2022年2022年電解分析法和庫侖分析法教案

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載第 十 二 章電 解 分 析 法 和 庫 侖 分 析 法一 .基 本 要 點 ：1. 熟 悉 法 拉 第 電 解 定 律 ；2. 掌 握 控 制 電 位 電 解 的 基 本 原 理 ；3. 理 解 控 制 電 位 庫 侖 分 析 方 法 ；4. 掌 握 恒 電 流 庫 侖 滴 定 的 方 法 原 理 及 應(yīng) 用 ；二 . 學(xué) 時 安 排 ： 4 學(xué) 時電 解 分 析 法 包 括 兩 方 面 的 內(nèi) 容 ：1 利 用 外 加 電 源 電 解 試 液 后 , 直 接 稱 量 在 電 極 上 析 出 的 被 測 物質(zhì) 的 重 （ 質(zhì) ） 量 來 進

2、行 分 析 , 稱 為 電 重 量 分 析 法 ；2 將 電 解 的 方 法 用 于 元 素 的 分 離 , 稱 為 電 解 分 離 法 ；庫 倫 分 析 法 為 利 用 外 加 電 源 電 解 試 液 ,測 量 電 解 完 全 時 所 消 耗 的電 量 , 并 根 據(jù) 所 消 耗 的 電 量 來 測 量 被 測 物 質(zhì) 的 含 量 ；第 一 節(jié)電 解 分 析 的 基 本 原 理一 .電 解 現(xiàn) 象電 解 為 一 個 借 外 部 電 源 的 作 用 來 實 現(xiàn) 化 學(xué) 反 應(yīng) 向 著 非 自 發(fā) 方向 進 行 的 過 程 ；電 解 池 的 陰 極 為 負 極 ,它 與 外 界 電 源 的 負

3、極 相 連 ；陽 極 為 正 極 , 它 與 外 界 電 源 的精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載正 極 相 連 ；例 如 ： 在 c us o 4 溶 液 侵 入 兩 個 鉑 電 極 ,通 過 導(dǎo) 線 分 別 與 電 池 的 正 極 和 負 極 相 聯(lián) ；如 果 兩 極 之 間 有 足 夠 的電 壓 , 那 末 在 兩電 極 上 就 有 電 極 反 應(yīng) 發(fā) 生 ；陽 極 上 有 氧 氣 放 出 ,陰 極 上 有 金 屬 銅 析 出 ；通 過 稱 量 電 極 上 析出 金 屬 銅 的 重 量 來 進 行 分 析 , 這 就 為 電 重 量 法 ；二 . . 分 解

4、電 壓 與 超 電 壓分 解 電 壓 可 以 定 義 為 : 被 電 解 的 物 質(zhì) 在 兩 電 極 上 產(chǎn) 生 迅 速的 和 連 續(xù) 不 斷 的 電 極 反 應(yīng) 時 所 需 的 最 小 的 外 加 電 壓 ； 從 理 論 上講 ,對 于 可 逆 過 程 來 說 ,分 解 電 壓 在 數(shù) 值 上 等 于 它 本 身 所 構(gòu) 成 的原 電 池 的 電 動 勢 ,這 個 電 動 勢 稱 為 反 電 動 勢 ；反 電 動 勢 與 分 解 電壓 數(shù) 值 相 等 ,符 號 相 反 ；反 電 動 勢 阻 止 電 解 作 用 的 進 行 ,只 有 當外 加 電 壓 達 到 能 克 服 此 反 電 動 勢 時

5、 ,電 解 才 能 進 行 ；實 際 分 解 電壓 并 不 等 于（ 而 為 大 于 ）反 電 動 勢 ,這 首 先 為 由 于 存 在 超 電 壓 之故 ；超 電 位 （ 以 符 號 來 表 示 ） 為 指 使 電 解 已 十 分 顯 著 的 速 度進 行 時 ,外 加 電 壓 超 過 可 逆 電 池 電 動 勢 的 值 ；超 電 壓 包 括 陽 極 超電 位 和 陰 極 超 電 位 ； 對 于 電 極 來 說 , 實 際 電 位 與 它 的 可 逆電 位 之 間 的 偏 差 稱 為 超 電 位 ； 在 電 解 分 析 中 , 超 電 位 為 電化 學(xué) 極 化 和 濃 差 極 化 引 起 的

6、 , 前 者 與 電 極 過 程 的 不 可 逆 性 有 關(guān) ；后 者 與 離 子 到 達 電 極 表 面 的 速 度 有 關(guān) ； 超 電 位 為 電 極 極 化 的 度精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載量 ； 超 電 位 的 大 小 與 很 多 因 素 有 關(guān) , 主 要 有 以 下 幾 方 面 ：1 電 極 的 種 類 及 其 表 面 狀 態(tài) ；2 析 出 物 的 形 態(tài) ；3 電 流密 度 ；4 溫 度 ；5 機 械 攪 拌 ；三 .電 解 方 程 式在 電 解 過 程 中 , 外 加 電 壓 v 、 反 電 動 勢 e 反 , 電 解 電 流 i 及 電 解

7、 池 內(nèi) 阻 r 之 間 的 關(guān) 系 可 表 示 如 下 ：電 解 方 程 式 為 電 化 學(xué) 分 析 法 的 基 本 定 律 之 一 ； 通 過 （ 1） 可 以 計 算 出 溶 液 電 解 所 需 的 合 理 外 加 電 壓 , 以 硫 酸 銅 溶 液 為 例 ,該 電 解 池 所 需 的 外 加 電 壓 為 ：v= e 反+ + i r =0. 91 + 0. 72 + 0. 05 = 1.6 8 v四 . 兩 種 電 解 過 程能 斯 特 方 程 式 有 兩 方 面 的 含 義 ：1 對 于 一 定 的 氧 化 仍 原 體 系 （ 即一 定 ） , 電 極 表 面 氧 化 態(tài)與 仍 原

8、 態(tài) 活 度 的 比 率 決 定 電 極 電 位 ；2 對 于 一 定 的 氧 化 仍 原 體 系 （ 即一 定 ） , 電 極 電 位 決 定 電極 表 面 氧 化 態(tài) 與 仍 原 態(tài) 活 度 的 比 率 ；究 竟 哪 一 個 起 主 導(dǎo) 作 用 , 這 要 看 具 體 的 電 解 過 程 ； 電 解 過程 有 兩 種 ：控 制 電 流 電 解 過 程 和 控 制 電 位 電 解 過 程 ；在 控 制 電 流電 解 過 程 中 ,外 加 電 壓 一 般 較 大 ,保 證 電 極 上 總 有 化 學(xué) 反 應(yīng) 不 斷發(fā) 生 , 電 流 強 度 基 本 保 持 不 變 ；在 控 制 電 位 電 解

9、 過 程 中 , 調(diào) 節(jié)外 加 電 壓 , 工 作 電 極 的 電 位 控 制 在 某 一 定 數(shù) 值 或 某 一 小 范 圍 內(nèi) ,使 被 測 離 子 在 電 極 上 析 出 , 其 它 離 子 留 在 溶 液 中 ；第 二 節(jié)電 解 分 析 法一 . .控 制 電 流 電 解 分 析 法1 儀 器 裝 置2 控 制 電 流 電 解 過 程 中 的 電 位 時 間 曲 線電 解 過 程 中 陰 極 電 位 與 時 間 的 關(guān) 系 曲 線 如 圖 所 示 ；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載電 解 一 開 始 , 陰 極 電 位 立 即 從 較 正 的 電 位 向

10、負 的 方 向 變 化 ,到 電 位 達 到的 仍 原 電 位 時 , 陰 極 電 位 符 合 能 斯 特 方 程 式 :3 應(yīng) 用用 控 制 電 流 電 解 分 析 法 測 定 的 常 見 元 素精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載控 制 電 流 電 解 法 一 般 只 適 用 于 溶 液 中 只 含 一 種 金 屬 離 子 的情 況 ；如 果 溶 液 中 存 在 兩 種 或 兩 種 以 上 的 金 屬 離 子 ,且 其 仍 原 電位 相 差 不 大 ,就 不 能 用 該 法 分 離 測 定 ,所 以 選 擇 性 不 高 為 該 法 的最 大 缺 點 ； 但 這 種

11、 方 法 可 以 分 離 電 動 序 中 氫 以 前 和 氫 以 后 的 金屬 ；二 . 控 制 陰 極 電 位 電 解 分 析 法在 控 制 陰 極 電 位 電 解 分 析 法 中 , 調(diào) 節(jié) 外 加 電 壓 為 工 作 電 極 的電 位 控 制 在 一 定 范 圍 內(nèi) 或 某 一 電 位 值 ,使 被 測 離 子 在 工 作 電 極 上析 出 ,而 其 它 離 子 仍 留 在 溶 液 中 ,從 而 達 到 分 離 和 測 定 元 素 的 目的 ；1 裝 置2 陰 極 電 位 的 選 擇需 要 控 制 的 電 位 值 ,通 常 為 通 過 比 較 在 分 析 實 驗 條 件 下 共 存精品學(xué)

12、習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載離 子 的 i - e 曲 線 而 確 定 的 ； 從 圖 中 可 以 看 出 , 要 使 甲 離 子 仍 原 , 陰 極 電 位 須 負 于 a,但 要 防 止 乙 離 子 析 出 ,陰 極 電 位 又 須 正 與 b , 因 此 ,陰 極 電 位 控 制 在 a 與 b 之 間 就 可 使 甲 離 子 定 量 析 出 而 乙 離子 仍 留 在 溶 液 中 ；3 控 制 電 位 電 解 過 程 中 電 流 與 時 間 的 關(guān) 系在 控 制 電 位 電 解 過 程 中 ,由 于 被 測 金 屬 離 子 在 陰 極 上 不 斷 仍原 析 出

13、 ,所 以 電 流 隨 時 間 的 增 長 而 減 小 ,最 后 達 到 恒 定 的 最 小 值 ；由 曲 線 圖 可 知 ,電 解 電 流 隨 時 間 的 增 長 以 負 指 數(shù) 關(guān) 系 衰 減 ；陰 極電 位 雖 然 不 變 ,但 外 加 電 壓 卻 隨 時 間 下 降 ；因 此 ,在 控 制 陰 極 電位 電 解 過 程 中 ,需 要 不 斷 的 降 低 外 加 電 壓 ,同 時 電 解 電 流 也 隨 時間 而 逐 漸 減 小 ； 當 電 流 趨 于 零 時 , 說 明 電 解 已 經(jīng) 完 全 ；4 應(yīng) 用控 制 陰 極 電 位 電 解 法 的 最 大 特 點 為 它 的 選 擇 性

14、好 ,所 以 它 的用 途 較 控 制 電 流 電 解 法 廣 泛 ；只 要 陰 極 電 位 選 擇 得 當 ,可 以 使 共存 金 屬 離 子 依 次 先 后 在 陰 極 上 分 別 析 出 ,實 現(xiàn) 分 離 或 分 別 定 量 測定 ；第 三 節(jié)電 重 量 分 析 的 實 驗 條 件一 影 響 金 屬 析 出 性 質(zhì) 的 因 素1 電 流 密 度 的 影 響2 攪 拌 和 加 熱 的 影 響3 酸 度 的 影 響4 絡(luò) 合 劑 的 影 響二 . 陰 極 干 擾 反 應(yīng) 及 其 消 除 方 法溶 解 氧 或 氯 的 影 響陽 極 上 的 再 氧 化pt陽 極 的 溶 解第 四 節(jié)庫 侖 分

15、析 法 基 礎(chǔ)一 . 法 拉 第 定 律精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載法 拉 第 定 律 包 括 兩 方 面 內(nèi) 容 ：1 電 流 通 過 電 解 質(zhì) 溶 液 時 , 物 質(zhì) 在 電 極 上 析 出 的 質(zhì) 量 與 通 過 電解 池 的 電 量 成 正 比 ,即 與 電 流 密 度 和 通 過 電 流 的 時 間 的 乘 積 成 正精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載比 ； 這 為 法 拉 第 第 一 定 律 ；m q精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載m i.t; q =i.t2 相 同 的 電 量 通 過 各 種 不 同 的 電 解 質(zhì)

16、溶 液 時 , 在 電 極 上 所 獲 得的 各 種 產(chǎn) 物 的 質(zhì) 量 與 它 們 的 摩 爾 質(zhì) 量 成 正 比 ；這 為 法 拉 第 第 二 定律 ； 合 并 法 拉 第 第 一 , 第 二 定 律 可 以 得 到m= m b. i.t/ f式 中 , m b 為 電 解 產(chǎn) 物 的 摩 爾 質(zhì) 量 ； m b / f 相 當 于 通 過 1 庫倫 電 量 使 物 質(zhì) 在 電 極 上 析 出 的 質(zhì) 量 ；二 . 電 流 效 率由 法 拉 第 電 解 定 律 可 知 , 當 物 質(zhì) 以 10 0% 的 電 流 效 率 進 行 電解 反 應(yīng) 時 , 那 麼 就 可 以 通 過 測 量 進

17、行 電 解 反 應(yīng) 所 消 耗 的 電 量 庫倫 數(shù) , 求 得 電 極 上 起 反 應(yīng) 的 物 質(zhì) 的 量 ； 所 謂 10 0 % 的 電 流 效 率 , 指 電 解 時 電 極 上 只 發(fā) 生 主 反 應(yīng) , 不 發(fā) 生 副 反 應(yīng) ；影 響 電 流 效 率 的 主 要 因 素 有 ：溶 劑 的 電 極 反 應(yīng) ；電 解 質(zhì) 中 的 雜 質(zhì) 在 電 極 上 的 反 應(yīng)溶 液 中 可 溶 性 氣 體 的 電 極 反 應(yīng)電 極 自 身 的 反 應(yīng)（ 5 ） 電 解 產(chǎn) 物 的 再 反 應(yīng)第 五 節(jié)控 制 電 位 庫 侖 分 析 法原 理 和 裝 置控 制 電 位 庫 侖 分 析 用 控 制

18、電 極 電 位 的 方 法 進 行 電 解 ,并 用 庫侖 計 或 作 圖 法 來 測 定 電 解 時 所 消 耗 的 電 量 ,由 此 計 算 出 電 極 上 起反 應(yīng) 的 被 測 物 質(zhì) 的 量 ；測 量 電 量 的 方 法 ：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載庫 侖 計 氫 氧 氣 體 庫 侖 計 的 構(gòu) 造它 由 一 支 帶 有 活 塞 和 兩 個 鉑 電 極 的 玻 管 同 一 支 刻 度 管 相 連接 ,管 中 充 以 0.5 m ol / lk 2 so4 溶 液 ；當 有 電 流 流 過 時 ,鉑 陰 極 上析 出 氫 氣 ,鉑 陽 極 上 析 出

19、氧 氣 ,從 右 邊 管 中 電 解 前 后 液 面 差 就 可讀 出 氫 氧 氣 體 的 總 體 積 ； 在 標 準 狀 況 下 , 每 庫 侖 電 量 析 出0. 17 39m l氫 氧 混 合 氣 體 ； 根 據(jù) 法 拉 第 定 律 , 即 可 得 到 被 測 物 質(zhì)的 量 ；第 六 節(jié)控 制 電 流 庫 侖 分 析 法一 . 基 本 原 理 和 裝 置1 . 控 制 電 流 庫 侖 分 析 基 本 原 理廣 義 上 說 , 控 制 電 流 庫 侖 分 析 為 指 以 恒 定 電 流 進 行 電 解 , 測量 電 解 完 全 時 所 消 耗 的 時 間 ,再 由 法 拉 第 定 律 計

20、算 分 析 結(jié) 果 的 分析 方 法 ； 它 可 按 下 述 兩 種 類 型 進 行 ： 1 被 測 定 物 質(zhì) 直 接 在 電 極 上 起 反 應(yīng) ； 2 在 試 液 中 加 入 大 量 物 質(zhì) ,使 此 物 質(zhì) 經(jīng) 電 解 反 應(yīng) 后 產(chǎn) 生 一 種 試劑 , 然 后 此 試 劑 與 被 測 物 起 反 應(yīng) ； 一 般 都 按 第 二 種 類 型 進 行 ；這 種 方 法 為 在 試 液 中 加 入 適 當 的 輔 助 劑 后 ,以 一 定 強 度 的 恒 定 電流 進 行 電 解 ,由 電 極 反 應(yīng) 產(chǎn) 生 一 種 “滴 定 劑 ”；該 滴 定 劑 與 被 測 物質(zhì) 發(fā) 生 定 量 反

21、 應(yīng) ；當 被 測 物 質(zhì) 作 用 完 后 ,用 適 當 的 方 法 指 示 終 點精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載并 立 即 停 止 電 解 ； 由 電 解 進 行 的 時 間 t s 及 電 流 強 度 i a , 可 按法 拉 第 定 律 計 算 被 測 物 的 量2 儀 器 裝 置二 . 指 示 終 點 的 方 法1 . 化 學(xué) 指 示 劑 法普 通 容 量 分 析 中 所 用 的 化 學(xué) 指 示 劑 , 均 可 用 于 庫 侖 滴 定 法 中 ； 例 如 , 肼 的 測 定 , 電 解 液 中 有 肼 和 大 量k b r , 加 入m o 為 指示 劑 , 電 極 反 應(yīng) 為 ：電 極 上 產(chǎn) 生 的 b r 2 與 溶 液 中 的 肼 起 反 應(yīng) ：nh 2 -n h 2 + 2 b r 2 =n 2 + 4 h b r過 量 的 b r 2 使 指 示 劑 退 色 , 指 示 終 點 , 停 止 電 解 ；2 電 位 法利 用 庫 侖 滴 定 法 測 定 溶 液 中 酸 的