离子迁移数的测定
离子迁移数的测定实验报告资料
离子迁移数的测定实验报告资料离子迁移数是一个描述离子在电解液中移动速度的指标，通常用于研究离子的输运等现象。
测定离子迁移数的实验通常采用离子迁移电泳法（CE），其基本原理是在电场作用下，离子在电解液中移动的速度与其电荷与大小成反比。
本次实验中，我们使用了CE法测定了NaCl在不同浓度下离子迁移数的变化。
具体实验步骤如下：1.制备NaCl溶液，分别配置浓度为0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L、1 mol/L 的四个溶液。
2.将制备好的四个溶液分别注入四个独立的玻璃毛细管中，其中每个毛细管的内径约为50μm。
3.将四个毛细管固定在电泳槽中，使其底部与电解液接触，建立起电场。
4.注入电解液，并调整电流强度以使电解液在槽内流动，并保持电流强度恒定。
5.使用显微镜观察毛细管内液面的移动，记录时间和移动距离。
6.根据移动距离和时间计算NaCl在电解液中的离子迁移数。
实验结果如下表所示：| NaCl浓度（mol/L） | 时间（s） | 移动距离（mm） | 离子迁移数（×10^-4 cm²/Vs） ||--------------|------|---------|-------------------|| 0.001 | 60 | 0.62 | 0.95 || 0.01 | 60 | 1.04 | 1.39 || 0.1 | 60 | 1.77 | 2.22 || 1 | 60 | 3.11 | 3.65 |从上表可以看出，随着NaCl浓度的增加，离子迁移数也有所增加。
这是由于当NaCl 浓度增加时，离子间的相互作用变得更为密集，同时也增加了电解液的电导率，从而加速了离子在电场中的运动。
值得注意的是，离子迁移数并不只与离子本身有关，它还与电解液的性质、温度和电场强度等因素密切相关。
因此，在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素的影响，并且要保证实验的可重复性和精度。
物理化学实验报告：离子迁移数的测定
物理化学实验报告：离子迁移数的测定离子迁移数的测定——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 1.1 实验目的（1）采用界面法测定+H 的迁移数。
（2）掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。
1.2 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+q 和-q ，通过的总电荷量为-++=q q Q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Qq t --=， Qq t++=且 1=+-+t t在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，-t 和+t 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，-t 和+t 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，+t Q 当量的+H 通过界面向上走，-t Q 当量的-Cl 通过界面往下行。
假定在管的下部某处存在一个界面（a a '），在该界面以下没有+H ，而被其他的正离子（例如+2Cd ）取代，则此界面将随着+H 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，+H 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 ，+H 输送电荷的数量为该体积中+H 带电的总数，即VCFq =+式中：C 为+H 的浓度，F 为法拉第常数，电荷量常以库[仑]（C ）表示。
离子迁移数的测定实验报告
离子迁移数的测定实验报告实验目的，通过实验测定电解质溶液中离子的迁移数，了解离子在电场中的迁移规律。
实验仪器，电导率仪、电解槽、直流电源、电极、导线、溶液槽、计时器等。
实验原理，在电解质溶液中，正、负离子在电场力的作用下向相反方向迁移，形成电流。
当电流稳定时，电解质溶液中的离子迁移数可以通过测定电解质溶液的电导率来间接计算。
电导率与离子迁移数成正比，因此可以通过测定电导率的变化来确定离子迁移数。
实验步骤：1. 将电解槽中加入一定浓度的电解质溶液，并将两个电极分别插入溶液中。
2. 将电解槽连接到直流电源上，设置合适的电压。
3. 打开电导率仪，测定电解质溶液的电导率。
4. 记录电导率随时间的变化，直到电导率稳定。
5. 根据实验数据计算离子迁移数。
实验结果，通过实验测定，我们得到了电解质溶液的电导率随时间的变化曲线。
根据实验数据计算得到离子迁移数为0.7。
实验分析，离子迁移数是描述电解质溶液中离子在电场中迁移能力的重要参数。
离子迁移数的大小与离子的活动能力、溶剂的粘度、温度等因素有关。
通过实验测定得到的离子迁移数可以帮助我们了解离子在电场中的迁移规律，对于研究电解质溶液的导电性、化学反应动力学等具有重要意义。
实验总结，本实验通过测定电解质溶液的电导率，间接计算得到了离子迁移数。
实验结果表明，在特定条件下，离子迁移数可以通过实验测定得到。
通过本实验的实践操作，我们对离子迁移数的测定方法有了更深入的了解，同时也对离子在电场中的迁移规律有了更清晰的认识。
实验改进，在今后的实验中，可以尝试采用不同浓度的电解质溶液进行实验，比较不同条件下离子迁移数的变化规律。
同时，也可以结合其他实验手段，如电动力学法、扩散法等，综合分析离子迁移数的测定结果，以提高实验的准确性和可靠性。
综上所述，离子迁移数的测定实验为我们提供了一个了解离子在电场中迁移规律的重要途径，对于深入探究电解质溶液的性质和行为具有重要意义。
通过本实验的实践操作，我们不仅掌握了离子迁移数的测定方法，也对离子在电场中的迁移规律有了更清晰的认识。
物理化学-实验十三：离子迁移数的测定
实验十三离子迁移数的测定一、实验目的1．掌握希托夫法和界面移动法测定离子迁移数的原理和方法；2．掌握库仑计的使用；3．测定AgNO3水溶液中Ag＋离子和盐酸溶液中氢离子的迁移数。
二、实验原理当电流通过含有电解质的电解池时，经过导线的电流是由电子传递，而溶液中的电流则由离子传递。
如溶液中无带电离子，该电路就无法导通电流。
已知溶液中的电流是借助阴、阳离子的移动而通过溶液。
由于离子本身的大小、溶液对离子移动时的阻碍及溶液中其余共存离子的作用力等诸多因素，使阴、阳离子各自的移动速率不同，从而各自所携带的电荷量也不相同。
由某一种离子所迁移的电荷量与通过溶液的总电荷量(Q)之比称为该离子的迁移数。
而Q = q _ + q +上式中q _和q +分别是阴、阳离子各自迁移的电荷量。
阴、阳离子的迁移数分别为：t _ = q _ /Q ，t + = q _ /Q(1)显然t _ + t + = 1 (2) 当电解质溶液中含有数种不同的阴、阳离子时，t _和t + 分别为所有阴、阳离子迁移数的总和。
测定离子迁移数的方法有希托夫法(Hittorf Method)、界面移动法(Moving Boundary Method)和电动势法(Electromotive Force Method)。
本实验采用希托夫法和界面移动法测定离子的迁移数。
I．希托夫法(Hittorf Method) 测定离子迁移数一．希托夫法基本原理希托夫法测定迁移数的原理是根据电解前后，两电极区内电解质量的变化来求算离子的迁移数。
两个金属电极放在含有电解质溶液的电解池中，可设想在这两个电极之间的溶液中存在着三个区域：阳极区、中间区和阴极区，如图1所示。
并假定该溶液只含1—1价的图1 离子的电迁移示意图正、负离子，而且负离子的移动速度是正离子的3倍。
当直流电通过电解池时，会发生下列情况。
1．一旦接通电流后，阳极区的正离子会向阴极区移动；而阴极区的阴离子则向阳极区移动。
实验10离子迁移数的测定——希托夫法
实验10 离子迁移数的测定——希托夫法实验10 离子迁移数的测定——希托夫法一、目的要求1. 掌握希托夫法测定离子迁移数的方法2(了解气体库仑计的原理及应用。
(加深对离子迁移数的基本概念的理解 3二、原理在电场的作用下～即通电于电解质溶液～在溶液中则发生离子迁移现象～正离子向阴极移动～负离子向阳极移动。
正、负离子共同承担导电任务～致使电解质溶液能导电～由于正负离子移动的速率不同～因此它们对任务分担的百分数也不同～某一种离子迁移的电量与通过溶液总电量之比称为该离子的迁移数。
II，,由迁移数定义:t,,t= -+I，II，I，,，,式中I、I分别为正负离子所负担的迁移的电量～t及t为相应离子的迁移数。
--++图10-1 离子的电迁移情况希托夫法是根据电解前后阴极区及阳极区的电解质数量的变化来计算离子的迁移数。
我们用图13—1来说明。
设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB～将溶液分为阳极区～中间区和阴极区三部分。
假定在末通电前～各区均含有正、负离子各5mo1～分别用“+”、“-”号的数量来表示正、负离子的物质的量。
今通入4法拉第的电量之后～在阳极上有4mol负离子发生氧化反应～同时在阴极上有4mol正离子发生还原反应～在溶液中的离子也同时发生迁移。
假如正离子的速率是负离子的3倍～则在溶液中的任一截面上～将有3mo1的正离子通过截面向阴极移动～有1mo1的负离子通过截面向阳极移动～通电完毕后～中间区溶液的浓度不变～但阳极区及阴极区的浓度都会有变化～它们之间的浓度变化关系可以用公式表示出来。
如分析阴极区:,,,nn n,- 始后迁，，，，nnn ,+-n 始后迁电同理分析阳极区:,,,,,+- nnnn始后迁电，，,,+ nnn始后迁-2, 对HSO溶液～因为SO不参加电极反应～参加电极反应的是OH离子～所以此时上述244公式应是:,,, ,+ nnn始后迁，，，，,-+ nnnn始后迁电在上述各公式中:,，、分别表示通电后各区所含负离子及正离子物质的量。
物理化学实验报告：离子迁移数的测定剖析
物理化学实验报告：离子迁移数的测定剖析
《离子迁移数的测定》实验主要是测量在不同溶液(酸性和碱性溶液）中，某离子在
某固定时间和温度下的迁移率，从而估计该离子的离子迁移速率。
离子迁移速率是测精度
以及控制膜的成膜能力的重要指标。
考虑到本次实验的特点：测量离子迁移率，本次实验的实验仪器主要有：离子选择电极、导电率计、温度计，离子色谱仪等；实验原料主要有：模拟标样、HCl、NaOH、洗涤
剂和乙醇等。
实验前准备，应检查仪器的使用情况，仔细检查各仪器的数据是否准确无误，确保正确操作。
正式进入实验，第一步，将离子选择率配置好，设定适当的电压和电流，测量模拟电
解液的导电率和温度，获取电解液离子的迁移率等参数，并做出迁移率-电压-温度曲线图。
第二步，在酸性电解液中，采用同一电压，同一截止时间，以不同的温度定量测量离
子迁移率，得到不同温度下离子迁移速率的数据，并制作出迁移率-温度变化曲线图；
最后，我们可以及时依据以上获取的数据，更加清楚的分析探讨离子迁移率的变化规律，以更好的掌握离子迁移速率的重要性，有效控制膜的成膜能力，为后面的工程应用提
供靠谱的数据和保证。
实验结束后，要及时清洗实验器材，保存好实验数据，并了解实验
室有关管理规定。
总之，离子迁移数测定实验比较简单，但可以有助于我们更好的认识离子迁移数和其
对控制膜的重要影响。
实验中要充分把握实验的关键步骤，恰当的处理，保证实验质量，
其结果也能更准确。
离子迁移数的测定
离子迁移数的测定——界面移动法1 引言实验目的1) 掌握测定氢离子迁移数的基本原理和方法2) 采用界面法测定氢离子的迁移数 实验原理1) 当电流通过电解池的电解质溶液时，两极发生化学变化，溶液中的阳离子和阴离子发生迁移，迁移数分别为：-t = q -/Q , +t = q +/Q （其中t -=1-t +，q -= Q- q +）2) 利用界面法测迁移数的实验法有两种，一种用两种指示离子，一种只用一种指示离子。
实验用第二种方法。
在充满HCl 溶液的迁移管中通电，可设其下部有一界面，界面上有氢离子，界面下则是其他阳离子，该界面会随氢离子迁移而向上移动。
有： q +=VCF（其中 C 为氢离子浓度，F 为法拉第常数，V 为通电时间内界面扫过的体积。
）3) 已知，，可得，有：所以，在CdCl 2溶液中电位梯度是较大的，因此若H +因扩散作用落入CdCl 2溶液层。
它就不仅比Cd2+迁移得快，而且比界面上的H +也要快，能赶回到HCl 层。
同样若任何Cd 2+进入低电位梯度的HCl 溶液，它就要减速，一直到它们重又落后于H +为止，这样界面在通电过程中保持清晰。
2 实验操作2.1 实验药品：HCl 溶液 (0.09638mol·L -1 ) 甲基橙指示剂仪器型号：DYY -Ⅲ型稳压稳流电泳仪（北京六一仪器厂）1个 ，SL-1恒温槽1个，迁移管1套 ，DMM DT9204万用表1个 ，PC396秒表1个2.2 实验条件：室温：17.0℃ 恒温槽温度：24.9~25.1℃（平均维持25.0℃）一个大气压2.3 实验操作步骤：1) 恒压测定i. 按图一连接装置。
将恒温水浴调至25.0℃，连接电路完毕后将电源调至恒压状态，使电流维持在6-7mA 。
将迁移管中注满已滴加适量甲基橙溶液的约1.0mol/L 的盐酸溶液，将镉电极套管加满盐酸溶液，安装在迁移管下部，将银电极放在其上部。
ii. 当界面到达0刻度线之时开始计时，每隔1分钟记录一次电流，界面每移过0.1mL记录一次电流，直至界面移过0.5mL 之后停止通电。
离子迁移数的测定
实验十五 离子迁移数的测定当电流通过电解质溶液时，溶液中的正负离子各自向阴、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。
若正负离子传递电量分别为q +和q －，通过溶液的总电量为Q , 则正负离子的迁移数分别为：t +=q +/Q t -＝q -/Q离子迁移数与浓度、温度、溶剂的性质有关，增加某种离子的浓度则该离子传递电量的百分数增加，离子迁移数也相应增加；温度改变，离子迁移数也会发生变化，但温度升高正负离子的迁移数差别较小；同一种离子在不同电解质中迁移数是不同的。
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。
(一) 希托夫法测定离子迁移数【目的要求】1. 掌握希托夫法测定离子迁移数的原理及方法。
2. 明确迁移数的概念。
3. 了解电量计的使用原理及方法。
【实验原理】希托夫法测定离子迁移数的示意图如图2-15-1所示 ：将已知浓度的硫酸放入迁移管中，若有Ｑ库仑电量通过体系，在阴极和阳极上分别发生如下反应：阳极： 2OH -→e 2O 21O H 22++ 阴极： 2H + ＋2e→ H 2此时溶液中H +离子向阴极方向迁移，SO 2-4离子向阳极方向迁移。
电极反应与离子迁移引起的总后果是阴极区的H 2SO 4浓度减少，阳极区的H 2SO 4浓度增加，且增加与减小的浓度数值相等，因为流过小室中每一截面的电量都相同，因此离开与进入假想中间区的H+离子数相同，SO 2-4离子数也相同，所以中间区的浓度在通电过程中保持不变。
由此可得计算离子迁移数的公式如下：()()-+--=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=2424SO H 4242SO 1mol SO H 21mol SO H 21t t Q F Q F t 增加的量阳极区减少的量阴极区 式中，F=96500C ·mol -1为法拉第(Farady)常数；Ｑ为总电量。
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离子迁移数的测定
一、实验目的
1．掌握希托夫（Hittorf ）法测定电解质溶液中离子迁移数的某本原理和操作方法。
2．测定CuSO 4溶液中Cu 2+和SO 42-的迁移数。
二、实验原理
电解质溶液依靠例子的定向迁移而导电，为了使电流能够通过电解质溶液，需将两个导体作为电极浸入溶液，使电极与溶液直接接触。
当电流通过电解质溶液时，溶液中的正负离子各自向阴、阳两极迁移，同时电极上有氧化还原反应发生。
根据法拉第定律，在电极上发生物质量的变化多少与通入电量成正比。
通过溶液的电量等于正、负离子迁移电量之和。
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，用符号t 表示。
其中，t 为无量纲的量。
若正负离子传递电量分别为q +和q －
，通过溶液的总电量为Q ，则正负离子的迁移数分别为：
t +=q +/Q t -＝q -/Q
离子迁移数与浓度、温度、溶剂的性质有关，增加某种离子的浓度则该离子传递电量的百分数增加，离子迁移数也相应增加；温度改变，离子迁移数也会发生变化，但温度升高正负离子的迁移数差别较小；同一种离子在不同电解质中迁移数是不同的。
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。
本实验选用希托夫法。
希托夫法是根据电解前后，两电极区电解质数量的变化来求算离子的迁移数。
用希托夫法测定CuSO 4溶液中Cu 2+和SO 42-的迁移数时，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CuSO 4的量，可计算出通电后迁移出阳极区（或阴极区）的CuSO 4的量。
通过溶液的总电量Q 由串联在电路中的电量计测定。
可算出t +和t -。
以Cu 为电极，电解稀CuSO 4溶液为例。
通电时，溶液中的Cu 2+在阴极上发生还原，而在阳极上金属铜溶解生成Cu 2+。
电解后，阴极附Cu 2+浓度变化是由两种原因引起的：①Cu 2+迁移入，②Cu 在阴极上发生还原反应。
1/2Cu 2+ + e→1/2Cu(s)。
因而有：（阴极区） +迁后前电=-n n n n
2u C n t n +=迁电
，2241u SO C t t -+=- 式中：n 前为电解前阴极区存在的Cu 2+的物质的量；
n 后为电解后阴极区存在的Cu 2+的物质的量；
n 电为电解过程中阴极还原生成的Cu 的物质的量；
n 迁为电解过程中迁入阴极区的Cu 2+的物质的量；
根据电解前后CuSO 4总量未变，阳极区CuSO 4增加的物质的量是阴离子迁入造成的，理论上同一种离子在阳极区与阴极区的迁移数应该相等。
可以看出希托夫法测定离子的迁移数至少包括两个假定：
（1）电的输送者只是电解质的离子，溶剂水不导电，这一点与实际情况接近。
（2）不考虑离子水化现象。
实际上正、负离子所带水量不一定相同，因此电极区电解质浓度的改变，部分是由于水迁移所引起的，这种不考虑离子水化现象所测得的迁移数称为希托夫迁移数。
若考虑水的迁移对浓度的影响，算出阳离子或阴离子实际上的迁移数量，这种迁移数称为真实迁移数。
图1 希托夫法测定离子迁移数装置图
三、仪器试剂
迁移管1套；铜电量计1套；分析天平1台；台秤1台；精密稳流电源1台；碱式滴定管(100mL)1只；锥形瓶4支；移液管(10mL)只；铁架台；滴管若干。
硫酸铜电解液（100ml 水中含15gCuSO4·5H2O ，5ml 浓硫酸，5ml 乙醇）；硫酸铜溶液（0.05mol ·L -1）；KI 溶液(10%)；淀粉指示剂(0.5%)；硫代硫酸钠溶液(0.0500mol ·L -1)；HAc(1mol ·L -1)；乙醇（A.R.）
四、实验步骤
1.水洗干净迁移管，然后用0.05mol/L的CuSO4溶液荡洗两次（注意，迁移管活塞下的尖端部分也要荡洗），盛满硫酸铜溶液（注意，迁移管活塞下的尖端部分也要充满溶液），并安装到迁移管固定架上。
电极表面有氧化层用细砂纸打磨，处理洁净并用硫酸铜淋洗后装入迁移管中。
A、B活塞导通。
2.将铜电量计中阴极铜片取下，（铜电量计有三片铜片，中间那片为阴极）。
先用细砂纸磨光，除去表面氧化层，用蒸馏水洗净，在1mol·L-1硝酸溶液中稍微洗涤一下，以除去表面的氧化层，用蒸馏水冲洗后，用乙醇淋洗并吹干（注意温度不能太高），在分析天平上称重m1，装入盛有硫酸铜电解液电量计中。
3.按图1所示的电路图连接好迁移管，离子迁移数测定仪和铜电量计（注意铜电量计中的阴、阳极切勿接错）。
4.接通电源，按下“稳流”键，调节电流强度为18mA，连续通电90min（通电时要注意电流稳定），记录下平均室温。
5. 停止通电后，立即关闭A、B活塞。
取出库仑计中的铜阴极，用蒸馏水洗净，用乙醇淋洗并吹干，在分析天平上称重m2。
取两个空、干燥的锥形瓶称重，取阴极区溶液以及中间区溶液全部放入标记好的锥形瓶中，称重，滴定。
（从迁移管中取溶液时电极需要稍稍打开，尽量不要搅动溶液，阴极区和阳极区的溶液需要同时放出，防止中间区溶液的浓度改变）。
6. Na2S2O3溶液的滴定。
用10mL量筒在各瓶中加10%的碘化钾10mL，1mol/L醋酸溶液10mL（置于暗处），用标准硫代硫酸钠滴定至淡黄色，加入1ml淀粉指示剂，再滴至紫色消失。
五、注意事项
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.加入KI后，析出I2的速度很快，故应立即滴定。
六、数据记录与处理
电流强度I= ；通电时间t= ：
实验温度：硫代硫酸钠浓度：
通电前铜阴极质量通电后铜阴极质量
数据处理： 1、根据通电前后阴极Cu 板的质量差，计算出n 点解；
2、计算中间部的质量摩尔浓度中间部溶质量）电解前(322m V
c b O S Na ∆∆⨯=
3、n 点解后=c （Na 2S 2O 3)⨯∆V(阴极部所滴定Na 2S 2O 3用量)
n 点解前=b 点解前⨯∆m （阴极部溶液质量）
4、电解
电解电解前电解后n n n n t Cu +-=+2 七、思考题
1．通过电量计阴极的电流密度为什么不能太大？
2．通过电前后中部区溶液的浓度改变，须重做实验，为什么？ 3．0。
1mol.L -1KCl 和0。
1 mol.L -1NaCl 中的Cl -迁移数是否相同？
4．如以阳极区电解质溶液的浓度计算t （Cu 2+），应如何进行？。