù)差別較?。煌环N離子在不同電解質(zhì)中遷移數(shù)是不同的。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。用希托夫法測定CuSO4溶液中Cu2+和SO42—的遷移數(shù)時,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MＡ的量，可計算出通電后遷移出陽極區(qū)（或陰極區(qū))的MＡ的量。通過溶液的總電量Q由串聯(lián)在電路中的電量計測定.可算出t＋和t-。在遷移管中，兩電極均為Cu電極。其中放ＣuＳＯ4溶液。通電時，溶液中的Cu2＋在陰極上發(fā)生還原，而在陽極上金屬銀溶解生成Cu２＋。因此,通電時一方面陽極區(qū)有Ｃu２+遷移出,另一方面電極上Ｃu溶解生成Cu2＋，因而有,式中n遷表示遷移出陽極區(qū)的電荷的量，n原表示通電前陽極區(qū)所含電荷的量,ｎ后表示通電后陽極區(qū)所含Ｃｕ2+的量。n電用表示通電時陽極上Ｃu溶解(轉變?yōu)椋茫?+）的量也等于銅電量計陰極上析出銅的量的2倍,可以看出希托夫法測定離子的遷移數(shù)至少包括兩個假定：(1）電的輸送者只是電解質(zhì)的離子,溶劑水不導電，這一點與實際情況接近。（２）不考慮離子水化現(xiàn)象。實際上正、負離子所帶水量不一定相同,因此電極區(qū)電解質(zhì)濃度的改變，部分是由于水遷移所引起的，這種不考慮離子水化現(xiàn)象所測得的遷移數(shù)稱為希托夫遷移數(shù)。圖2－15－2

希托夫法測定離子遷移數(shù)裝置圖３儀器試劑遷移管１套；銅電極２只;離子遷移數(shù)測定儀１臺；銅電量計1臺；分析天平1臺；臺秤1臺；堿式滴定管(２50mL）1只;碘量瓶（１0０mL)1只；碘量瓶（２50mL）1只；移液管（2０mL)3只;KI溶液(10％)；淀粉指示劑（0．5%)；硫代硫酸鈉溶液(０.12mol．Ｌ-1)；K２Cr2O7溶液(０.015mol.L-1）；Ｈ2SO４（２moｌ。L-１）；硫酸銅溶液(0.05ｍｏｌ。L－１）；KSＣN溶液（１０％);HCl（4mol.Ｌ－１)4實驗步驟1.水洗干凈遷移管，然后用０．0５mol/Ｌ的ＣｕSO4溶液洗凈遷移管，并安裝到遷移管固定架上。電極表面有氧化層用細砂紙打磨。2.將銅電量計中陰極銅片取下,先用細砂紙磨光，除去表面氧化層，用蒸餾水洗凈,用乙醇淋洗并吹干，在分析天平上稱重,裝入電量計中.3．連接好遷移管，離子遷移數(shù)測定儀和銅電量計（注意銅電量計中的陰、陽極切勿接錯）。4.接通電源,按下“穩(wěn)流”鍵，調(diào)節(jié)電流強度為２0ｍA,連續(xù)通電90mｉn。5.Nａ2S2O３溶液的滴定。6．取3個碘量瓶，洗凈,烘干，冷卻，臺秤稱重(如用分析天平稱則不能帶蓋稱,防止加入溶液后稱量時超出量程）.７。停止通電后,迅速取陰、陽極區(qū)溶液以及中間區(qū)溶液稱重，滴定（從遷移管中取溶液時電極需要稍稍打開,盡量不要攪動溶液，陰極區(qū)和陽極區(qū)的溶液需要同時放出,防止中間區(qū)溶液的濃度改變)。Ｎａ２Ｓ2O3標準液的滴定準確移取2０ｍL標準K２Cr2Ｏ7溶液于２50ｍL的碘量瓶中,加入４ｍL6mｏl／L的HＣｌ溶液，８mL10%的KＩ溶液，搖勻后放在暗處５ｍiｎ,待反應完全后，加入80mＬ蒸餾水,立即用待滴定的Ｎａ2Ｓ2O3溶液滴定至近終點,即溶液呈淡黃色，加入0.5%的淀粉指示劑１mＬ（大約10滴)，繼續(xù)用Na2S２O3溶液滴定至溶液呈現(xiàn)亮綠色為終點.ＣuSO4溶液的滴定每10mＬCuＳO4溶液（約１0.03g），加入1mL2mol／L的H2ＳO4溶液,加入3mL10%的KI溶液，塞好瓶蓋,振蕩,置暗處5-１0ｍin,以Na2S2O3標準溶液滴定至溶液呈淡黃色，然后加入1mL淀粉指示劑(指示劑不用加倍），繼續(xù)滴定至淺藍色，再加入2。5mL10％的KSCＮ溶液，充分搖勻（藍色加深），繼續(xù)滴定至藍色恰好消失（呈磚紅色)為終點。5注意事項1．實驗中的銅電極必須是純度為99.999％的電解銅.2.實驗過程中凡是能引起溶液擴散,攪動等因素必須避免.電極陰、陽極的位置能對調(diào),遷移數(shù)管及電極不能有氣泡,兩極上的電流密度不能太大。3．本實驗中各部分的劃分應正確，不能將陽極區(qū)與陰極區(qū)的溶液錯劃入中部，這樣會引起實驗誤差。4．本實驗由銅庫侖計的增重計算電量，因此稱量及前處理都很重要，需仔細進行。6數(shù)據(jù)處理1．從中間區(qū)分析結果得到每克水中所含的硫酸銅克數(shù)硫酸銅的克數(shù)＝滴定中間部的體積×硫代硫酸鈉的濃度×15９．6/1000水的克數(shù)=溶液克數(shù)-硫酸銅的克數(shù)由于中間部溶液的濃度在通電前后保持不變，因此，該值為原硫酸銅溶液的濃度，通過計算該值可以得到通電前后陰極部和陽極部硫酸銅溶液中所含的硫酸銅克數(shù)。2。通過陽極區(qū)溶液的滴定結果,得到通電后陽極區(qū)溶液中所含的硫酸銅的克數(shù)，并得到陽極區(qū)所含的水量，從而求出通電前陽極區(qū)溶液中所含的硫酸銅克數(shù)，最后得到n后和ｎ前。3。由電量計中陰極銅片的增量，算出通入的總電量，即銅片的增量/銅的原子量＝n電４。代入公式得到離子的遷移數(shù)5．計算陰極區(qū)離子的遷移數(shù),與陽極區(qū)的計算結果進行比較，分析。陽極部得到：;陰極部得到:；7思考題1．通過電量計陰極的電