2024年6月14日发(作者：曾痴海)
界面移动法测定离子的迁移数
实验目的
1用界面移动法测定 H
+
的迁移数。
2:用图解积分法测定电量。
实验原理
界面移动法是由测定离子的运动速度以确定离子迁移数的一种方法。图
中C
+
离子的迁移数，可加入
指示溶液
，
两种溶液
可形成清晰界面。通电后， C
+
和C'
+
离子同时向阴极移动，
C
+
离子的
nF电量
若选择适宜的条件以使 C'离子的移动速度略小于
移动速度，则可观察到清晰界面的缓缓移动。若通电
后界面移动到 a'b'，则可通过溶液的浓度
间的溶液体积以计算 C
+
离子的迁移数。
若通过的电量为nF , 有物质的量t
+
n的C
+
离子通过界面 a ' b
也即是在界面 ab至U a ' b '间的全 部C
+
离子通过了 a ' b
。
若界
面ab与a ' b间的液柱 体积为V，溶液的浓度为 c。
图
1界面移动法原理
则有:
t
+
n = Vc
t
+
= V c / n (825)
V可由测得的玻璃管的直径与界面移动距离 aa '算出；n可由电量计测出。因此 t
+
可
以方便地测得。
C'A溶液做
1为测定CA溶液
C及ab与a'b'
图2界面移动法测离子迁移数装置示意图
本实验用Cd
2+
作为指示离子，测定0.1 mol • dm
-3
HCl中H
+
的迁移数。因为Cd
2+
淌度
（
U）较小, 即
U cf
v
U
H
.
在图2的实验装置中，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 CdCb,逐渐顶替HCI溶液，在管中形成界面。
设V
。
是含有MA物质的量为1 mol的溶液的体积，当有1 mol的电子通过溶液时，界面向
阴极移动的体积为
t V
o
，如经过溶液电量为 QC,那么,界面向阴极移动体积为
V=tV
o
F
FV
QV
o
(1)
⑵
又
V
。
式中c为MA溶液的浓度
⑶
Q = It
式中I为电流强度，t 将式⑶，式⑷代入式
⑵
t
-
cFV
It
+-
本实验要求学生掌握迁移数
，
离子淌度
，
电解质
，
电解池
，
阳极及阴极等电化学基本概 念
，
了解离子导电及迁移机理•可让学生针对 日或（0H）迁移速率快于其它离子及影响离 子迁移速率的
因素进行思考与讨论。
三实验注意事项
（1） 测定管要洗净，以免其它离子干扰。往测定管中加待测液时，要小心缓慢，避免有气 泡。
（2） 管内溶液加到能没过电极。管上端电极为负极，下端电极为正极，外接电源时不能接 反。
（3 ）打开开关，若电流表指针偏转，说明电路已通。若指针不偏转，说明有气泡。小心用
细电线或针头排解气泡， 直至形成通路。通电过程中，迁移管应避免振动
，
以保持界面清晰。
（4） 随电解进行，待测液浓度在变化，通电后由于 CdCl
2
层的形成电阻加大，电流会渐渐变
小。因此电流表读数减小属正常变化，实验一旦开始，就不能再去调电流表。
（5） 电流-时间曲线上电流的单位应为 mA
，
本实验中R=1欧姆
，
1 mA =1 mV，所以计算机记
录的纵坐标单位是 mV。
（6） 恒温槽控温要严格，温度较大的波动会使积分曲线波动，影响面积的准确计算。
（7） Q=It
，
电流-时间曲线下的面积即为总电量，用几个小梯形面积计算后叠加而得。
（8） 镉离子有毒
，
废液应倒入回收瓶中。
四实验数据和结果
平均室温：21.6
°
C 平均压强：103.15 kPa
HCl浓度0.1037 mol/L 标准电阻：1
Q
表1 25
°
C界面移动距离及电流
Q/ ( mA • S)
I/mA
每次界面移动电动势/ml
V/ml
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
t/s
No.
(25
°
C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
t
H+
0.4
195.5333
397.0333
588.25
795.0167
1023.083
1251.25
1473.05
1702.217
3.22
3.11
2.99
2.91
2.83
2.74
2.65
2.58
2.53
q
二
V c
H
F = 4C Q =4810.64 10
花
t^ — 0.831
表2 35
°
C界面移动距离及电流
No.
每次界面移动电动势/ml
I/mA
Q/ ( mA • S)
t
H+
(35
°
C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
V/ml
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
t/s
1
194
427
592
803
1012
1232
1461
1692
1936
3.26
3.16
3.05
2.98
2.90
2.83
2.77
2.69
2.64
10 2.58
q . = V q F = 4.5C
Q =5553.22 10‘C
站订=
0.811
No.
(40
O
C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
每次界面移动电动势/ml
V/ml t/s
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
I/mA
表3 40
°
C界面移动距离及电流
Q/ ( mA • S)
t
H+
1
142
288
430
583
738
896
1060
1322
1402
4.52
4.39
4.26
4.15
4.04
3.94
3.83
3.74
3.61
3.57 10
q . = V c
H
F =4.5C Q =5586.32 10 “C
t
H
= 0.806
每次界面移动电动势/ml
V/ml
0
0.5
1
No.
(50
o
C)
1
2
3
4
5
6
7
I/mA
表4 50
°
C界面移动距离及电流
t
Q/ ( mA • S)
H+
t/s
36
4.27
1.5
2
2.5
3
3.5
8
9 4
1433
3.51
q . =V
C
H
*.”F
= 4.0C
Q =5372.41 10
J
C
t
H
：
［ = 0.745
查阅文献可得：25
o
C下盐酸溶液中H
+
的迁移数为0.82，则
误差=(0.83-0.82) /0.82=1.22%
由t
H+
对T作图可得如下的曲线：
图3迁移数随温度的变化关系
可见，温度升高，迁移数变小，表明 H
+
迁移速率变慢。原因是 H
+
迁移主要靠水分子中 的氢键
进行传递，所以速率较快。随温度升高，越来越多的氢键遭到破坏，
难。
H
+
迁移变得困
2024年6月14日发(作者：曾痴海)
界面移动法测定离子的迁移数
实验目的
1用界面移动法测定 H
+
的迁移数。
2:用图解积分法测定电量。
实验原理
界面移动法是由测定离子的运动速度以确定离子迁移数的一种方法。图
中C
+
离子的迁移数，可加入
指示溶液
，
两种溶液
可形成清晰界面。通电后， C
+
和C'
+
离子同时向阴极移动，
C
+
离子的
nF电量
若选择适宜的条件以使 C'离子的移动速度略小于
移动速度，则可观察到清晰界面的缓缓移动。若通电
后界面移动到 a'b'，则可通过溶液的浓度
间的溶液体积以计算 C
+
离子的迁移数。
若通过的电量为nF , 有物质的量t
+
n的C
+
离子通过界面 a ' b
也即是在界面 ab至U a ' b '间的全 部C
+
离子通过了 a ' b
。
若界
面ab与a ' b间的液柱 体积为V，溶液的浓度为 c。
图
1界面移动法原理
则有:
t
+
n = Vc
t
+
= V c / n (825)
V可由测得的玻璃管的直径与界面移动距离 aa '算出；n可由电量计测出。因此 t
+
可
以方便地测得。
C'A溶液做
1为测定CA溶液
C及ab与a'b'
图2界面移动法测离子迁移数装置示意图
本实验用Cd
2+
作为指示离子，测定0.1 mol • dm
-3
HCl中H
+
的迁移数。因为Cd
2+
淌度
（
U）较小, 即
U cf
v
U
H
.
在图2的实验装置中，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 CdCb,逐渐顶替HCI溶液，在管中形成界面。
设V
。
是含有MA物质的量为1 mol的溶液的体积，当有1 mol的电子通过溶液时，界面向
阴极移动的体积为
t V
o
，如经过溶液电量为 QC,那么,界面向阴极移动体积为
V=tV
o
F
FV
QV
o
(1)
⑵
又
V
。
式中c为MA溶液的浓度
⑶
Q = It
式中I为电流强度，t 将式⑶，式⑷代入式
⑵
t
-
cFV
It
+-
本实验要求学生掌握迁移数
，
离子淌度
，
电解质
，
电解池
，
阳极及阴极等电化学基本概 念
，
了解离子导电及迁移机理•可让学生针对 日或（0H）迁移速率快于其它离子及影响离 子迁移速率的
因素进行思考与讨论。
三实验注意事项
（1） 测定管要洗净，以免其它离子干扰。往测定管中加待测液时，要小心缓慢，避免有气 泡。
（2） 管内溶液加到能没过电极。管上端电极为负极，下端电极为正极，外接电源时不能接 反。
（3 ）打开开关，若电流表指针偏转，说明电路已通。若指针不偏转，说明有气泡。小心用
细电线或针头排解气泡， 直至形成通路。通电过程中，迁移管应避免振动
，
以保持界面清晰。
（4） 随电解进行，待测液浓度在变化，通电后由于 CdCl
2
层的形成电阻加大，电流会渐渐变
小。因此电流表读数减小属正常变化，实验一旦开始，就不能再去调电流表。
（5） 电流-时间曲线上电流的单位应为 mA
，
本实验中R=1欧姆
，
1 mA =1 mV，所以计算机记
录的纵坐标单位是 mV。
（6） 恒温槽控温要严格，温度较大的波动会使积分曲线波动，影响面积的准确计算。
（7） Q=It
，
电流-时间曲线下的面积即为总电量，用几个小梯形面积计算后叠加而得。
（8） 镉离子有毒
，
废液应倒入回收瓶中。
四实验数据和结果
平均室温：21.6
°
C 平均压强：103.15 kPa
HCl浓度0.1037 mol/L 标准电阻：1
Q
表1 25
°
C界面移动距离及电流
Q/ ( mA • S)
I/mA
每次界面移动电动势/ml
V/ml
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
t/s
No.
(25
°
C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
t
H+
0.4
195.5333
397.0333
588.25
795.0167
1023.083
1251.25
1473.05
1702.217
3.22
3.11
2.99
2.91
2.83
2.74
2.65
2.58
2.53
q
二
V c
H
F = 4C Q =4810.64 10
花
t^ — 0.831
表2 35
°
C界面移动距离及电流
No.
每次界面移动电动势/ml
I/mA
Q/ ( mA • S)
t
H+
(35
°
C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
V/ml
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
t/s
1
194
427
592
803
1012
1232
1461
1692
1936
3.26
3.16
3.05
2.98
2.90
2.83
2.77
2.69
2.64
10 2.58
q . = V q F = 4.5C
Q =5553.22 10‘C
站订=
0.811
No.
(40
O
C)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
每次界面移动电动势/ml
V/ml t/s
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
I/mA
表3 40
°
C界面移动距离及电流
Q/ ( mA • S)
t
H+
1
142
288
430
583
738
896
1060
1322
1402
4.52
4.39
4.26
4.15
4.04
3.94
3.83
3.74
3.61
3.57 10
q . = V c
H
F =4.5C Q =5586.32 10 “C
t
H
= 0.806
每次界面移动电动势/ml
V/ml
0
0.5
1
No.
(50
o
C)
1
2
3
4
5
6
7
I/mA
表4 50
°
C界面移动距离及电流
t
Q/ ( mA • S)
H+
t/s
36
4.27
1.5
2
2.5
3
3.5
8
9 4
1433
3.51
q . =V
C
H
*.”F
= 4.0C
Q =5372.41 10
J
C
t
H
：
［ = 0.745
查阅文献可得：25
o
C下盐酸溶液中H
+
的迁移数为0.82，则
误差=(0.83-0.82) /0.82=1.22%
由t
H+
对T作图可得如下的曲线：
图3迁移数随温度的变化关系
可见，温度升高，迁移数变小，表明 H
+
迁移速率变慢。原因是 H
+
迁移主要靠水分子中 的氢键
进行传递，所以速率较快。随温度升高，越来越多的氢键遭到破坏，
难。
H
+
迁移变得困