希托夫法测定离子迁移数

希托夫法测定离子迁移数

平均室温： ℃ 平均气压：Kpa 同组人： 日期：2013/3/15 一、实验目的

1.掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的基本原理和操作方法。 2. 测定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。 二、实验原理

当电解质溶液通过电流时，在两电极上发生氧化和还原反应。反应物质的量与通过电量的关系服从法拉第定律。同时，在溶液中的正、负离子分别向阴、阳两极迁移，由于各种离子的迁移速度不同，各自所带过去的电量也必然不同。每种离子所带过去的电量与通过溶液的总电量之比，称为该离子在此溶液中的迁移数。当通过电量为Q法拉第时，有：

Q=Q++Q—

其中Q+是正离子所迁移的电量，Q—是负离子所迁移的电量。

Q值可由电量计阴极上沉积出物质的量求出。根据迁移数的定义某离子的迁移数就是该离子搬运的电量与通过的总电量之比，可得：

正离子迁移数t+=Q+ / Q =阳极区减少的量/（2×铜电量计阴极上沉积铜的量）

负离子迁移数t-=Q— / Q =阴极区减少的量/（2×铜电量计阴极上沉积铜的量）

在溶液中间区浓度不变的条件下，分析通电前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电解质的量，可计算出通电前后迁移出阳极区（或阴极区）的电解质的量。

在迁移管中，两电极均为Cu电极。其中放CuSO4 溶液。通电时，溶液中的Cu2+ 在阴极上发生还原，而在阳极上金属银溶解生成Cu2+ 。因此，通电时一方面阳极区有Cu2+ 迁移出，另一方面电极上Cu溶解生成Cu2+ ，因而有：

n迁=n原+n电—n后

tCu2+ =(n迁 /n电 )tSO4 2 -=1-tCu2+

式中n迁表示迁移出阳极区的Cu2+的量，n原表示通电前阳极区所含Cu2+的量，

n后表示通电后阳极区所含Cu2+的量，n电表示通电时阳极上Cu溶解（转变为Cu2+）的量，也等于铜电量计阴极上Cu2+析出Cu的量。 三、仪器与试剂

1、迁移数管 1支； 铜电量计 1套； 移液管 2支； 酸式滴定管 1支； 锥形瓶 6个；

2、硫酸铜溶液（0.05 mol.L-1 ）； HNO3 （6 mol.L-1）； 乙酸溶液 （1mol.L-1）； KI溶液（10%）； 淀指示剂（0.5%）； 硫代硫酸钠溶液（0.0500mol.L-1）； 四、主要实验步骤

1. 清洗迁移数管，注意活塞是否漏水。用少量硫酸铜溶液（0.05mol.L-1)淌洗两次，将该溶液充满迁移数管。（注意管中不能有气泡）

2. 用铜电量计测定通过溶液的电量。阴极和阳极皆为铜片，实验开始前用砂纸 将阴极铜片磨光，再用硝酸浸洗，然后用蒸馏水洗净，晾干。称其重量（W1）。 3.接通电源，使阴极铜片上的电流密度为10—15mA/cm2，通电60分钟后切断电源。取出阴极铜片用蒸馏水洗净，晾干。称其重量（W2）。

4、将迁移管中的溶液分别放入已称量的锥形瓶中，再称各瓶的重量，然后计算各溶液的净重。

5、取各瓶放出的溶液10mL，加入10%KI溶液中10mL，1mol.L-1乙酸溶液10mL，用标准硫代硫酸钠溶液滴定，滴至淡黄色，加入1mL0.5%淀粉，溶液变成蓝紫色，再滴至蓝紫色消失。

五、数据记录与处理 1、数据记录：

硫代硫酸钠溶液的浓度C=0.04912mol/L

阴极铜片的质量：反应前W1=34.4132g 反应后W2=34.4274g

电解得到的铜的质量为： W W2 W1 34.4274 34.4132 0.0142(g)

表1： 三极区溶液的质量

表2：硫代硫酸钠溶液对反应后阳极、阴极、中间区域的滴定

根据表2得出表3：

2.计算:

n电 (W 2－W1)／64 W／64 0.0142／64 0.00022（mol）

阴极区n迁 n后(CuSO4) n电 n原(CuSO4) 0.003302 0.00022 0.003392 0.00013（mol）t n迁／n电 0.00013／0.00022 0.59

t+=1- t-=1-0.59=0.41 六、实验注意事项及体会：

1.实验中的铜电极必须是纯度为99。999%的电解铜。

2.实验过程中凡是能引起溶液扩散，搅动等因素必须避免。电极阴、阳极的位置能对调，迁移数管及电极不能有气泡，两极上的电流密度不能太大。 3.本实验中各部分的划分应正确，不能将阳极区与阴极区的溶液错划入中部，这样会引起实验误差 。

4.本实验由铜库仑计的增重计算电量，因此称量及前处理都很重要，需仔细进行。

5.昨晚实验后掌握了希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的基本原理和操作方法；能够测定并计算CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的迁移数。