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实验79 离子迁移数的测定
79.1 实验目的
(1) 采用希托夫法测定Cu2+ 、SO42-离子的迁移数。
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(2) 掌握测定离子迁移数的原理和方法及库仑计的
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使用。
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79.2实验原理
当电流通过电解池时，两电极发生化学变化，电池中
溶液的阳离子和阴离子分别向阴极与阳极迁移。假若两种
离于传递的电量分别为q＋和q-，通过的总电量为
Q＝q＋＋q每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数。
阴、阳离子的迁移数分别为
q  （1）
q ，
t 
t


Q

Q
且
t-＋t+＝1
（2）
本实验采用希托夫(Hittorf)法。电解某电解质溶液
时，由于两种离子运动速率不同，它们分别向两极迁移的
物质的量就不同，因而输送的电量也不同，同时两极附近
溶液浓度改变也不同。
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例如，两个金属电极M，浸在含电解质MA的溶液中。
设M＋和A-的迁移数分别为t＋和t－。设想两极间可以分成
三个区域：阳极区、阴极区和中间区，如图1所示。
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图1 离子迁移示意图
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根据定义，某离子的迁移数就是该离子输送的电量
与通过的总电量之比。而离子输送的电量以F(法拉第)
计，又等于同一电极区浓度减少的物质的量。通过的总
电量以F(法拉第)计又等于库仑计中沉积的物质的物质
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的量。因此，迁移数即可通过下式算出：
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t+ =
t- =
阳极区MA减少的物质的量
库仑计中沉积物的物质的量
阴极区MA减少的物质的量
库仑计中沉积物的物质的量
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79.3 操作步骤
1.洗净所有容器。用0.05 mol·L-1 CuSO4溶液荡
洗3次，然后在迁移管中装入该溶液，迁移管中不应有
气泡。
2.用1 mol·L-1 HNO3溶液除去铜电极表面的氧化
层，用蒸馏水冲洗后，将作为阳极的两片铜电极放入
盛有镀铜液的库仑计中，将铜阴极用无水乙醇淋洗一
下，用热空气将其吹干，在天平上称重得m1，然后放
入库仑计。
3.按图接好测量线路。接通电源，通过调节使电
流在18 mA左右。
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4.通电90 min，关闭电源。取出库仑计中的铜阴极，用
蒸馏水冲洗后，用无水乙醇淋洗，再用热空气将其吹干，然
后称重得m2。
5.分别将中间区、阴极区、阳极区的CuSO4溶液全部取出，
放入已知质量的干燥的锥形瓶称重（准确到0.01 g）。分别
用移液管移取25 mL该溶液，放入已知质量的干燥的锥形瓶称
重，根据此密度，计算中间区、阴极区、阳极区的CuSO4溶液
的相应体积。
６.用分光光度法测定硫酸铜溶液浓度求得迁移数：首先
在波长690 nm下作已知硫酸铜浓度 c 和光密度 D的工作曲线，
然后分别测出阳极区溶液和中间区溶液以及原溶液（通常原
溶液的硫酸铜浓度为0.05 mol·L-1 ）的光密度，由工作曲线
查出对应的浓度。根据各区溶液的浓度，计算t＋和t-。
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图2 LQY离子迁移数测定装置
1、Hb迁移管
6、阳极插座
2、阳极
3、阴极 4、库仑计
7、电极固定板
8、阴极铜片
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5、阴极插座
9、阳极铜片
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图3 面板示意图
1、正极接线柱（负载的正极接入处） 2、接地接线柱 3、负极接线柱（负
载的负极接入处）4、电流粗调（粗略调节电流） 5、电流细调（精确调节
电流）6、计时按钮（按下此按钮，停止或开始计时） 7、电源开关8、计时
指示（计时开始，计时指示灯亮） 9、输出电压显示窗口 10、输出电流显
示窗口 11、时间显示窗口(显示计时时间)
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79.4
注意事项
（1）实验中的铜电极必须是纯度为99.999%的电解铜。
（2）实验过程中凡是能引起溶液扩散，搅动等因素
必须避免。迁移数管及电极不能有气泡，两极上的电流
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密度不能太大。
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（3）本实验中各部分的划分应正确，不能将阳极区
与阴极区的溶液错划入中部，这样会引起实验误差。
（4）本实验由铜库仑计的增重计算电量，因此称量
及前处理都很重要，需仔细进行。
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79.5 问题讨论
（1）如果迁移管中有气泡，对实验有何影响？
（2）在希托夫法中，若通电前后中间区浓度改变，
为什么要重做实验？
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79.6 参考答案
（1）如果迁移管中有气泡，对实验有何影响？
答：在迁移数测定过程中，迁移管中有气泡会对电
极周围的溶液产生搅拌；气泡的搅动很可能会对阴极室、
中间室和阳极室三者的界面产生影响，从而影响实验结
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果的准确性。
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（2）在希托夫法中，若通电前后中间区浓度改变，
为什么要重做实验？
答：因为根据离子迁移原理，中间各离子的迁进与
迁出，最后保持不变，若中间区的浓度改变，说明阴阳
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两极有溶液渗入中间区，使中间区的离子迁移出现偏差，
致使实验出现误差，故必须重做实验。
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