武汉大学分析化学下册考研课件-电分析

电分析化学考研内容概述电分析化学的基本概念电化学反应电分析化学研究的是利用电化学方法对物质进行定性、定量分析和结构分析，以及对物质进行电化学性质的研究。电极电极是电化学反应发生的地方，一般由金属或半导体材料制成，通过电极表面的电子转移，实现物质的氧化还原反应。电位电位是电化学反应中电子的势能，是电化学分析方法的核心指标。电极电位的测量1测量方法使用高阻抗伏特计测量2参考电极使用标准氢电极或其他参考电极3指示电极使用与被测溶液中的离子发生反应的电极电极电位的测量是电化学分析的基础。通过使用高阻抗伏特计，我们可以精确测量电极之间的电位差。为了获得准确的电位测量，我们需要一个参考电极，例如标准氢电极，作为电位测量的基准。同时，指示电极与被测溶液中的离子发生反应，并产生相应的电位变化。标准电极电位定义在标准状态下，将某电极与标准氢电极组成电池，该电池反应的平衡电势即为该电极的标准电极电位。意义衡量电极得失电子的能力，数值越高，得电子能力越强。电池电势与自发反应1电势正值2自发反应进行3电势负值4非自发需要外加能量电池电势计算方法公式应用场景能斯特方程E=E°-(RT/nF)lnQ计算非标准条件下的电池电势吉布斯自由能变化ΔG=-nFE计算反应的自发性法拉第定律Q=It=nFΔm/M计算电解过程中电解产物的质量电位滴定法原理电位滴定法是利用指示电极和参比电极测量溶液电位变化来确定滴定终点的方法。方法滴定过程中，指示电极的电位会随着滴定剂的加入而发生变化，当滴定终点到达时，电位会发生突变。应用电位滴定法广泛用于酸碱滴定、氧化还原滴定、络合滴定等，可用于测定各种物质的含量。电位滴定法操作步骤1准备工作准备滴定装置，包括滴定管、电极、电位计等，并根据实验需要选择合适的溶液和指示剂。2溶液配制根据实验要求配制标准溶液和待测溶液，并进行必要的校正和标定。3滴定过程将标准溶液滴入待测溶液中，不断监测电极电位变化，并记录数据。4数据分析根据滴定曲线确定滴定终点，并计算待测物质的浓度或含量。电位滴定的应用酸碱滴定用于测定酸碱度，例如测定醋酸、氨水等弱酸弱碱的浓度。沉淀滴定测定卤化物、硫化物、氰化物等离子的浓度，例如测定银离子的浓度。氧化还原滴定测定氧化剂或还原剂的浓度，例如测定铁离子的浓度。络合滴定测定金属离子的浓度，例如测定钙离子的浓度。电流滴定法原理电流滴定法是利用电流的变化来指示滴定终点的分析方法。特点灵敏度高选择性好适用范围广电流滴定法原理1反应电极反应发生在指示电极表面，产生电流2滴定加入标准溶液，导致电流变化3终点滴定终点与反应当量点对应电流滴定法操作步骤准备准备滴定装置，包括滴定管、电解池、指示电极、参比电极和电流计。滴定用已知浓度的滴定剂滴定待测溶液，同时用电流计监测电流变化。终点判定根据电流变化曲线确定滴定终点，即电流变化最大处。计算根据滴定终点消耗的滴定剂体积和浓度，计算待测物质的浓度。电流滴定法的应用1酸碱滴定确定样品中酸或碱的浓度，例如分析食品中的酸度。2沉淀滴定确定样品中离子浓度，例如测定水样中的卤素含量。3络合滴定确定样品中金属离子的浓度，例如测定水中重金属含量。电位分析法电位分析法的定义电位分析法是一种根据电极电位变化来测定溶液中待测物质浓度的方法。电位分析法的原理电位分析法基于电化学电池中的电极电位与待测物质浓度之间的关系。电位分析法的类型电位分析法可以分为直接电位法和电位滴定法。电位分析法的特点高灵敏度电位分析法对目标物质浓度的变化非常敏感，可以检测到很低的浓度。选择性强电位分析法可以通过选择合适的电极来实现对特定物质的检测，不受其他物质的影响。操作简便电位分析法操作简单，不需要复杂的设备和操作步骤。电位分析法的应用pH测量电位分析法可以精确地测量溶液的pH值，这在化学、生物学和环境监测中至关重要。离子浓度测定电位分析法可以用于测定各种离子的浓度，例如金属离子、卤素离子和有机酸。环境监测电位分析法可以用于监测水质、土壤和空气中的污染物，例如重金属和农药残留。医药分析电位分析法可以用于分析药物的有效成分和杂质，确保药物的质量和安全。伏安法原理伏安法通过改变电解池中工作电极的电位，测量对应电解电流的变化，获得伏安曲线。伏安曲线记录的是电流对电压的变化关系，反映了电解过程中电极反应的规律。优势伏安法具有灵敏度高、选择性好、分析速度快等优点，广泛应用于无机和有机物质的定性、定量分析。伏安法的基本原理1电极反应电解池中，在电极表面发生氧化还原反应。2电流-电压关系施加电压，控制电极反应速率，通过测量电流变化研究电极反应。3伏安曲线以电流为纵坐标，电压为横坐标，绘制伏安曲线。伏安法的定性分析不同物质在一定条件下，会产生特征的伏安曲线，可以用于物质的定性分析。通过分析伏安曲线的形状、峰位和峰高，可以识别物质的种类和含量。可以将未知物质的伏安曲线与已知物质的标准伏安曲线进行比较，从而确定物质的种类。伏安法的定量分析标准曲线法在一定条件下，测定一系列已知浓度的标准溶液的伏安曲线，以峰电流或峰高为纵坐标，以浓度为横坐标作图，得到标准曲线。标准加入法向待测溶液中加入已知浓度的标准溶液，测定加入前后溶液的伏安曲线，根据峰电流或峰高的变化，计算待测溶液的浓度。伏安法的应用定量分析伏安法可以用于测定金属离子的浓度，例如，在环境监测中测定重金属的含量。定性分析伏安法可以用于识别和区分不同的金属离子，例如，在食品安全检测中区分不同的重金属污染物。动力学研究伏安法可以用于研究电化学反应的动力学过程，例如，研究金属的腐蚀机理。极谱分析法电解过程利用汞滴电极在不断更新的电极表面上进行电解，测量电流-电压曲线。扩散控制电流主要由被测物质向电极表面的扩散速度决定，不受电极表面反应速率影响。灵敏度高能测定浓度很低的物质，最低可达10-6mol/L。极谱分析法的原理原理在一定条件下，用滴汞电极作为工作电极，通过改变外加电压，测定溶液中被测物质在滴汞电极上被还原或氧化的电流与外加电压之间的关系曲线，即极谱曲线，从而进行定性和定量分析核心滴汞电极不断产生新的汞滴，使其表面始终保持清洁，避免电极表面的污染特点灵敏度高、选择性好、操作简单极谱分析法的特点高灵敏度：极谱法具有很高的灵敏度，可以检测浓度很低的物质。较好的选择性：通过选择合适的电解电压，可以实现对多种物质的分析。应用广泛：极谱法可以用于分析金属离子、有机化合物、无机化合物等。极谱分析法的定性分析半波电位半波电位是极谱波曲线上的一个重要参数，它与被测物质的化学性质有关，可用于定性分析。极谱图不同物质的极谱图具有不同的特征，可以通过比较半波电位和波形来识别物质。极谱分析法的定量分析标准曲线法通过绘制已知浓度标准溶液的极谱图，得到一系列电流与浓度对应的点，并进行线性拟合，得到标准曲线。然后测定未知样品的极谱图，根据其扩散电流值在标准曲线上查找相应的浓度。内标法在待测样品中加入已知浓度的内标物质，内标物质的极谱波与待测物质的极谱波不重叠。通过比较待测物质和内标物质的扩散电流，计算待测物质的浓度。极谱分析法的应用1无机物分析测定金属离子的浓度，如铅、镉、汞等重金属。2有机物分析测定有机化合物的浓度，如维生素、药物、农药等。3环境监测分析水体、土壤、空气中的污染物，如重金属、农药残留等。电化学分析方法比较速度电化学分析方法通常速度很快，可以进行实时监测和快速分析。灵敏度电化学分析方法可以检测低浓度的物质，灵敏度较高。成本电化学分析方法通常比其他分析方法成本更低