2024年6月14日发(作者：蹉梦凡)

离子迁移数的测定——界面移动法

材42 张昕 2004011992 同组实验者：陈国萍

一、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HCl水溶液中离子迁移

数, 掌握其方法与技术。

(3) 观察在电场作用下离子的迁移现象。

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′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，则

图1 界面移动示意图

aa



V





(1)



bbV



V



aa





(2)

V





V



aa





bb



V



bb





(3)

V





V



aa





bb



正、负离子的迁移数可用下式表示

t





t





式中

t



、

t



分别为正、负离子迁移数，

V



、

V



分别为正、负离子迁移的体积。

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

n



n



1mol

。由离子迁移数的定义可知，此时的n+即为

t



,n-即为

t



.

设V

0

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



V

o

，如经过溶液电量为QC，那么,界面向阴极移动体积为

V



Q



t



V

o

(4)

F

t





FV

(5)

QV

o

1

(6)

c

又

V

o



式中c为MA溶液的浓度

QIt

(7)

式中I为电流强度，t为通电时间。

将式(6)，式(7)代入式(5)中得到

t





cFV

(8)

It





本实验是采用第二种方法测定HCl溶液中的

H

、

Cl

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)，迁移管上部为HCl溶液，

下部为CdCl

2

溶液。二者具有共同的阴离子，HCl溶液中加有甲基橙可以形成清晰界面。因

为Cd

2+

淌度(

Ｕ

)较小，即

(9)

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CdCl

2

，逐渐

顶替HCl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，Cd

2+

紧紧地跟上，离子的移动速度(Ｖ)是相等的，

此可得:

(10)

结合(9)和(10)式得:

(11)

即在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

由

2024年6月14日发(作者：蹉梦凡)

离子迁移数的测定——界面移动法

材42 张昕 2004011992 同组实验者：陈国萍

一、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HCl水溶液中离子迁移

数, 掌握其方法与技术。

(3) 观察在电场作用下离子的迁移现象。

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′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，则

图1 界面移动示意图

aa



V





(1)



bbV



V



aa





(2)

V





V



aa





bb



V



bb





(3)

V





V



aa





bb



正、负离子的迁移数可用下式表示

t





t





式中

t



、

t



分别为正、负离子迁移数，

V



、

V



分别为正、负离子迁移的体积。

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

n



n



1mol

。由离子迁移数的定义可知，此时的n+即为

t



,n-即为

t



.

设V

0

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



V

o

，如经过溶液电量为QC，那么,界面向阴极移动体积为

V



Q



t



V

o

(4)

F

t





FV

(5)

QV

o

1

(6)

c

又

V

o



式中c为MA溶液的浓度

QIt

(7)

式中I为电流强度，t为通电时间。

将式(6)，式(7)代入式(5)中得到

t





cFV

(8)

It





本实验是采用第二种方法测定HCl溶液中的

H

、

Cl

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)，迁移管上部为HCl溶液，

下部为CdCl

2

溶液。二者具有共同的阴离子，HCl溶液中加有甲基橙可以形成清晰界面。因

为Cd

2+

淌度(

Ｕ

)较小，即

(9)

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CdCl

2

，逐渐

顶替HCl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，Cd

2+

紧紧地跟上，离子的移动速度(Ｖ)是相等的，

此可得:

(10)

结合(9)和(10)式得:

(11)

即在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

由