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1、希托夫法测定 离子迁移数,实验五,一、实验目的,1.掌握希托夫法测定离子迁移数的原理、方法 2.学习库仑计的使用原理及使用方法 3.测定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数,二、实验原理,有电流通过解质溶液时，溶液中正、负离子分别会发生迁移。假若正、负离子传递的电量分别为Q-和Q+ ，通过的总电量Q = q+ + q- 离子迁移数: t+ = q+Q =n迁，+/n总 t- = q-Q = n迁，- /n总,t+ t- ,1.离子迁移数的概念,离子迁移数与浓度、温度、溶剂的性质有关. 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。,2. 希托夫法测定原理,电极上发生的
2、反应的量可用法拉第定律求算。 电解后，阴、阳两极区浓度都改变，中间区浓度不变。 希托夫法假定，电解前、后溶液中溶剂水的量不发生改变。,希托夫法测定原理,希托夫法测定的两个假定,（1）溶剂不导电。 （2）离子不水化。,这种不考虑水合现象测得的迁移数 称为希托夫迁移数 (或者称为表观迁移数)。,测定离子迁移数的原理,未通电前,通电时，离子迁移,通电后,Cu2+ + e Cu,Cu- e Cu2+,Cu2+ : n后 = n始+ n迁移,+ - n析出,SO42-：n后 = n始+ n迁移,-,希托夫法测定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数： 1. 在溶液中间区浓度不变的条件下，分析通电前
3、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CuSO4的量，可计算出通电后迁移出阳极区（或阴极区）的CuSO4的物质的量n始和n后。 2. 通过溶液的总电量Q（n电）由串联在电路中的电量计测定。可算出t+和t-。,三、仪器及试剂,希托夫迁移管 铜库仑计 精密稳流电源 分析天平 碱式滴定管及支架 砂纸 锥形瓶（150ml 5个 50ml 3个） 移液管 烧杯 电吹风,0.05moll-1CuSO4溶液 0.0500moll-1 Na2S2O3 溶液 6moll-1HNO3溶液 10%KI溶液 1molL-1HAC溶液 淀粉指示剂 无水乙醇(A.R.) 硫酸铜电解液： 100mL
4、水+ 10克CuSO4 + 5mL浓硫酸 +5mL乙醇,1.准备铜库仑计 取出中间阴极铜片用细砂纸磨光，除去氧化层，用水冲洗，在6moll-1HNO3硝酸中稍微浸泡3分钟，以进一步除去表面的氧化层（如果不是氧化特厉害，直接浸酸）；用蒸馏水冲洗，再用乙醇淋洗阴极铜片;用电吹风将阴电极片吹干。其他铜电极，按照相同方法处理。 注:吹干时，温度不能太高，以免铜氧化。 在分析天平上称重阴极铜片得w1 。 将库仑计中，注满硫酸铜电解液，将处理好的阴阳极铜片放回。,四、实验步骤,2.准备迁移管 用蒸馏水洗三次，检漏。 用少量0.05molL1CuSO4溶液荡洗迁移管两次后，将迁移管中充满0.05molL1C
5、uSO4溶液，不能有气泡，上面两活塞处于导通状态，垂直固定迁移管。,3.电解过程 (1)按图接好线路，通电； (2)保持电流在18- mA(稳流电解法）； (3)通电1.5 小时后，停止通电，同时关闭迁移管上端活塞。 等待电解的1.5个小时需要做的工作： 滴定原始溶液Cu2+浓度 (1)取10mL 0.05moll-1CuSO4溶液 加入:10%KI溶液3mL和1molL-1HAc溶液4mL，置于暗处5-10min, (2)用0.0500mol/L标准硫代硫酸钠溶液滴定滴至淡黄色; (3)加入1mL淀粉指示剂再滴至蓝紫色消失, 记下Na2S2O3 溶液 的体积V1。平行测两次，取平均值为Cu2
6、+ 原始浓度。,希托夫法测定迁移数的实验装置图,4.分离溶液 用三个已经称重的50ml碘量瓶置于希托夫迁移管阴、阳、中极部下端，立即打开活塞,同时放出三个极部的溶液，称重，分别记录总质量。 5.称重库仑计阴极 将库仑计中的阴极铜片取出，先用蒸馏水冲洗，再用乙醇淋洗，吹干，在分析天平上称重得W2。,6.分别滴定待测溶液的Cu2离子浓度 (1) 从刚才的中极部的溶液中，移取10ml置于干燥的已经称重的150ml碘量瓶中，称重，记录10ml溶液的质量。 (2) 向中间极部的10mL 溶液中，加入:10%KI溶液3mL和1molL-1HAc溶液4mL，置于暗处5-10min,用0.0500mol/L标
7、准硫代硫酸钠溶液滴定滴至淡黄色;加入1mL淀粉指示剂再滴至蓝紫色消失, 记下Na2S2O3 溶液 的体积V2。 (3)按照相同的方法，滴定阴极部和阳极部的溶液，记录体积为V3 和V4。,五、数据记录,1.将所测数据列表 室温 ； 大气压 ； 铜库仑计阴极电解前的质量(w1): g； 铜库仑计阴极电解后的质量(w2): g； 电解的电流值: mA: 电解的时间: h.,3. 各溶液10ml的质量与浓度关系:,2. 各极部溶液总质量:,1.计算实际析出量n析出和总迁移电量n总； 2.以10ml溶液中Cu2+的浓度及含水量, 换算出相应电极区中水的总量 W水，n后 和n前; 3.分别计算阳极区和阴极区离子的迁移数 tSO42-和t Cu2+ ;再比较差别.,六、数据处理,计算公式,本算法需要准确称得相应区域溶液的质量,七、实验注意事项,1.如果中间区的浓度改变大,实验失败。 2.通电过程中，迁移管应避免振动。 3.电解结束时,关闭电源的同时关闭上端两个活塞，谨防各区域溶液混合。 4.铜库仑计阴极称量及前处理需仔细进行。,