试题解答3电解分析与库仑分析

1、第三章电解分析与库仑分析思考与习题1. 计算0.lmolL-1硝酸银在pH=l的溶液中的分解电压。g=0, /?O2= +0.40Vo 解答：阴极反应：Ag+ +e = Ag聊狮=+ 0.0591gAg+ = 0.800 + 0.0591g0.1 = 0.741V阳极反应：2H2O = OZ +4H+ +4e伽旳=此”电。+lgP° H I =1.23+域0.1)* =1.171分解电压：E 分=卩阳析一卩阴析=1 -271 - 0.741 = 0.430 V2. 在电解中，如阴极析出电位为+0.281V,阳极析出电位为+1.513V,电解池的电 阻为1.5Q。欲使500niA的电流

2、通过电解池，应施加多人的外加电压？ 解答：E外=(0阴析 一®包析)+八尺=1513 0.281 0.5xl.5= (1.513-0.281) + 0.75= 1.982V3. 电解硝酸铜时，溶液中其起始浓度为0.5molL'1,电解结束时降低到lOmol L- 试计算在电解过程中阴极电位的变化值。解答：如果不考虑久则：Cu”开始析出时：旳厂瞪产4 + 晋lgC"P = 0.37 +晋lgO.5 = O.36WC"'+降至ICT*5 mol 厶t时:嘶=氏严a + 晋城°严=°” + 字垣IO" = 0.193VA =

3、 0.168V4. 在1 molL-1硝酸介质中，电解O.lmolLPb2十以PbO?析出时，如以电解至尚留 下0.01%视为已电解完全，此时工作电极电位的变化值为多大？解答：阳极反应：Pb2+ + 2H9 = PbO： + 4H- + 2e阴极反应：2H+ + 2e = Hz开始析出时阳极电位：o0.059,屮寸卩阳析=业PboE电P庆+10.059.1 t -O.1Z= 1.455+lg =1.48W40.1Pb2+余 0.1 x 0.01% = 10" mol 口时：P/?2+ = W5 加 o/",护=1.20 = 1.612U5.用电重量法测定铜合金（含Cu约80

4、%,含Pb约5%）中的铜和铅。取试样lg, 用硝酸溶解后，稀释至100mL,调整硝酸浓度为l.OmolL-电解时，Cu”在阴 极上以金属Cu形式析出，PL+在阳极上以PbCh形式析出，试计算此溶液的分 解电压。解答：Mpb=207 2Mcu=63 5阳极反应:Pb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4H+ + 4e阴极可能反应:Cu2+ +2e = Cu I0阳析=VpboW0.0591 H + +Is4Pb*,0.059.1='+=j- g 5% x 18x1000100x207.2=1.493 V0.059 t “ + =igCr 八 0.059 . 80%xlxl000=03

5、77 +Is2100x63.5= 0.310VE 分解=1193V6.电解O.OlmolL1硫酸锌溶液。试问：在1 molL-1硫酸溶液中，金属Zn是否能在 铀阴极上析出？如溶液的pH为6,能否析出？（在锌电极上，?H2=-0.7Vo） 解答：析=0；产上 + -览 a汕 + %（°” P0=-0.761+0.0591g 0.01 = -0.879V + 血（on Pt）臥析=° + °°591gHj + %伽旳=0比会析出在Z电极上=-0.7V+ 0 + 0.0591gl0-6 =-1.054V故可析出时，H?不会析出。7.用镀铜的钳网电极作阴极，电解

6、O.OlmolLZif"溶液，试计算金属锌析出的最 低pH值，在铜电极上t1h2=-0.4V。解答：跖析=吩血 +y1S«Zh：- =-0.761 +lg 10-2 =-0.820V斥析+=+0.059lgarw+ - 0.4V =-0.059/;H - 0.42 Pn 20.820-0.4 r “pH >= 7.120.0598.用汞阴极恒电流电解pH为1的Zn»溶液，在汞电极上，nm-l.OVo试计算在 氢析出前，试液中残留的Z2"浓度。解答:% 用=-0.059/?/-1.0 = -1.0591.059 = 0.761 +log a7 十2

7、"a”+ =7.91xl0Tb"o/Z?9.在ImolL"1硫酸介质中，电解lmolL"硫酸锌与lmolL"硫酸镉混合溶液，试问:（1）电解时，锌与镉何者先析出？（2）能不能用电解法完全分离锌和镉？电解时，应采用什么电极？白电极上-0.2V, “H：（汞电极上）=-1.0V处戶0,畑=0解答:(pCF/ = -0.402VCd先析出。(1)炉力产析=-0.761+°?严=-0.761V0c 沪析=-°-402 +塩 acdz+ = -°-402V（2）锌析出时，Cd-为由下式算出。-0.761 = -0.402 +

8、 lg aCJ：+(xcdz = 6.77 x 1013aho/ L"1此时应用汞电极，否则H：将析出。10.用控制电位电解法电解0.lmol L-1硫酸铜溶液，如控制电解时的阴极电位为 -0.10V （对SCE）,使电解完成，试计算铜离子被电解析出的百分数。解答：怙严/ = +0.345V-0.10-0.245 = +0.345 +0.059,丁叭产(0345 + 0245 + 010)x20.059= -23.39咲严=4.08 x IO"24mol L7l 析出百分数00%11在lOOniL试液中，使用表面枳为lOcnf的电极进行控制电位电解，被测物质 的扩散系数为5

9、X10-5cm-/s,扩散层厚度为2X10-3cnio如以电流降至起始值的 0.1%时视作电解完全，需要多长时间？解答:D=5 X 10'5cnr/sA=10cnrS=2X10-3cmV= 100nil= 100cm3=0.0645 mm"125.8x5x10"5x10100x2xl0s丄=0.001 = 10 n */ -3=-k t t=4651minio12.用控制电位法电解某物质，初始电流为2.20A,电解8mm后，电流降至0.29A, 估计该物质析出99.9%时所需的时间为多少？解答：io=2.20A t=8niin it=0.29Ait=0.29=ioX

10、Wk，t0.29T20-0.88=kX8k=0.11 - = 99.9%= (1-10 % )/ = 1 10“ Qo2.303k '7 2.303k10 k，t=l-0.999=0.001 -k t=-3 t= =27.3nuii-0.11m=3.88 X105X 114.82 X 103=4.46mg13.用控制电位库仑法测定In”，在汞阴极上还原成金属锢析出，初始电流为150 mA,以k=0.0058imn-1的指数方程衰减，20mm后降到接近于零。试计算试液 中锢的含量。解答：(Mm=l 14.82)mA?° = 2.303k =150xl0A2.303x0.0058

11、 mm"0 = 11.23=3.88x10* 加/Mm=3.88X 105X 114.82 X 103=4.46mg14.用控制电位库仑法测定Ed在lOO.OniL酸性试液中进行电解，B厂在铀阳极上 氧化为Bd,当电解电流降至接近于零时，测得所消耗的电量为105.5C。试计 算试液中B广的浓度。解答：105.5C = lx96500x_m=W = 1.09 x l03 mol96500厂 1.09X10"3C = r-100x10-°= 1.09x10"2/Z7115在库仑滴定中，1 niA-s-1相当于多少OH的量?解答Q=1 mA s =1x10 3

12、A s=lxlO 3 库仑11=1, F=96500, M=17Olx ICT'7 = Mm =xl7 = 1.76xl0"7nF 1x9650016. 某含氯试样2.000g,溶解后在酸性溶液中进行电解。用银作阳极并控制其电 位为+0.25V (对SCE), C1-在银阳极上进行反应，生成AgClo当电解完合后， 与电解池串联的氢氧库仑计中产生48.5niL混合气体(25°C, 101325Pa)o试 计算该试样中氯的百分含量。解答Q = 48.5" Xx- = 255.20C29S0.174121 = 22iZ2 = 2.64 xio-3/W>/

13、M 96500m = 2.64 x 10'3 x 35.5 = 0.09372g = 4.6%200g17. 某含碎试样5.000g经处理溶解后，将试液中的神用肘还原为三价神，除去过量还原剂, 加碳酸氢钠缓冲液置电解池中，在120mA的恒定电流匚 用电解产生的B来进行库仑滴定HAsO-,经9 nmi20s到达滴定终点，试计算试样中AhO?的百分含量。解答M* 197.84As t HAsO（m）+6 = HAsOl" + 2FO = / = 120x103Ax5605 = 2x96500xZ!l MI.碘摩尔数I"。x560 = 3 48x10-5/w?/ =呻摩尔

14、数 2x96500AS2O3 摩尔数=1.74x10 乃 molAs93%=174 x 10一5 x Mg5x 100% =1.74x10-5x197.845= 0.688%18用库仑滴定法测定水中的酚。取lOOniL水样经微酸化后加入澳化钾电解，氧 化产生的漠与酚反应：C6H5OH+3Eu=E【3CeH9H I +3HBr 通过的恒定电流为15.0111A,经8iiiin20s到达终点，计算水中的酚含量（以mg/L 表示）为多少？解答3Brz 绘 1C6H5OH1.5x52x965001.5x53x2x96500Q=150mAX W3X500s=2X 96500 X nBn （ % 为 Br：的摩尔数）=1.29xl0-5mol%_iLx94_l21g100 mL 100 mL =12.1 加g / 厶补充习题1. 电解分析中，工作电极有什么特殊要求？电解液中为什么还要加入惰性电解质、缓冲液 和络合剂？2.