2022年2022年电解分析法和库仑分析法教案

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载第 十 二 章电 解 分 析 法 和 库 仑 分 析 法一 .基 本 要 点 ：1. 熟 悉 法 拉 第 电 解 定 律 ；2. 掌 握 控 制 电 位 电 解 的 基 本 原 理 ；3. 理 解 控 制 电 位 库 仑 分 析 方 法 ；4. 掌 握 恒 电 流 库 仑 滴 定 的 方 法 原 理 及 应 用 ；二 . 学 时 安 排 ： 4 学 时电 解 分 析 法 包 括 两 方 面 的 内 容 ：1 利 用 外 加 电 源 电 解 试 液 后 , 直 接 称 量 在 电 极 上 析 出 的 被 测 物质 的 重 （ 质 ） 量 来 进

2、行 分 析 , 称 为 电 重 量 分 析 法 ；2 将 电 解 的 方 法 用 于 元 素 的 分 离 , 称 为 电 解 分 离 法 ；库 伦 分 析 法 为 利 用 外 加 电 源 电 解 试 液 ,测 量 电 解 完 全 时 所 消 耗 的电 量 , 并 根 据 所 消 耗 的 电 量 来 测 量 被 测 物 质 的 含 量 ；第 一 节电 解 分 析 的 基 本 原 理一 .电 解 现 象电 解 为 一 个 借 外 部 电 源 的 作 用 来 实 现 化 学 反 应 向 着 非 自 发 方向 进 行 的 过 程 ；电 解 池 的 阴 极 为 负 极 ,它 与 外 界 电 源 的 负

3、极 相 连 ；阳 极 为 正 极 , 它 与 外 界 电 源 的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载正 极 相 连 ；例 如 ： 在 c us o 4 溶 液 侵 入 两 个 铂 电 极 ,通 过 导 线 分 别 与 电 池 的 正 极 和 负 极 相 联 ；如 果 两 极 之 间 有 足 够 的电 压 , 那 末 在 两电 极 上 就 有 电 极 反 应 发 生 ；阳 极 上 有 氧 气 放 出 ,阴 极 上 有 金 属 铜 析 出 ；通 过 称 量 电 极 上 析出 金 属 铜 的 重 量 来 进 行 分 析 , 这 就 为 电 重 量 法 ；二 . . 分 解

4、电 压 与 超 电 压分 解 电 压 可 以 定 义 为 : 被 电 解 的 物 质 在 两 电 极 上 产 生 迅 速的 和 连 续 不 断 的 电 极 反 应 时 所 需 的 最 小 的 外 加 电 压 ； 从 理 论 上讲 ,对 于 可 逆 过 程 来 说 ,分 解 电 压 在 数 值 上 等 于 它 本 身 所 构 成 的原 电 池 的 电 动 势 ,这 个 电 动 势 称 为 反 电 动 势 ；反 电 动 势 与 分 解 电压 数 值 相 等 ,符 号 相 反 ；反 电 动 势 阻 止 电 解 作 用 的 进 行 ,只 有 当外 加 电 压 达 到 能 克 服 此 反 电 动 势 时

5、 ,电 解 才 能 进 行 ；实 际 分 解 电压 并 不 等 于（ 而 为 大 于 ）反 电 动 势 ,这 首 先 为 由 于 存 在 超 电 压 之故 ；超 电 位 （ 以 符 号 来 表 示 ） 为 指 使 电 解 已 十 分 显 著 的 速 度进 行 时 ,外 加 电 压 超 过 可 逆 电 池 电 动 势 的 值 ；超 电 压 包 括 阳 极 超电 位 和 阴 极 超 电 位 ； 对 于 电 极 来 说 , 实 际 电 位 与 它 的 可 逆电 位 之 间 的 偏 差 称 为 超 电 位 ； 在 电 解 分 析 中 , 超 电 位 为 电化 学 极 化 和 浓 差 极 化 引 起 的

6、 , 前 者 与 电 极 过 程 的 不 可 逆 性 有 关 ；后 者 与 离 子 到 达 电 极 表 面 的 速 度 有 关 ； 超 电 位 为 电 极 极 化 的 度精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载量 ； 超 电 位 的 大 小 与 很 多 因 素 有 关 , 主 要 有 以 下 几 方 面 ：1 电 极 的 种 类 及 其 表 面 状 态 ；2 析 出 物 的 形 态 ；3 电 流密 度 ；4 温 度 ；5 机 械 搅 拌 ；三 .电 解 方 程 式在 电 解 过 程 中 , 外 加 电 压 v 、 反 电 动 势 e 反 , 电 解 电 流 i 及 电 解

7、 池 内 阻 r 之 间 的 关 系 可 表 示 如 下 ：电 解 方 程 式 为 电 化 学 分 析 法 的 基 本 定 律 之 一 ； 通 过 （ 1） 可 以 计 算 出 溶 液 电 解 所 需 的 合 理 外 加 电 压 , 以 硫 酸 铜 溶 液 为 例 ,该 电 解 池 所 需 的 外 加 电 压 为 ：v= e 反+ + i r =0. 91 + 0. 72 + 0. 05 = 1.6 8 v四 . 两 种 电 解 过 程能 斯 特 方 程 式 有 两 方 面 的 含 义 ：1 对 于 一 定 的 氧 化 仍 原 体 系 （ 即一 定 ） , 电 极 表 面 氧 化 态与 仍 原

8、 态 活 度 的 比 率 决 定 电 极 电 位 ；2 对 于 一 定 的 氧 化 仍 原 体 系 （ 即一 定 ） , 电 极 电 位 决 定 电极 表 面 氧 化 态 与 仍 原 态 活 度 的 比 率 ；究 竟 哪 一 个 起 主 导 作 用 , 这 要 看 具 体 的 电 解 过 程 ； 电 解 过程 有 两 种 ：控 制 电 流 电 解 过 程 和 控 制 电 位 电 解 过 程 ；在 控 制 电 流电 解 过 程 中 ,外 加 电 压 一 般 较 大 ,保 证 电 极 上 总 有 化 学 反 应 不 断发 生 , 电 流 强 度 基 本 保 持 不 变 ；在 控 制 电 位 电 解

9、 过 程 中 , 调 节外 加 电 压 , 工 作 电 极 的 电 位 控 制 在 某 一 定 数 值 或 某 一 小 范 围 内 ,使 被 测 离 子 在 电 极 上 析 出 , 其 它 离 子 留 在 溶 液 中 ；第 二 节电 解 分 析 法一 . .控 制 电 流 电 解 分 析 法1 仪 器 装 置2 控 制 电 流 电 解 过 程 中 的 电 位 时 间 曲 线电 解 过 程 中 阴 极 电 位 与 时 间 的 关 系 曲 线 如 图 所 示 ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载电 解 一 开 始 , 阴 极 电 位 立 即 从 较 正 的 电 位 向

10、负 的 方 向 变 化 ,到 电 位 达 到的 仍 原 电 位 时 , 阴 极 电 位 符 合 能 斯 特 方 程 式 :3 应 用用 控 制 电 流 电 解 分 析 法 测 定 的 常 见 元 素精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载控 制 电 流 电 解 法 一 般 只 适 用 于 溶 液 中 只 含 一 种 金 属 离 子 的情 况 ；如 果 溶 液 中 存 在 两 种 或 两 种 以 上 的 金 属 离 子 ,且 其 仍 原 电位 相 差 不 大 ,就 不 能 用 该 法 分 离 测 定 ,所 以 选 择 性 不 高 为 该 法 的最 大 缺 点 ； 但 这 种

11、 方 法 可 以 分 离 电 动 序 中 氢 以 前 和 氢 以 后 的 金属 ；二 . 控 制 阴 极 电 位 电 解 分 析 法在 控 制 阴 极 电 位 电 解 分 析 法 中 , 调 节 外 加 电 压 为 工 作 电 极 的电 位 控 制 在 一 定 范 围 内 或 某 一 电 位 值 ,使 被 测 离 子 在 工 作 电 极 上析 出 ,而 其 它 离 子 仍 留 在 溶 液 中 ,从 而 达 到 分 离 和 测 定 元 素 的 目的 ；1 装 置2 阴 极 电 位 的 选 择需 要 控 制 的 电 位 值 ,通 常 为 通 过 比 较 在 分 析 实 验 条 件 下 共 存精品学

12、习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载离 子 的 i - e 曲 线 而 确 定 的 ； 从 图 中 可 以 看 出 , 要 使 甲 离 子 仍 原 , 阴 极 电 位 须 负 于 a,但 要 防 止 乙 离 子 析 出 ,阴 极 电 位 又 须 正 与 b , 因 此 ,阴 极 电 位 控 制 在 a 与 b 之 间 就 可 使 甲 离 子 定 量 析 出 而 乙 离子 仍 留 在 溶 液 中 ；3 控 制 电 位 电 解 过 程 中 电 流 与 时 间 的 关 系在 控 制 电 位 电 解 过 程 中 ,由 于 被 测 金 属 离 子 在 阴 极 上 不 断 仍原 析 出

13、 ,所 以 电 流 随 时 间 的 增 长 而 减 小 ,最 后 达 到 恒 定 的 最 小 值 ；由 曲 线 图 可 知 ,电 解 电 流 随 时 间 的 增 长 以 负 指 数 关 系 衰 减 ；阴 极电 位 虽 然 不 变 ,但 外 加 电 压 却 随 时 间 下 降 ；因 此 ,在 控 制 阴 极 电位 电 解 过 程 中 ,需 要 不 断 的 降 低 外 加 电 压 ,同 时 电 解 电 流 也 随 时间 而 逐 渐 减 小 ； 当 电 流 趋 于 零 时 , 说 明 电 解 已 经 完 全 ；4 应 用控 制 阴 极 电 位 电 解 法 的 最 大 特 点 为 它 的 选 择 性

14、好 ,所 以 它 的用 途 较 控 制 电 流 电 解 法 广 泛 ；只 要 阴 极 电 位 选 择 得 当 ,可 以 使 共存 金 属 离 子 依 次 先 后 在 阴 极 上 分 别 析 出 ,实 现 分 离 或 分 别 定 量 测定 ；第 三 节电 重 量 分 析 的 实 验 条 件一 影 响 金 属 析 出 性 质 的 因 素1 电 流 密 度 的 影 响2 搅 拌 和 加 热 的 影 响3 酸 度 的 影 响4 络 合 剂 的 影 响二 . 阴 极 干 扰 反 应 及 其 消 除 方 法溶 解 氧 或 氯 的 影 响阳 极 上 的 再 氧 化pt阳 极 的 溶 解第 四 节库 仑 分

15、析 法 基 础一 . 法 拉 第 定 律精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载法 拉 第 定 律 包 括 两 方 面 内 容 ：1 电 流 通 过 电 解 质 溶 液 时 , 物 质 在 电 极 上 析 出 的 质 量 与 通 过 电解 池 的 电 量 成 正 比 ,即 与 电 流 密 度 和 通 过 电 流 的 时 间 的 乘 积 成 正精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载比 ； 这 为 法 拉 第 第 一 定 律 ；m q精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载m i.t; q =i.t2 相 同 的 电 量 通 过 各 种 不 同 的 电 解 质

16、溶 液 时 , 在 电 极 上 所 获 得的 各 种 产 物 的 质 量 与 它 们 的 摩 尔 质 量 成 正 比 ；这 为 法 拉 第 第 二 定律 ； 合 并 法 拉 第 第 一 , 第 二 定 律 可 以 得 到m= m b. i.t/ f式 中 , m b 为 电 解 产 物 的 摩 尔 质 量 ； m b / f 相 当 于 通 过 1 库伦 电 量 使 物 质 在 电 极 上 析 出 的 质 量 ；二 . 电 流 效 率由 法 拉 第 电 解 定 律 可 知 , 当 物 质 以 10 0% 的 电 流 效 率 进 行 电解 反 应 时 , 那 麽 就 可 以 通 过 测 量 进

17、行 电 解 反 应 所 消 耗 的 电 量 库伦 数 , 求 得 电 极 上 起 反 应 的 物 质 的 量 ； 所 谓 10 0 % 的 电 流 效 率 , 指 电 解 时 电 极 上 只 发 生 主 反 应 , 不 发 生 副 反 应 ；影 响 电 流 效 率 的 主 要 因 素 有 ：溶 剂 的 电 极 反 应 ；电 解 质 中 的 杂 质 在 电 极 上 的 反 应溶 液 中 可 溶 性 气 体 的 电 极 反 应电 极 自 身 的 反 应（ 5 ） 电 解 产 物 的 再 反 应第 五 节控 制 电 位 库 仑 分 析 法原 理 和 装 置控 制 电 位 库 仑 分 析 用 控 制

18、电 极 电 位 的 方 法 进 行 电 解 ,并 用 库仑 计 或 作 图 法 来 测 定 电 解 时 所 消 耗 的 电 量 ,由 此 计 算 出 电 极 上 起反 应 的 被 测 物 质 的 量 ；测 量 电 量 的 方 法 ：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载库 仑 计 氢 氧 气 体 库 仑 计 的 构 造它 由 一 支 带 有 活 塞 和 两 个 铂 电 极 的 玻 管 同 一 支 刻 度 管 相 连接 ,管 中 充 以 0.5 m ol / lk 2 so4 溶 液 ；当 有 电 流 流 过 时 ,铂 阴 极 上析 出 氢 气 ,铂 阳 极 上 析 出

19、氧 气 ,从 右 边 管 中 电 解 前 后 液 面 差 就 可读 出 氢 氧 气 体 的 总 体 积 ； 在 标 准 状 况 下 , 每 库 仑 电 量 析 出0. 17 39m l氢 氧 混 合 气 体 ； 根 据 法 拉 第 定 律 , 即 可 得 到 被 测 物 质的 量 ；第 六 节控 制 电 流 库 仑 分 析 法一 . 基 本 原 理 和 装 置1 . 控 制 电 流 库 仑 分 析 基 本 原 理广 义 上 说 , 控 制 电 流 库 仑 分 析 为 指 以 恒 定 电 流 进 行 电 解 , 测量 电 解 完 全 时 所 消 耗 的 时 间 ,再 由 法 拉 第 定 律 计

20、算 分 析 结 果 的 分析 方 法 ； 它 可 按 下 述 两 种 类 型 进 行 ： 1 被 测 定 物 质 直 接 在 电 极 上 起 反 应 ； 2 在 试 液 中 加 入 大 量 物 质 ,使 此 物 质 经 电 解 反 应 后 产 生 一 种 试剂 , 然 后 此 试 剂 与 被 测 物 起 反 应 ； 一 般 都 按 第 二 种 类 型 进 行 ；这 种 方 法 为 在 试 液 中 加 入 适 当 的 辅 助 剂 后 ,以 一 定 强 度 的 恒 定 电流 进 行 电 解 ,由 电 极 反 应 产 生 一 种 “滴 定 剂 ”；该 滴 定 剂 与 被 测 物质 发 生 定 量 反

21、 应 ；当 被 测 物 质 作 用 完 后 ,用 适 当 的 方 法 指 示 终 点精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载学习必备欢迎下载并 立 即 停 止 电 解 ； 由 电 解 进 行 的 时 间 t s 及 电 流 强 度 i a , 可 按法 拉 第 定 律 计 算 被 测 物 的 量2 仪 器 装 置二 . 指 示 终 点 的 方 法1 . 化 学 指 示 剂 法普 通 容 量 分 析 中 所 用 的 化 学 指 示 剂 , 均 可 用 于 库 仑 滴 定 法 中 ； 例 如 , 肼 的 测 定 , 电 解 液 中 有 肼 和 大 量k b r , 加 入m o 为 指示 剂 , 电 极 反 应 为 ：电 极 上 产 生 的 b r 2 与 溶 液 中 的 肼 起 反 应 ：nh 2 -n h 2 + 2 b r 2 =n 2 + 4 h b r过 量 的 b r 2 使 指 示 剂 退 色 , 指 示 终 点 , 停 止 电 解 ；2 电 位 法利 用 库 仑 滴 定 法 测 定 溶 液 中 酸 的