第十一章電解及庫(kù)侖分析法

1、第十一章電解及庫(kù)侖分析法1、什么叫做分解電壓？為什么實(shí)際分解電壓的數(shù)值比按電解產(chǎn)物所形成的原電池的反電動(dòng)勢(shì)要大？答：分解電壓：在電解時(shí)，能夠使被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速、連續(xù)的電極反應(yīng)，所需的最低外加電壓。因?yàn)楫?dāng)電流通過(guò)電解池時(shí)，電極的實(shí)際電位常偏離平衡電位，即產(chǎn)生極化現(xiàn)象。極化使陽(yáng)極電位變得更 正，陰極電位變得更負(fù)，即產(chǎn)生過(guò)電位(n =n n)，而分解電壓是原電池電動(dòng)勢(shì)、電池過(guò)電位、電解池電壓降iR之和，即：U = ( Ea + n) (Ec + n) + iR所以，實(shí)際分解電壓比電池反電動(dòng)勢(shì)大。2、控制電流電解分析和控制電位電解分析各有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：控制電流電解分析，由于電解電流大，并且

2、基本恒定，因此電解效率高，分析速度快。但由于陰極電位不 斷負(fù)移，其它離子也可能沉積下來(lái)，故選擇性差。而控制陰極電位能有效防止共存離子的干擾，選擇性好，該法即可作定量測(cè)定，又可廣泛作為分離技術(shù)， 常用于多種金屬離子共存情況下某一種離子的測(cè)定。3、庫(kù)侖分析與電解分析在原理、裝置上有何異同點(diǎn)？答：電解分析與庫(kù)侖分析在原理、裝置上有許多共同之處，都需要通過(guò)控制分解電壓或陰極電位來(lái)實(shí)現(xiàn)不同金 屬離子的分離，庫(kù)侖分析也屬于電解分析的范疇。不同的是通常的電解分析是通過(guò)測(cè)量電解上析岀的物質(zhì)的質(zhì) 量來(lái)進(jìn)行定量分析，而庫(kù)侖分析是通過(guò)測(cè)量通過(guò)體系的電量(m = M Q)來(lái)進(jìn)行定量測(cè)定。nF在測(cè)量裝置上，二者也有共同

3、之處，均需要有陰極電位控制裝置，不同之處在于庫(kù)侖分析中需要在電解回 路中串聯(lián)一個(gè)庫(kù)侖計(jì)以測(cè)量通過(guò)體系的電量。4、用庫(kù)侖法在定量分析時(shí)，要取得準(zhǔn)確的分析結(jié)果應(yīng)注意些什么？答：要求電極反應(yīng)單純，電流效率100%，應(yīng)注意消除各種影響電流效率的因素。5、在恒電流庫(kù)侖分析法和控制電位庫(kù)侖分析法中，是如何測(cè)得電量的？答：在控制電位庫(kù)侖分析法中，是用精密庫(kù)侖計(jì)來(lái)測(cè)量電量的。常用的有氣體庫(kù)侖計(jì)和電子積分庫(kù)侖計(jì)等。在 恒電流庫(kù)侖滴定中，由于電流是恒定的，因而通過(guò)精確測(cè)定電解進(jìn)行的時(shí)間及電流強(qiáng)度，即可計(jì)算岀電量。6、 為什么在庫(kù)侖分析中要保證電流效率100% ?如何保證電流效率100% ？答：因?yàn)閹?kù)侖分析的理論依

4、據(jù)是法拉第定律，根據(jù)這一定律，只有當(dāng)電流效率為100%時(shí)，通過(guò)溶液或者電解時(shí)所消耗的電量才能完全應(yīng)用于被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行電極反應(yīng)。消除各種影響電流效率的因素。7、某溶液含有 2mol/L Cu 2+和0.01mol/L Ag +，以Pt為電極電解：(1) 在陰極上首先析岀的是銅還是銀？(2) 能否使兩種金屬離子完全分離？若可以，陰極電位控制在多少？銅和銀在Pt?電極上的過(guò)電位可忽略不計(jì)。(ECU2 /Cu -0.337V E ./Ag 7779V)解：(1)Ecu 二Eg27Cu llglCu2" 0.337 llg 2 = 0.346V因EAg > Ecu所以 Ag先析岀。(2)在

5、電解過(guò)程中，隨著 Ag +的析岀，其濃度逐漸降低。當(dāng)其濃度降為107mol/L時(shí)，可認(rèn)為已析岀完全。此時(shí)，銀的析岀電位為：即當(dāng)Ag +完全析岀時(shí)的電位還未達(dá)到Cu2+的析岀電位，因此只要控制電位在0.3660.346V范圍內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)兩種離子完全分離。0 3解法二：要使某離子析岀(電解)完全，其濃度應(yīng)降低105倍，陰極電位負(fù)移V，故Ag+要析岀完全，n陰極電位為：0.661 0.3 = 0.361(V)，此時(shí)還未達(dá)到 Cu2+的析岀電位，故只要控制陰極電位在0.3610.346V范圍內(nèi)就可使 Ag和Cu完全分離。8、何電解Cu2+和Sn2+的混合酸性溶液，Cu2+和Sn2+的濃度均為0.1mol

6、/L，以鉑為電極進(jìn)行電解。(1)在陰極上 種離子先析出？ ( 2 )若要使兩種金屬離子完全分開(kāi)，陰極電位應(yīng)控制多少？E£2./cu = 0.337V，ES認(rèn)/Sn 713砂)解：( 1) Eg 二丘玉 心 lgCu20.3370059lg0. 0.307V因EgEsn所以 Cu先析岀。(2) Cu析岀完全時(shí)，陰極電位為：0.160 > 0.166 所以 Cu和Sn可完全分開(kāi)，只要控制陰極電位在0.1660.160V之間即可。9、某溶液中含有 0.1mol/L Zn 2+和Cd2+，用電解沉積的辦法可以分離Zn2+和Cd2+，已知=-0.403V，E?力Zn =-0.763V，

7、cd = 0.48V， z 0.70V，計(jì)算當(dāng)鋅開(kāi)始電解沉積時(shí),Cd2+的剩余濃度為多少？解:EcEcd2 心cd二-0.4030:059 lg 0.10.48 二 0.047V故 Cd先析岀。 當(dāng)Zn開(kāi)始沉積時(shí)，2+6Cd = 1.74 1(X mol/L10、用鍍鉑的鉑電極，在25,電流密度為50Am2條件下電解a1的酸性溶液，已知氧和氫的分壓都是101325Pa,H2=0,O2 二 0.487V，忽略 iRO2降，外加電壓應(yīng)為多少?解：陰極陽(yáng)極11、用鍍銅的鉑網(wǎng)電極作陰極，電解0.01mol/L Zn 2+ 溶液，已知 E2 ./Zn = -0.763V，2H+ + 2e = H22H2O 4e = O2 + 4H+Zn=0,h2 一 -0.40V，試計(jì)算析岀金屬鋅的最低。解:Zn的析岀電位為: 氫析岀電位為：若要使電極上只析岀鋅而不析岀氫，則必須滿足EZn2 /Zn EH 7H2即 0.822 > 0.059pH0.40pH > 7.1故要使Zn析岀的最低值為12、用控制陰極電位法電解某物質(zhì), 至原濃度0.01%時(shí)所需的時(shí)間？ 解： 因 it = i0 -10 kt即kt-107.1初始電流為0.23 = 2.502.50A，電解10mi