電解和庫侖分析法

電解和庫侖分析法第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電解分析基礎(chǔ)

fundamentofelectrolyticanalysis1.電解裝置電解電池：正極(陽極)負(fù)極(陰極)第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電解過程(電解硫酸銅溶液)當(dāng)逐漸增加電壓，達(dá)到一定值后，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)：陰極反應(yīng)：Cu2++2e＝Cu

陽極反應(yīng)：2H2O＝O2

+4H++4e電池反應(yīng)：2Cu2++2H2O=2Cu+O2+4H+電池電動(dòng)勢為：E=0.307-1.22=-0.91(V)外加電壓為0.91V時(shí)，陰極是否有銅析出?第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、理論分解電壓與析出電位

theoreticaldecompositionvoltageanddepositedpotential

1.理論分解電壓

根據(jù)能斯特方程計(jì)算，使反應(yīng)進(jìn)行,需要提供的最小外加電壓（D′點(diǎn)）。2.實(shí)際分解電壓（析出電位）

實(shí)際開始發(fā)生電解反應(yīng)時(shí)的電壓，其值大于理論分解電壓（D點(diǎn)）。3.產(chǎn)生差別的原因E外=（E陽+η陽）-（E陰+η陰）+iR

理論分解電壓小于實(shí)際分解電壓的原因是由于超電位的存在，但超電位是如何產(chǎn)生的呢？

超電位（η）、電解回路的電壓降（iR）的存在。則外加電壓應(yīng)為：第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、濃差極化與電化學(xué)極化

concentrationpolarizationandelectrochemicalpolarization產(chǎn)生超電位的原因：電極極化

電極極化：電解時(shí)，電極上有凈電流流過時(shí)，電極電位偏離其平衡電位的現(xiàn)象。濃差極化：電流流過電極，表面形成濃度梯度。使正極電位增大，負(fù)極電位減小。減小濃差極化的方法：a.減小電流，增加電極面積；b.攪拌，有利于擴(kuò)散第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電重量分析法與電解分離

electrogravimetricanalysisandelectrolyticseparation電重量分析法:利用電解將被測組分從一定體積溶液中完全沉積在陰極上，通過稱量陰極增重的方法來確定溶液中待測離子的濃度。1.恒電流電重量分析法保持電流在2-5A之間恒定，電壓變化，最終穩(wěn)定在H2的析出電位。選擇性差，分析時(shí)間短，銅合金的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2.控制陰極電位電重量分析法(1)三電極系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)外電壓，陰極電位保持恒定。選擇性好。第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)A、B兩物質(zhì)分離的必要條件a.A物質(zhì)析出完全時(shí),陰極電位未達(dá)到B物質(zhì)的析出電位(圖)；b.被分離兩金屬離子均為一價(jià),析出電位差>0.35Vc.被分離兩金屬離子均為二價(jià),析出電位差>0.20V對(duì)于一價(jià)離子,濃度降低10倍,陰極電位降低0.059V。電解時(shí)間如何控制？濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如何？

第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月電解時(shí)間的控制控制陰極電位電重量分析過程中如何控制電解時(shí)間?電流-時(shí)間曲線:A：電極面積；D：擴(kuò)散系數(shù)；V：溶液體積；

：擴(kuò)散層厚度第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月電解完成99.9%所需的時(shí)間為:

t99.9%=7.0V

/DA電解完成的程度與起始濃度無關(guān)。與溶液體積V成正比，與電極面積A成反比。當(dāng)it/i0=0.001時(shí)，認(rèn)為電解完全。第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章

電解與庫侖分析法第二節(jié)

庫侖分析原理與應(yīng)用一、電解分析原理與過程principalandgeneralprocessofcoulometricanalysis二、電量的確定thequantityofelectricalcharge三、電流效率與影響電流效率的因素currentefficiencyandfactorseffectedoncurrentefficiency

principleandapplicationsofcoulometricanalysiselectrolyticandcoulometricanalysis第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、庫侖分析原理與過程庫侖分析法：電極反應(yīng)-電量-物質(zhì)量相互關(guān)系；庫侖分析法的理論基礎(chǔ)：法拉第電解定律；基本要求：電極反應(yīng)單純，電流效率100%。1.法拉第電解定律法拉第第一定律:物質(zhì)在電極上析出產(chǎn)物的質(zhì)量W與通過電解池的電量Q成正比。法拉第第二定律:principleandgeneralprocessofcoulometricanalysis式中：M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（g），Q為電量（1庫侖=1安培×1秒），F(xiàn)為法拉第常數(shù)（1F=96487庫侖），n為電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2.裝置與過程(2)將一定體積的試樣溶液加入到電解池中，接通庫侖計(jì)電解。當(dāng)電解電流降低到背景電流時(shí)，停止。由庫侖計(jì)記錄的電量計(jì)算待測物質(zhì)的含量。

(1)預(yù)電解,消除電活性雜質(zhì)。通N2除氧。預(yù)電解達(dá)到背景電流,不接通庫侖計(jì)。第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電量的確定

thequantityofelectricalcharge恒電流：Q=i

t恒陰極電位：電流隨時(shí)間變化時(shí)作圖法：以lgit對(duì)t作圖，斜率k；截距l(xiāng)gi0；要求電流效率100%第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月庫侖計(jì)（1）氫氧庫侖計(jì)(電解水)1F電量產(chǎn)生氫氣11200mL；

氧氣5600mL。

共產(chǎn)生16800mL氣體。（2）庫侖式庫侖計(jì)

電解硫酸銅水溶液。電解結(jié)束后，反向恒電流電解，沉積的Cu全部反應(yīng):Q=i

t

（3）電子積分庫侖計(jì)第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電流效率與影響電流效率的因素

currentefficiencyandfactorseffectedoncurrentefficiency

影響電流效率的因素：（1）溶劑的電極反應(yīng)；（2）溶液中雜質(zhì)的電解反應(yīng)；（3）水中溶解氧；（4）電解產(chǎn)物的再反應(yīng)；（5）充電電容。第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

庫侖滴定一、庫侖滴定coulometrictitration二、自動(dòng)庫侖滴定automatedcoulometrictitrationelectrolyticandcoulometricanalysiscoulometrictitration第九章

電解與庫侖分析法第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一、庫侖滴定──恒電流庫侖分析

coulometrictitration1.控制電流的電解過程

在特定的電解液中，以電極反應(yīng)產(chǎn)物作為滴定劑（電生滴定劑，相當(dāng)于化學(xué)滴定中的標(biāo)準(zhǔn)溶液）與待測物質(zhì)定量作用；借助于電位法或指示劑來指示滴定終點(diǎn)。故庫侖滴定并不需要化學(xué)滴定和其它儀器滴定分析中的標(biāo)準(zhǔn)溶液和體積計(jì)量。第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2.庫侖滴定的特點(diǎn)(1)不必配制標(biāo)準(zhǔn)溶液

簡便，簡化了操作過程；(2)可實(shí)現(xiàn)容量分析中不易實(shí)現(xiàn)的滴定Cu+、Br2、Cl2作為滴定劑；(3)滴定劑來自于電解時(shí)的電極產(chǎn)物

快速，產(chǎn)生后立即與溶液中待測物質(zhì)反應(yīng)；(4)庫侖滴定中的電量較為容易控制和準(zhǔn)確測量

準(zhǔn)確，可達(dá)0.2%；(5)方法的靈敏度、準(zhǔn)確度較高。

靈敏，可檢測出物質(zhì)量達(dá)

10-5-10-9g/mL?；鶞?zhǔn)物測定；(6)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滴定

易自動(dòng)化第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.庫侖滴定的應(yīng)用(1)酸堿滴定陽極反應(yīng)：H2O=（1/2）O2+2H++2e陰極反應(yīng)：2H2O=H2+2OH--2e(2)沉淀滴定陽極反應(yīng)：Ag=Ag++e（Pb=Pb2++2e）(3)配位滴定陰極反應(yīng)：HgY+2e=Hg+Y4-(4)氧化還原滴定陽極反應(yīng)：2Br-=Br2+2e2I-=I2+2e第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、自動(dòng)庫侖滴定

automatedcoulometrictitration1.鋼鐵試樣中含碳量的自動(dòng)庫侖測定原理：試樣在1200°C左右燃燒，產(chǎn)生的CO2導(dǎo)入高氯酸鋇酸性溶液，發(fā)生如下反應(yīng)：Ba(ClO4)2+H2O+CO2→BaCO3↓+2HClO4反應(yīng)后溶液的酸度增加，開始電解，產(chǎn)生一定量OH-

2H2O+2e→2OH-+H2（陰極反應(yīng)）溶液恢復(fù)到原來酸度值時(shí)，停止電解。

消耗的電量→產(chǎn)生的OH-量→中和的HClO4量二摩爾的高氯酸相當(dāng)于一摩爾的碳?？捎蓛x器讀數(shù)裝置直接讀出含碳量。第21頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2.污水中化學(xué)耗氧量的測定

化學(xué)耗氧量（COD）是評(píng)價(jià)水質(zhì)污染程度的重要指標(biāo)。它是指1dm3水中可被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)化