希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)演示稿

希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)演示稿第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1.掌握希托夫法測(cè)定離子遷移數(shù)的原理、方法2.學(xué)習(xí)庫(kù)侖計(jì)的使用原理及使用方法3.測(cè)定CuSO4溶液中Cu2+和SO42-的遷移數(shù)第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)習(xí)要求1.明確遷移數(shù)的概念；2.掌握希托夫法實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證原理；3.了解銅庫(kù)侖計(jì)的正確使用；第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月儀器及試劑希托夫測(cè)定儀HTF—7B銅庫(kù)侖計(jì)晶體管直流穩(wěn)壓電源金相砂紙（0＃）250ｍL錐形瓶CuSO4固體(A.R.)0.05mol·l-1CuSO4溶液稀HNO3（A.R.）10%KI溶液1mol·L-1HAC溶液0.5％淀粉無(wú)水乙醇(A.R.)0.0500mol·l-1NaS2O4溶液第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月希托夫法測(cè)定遷移數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置圖第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月離子遷移數(shù)的概念有電流通過(guò)解質(zhì)溶液時(shí)，溶液中各正、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為q-和q+，通過(guò)的總電量Q，則

Q=q++q-每種離子傳遞的電量與在總電量中所占的份額，就是離子遷移數(shù)。t+=q+／Qt-=q-／Q

t+

＋t-＝１第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)定離子遷移數(shù)的原理未通電前通電時(shí)，離子遷移通電后

Cu2++e→CuCu-e→Cu2+第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以電極區(qū)遷入離子為對(duì)象陰極區(qū)內(nèi):遷入Cu2+

n陰極

=n原始+n遷移,+-n析出n遷移,+

=q+/F

=n陰極

-n原始

+n析出陽(yáng)極區(qū)內(nèi):遷入SO42-

n陽(yáng)極

=n原始+n遷移,-n遷移,-=q-/F=n陽(yáng)極

-n原始第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電極上發(fā)生的反應(yīng)的量可用法拉第定律求算。電解后，陰、陽(yáng)兩極區(qū)濃度都改變，中間區(qū)濃度不變。希托夫法假定，電解前、后溶液中溶劑水的量不發(fā)生改變。希托夫法測(cè)定原理第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月希托夫法測(cè)定的兩個(gè)假定（1）溶劑不導(dǎo)電。（2）離子不水化。這種不考慮水合現(xiàn)象測(cè)得的遷移數(shù)稱為希托夫遷移數(shù)(或者稱為表觀遷移數(shù))。第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)步驟1.準(zhǔn)備工作2.電解前的操作3.電解后的操作4.滴定溶液Cu2＋濃度第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月準(zhǔn)備工作1.準(zhǔn)備銅庫(kù)侖計(jì)

取出電極銅片在稀硝酸中稍微浸泡一下，以除去表面的氧化層；用蒸餾水沖洗，再用乙醇淋洗陰極銅片;用電吹風(fēng)等鼓風(fēng)裝置，將陰電極片吹干；注:吹干時(shí)，溫度不能太高，以免銅氧化。

在分析天平上稱重得w1

，放回庫(kù)侖計(jì)中。第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.準(zhǔn)備好遷移管

用少量0.05mol·L－1CuSO4溶液蕩洗遷移管兩次后，將遷移管中充滿0.05mol·L－1CuSO4溶液。3.電解過(guò)程

(1)按圖接好線路，通電；(2)保持電流在２０mA(穩(wěn)流電解法）；(3)通電1小時(shí)后，停止通電。電解前的操作第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電解后的操作4.分離中間溶液

立即打開中間區(qū)域活塞,放出溶液.注意:有效地分離三個(gè)區(qū)域的溶液，防止擴(kuò)散.

5.稱重庫(kù)侖計(jì)陰極及需要數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)

(1)再次處理陰極銅片，并在分析天平上稱重得W2。(2)將陰或陽(yáng)極區(qū)溶液注入已知質(zhì)量的錐形瓶后稱重；或者準(zhǔn)確量出所分離出的電極區(qū)溶液的準(zhǔn)確體積。第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月滴定Cu2＋離子實(shí)驗(yàn)過(guò)程6.分別滴定待測(cè)溶液的Cu2＋離子濃度

(1)分別取10mL各區(qū)溶液(稱重或者量體積后)加入:10%KI溶液10mL和1mol·L-1乙酸溶液10mL;

(2)用0.0500mol/L標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定滴至淡黃色;

(3)加入1mL0.5％淀粉滴至藍(lán)紫色消失,溶液呈象牙粉色。第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意事項(xiàng)1.如果中間區(qū)的濃度改變大,實(shí)驗(yàn)失敗2.通電過(guò)程中，遷移管應(yīng)避免振動(dòng)3.電解結(jié)束時(shí),盡快分流出中間溶液,謹(jǐn)防各區(qū)域溶液混合4.銅庫(kù)侖計(jì)陰極稱量及前處理需仔細(xì)進(jìn)行5.本實(shí)驗(yàn)的計(jì)算單位為1法拉第電量第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)記錄1.將所測(cè)數(shù)據(jù)列表室溫

；大氣壓

；銅庫(kù)侖計(jì)電解前的質(zhì)量(w1):

g；銅庫(kù)侖計(jì)電解后的質(zhì)量(w2):

g；電解的電流值:

mA:電解的時(shí)間:

h.第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2各溶液的質(zhì)量與濃度關(guān)系:錐形瓶重

[g]錐形瓶重＋溶液重

[g]溶液重量

[g]VS2O32-[ml]n1/2Cu2+[mol/L]n1/2Cu2+[mol/克溶劑］原始溶液中間溶液陽(yáng)極溶液陰極溶液第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.計(jì)算實(shí)際析出量n析出和總遷移電量n總2.以10ml溶液中Cu2+的濃度及含水量,換算出相應(yīng)電極區(qū)中水的總量W水

或者對(duì)應(yīng)總體積V水;3.計(jì)算離子的遷移數(shù)tSO42-或tCu2+

;再比較差別.數(shù)據(jù)處理第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算公式（一）本算法需要準(zhǔn)確稱得相應(yīng)區(qū)域溶液的質(zhì)量第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算公式（二）本算法需要準(zhǔn)確測(cè)定相應(yīng)區(qū)域溶液的體積第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算公式（三）本算法需得到陰、陽(yáng)極兩區(qū)溶液的濃度數(shù)據(jù)第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月思考題1.通過(guò)庫(kù)侖計(jì)陰極的電流密度為什么不能太大？2.通過(guò)電前后中部區(qū)溶液的濃度改變，須重做實(shí)驗(yàn)，為什么？3.0.1mol·L-1KCl和0.1mol·L-1NaCl中的Cl-遷移數(shù)是否相同？4.測(cè)定離子遷移數(shù)時(shí)與哪些因素有關(guān)。第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)附加內(nèi)容簡(jiǎn)介庫(kù)侖計(jì)的原理庫(kù)侖計(jì)的應(yīng)用庫(kù)侖計(jì)的使用說(shuō)明銅庫(kù)侖計(jì)電解液的配制電解電量的計(jì)算方法第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附1：庫(kù)侖計(jì)的原理庫(kù)侖計(jì)就是一個(gè)特殊的電解槽;槽中通過(guò)的電量與電極上析出的產(chǎn)物間完全符合法拉第定律；

在特制的電解液中進(jìn)行電解槽本身的電流效率是100%第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附2:庫(kù)侖計(jì)的應(yīng)用由于銅庫(kù)侖計(jì)制作簡(jiǎn)單，操作方便，其精度(0.5～0.05%)銅庫(kù)侖計(jì)通常采用玻璃容器或有機(jī)玻璃容器，其中放入銅庫(kù)侖計(jì)的電解液，然后內(nèi)插三個(gè)電極，中間為陰極片(銅片)，兩旁為純銅制成的陽(yáng)極片。為保證銅庫(kù)侖計(jì)的精確度，必須恰當(dāng)選用陰極面積(指有效面積)，其原則為陰極電流密度應(yīng)控制在0.2～2安培/分米2之間。電流效率是通過(guò)測(cè)量陰極重量的變化而獲得的，因而重量稱量精度直接影響電流效率的精度，所以必須采用分析天平稱重。本實(shí)驗(yàn)條件：20～200mA/10cm２

第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月銅庫(kù)侖計(jì)的電解液的配制CuSO4·5H2O125～150g/lH2SO4(比重1.84)25ml/l乙醇50ml/l

配制方法:100mL水10克CuSO45mL濃硫酸5mL乙醇第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)工作電極上除待測(cè)物質(zhì)外，無(wú)其它任何電極反應(yīng)發(fā)生（無(wú)副反應(yīng)）(2)電流效率必須100%采用較高純度的試劑和溶劑設(shè)法避免電極上副反應(yīng)的發(fā)生使用乙醇和濃硫酸活化電極，并限制其它副反應(yīng)在電極上發(fā)生保證電流效率達(dá)到或接近100%需要:庫(kù)侖計(jì)上的銅電極純度為99.999%法拉第電解定律的先決條件第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附3:庫(kù)侖計(jì)的使用說(shuō)明1.準(zhǔn)備好銅庫(kù)侖計(jì);2.為使銅在陰極上沉積牢固，使陰極首先鍍上一層銅;3.取出陰極銅片先用蒸餾水洗，再用乙醇淋洗；4.吹干（注意：溫度不能太高，以免銅氧化）；5.在分析天平上稱重得w1

，放回庫(kù)侖計(jì)中。6.電解結(jié)束時(shí)，再次按3、4步處理陰極片，并在分析天平上稱重得w2。第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附4:庫(kù)侖計(jì)預(yù)電解條件方法是把銅陰極用水洗凈，放入電解質(zhì)溶液中

用電流密度為10-15毫安/厘米2，電鍍0.5-1小時(shí)。本實(shí)驗(yàn)條件：100～150mA/10cm２

第35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月法拉第定律的兩個(gè)基本規(guī)則:電解時(shí)在電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量與通過(guò)的電荷量成正比;當(dāng)以相同的電荷量分別通過(guò)幾個(gè)串聯(lián)的電解槽時(shí),電解池通過(guò)1法拉第電量,則各電極上析出的物質(zhì)與其M/n成正比例。附5:電解電量的計(jì)算方法通常將96484.5C的電量稱為1法拉第電量，以F表示，即1F=96484.5Cn為電極反應(yīng)式中，電荷數(shù)的變化Cu2++e→Cu

其中：n=1，M/2n＝M/2第36頁(yè)