文档介绍：.
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离子迁移数的测定——界面法
实验者：杨岳洋 同组实验者：张知行
学号：2015012012 班级：材54
实验日期：2016年9月19日
助教：袁倩
1 引言
实验目的
采用界面法测定的迁移数。
掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。
实验原理及公式
本实验采用的是界面法,以镉离子作为指示离子,测某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁移数。
〔1当电流通过电解电池的电解质溶液时,两极发生化学变化,溶液中阳离子和阴离子分别向阴极和阳极迁移。假若两种离子传递的电荷量分别为和,通过的总电荷量为
每种离子传递的电荷量和总电荷量之比,称为离子迁移数。阴、阳离子的离子迁移数分别为
,
且
在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中,和各为所有阴、阳离子迁移数的总和。一般增加某种离子的浓度,则该离子传递电荷量的百分数增加离子迁移数也所制增加。但是对于仅含一种电解质的溶液,浓度改变使离子间的引力场改变,离子迁移数也会改变,但是变化的大小与正负因不同物质而异。
温度改变,迁移数也会发生变化,一般温度升高时,和的差别减小。
〔2在一截面均匀垂直放置的迁移管中,充满HCl溶液,通以电流,当有电荷量为Q的电流通过每个静止的截面时,Q当量的通过界面向上走,Q当量的通过界面往下行。假定在管的下部某处存在一个界面〔,在该界面以下没有,而被其他的正离子〔例如
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取代,则此界面将随着往上迁移而移动,界面的位置可通过界面上下溶液性质的差异而测定。例如,利用pH的不同指示剂显示颜色不同,测出界面。在正常条件下,界面保持清晰,界面以上的一段溶液保持均匀,往上迁移的平均速率,等于界面形成界面向上移动的速率。在某通电的时间t内,界面扫过的体积为V,输送电荷的数量为该体积中带电的总数,即
式中：C为的浓度,F为法拉第常数,电荷量常以库[仑]〔C表示。
界面保持清晰的原理：
Cd阳极上Cd氧化,进入溶液生成CdCl2,逐渐顶替HCl溶液,CdCl2与HCl不相混合,因为淌度〔u较小,即,因此形成界面。
由于溶液为电中性,离子移动速率相等,即,则有
可得,即CdCl2溶液中电位梯度较大〔如图 1 。界面在通电过程中保持清晰。
图1 迁移管中的电位梯度
实验药品、仪器型号及测试装置示意图
迁移管,SCIENTZ节能型智能恒温槽〔XX新芝生物科技股份有限公司,Cd电极,Ag电极,毫安表,DHD300V/50mA直流恒压稳流电源〔北京大华无线电仪器厂,HCl溶液〔
实验条件
实验室压强：,实验室温度：25℃,实验室湿度：23
〔1按图2所示安装仪器。℃。用少许盐酸溶液〔,然后在整个管中加满盐酸溶液。将镉电极套管加满盐酸溶液,安装在迁移管下部。迁移管垂直避免震荡,照图连接好线路,检查无误后再开始实验。
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图2 界面法测定离子迁移数装置
打开直流恒压稳流电源,选择开关扳至恒压,调节电流在6~7mA之间。出现清晰界面后,当界面移动到第