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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,电极上发生的反应的量可用法拉第定律求算。电解后，阴、阳两
2、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
3、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
4、，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0.05molL1CuSO4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(
5、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+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
6、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
7、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。,
