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實驗六 ： 以希特夫法測離子遷移數. 組員 : 49912039 陳冠宇 目的、原理 49912054 劉幸豪 藥品儀器、實驗步驟 49912047 傅均溢 數據處理. Purpose. 了解何謂離子遷移數 以希特夫法來測量硝酸銀水溶液中 銀離子的遷移數. Theory. 電解. 離子移動率 ： 離子於單位電場內的移動速率. 庫倫定律. I : 電流 Q : 電量 t : 時間 Z : 離子電荷數 F : 法拉第常數 u : 移動率 V : 電壓. - PowerPoint PPT Presentation
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實驗六 ： 以希特夫法測離子遷移數
組員 : 49912039 陳冠宇 目的、原理 49912054 劉幸豪 藥品儀器、實驗步驟 49912047 傅均溢 數據處理
Purpose
• 了解何謂離子遷移數• 以希特夫法來測量硝酸銀水溶液中 銀離子的遷移數
Theory
電解
內電路 ( 離子 )
微觀
溶劑性質的不同
電荷數、半徑大小
巨觀 電荷平衡
離子移動率：離子於單位電場內的移動速率
MA ⇄M++A-
庫倫定律
I : 電流Q : 電量 t : 時間 Z : 離子電荷數 F : 法拉第常數 u : 移動率 V : 電壓
• 離子遷移數：為了區分個別離子對電流的貢獻，而定義各離子所攜帶電流占全部電流的比例 。
利用庫倫定律
∵I=Q/t
∵I=Z F u V∙ ∙ ∙
測量遷移數的方法
• 希特夫法 (Hittorf Method)• 界面移動法 (Moving boundary Method)• 電動勢法 (Electromotive Force Method
希特夫法 (Hittorf Method)
陽極區 陰極區 中間區
損失 t+ mole M+ 增加 t+ mole M+ 沒有變化
增加 t- mole A- 損失 t- mole A- 沒有變化
InstrumentReagent
Procedure
藥品AgNO3 晶體粉末 > 0.1M ,500ml
KCl 晶體粉末 > 0.1M ,250ml
NaOH > 0.1M 100ml ( 水當量計之電解液用 )
儀器• 直流電源供應器 ( 最大約 80V)• 一組玻璃電極• 三用電表 ( 測定電極電位 )• 磁攪拌器 + 攪拌子• 電解槽• 水當量計• 量筒
儀器裝置圖 電解槽 水當量計
電源供應器
實驗步驟1. 用蒸餾水溶液沖洗電解槽和水電量計。
2. 將 0.1M AgNO3 溶液裝入電解槽和將 0.1M NaOH 100ml 溶液裝入水電量計中，後調整水電量計的水柱刻度於定點 , 並平衡管中壓力。
注意 : 水電量計中不可有氣泡 !
3. 打開電源開關，旋轉“調壓旋鈕”，加高電壓但注意不可太高 ( 太高導致電解槽水解產生氣泡 ) ，此時電流約 4mA 。
實驗步驟4. 等水電量計有足夠的氣體產生後 ( 約 6ml 左右 ) 停
止電解 , 關掉電源 , 此時記錄水電量計水柱部分刻度。
5. 從下方活栓取出陽極以及陰極部份及中間溶液部份的電解液並以量筒記錄其體積。分別取約 10~20ml 溶液 ( 要精確的記錄其體積 ) 以KCl 滴定並計算其濃度注意 : 終點電極電位約 0.223V
Data processing
計算輸入的總電量由水電量計電解水可測得氣體之總體積為 VTOT
並從 H2O H2+ O2 可得知 VTOT = VH2 + VO2
故可將 VH2 代入 PV=nRT 中推得 nH2
( VH2 、 R 、 T 、 P 已知 )
在將 nH2代入 :
可求得
nQQZnQ NOAgHtotal H 22 32
totalQ
totalQ
計算陽離子負擔電量在滴定結束後，計算陰極 (Cathode) 跟陽極 (Anode)
銀離子增加或減少的濃度，再與中央的做比較。 又 KCl+AgNO3 KNO3+AgCl
實驗中可得知 VAgNO3和 VKCl 和 CKCl
故可帶入 CKCl × VKCl =CAgNO3× VAgNO3
CKCl × VKCl CAgNO3 =VAgNO3
求出電極之 AgNO3 濃度
AgQ
接著將算出電極中 AgNO3 濃度帶入下述公式
For anode: = - ( Canode - CAgNO3 ,initial)
因陽極淨增加 t- 莫耳的 AgNO3 , 使陽極的濃度較高
故 Canode ＞ CAgNO3 ,initial
For cathode : = - ( CAgNO3 ,initial - Ccathode )
因陰極淨損失 t- 莫耳的 AgNO3 , 使陰極的濃度較低 故 Ccathode ＜ CAgNO3 ,initial
由上式可以推出在陰極 (Cathode) 增加的陽離子 ( 銀離子 ) 的量與在陽極 (Anode) 減少的陽離子的量。
AgQ totalQ
AgQ totalQ
計算離子遷移數
AgNONOAg
Ag
totalAg
total
Ag
NOAg
AgAg
tttt
t
Q
Q
Qt
1 1
33
3
數 故可得出陰離子遷移 又
可得陽離子遷移數
和總電量子電量代入前面所計算之陽離
利用
資料來源 :http://wiki.ibuyplastic.com/index.php?title=%E5%B8%8C%E7%89%B9%E5%A4%AB%E6%B3%95&variant=zh-twhttp://www.docin.com/p-43802414.htmlhttp://222.33.46.108/wlhx1/jiaoan/Chapter%207The%20Electrolyte.htm
http://www.resonance-ed.com/en/catalog/itm340/
圖片自行拍攝
