[发明专利]一种基于希托夫法测定Cu2+

说明书

本发明涉及实验设备技术领域，公开了一种基于希托夫法测定Cu²⁺离子迁移数的实验装置，包括底座、支杆、横杆一、横杆二、横杆三、抱箍一、抱箍二、抱箍三、玻璃管一、玻璃管二、玻璃管三、硅胶塞一、硅胶塞二、硅胶塞三、硅胶塞四、硅胶塞五、硅胶塞六、乳胶管一、止水夹一、乳胶管二、止水夹二、铜丝一、铜丝二、库仑计和离子迁移数测定装置。本发明通过设计一种垂直式直形迁移管，电解完毕立即隔开三区溶液，避免了溶液因重力等引起的离子对流效应和扩散作用。管路电阻小，减少了电解过程中溶液发热较大的问题，且性价比高，操作简单，测试结果的精密度和准确度都较传统方法好。

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，更具体地说，它涉及一种基于希托夫法测定Cu²⁺离子迁移数的实验装置。

背景技术

离子迁移数是物理化学课程中电化学部分的一个重要概念，同时也是电池、电催化、电沉积、电传感器等工业应用的一个重要参数，其表示某种离子所传导的电量与通过溶液的总电量之比。通过离子迁移数测定实验可以使学生对电迁移现象以及法拉第定律的应用有更深的认识与理解，因此其在物理化学实验教学中具有重要的意义。

目前测定离子迁移数的方法主要以希托夫法、界面移动法和电动势法三种方法为主。其中希托夫法由于具有方法简单、原理简明且操作性强等优势，在高校物理化学实验中得到广泛使用。

但是，最早的希托夫法装置采用直形迁移管，按照长度比4:2:4分为3个区来进行测定。由于通电完成后所有的液体均需从迁移管下端放出，放液过程中可能引入气泡形成扰动，而且迁移管内电解质溶液浓度从上到下逐渐增加，导致中间区和阴极区溶液都要流过阳极区，致使中间区和阴极区溶液的浓度偏大，对实验结果带来影响；后期对直形迁移管进行改进，设计出U形迁移管，但U形迁移管的中间区左侧和阴极区由于铜离子浓度从上到下逐渐降低，引起的扩散和扰动非常大，导致测定结果阴极甚至出现结果为负值或大于1的极不合理的情况，且中间区浓度在通电前后有明显的变化，这不符合中间区的浓度电解前后不变的要求。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于希托夫法测定Cu²⁺离子迁移数的实验装置，通过设计一种垂直式直形迁移管，电解完毕立即隔开三区溶液，避免了溶液的扩散和扰动。管路电阻小，减少了电解过程中溶液发热较大的问题，且性价比高，操作简单，测试结果的精密度和准确度都较传统方法好。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于希托夫法测定Cu²⁺离子迁移数的实验装置，包括底座，底座的顶部设有支杆，支杆的一侧由上至下依次设有横杆一、横杆二和横杆三，横杆一的远端设有抱箍一，抱箍一内设有玻璃管一，横杆二的远端设有抱箍二，抱箍二内设有玻璃管二，横杆三的远端设有抱箍三，抱箍三内设有玻璃管三；玻璃管一的顶部设有硅胶塞一，玻璃管一的底部设有硅胶塞二，玻璃管二的顶部设有硅胶塞三，玻璃管二的底部设有硅胶塞四，玻璃管三的顶部设有硅胶塞五，玻璃管四的底部设有硅胶塞六；玻璃管一与玻璃管二之间设有乳胶管一，乳胶管一的两端分别穿过硅胶塞二和硅胶塞三，乳胶管一的外壁可拆卸设有止水夹一；玻璃管二与玻璃管三之间设有乳胶管二，乳胶管二的两端分别穿过硅胶塞四和硅胶塞五，乳胶管二的外壁可拆卸设有止水夹二；玻璃管一内的顶端设有铜丝一，铜丝一的顶端穿出硅胶塞一；玻璃管三内的底端设有铜丝二，铜丝二的底端穿出硅胶塞六；铜丝二伸出硅胶塞六的一端连接有库仑计，库仑计包括盛装瓶，盛装瓶内的顶端设有电极固定板，电极固定板的底部的两端均设有阳极铜片，电极固定板的底部设有阴极铜片，阴极铜片位于两个阳极铜片之间；盛装瓶的顶部设有分别与两个阳极铜片电连接的阳极插座，盛装瓶的顶部设有与阴极铜片电连接的阴极插座；铜丝二伸出硅胶塞六的一端连接有离子迁移数测定装置，离子迁移数测定装置设有电流表、电压表、输出电流调节旋钮、正极插座和负极插座；铜丝二与正极插座通过电线电连接，铜丝一与阳极插座通过电线电连接，阴极插座与负极插座通过电线电连接。