庫侖分析法測量砷

1、庫侖分析法測定水樣中的砷,一、實驗?zāi)康?1、熟悉庫侖法的基本原理和特點 2、掌握庫侖儀的使用方法,一、庫侖分析基本原理 根據(jù)待測物質(zhì)在電解過程中所消耗的電量來求得該物質(zhì)的方法稱為庫侖分析法或電量分析法 它分為,控制電流庫侖滴定法控制電流電解 控制電位庫侖分析法控制電位電解,一)法拉第電解定律 1. 先決條件 (1) 工作電極上除待測物質(zhì)外，無其它任何電極反應(yīng)發(fā)生（無副反應(yīng)） (2) 電流效率必須100,2. 法拉第（Faraday）定律 庫侖分析法的定量依據(jù)是法拉第（Faraday）定律,m電解析出物質(zhì)的質(zhì)量（g） M析出物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（gmol -1 ） n電極反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移數(shù) F法拉第常

2、數(shù) 96485（c mol-1） Q通過電解池的電量 i通過電解池的電流強(qiáng)度（A） t電解進(jìn)行的時間（S,1）溶劑的電極反應(yīng) 常用的溶劑是H2O，其電極反應(yīng)主要是H+的還原（陰極反應(yīng)）和H2O的電解 2 H2O4 H+O2+4e- 陽極反應(yīng) 可控制工作電極電位和溶液pH值，防止H2或O2在電極上析出,二) 影響電流效率的因素,庫侖分析法的先決條件是電流效率為100,2）電活性物質(zhì)在電極上的反應(yīng),溶劑或試劑中微量易氧化或還原雜質(zhì)在電極上反應(yīng)影響電流效率 可用純?nèi)軇┳骺瞻准右孕Ｕ?，或進(jìn)行預(yù)電解除去雜質(zhì) （3）可溶性氣體的電極反應(yīng) 只要是溶解的O2，它易在陰極上還原為H2O或H2O2，可通過惰性

3、氣體（N2）數(shù)分鐘除去，或在惰性氣氛中電解,4）電極自身參與反應(yīng),電極本身在電解液中溶解。防止方法：采用惰性電極或其它材料作電極 （5）電解產(chǎn)物的再反應(yīng) 常見的是兩個電極上的電解產(chǎn)物相互反應(yīng)或一個電極上的反應(yīng)產(chǎn)物又在另一個電極上反應(yīng) 防止方法: 是選擇合適的電解液或電極，或采用隔膜將陰陽極隔開，或?qū)⑤o助電極置于另一容器內(nèi)用鹽橋相連接 （6）共存離子的電解 把共存離子預(yù)先進(jìn)行分離,采用較高純度的試劑和溶劑，設(shè)法避免電極上副反應(yīng)的發(fā)生，才能保證電流效率達(dá)到100%或接近100,二、庫侖滴定法（恒電流庫侖滴定法,建立在控制電流電解過程上的庫侖分析法,電解池,電極反應(yīng)產(chǎn)生“滴定劑”，與待測物,恒定電流

4、,定量反應(yīng) 完全,指示終點到達(dá)，停止電解,據(jù)消耗Q，計算m待,一）儀器裝置,電解發(fā)生系統(tǒng) 提供一個恒電流，產(chǎn)生“滴定劑”，并記錄電解時間 終點指示系統(tǒng)指示滴定終點,終點指示系統(tǒng),電解發(fā)生系統(tǒng),1. 恒電流電源(串聯(lián)的干電池和蓄電池等,供給120 mA的工作電流，一般不超過100mA,可用電鐘或停表或電子計時器，庫侖滴定中，計時的準(zhǔn)確度影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，為減小計時相對誤差，可采用較長的滴定時間。一般為100 200 s,2. 計時裝置,3. 庫侖池（也稱電解池或滴定池,電解產(chǎn)生“滴定劑”和進(jìn)行滴定反應(yīng)的裝置 圖中1為工作電極產(chǎn)生滴定劑的電極（Pt工作電極） 圖中2為輔助電極為避免在滴定過程中

5、產(chǎn)生干擾，通常用玻璃套管與工作電極隔開 4. 指示裝置 圖中3，4及與之連接的電路為指示終點的裝置。G為檢流計,二）指示終點的方法,1. 指示劑法 庫侖分析中所使用的指示劑如甲基橙、酚酞、百里酚酞、I2-淀粉等，要求所用的指示劑不起電極反應(yīng) 以測定肼為例：在試液中加入大量輔助電解質(zhì) KBr，并加幾滴甲基橙 電解時的電極反應(yīng)為： Pt 陰極 2H+ + e-H2 Pt 陽極 2Br - Br2+2e- 電極上產(chǎn)生的Br2與溶液中的肼起反應(yīng) NH2-NH2+2Br2 =N2 +4HBr 當(dāng)試液中的肼反應(yīng)完全后，過量的Br2使甲基橙褪色指示終點，停止電解,2. 電位法,與電位滴定相同，庫侖滴定也用電

6、位法來指示滴定終點，在電解池中，另配指示電極與參比電極作為指示系統(tǒng),在電解池中插入兩個Pt電極作指示電極，并在這兩個電極上加一個（50 200 mV ）的小恒電壓，在線路中串聯(lián)一個靈敏的檢流計G，滴定到達(dá)終點時，由于溶液中形成一對可逆電對或一對可逆電對消失，使鉑電極的電流發(fā)生變化或停止變化，指示終點到達(dá)，這種指示終點的辦法稱為死停終點法,3. 死停終點法,例：測定AsO33- 含量時，可以在0.1molL-1 NaHCO3介質(zhì)，0.2 molL-1 KI輔助電解質(zhì)中，電解產(chǎn)生的I2滴定劑滴定AsO33- ，兩個工作電極都是Pt電極 電極反應(yīng)為： 陰極 2H+ + 2e- = H2 陽極 2Br

7、 - = Br2 + 2e 電生的I2 立即與溶液中的 AsO33- 反應(yīng) AsO33- + I2 + H2O = AsO43- + 2I -+ 2H+ 計量點前，溶液中只有Br - 而不存在Br2 ，只有可逆電對的一種狀態(tài)，指示線路中無電流通過，檢流計的光點停在零點（溶液中 AsO43- /AsO33- 為不可逆電對，有過電位,當(dāng)AsO33- 反應(yīng)完畢，溶液中有剩余I2則產(chǎn)生I2 /I -可逆電對，所加小電壓可使和I2在指示電極上發(fā)生電極反應(yīng) 指示陰極 2 + 2e 2- 指示陽極 2 - 2 + 2e 檢流計上有電流通過，檢流計光點突然有較大的偏轉(zhuǎn)，而指示終點到達(dá),死停終點法常用于氧化還原滴定體系，特別是以電生鹵素為滴定劑的庫侖滴定中應(yīng)用最廣,三）庫侖滴定法的特點及應(yīng)用,1. 由于庫侖滴定法所用的滴定劑是由電解產(chǎn)生的，邊產(chǎn)生邊滴定，有可能使用不穩(wěn)定的滴定劑。如：Cl2、Br2、Cu+等，擴(kuò)大了容量分析的應(yīng)用范圍 2. 能用于常量組分及微量物質(zhì)的分析。準(zhǔn)確度高，靈敏度高 3. 不需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 4. 分析速度快，儀器設(shè)備簡單，價格便宜 應(yīng)用廣泛，已廣泛應(yīng)