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1、(3)观察在电场作用下离子的迁移现象。图1界面移动示意图(1)离子迁移数的测定一一界面移动法材42 张昕 2004011992同组实验者：陈国萍、实验目的(1) 加深理解迁移数的基本概念。(2) 用界面移动法测定HCI水溶液中离子迁移 数，掌握其方法与技术。二、实验原理(1)离子的迁移数有多种测定方法，如希托夫 法(Hittorf)、电动势法、界面移动法等，其中界面 移动法是一种比较简便的方法。其测量原理是在一 个垂直的管子中有 M A、MA、MA 三种溶液，其 中MA为被测的一对离子，M A、MA 为指示溶 液。为了防止因重力作用将三种溶液互相混合，把密度大的放在下面。为使界面保持清晰，M
2、的迁 移速度应比M小，A 的迁移速度应比A小。图1中 的界面b向阳极移动，界面a向阴极移动。如果在通 电后的某一时刻，a移至a, b移至b,距离aa bb与M+、A-的迁移速度有关，若溶液是均匀的， ab间的电位梯度是均匀的，贝Uaa V.bb V_il负离子的迁移数可用卜式表亦V+aaHt .V + + Vaa + bbV_ bbV. V_ aa bb式中t 、t_分别为正、负离子迁移数,V .、V分別九厂-瓦离迁安鬥化枳测定aa bb 即可求出t .、t_.(2)另一种方法是使用一种指示剂溶液，只观察一个界面的移动，求算离子迁移数。当有96500C的电量通过溶液时，亦即1mol电子通过溶液
3、时，假设有n+的M+向阴极移动,n-的A-向阳极移动，那么，一定有 nn= 1mol 。由离子迁移数的定义可知，此时的n+即为t .,n-即为 t_.QV 乍 t Vot,空QVo设Vo是含有MA物质的量为1mol的溶液的体积，当有1mol的电子通过溶液时， 界面向阴 极移动的体积为t Vo，如经过溶液电量为 QC,那么，界面向阴极移动体积为式中c为MA溶液的浓度式中I为电流强度，t.将式，式(7)代入式(5)屮得到丄 cFV tIt(8)本实验是采用第二种方法测定 HCI溶液中的H Cl 一离子的迁移数。迁移管是一支有刻度的玻璃管，下端放 Cd棒作阳极，上端放铂丝作阴极(图3.2)，迁移管上
4、部为HCI溶液,下部为CdCl2溶液。二者具有共同的阴离子，HCI溶液中加有甲基橙可以形成清晰界面。因为Cd2+淌度(U)较小，即二厂(9)dEdi结合(9)和(10)式得：dE ddZ dZ即在CdCl2溶液中电位梯度是较大的，因此若(10)(11)h +因扩散作用落入 CdCl2溶液层。它就不仅通电时，H +向上迁移，Cl-向下迁移，在 Cd阳极上Cd氧化，进入溶液生成 CdCl2,逐渐 顶替HCI溶液，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任一截面都不会中断传递电 流，H +迁移走后的区域，Cd2+紧紧地跟上，离子的移动速度(V )是相等的，+ H2，故有气泡产生；阳极发生氧化反应Cd -2e r Cd2 o阴极附近的溶液为CdCl2,呈中性，在甲基橙中显橙色。 而HCI 溶液呈酸性，使甲基橙显红色，从而形成清晰界面。随着H+不断减少、Cd2+不断增多，界面也不断上移。六、思考题1、界面法中，如何划分阳极区、中间区、阴极区？简述划分的原则。答：本次实验中划分阳极区、中间区、阴极区的原则是：阳极区HCI减少，阴极区HCI增加，而中间区HCI含量不变。据此可以判断界面以下为阳极区，阴极附近为阴极区，其间 为中间区。2、迁移管中CI-的迁移速率怎样？答：CI-的迁移速率（即t-）与H+和CcT的迁移速率（即t+）相比小得多，说明正 离子在溶液导电时分担的导电任务更重。
离子迁移数的测定
