1、實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù) 希托夫法測(cè)定希托夫法測(cè)定 離子遷移數(shù)離子遷移數(shù)實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)1.1.掌握希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)的原理、方法掌握希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)的原理、方法2.2.學(xué)習(xí)庫侖計(jì)的使用原理及使用方法學(xué)習(xí)庫侖計(jì)的使用原理及使用方法3.3.測(cè)定測(cè)定CuSOCuSO4 4溶液中溶液中CuCu2+2+和和SOSO4 42-2-的遷移數(shù)的遷移數(shù)實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù) 有電流通過解質(zhì)溶液時(shí)，溶液中正、負(fù)離子分有電流通過解質(zhì)溶液時(shí)，溶液中正、負(fù)離子分別會(huì)發(fā)生遷移。假若正、負(fù)離子傳遞的電量分別會(huì)發(fā)生遷移。假若正、負(fù)離子傳遞的電量分別為別為Q-和和Q+ ，通過

2、的總電量通過的總電量Q = q+ + q-離子遷移數(shù)離子遷移數(shù): t+ = q+Q =n遷，遷，+/n總總 t- = q-Q = n遷，遷，- /n總總 t+ t- /BBBtqQII實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)n 離子遷移數(shù)與濃度、溫度、溶劑的性質(zhì)有關(guān). n離子遷移數(shù)可以直接測(cè)定，方法有希托夫法、界面移動(dòng)法和電動(dòng)勢(shì)法等。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù) 電極上發(fā)生的反應(yīng)的量可用電極上發(fā)生的反應(yīng)的量可用法拉第定律求算。法拉第定律求算。 電解后，陰、陽兩極區(qū)濃電解后，陰、陽兩極區(qū)濃度都改變，中間區(qū)濃度不變。度都改變，中間區(qū)濃度不變。 希托夫法假定，電解前、希托夫法假

3、定，電解前、后溶液中溶劑水的量不發(fā)生后溶液中溶劑水的量不發(fā)生改變。改變。 實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)希托夫法測(cè)定的兩個(gè)假定希托夫法測(cè)定的兩個(gè)假定（1）溶劑不導(dǎo)電。）溶劑不導(dǎo)電。（2）離子不水化。）離子不水化。 這種不考慮這種不考慮水合現(xiàn)象水合現(xiàn)象測(cè)得的遷移數(shù)測(cè)得的遷移數(shù)稱為稱為希托夫遷移數(shù)希托夫遷移數(shù)( (或者稱為或者稱為表觀遷移數(shù)表觀遷移數(shù)) )。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)未通電前未通電前通電時(shí)，通電時(shí)，離子遷移離子遷移通電后通電后CuCu2+ + e Cu Cu1212CuCu- e Cu Cu2+ 2+ 1212Cu2+ : n后后 = n始始+ n遷移遷移,+ - n析出析出S

4、O42-：n后后 = n始始+ n遷移遷移,-實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)希托夫法測(cè)定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)：1. 在溶液中間區(qū)濃度不變的條件下，分析通電前原溶液及通電后陽極區(qū)（或陰極區(qū)）溶液的濃度，比較等重量溶劑所含CuSO4的量，可計(jì)算出通電后遷移出陽極區(qū)（或陰極區(qū)）的CuSO4的物質(zhì)的量n始和n后。2. 通過溶液的總電量Q（n電）由串聯(lián)在電路中的電量計(jì)測(cè)定?？伤愠鰐+和t-。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)希托夫遷移管希托夫遷移管銅庫侖計(jì)銅庫侖計(jì)精密穩(wěn)流電源精密穩(wěn)流電源分析天平分析天平堿式滴定管及支架堿式滴定管及支架砂紙砂紙錐形瓶（錐形瓶（150ml 5150ml

5、5個(gè)個(gè) 50ml 350ml 3個(gè)）個(gè)）移液管移液管燒杯燒杯電吹風(fēng)電吹風(fēng)0.05moll-1CuSO4溶液溶液0.0500moll-1 Na2S2O3 溶液溶液 6moll-1HNO3溶液溶液 10%KI溶液溶液 1molL-1HAC溶液溶液淀粉指示劑淀粉指示劑 無水乙醇無水乙醇(A.R.)硫酸銅電解液：硫酸銅電解液：100mL水水+ 10克克CuSO4 + 5mL濃硫酸濃硫酸 +5mL乙醇乙醇實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)1.1.準(zhǔn)備銅庫侖計(jì)準(zhǔn)備銅庫侖計(jì) 取出中間陰極銅片用細(xì)砂紙磨光，除去氧化層，用水取出中間陰極銅片用細(xì)砂紙磨光，除去氧化層，用水沖洗，在沖洗，在6moll-1HNO3硝酸中稍

6、微浸泡硝酸中稍微浸泡3分鐘，以進(jìn)一分鐘，以進(jìn)一步除去表面的氧化層（如果不是氧化特厲害，直接浸步除去表面的氧化層（如果不是氧化特厲害，直接浸酸）；用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗陰極銅片酸）；用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗陰極銅片;用電吹用電吹風(fēng)將陰電極片吹干。其他銅電極，按照相同方法處理。風(fēng)將陰電極片吹干。其他銅電極，按照相同方法處理。 注注: :吹干時(shí)，溫度不能太高，以免銅氧化。吹干時(shí)，溫度不能太高，以免銅氧化。 在分析天平上稱重陰極銅片得在分析天平上稱重陰極銅片得w1 。 將庫侖計(jì)中，注滿硫酸銅電解液，將處理好的陰陽極銅將庫侖計(jì)中，注滿硫酸銅電解液，將處理好的陰陽極銅片放回。片放回。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法

7、測(cè)定離子遷移數(shù)2.2.準(zhǔn)備遷移管準(zhǔn)備遷移管 用蒸餾水洗三次，檢漏。用蒸餾水洗三次，檢漏。 用少量用少量0.05molL0.05molL1 1CuSOCuSO4 4溶液溶液蕩洗遷移管蕩洗遷移管兩次兩次后，將遷移管中充滿后，將遷移管中充滿0.05molL0.05molL1 1CuSOCuSO4 4溶液，溶液，不能有氣泡，上面兩活塞處于導(dǎo)通狀態(tài)不能有氣泡，上面兩活塞處于導(dǎo)通狀態(tài)，垂直，垂直固定遷移管。固定遷移管。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)3.3.電解過程電解過程 (1)(1)按圖接好線路，通電；按圖接好線路，通電； (2)(2)保持電流在保持電流在18-18- mA(mA(穩(wěn)流電解法）；穩(wěn)流電解

8、法）； (3)(3)通電通電1.5 1.5 小時(shí)后，停止通電，同時(shí)關(guān)閉遷移管上端活小時(shí)后，停止通電，同時(shí)關(guān)閉遷移管上端活塞。塞。等待電解的等待電解的1.51.5個(gè)小時(shí)需要做的工作：個(gè)小時(shí)需要做的工作：滴定原始溶液滴定原始溶液Cu2+濃度濃度 (1)取取10mL 0.05moll-1CuSO4溶液溶液 加入加入:10%KI10%KI溶液溶液3mL3mL和和1molL1molL-1-1HAcHAc溶液溶液4mL4mL，置于暗處，置于暗處5-10min,5-10min, (2)(2)用用0.0500mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色; (3)(3)加入加入1m

9、L淀粉指示劑再滴至藍(lán)紫色消失淀粉指示劑再滴至藍(lán)紫色消失, 記下記下Na2S2O3 溶溶液液 的體積的體積V1。平行測(cè)兩次，取平均值為。平行測(cè)兩次，取平均值為Cu2+ 原始濃度。原始濃度。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)希希托夫法測(cè)定遷移數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置圖托夫法測(cè)定遷移數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)4.4.分離溶液分離溶液 用三個(gè)已經(jīng)稱重的用三個(gè)已經(jīng)稱重的50ml50ml碘量瓶置于希托夫遷移管陰、碘量瓶置于希托夫遷移管陰、陽、中極部下端，立即打開活塞陽、中極部下端，立即打開活塞, ,同時(shí)放出三個(gè)極部同時(shí)放出三個(gè)極部的溶液，稱重，分別記錄總質(zhì)量。的溶液，稱重，分別記錄總質(zhì)量。 5.5.稱重

10、庫侖計(jì)陰極稱重庫侖計(jì)陰極 將庫侖計(jì)中的將庫侖計(jì)中的陰極銅片取出，先用蒸餾水沖洗，再用乙陰極銅片取出，先用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗，吹干，在分析天平上稱重得醇淋洗，吹干，在分析天平上稱重得W W2 2。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)6 6. .分別滴定待測(cè)溶液的分別滴定待測(cè)溶液的CuCu2 2離子濃度離子濃度 (1) (1) 從剛才的中極部的溶液中，移取從剛才的中極部的溶液中，移取10ml10ml置于干燥置于干燥的已經(jīng)稱重的的已經(jīng)稱重的150ml150ml碘量瓶中，稱重，記錄碘量瓶中，稱重，記錄10ml10ml溶液的質(zhì)量。溶液的質(zhì)量。 (2) 向中間極部的向中間極部的10mL 溶液中，加入溶液中

11、，加入:10%KI10%KI溶液溶液3mL3mL和和1molL1molL-1-1HAcHAc溶液溶液4mL4mL，置于暗處，置于暗處5-10min,5-10min,用用0.0500mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色黃色;加入加入1mL淀粉指示劑再滴至藍(lán)紫色消失淀粉指示劑再滴至藍(lán)紫色消失, 記記下下Na2S2O3 溶液溶液 的體積的體積V2。 (3)(3)按照相同的方法，滴定陰極部和陽極部的溶液，按照相同的方法，滴定陰極部和陽極部的溶液，記錄體積為記錄體積為V3 和和V4。實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)1.1.將所測(cè)數(shù)據(jù)列表將所測(cè)數(shù)據(jù)列表 室溫室溫 ； 大氣壓

12、大氣壓 ； 銅庫侖計(jì)陰極電解前的質(zhì)量銅庫侖計(jì)陰極電解前的質(zhì)量(w1): g； 銅庫侖計(jì)陰極電解后的質(zhì)量銅庫侖計(jì)陰極電解后的質(zhì)量(w2): g； 電解的電流值電解的電流值: mA: 電解的時(shí)間電解的時(shí)間: h.實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)3. 3. 各溶液各溶液10ml10ml的質(zhì)量與濃度關(guān)系的質(zhì)量與濃度關(guān)系: :150ml碘量瓶W0(g)碘量瓶溶液W1(g)溶液W2(g)VS2O32-(ml)原始溶液中間溶液陽極溶液陰極溶液2. 2. 各極部溶液總質(zhì)量各極部溶液總質(zhì)量: :溶液質(zhì)量50ml 碘量瓶W0 (g)瓶+溶液W1 (g)中極部陰極部陽極部實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)1.計(jì)算實(shí)際析出量計(jì)算實(shí)際析出量n析出析出和總遷移電量和總遷移電量n總總；2.以以10ml溶液中溶液中Cu2+的濃度及含水量的濃度及含水量, 換算出相應(yīng)電極區(qū)中水的總量換算出相應(yīng)電極區(qū)中水的總量 W水水，n后后 和和n前前;3.分別計(jì)算陽極區(qū)和陰極區(qū)離子的遷移數(shù)分別計(jì)算陽極區(qū)和陰極區(qū)離子的遷移數(shù) tSO42-和和t Cu2+ ;再比較差別再比較差別.實(shí)驗(yàn)一、希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)/nnnnttwt2+2+CuCu2+Cu2-2+SOCu4+ =1-=水水析析出出陰陰極極區(qū)區(qū)原原始始溶溶液液析析出出每每克克水水每每克克水水本算法需要準(zhǔn)確稱得相應(yīng)區(qū)域溶液的質(zhì)量本算法需要準(zhǔn)確稱得相應(yīng)