電解和庫侖試題

1、、選擇題(3)微量分析(4)庫侖滴定不宜用于(1 )(1) 常量分析(2)半微量分析痕量分析在CuSO4溶液中，用鉑電極以0.100A的電流通電10min ,在陰極上沉積的銅的質(zhì)量是多少毫克Ar(Cu) = 63.54(4)(1) 60.0(2) 46.7(3) 39.8(4) 19.8用銀電極電解 1mol/L Br-、1mol/L CNS-、0.001mol/L CI-,0.001mol/L IO 3-和 0.001 mol/LCrO 42-的混合溶液 E(AgBr/Ag)= +0.071V , EAgCNS/Ag) = +0.09V ,E (AgCl/Ag) =+0.222V , E&#

2、39;(AglO 3/Ag) = +0.361V , E'(Ag 2604/Ag) = +0.446V，在銀電極上最 先析出的為 (4 )(1) AgBr AgCNS AgCl AgIO 3庫侖滴定法的“原始基準(zhǔn)”是(4 )(1) 標(biāo)準(zhǔn)溶液(2)基準(zhǔn)物質(zhì) (3)電量(4)法拉第常數(shù)微庫侖滴定分析時(shí)，加入大量去極劑是為了（1）增加溶液導(dǎo)電性（2）抑制副反應(yīng)，提高電流效率（3）控制反應(yīng)速度（4）促進(jìn)電極反應(yīng)用96484 C電量，可使Fe2（SO4）3溶液中沉積出鐵的質(zhì)量是32.06, Ar (O)= 16.00多少克？Ar (Fe) = 55.85, Ar (S)(1) 55.85 29.

3、93(3) 18.62(4) 133.3某有機(jī)物加熱分解產(chǎn)生極不穩(wěn)定的CI2，B2等物質(zhì)，最宜采用測定其量的方法是（3 ）（1）（直接）電位法（2）電位滴定法（3）微庫侖分析（4）電導(dǎo)分析法在控制電位電解法中，被測物電解沉積的分?jǐn)?shù)與（3）（1） 電極面積 A，試液體積V，攪拌速度V，被測物質(zhì)擴(kuò)散 系數(shù)D和電解時(shí)間t有關(guān)（2） A，V，-D，t有關(guān)，還有被測物初始濃度C0有關(guān)（3）與A，V，D，t有關(guān)，而與C0無關(guān)（4）與 A，V，D，t 及 cg 無關(guān)（1）中沒談到Cg，也可認(rèn)為對(duì)在庫侖分析中，為了提高測定的選擇性，一般都是采用(3)(1)大的工作電極(2)大的電流(3)控制電位(4)控制時(shí)間

4、由庫侖法生成的Br2來滴定 Tl +, Tl+ Br2 - Tl + 2Br-到達(dá)終點(diǎn)時(shí)測得電流為10.00mA，時(shí)間為102.0s,溶液中生成的鉈的質(zhì)量是多少克？ Ar (TI) = 204.4(2)(1) 7.203 X 10-4(2) 1.080 X 10-3(3) 2.160 X 10-3400mg 1.808用2.00A的電流，電解CuSO4的酸性溶液，計(jì)算沉積銅，需要多少秒 ？Ar(Cu)(4)(1) 22.4 59.030460763.54庫侖滴定中加入大量無關(guān)電解質(zhì)的作用是(1)降低遷移速度(3)增大電流效率(2)增大遷移電流(4)保證電流效率 100%4）（1）（直接）電位法

5、（ 3）電導(dǎo)分析法電解分析的理論基礎(chǔ)是（ 1）電解方程式（ 3）Fick 擴(kuò)散定律高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中 微量 水分的測定，最適采用的方法是（2）電位滴定法（ 4）庫侖分析法（ 4 ）2）法拉第電解定律4）（1）、（2）、（3）都是其基礎(chǔ)庫侖分析與一般滴定分析相比 （ 4 ）1）需要標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行滴定劑的校準(zhǔn)2）很難使用不穩(wěn)定的滴定劑3）測量精度相近4）不需要制備標(biāo)準(zhǔn)溶液，不穩(wěn)定試劑可以就地產(chǎn)生在恒電流庫侖滴定中采用大于 45V 的高壓直流電源是為了（ 3）（1） 克服過電位（2） 保證 100% 的電流效率（3）保持電流恒定（4） 保持工作電極電位恒定 微庫侖分析與庫侖滴定相比，前者主要特點(diǎn)是（1）也

6、是利用電生滴定劑來滴定被測物質(zhì)（2）也是利用電生滴定劑來滴定被測物質(zhì)，而且在恒流情況 下工作（3）也是利用電生滴定劑來滴定被測物質(zhì)，不同之處是電流 不是恒定的實(shí)際分解電壓，包括1）反電動(dòng)勢3）反電動(dòng)勢加超電壓（4）也是利用電生滴定劑來滴定被測物質(zhì)，具有一對(duì)工作電 極和一對(duì)指示電極（ 4）2）超電壓4）反電動(dòng)勢、超電壓和 IR 降以鎳電極為陰極電解NiSO4 溶 液 , 陰 極 產(chǎn) 物 是( 4)(1)H2(2)O2(3)H 2O(4)Ni用Pt電極在含有鹽酸肼(NH2-NH2 HCI)的氯化物溶液中電 解Cu2+,陽極反應(yīng)是(4) 2CI-> CI21 + 2e-(2) Pt + 4CI

7、-> PtCX2- + 2e-(3) Pt + 6CI-> PtCI62- + 4e- 2出+> N2T + 5H+ +4e-用Pt電極在含有鹽酸肼(NH2-NH2 HCI )的氯化物溶液中 電解Cu 2+,陰極反應(yīng)是(4)(1) 2CI-CI2T + 2e -(2) Pt + 4CI- PtCI42- + 2e -(3) Pt + 6CI- PtCI62- + 4e -(4) N2H5+> N2 t +5H+4 e -微庫侖分析過程中，輸入的電解電流(4 )(1)恒定的(2)隨時(shí)間呈線性變化(3)呈指數(shù)衰減(4)呈由小到大再減小的變化規(guī)律二、填空題電解所需的外加電壓是

8、用來克服電池的一反電動(dòng)勢一_,該電池的_超電壓_和電解質(zhì)溶液的_R降?？刂脐帢O電位電解的電流-時(shí)間曲線按 指數(shù)函數(shù) 衰減,電解完成時(shí)電流 _趨近于零?？刂齐娢浑娊鈺r(shí)，電解電流與電解時(shí)間的關(guān)系為_kt、丄Dt_h二i。10"或h二i。10 ”_,其中,各符號(hào)的含義為A _電極面積(cm2), v試液體積(cm3), D 物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s), 8 擴(kuò)散層厚度(cm), t 電解時(shí)間(s), i。、it為起始和電解t時(shí)間時(shí) 電流。_。在控制電位電解過程中，電流與時(shí)間的關(guān)系式為kt_|廠I。10 _,表達(dá)式中，常數(shù)與_電解溶液的_體積， 攪 拌溶液的 速率，電極的 面積, 被測離子的

9、擴(kuò)散系數(shù) 有關(guān)。氫氧氣體庫侖計(jì)，使用時(shí)應(yīng)與控制電位的電解池裝置 _串 聯(lián)，通過測量水被電解后產(chǎn)生的_氫氧混合氣體 的體積，可求得電解過程中 所消耗的電量 。在以鉑為陰極電解鎘時(shí)，鉑表面新生的鎘可使氫在該電極上的_超電位_改變。電解分析中表示電壓與電流的關(guān)系式是_V =( E - E ) +(“+“)+ iR;, 它被稱為電解方程式 。庫侖滴定類似容量滴定，它的滴定劑是電生的，它不需要用 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)_標(biāo)定,只要求測準(zhǔn)一電流和時(shí)間 的量。電極的極化現(xiàn)象發(fā)生在有電流 通過電極時(shí)，根據(jù)產(chǎn)生的原因不同，它可以分為一濃差極化和電化學(xué)極化 。恒電流庫侖分析，滴定劑由_電極反應(yīng)產(chǎn)生_,與被測物質(zhì) 發(fā)生反應(yīng)，終點(diǎn)

10、由化學(xué)指示劑或電化學(xué)方法 -來確定，故它又 稱為一庫侖滴定法 。電解分析法測定的是物質(zhì)的 _質(zhì)量,它與一般重量法不同 沉淀劑是電子，常常使金屬離子在陰極上還原為純金屬,或在陽極上 氧化為氧化物 ,通過稱量來測定其含量。庫侖分析法可以分為庫侖滴定法和控制電位庫侖分析 法兩種。庫侖分析的先決條件是100 %電流效率_,它的理論依據(jù)為_法拉第電解定律 _。隨著電解的進(jìn)行，陰極電位將不斷變負(fù)，陽極電位將不斷變 正，要使電流保持恒定值，必須不斷增大外加電壓。能夠引起電解質(zhì)電解的最低外加電壓稱為分解 電壓.在庫侖分析中，為了達(dá)到電流的效率為100%,在恒電位方法中采用 _恒定電位在恒電流方法中采用_加入輔

11、助電解質(zhì)。庫侖分析的先決條件是 100%電流效率 ,若陽極或陰極 有干擾物質(zhì)產(chǎn)生時(shí) ，可采用 鹽橋或 _將產(chǎn)生干擾物質(zhì)的 電極置于套管內(nèi)隔開_ 方法。電重量分析法可采用控制電位法和恒電流法，它們?yōu)橄蓴_而應(yīng)用的方法是不同的，前者為控制工作電極電位 ,后者為加入去極劑_。需要消耗外電源的電能才能產(chǎn)生電流而促使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的裝置 電解池 。凡發(fā)生還原反應(yīng)的電極稱為 _陰極,按照習(xí) 慣的寫法，電池符號(hào)的左邊發(fā)生 氧化_反應(yīng)，電池的電動(dòng)勢等于_ E陰一E陽。分解電壓是指 被電解的物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的，連續(xù)不斷的電極反應(yīng)所需的最小 的外加電壓。理論上它是電池的 _ 反電動(dòng)勢_,實(shí)際上還需加上_超電

12、壓_和 溶液的iR降_。庫侖分析中為保證電流效率達(dá)到100%,克服溶劑的電解是其 中之一，在水溶液中，工作電極為陰極時(shí)，應(yīng)避免氫氣析出 為陽極時(shí)，則應(yīng)防止_氧氣產(chǎn)生_。微庫侖分析法與庫侖滴定法相似，也是利用電生滴定劑來滴定被測物質(zhì)，不同之處是微庫侖分析輸入電流一不是恒定的，而是隨一被測物質(zhì)的量自動(dòng)調(diào)節(jié)，這種分析過程的特點(diǎn) 又使它被稱為一動(dòng)態(tài)庫侖分析。電解分析的理論基礎(chǔ)表現(xiàn)為，外加電壓的量由一電解 方程來 決定，產(chǎn)生的量由法拉第定律來計(jì)算，電解時(shí)間的長短與離子擴(kuò)散有關(guān)，它由Fick 定律來描述。V = (E+ E) + ( n+ -n_) + iR用庫侖滴定法測定某試液中 H +的濃度，在Pt陰

13、極上產(chǎn)生0H ,其反應(yīng)為_2H2° + 2e 戰(zhàn)+ 20H _, pt陽極上的反應(yīng)為h3o r » * q+2/*+,隔開。,它干擾測定，需將兩電極隔開_。極化是電化學(xué)中常見的現(xiàn)象，在電解分析中需 減小極化,為此采用一較大的電極面積和力口強(qiáng)攪拌等措施。在恒電流電解分析時(shí)，為了防止干擾，需加入去極劑，以 以維持電極電位不變 在恒電流庫侖分析中,需加入輔助電解質(zhì)， 除具有相同的目的外，它 產(chǎn)生滴定劑。用庫侖滴定法可以測定化學(xué)需氧量COD.COD是指 在一定條件下，1L水 中可被氧化的物質(zhì)(有機(jī)物或其它可還原性物質(zhì)) 氧化時(shí)所需要的氧氣量。測定時(shí)加入過量的K2Cr2O7,再以Pt

14、陰極電解產(chǎn)生Fe2+一來講行“滴定”的。在永停法指示終點(diǎn)的庫侖分析中，電極面積較大的一對(duì)稱為工作電極 _,其作用是產(chǎn)生滴定劑 。兩根大小相同的鉑 絲電極稱為指示電極,加上小電壓后，它們的區(qū)別是一個(gè)為陰極，另一個(gè)為陽極。三、計(jì)算題在100mL溶液中，以電解法測定 Br-濃度時(shí)，當(dāng)電解結(jié)束后 Ag 陽極增加1.598g，問：(1)溴離子在原始溶液中的摩爾濃度是多 少？(2) 如果AgBr的溶度積 Ksp = 4 X 10-13，那么在電解開始時(shí) Ag電極的電位是多少？已知：E XAg +/Ag) = 0.7995V , A(Ag) = 107.9, A(Br) = 79.9答(1) Ag陽極的電極

15、反應(yīng)為Ag + Br - = AgBr J + e-電極的質(zhì)量的增加是因?yàn)殇宓某练e.(1.598/79.9) X (1000/100) = 0.200 mol/L原始溶液中 Br-的摩爾濃度為0.200 mol/L(2) E = E(Ag+/Ag)+0.0592 lgAg += E =(Ag+,Ag)+0.0592lgKsp(AgBr)/Br -=0.7995 + 0.059lg(4 X 10-13/0.200) = 0.108 V開始電解時(shí)的電位為 0.108 V沉積在10.0cm2試片表面的鉻用酸溶解后，用過硫酸銨氧化至+ 6價(jià)態(tài)：2S2O82-+2Cr3+7H2O Cr2O72-+14H

16、+ +6SO42-煮沸，除去過量的過硫酸鹽，冷卻，然后用50mL 0.10mol/L Cu 2 +發(fā)生的Cu (I)進(jìn)行庫侖滴定，計(jì)算當(dāng)?shù)味ㄓ?2.5mA電流，通過 7min33s到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，每平方厘米試片上所沉積的鉻的質(zhì)量(Cr的相對(duì)原子質(zhì)量為52.00)。解：32.5 103(7 60 33)52.0096485二 2.65 10 3g2.6510.02=0.265mg/cm在給定的電解條件下，在陰極淀積了 0.500g銀，同時(shí)在陽極放出02。試計(jì)算溶液中 加入的H+量(以毫摩爾表示)。Ar(Ag)二107.9 產(chǎn)生答根據(jù)反應(yīng)寫出方程式：4Ag+ + 2出0 = O2 T + 4H+ +

17、4Ag設(shè)x為H+的量(mol)，根據(jù)方程式有4 : 4 = x : 0.5/107.9x = 4.63 X 10-3 或 4.63 ( mmol )在-0.96V(vs SCE)時(shí)，硝基苯在汞陰極上發(fā)生如下反應(yīng)：C6H5NO2 + 4H+ 4e- = C6H5NHOH + H 2。把 210mg 含有硝基 苯的有機(jī)試樣溶解在100mL甲醇中，電解 30min后反應(yīng)完成。從電子庫侖計(jì)上測得電量為26.7C，計(jì)算試樣中硝基苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？答(1)求出含硝基苯的有機(jī)試樣中硝基苯的量m = QM/nF = 26.7 X 123.0/4 X 96487 = 8.521 X 10-3 g(2) W(C

18、6H5NO2) =( 8.521/210 ) = 0.0405若使下列溶液的Hg2+濃度降至1.00 X 10-6mol / L,陰極電位Hg2+ + 2e- 一 Hg(vs SCE)應(yīng)為多少？(1) Hg2+的水溶液冬 0.854 VSCN-平均濃度為 0.100 mol/L的溶液Hg2+ + 2SCN一 Hg(SCN)2K(穩(wěn))=1.8 X 107答(1) E (陰)=0.854 + ( 0.059/2 ) X ( lg1.00 X 10-6)丨 0.241=0.436 V (vs SCE)(2) Hg2+ + 2SCN-= Hg(SCN) 2K(無穩(wěn))=Hg(SCN) 2/(Hg2+SC

19、N -2) = 1.8X 107Hg(SCN) 2 = 1.00 X 10-6 x 矗 1.00 X 10-6Hg2+ = Hg(SCN) 2 / (1.8 X 107)(0.100)2=1.00X 10-6/ (1.8 X 107)(0.100)2= 5.56X 10-12 mol / LE (陰)=0.854+ (0.0591 /2)(lg5.56 X 10-12)丨一0.241=0.280 V (vs SCE)其中氧消耗的電量為將某輕烴氣流 20.00L流過庫侖池，3.31mC,試計(jì)算試樣中 02的含量（以 mg/L表示）。解:3.31 10332.004二 26.48 10_3g26.

20、48 10 320.0=1.32mg/L在 100mL 含亞砷酸鹽的碳酸氫鈉緩沖溶液中，用電解碘化物產(chǎn)生的碘進(jìn)行庫侖滴定， 通過電解池的恒定電流為1.50mA ，經(jīng)4min 27s 到達(dá)滴定終點(diǎn)。計(jì)算試液中亞砷酸鹽的濃度并寫出滴定 反應(yīng)式。答 亞砷酸鹽的濃度：0.0015 X (4 X 60+27) X 1000 =2.08 X 10-5 mol/L96487X 100X 2滴定反應(yīng)式I2 + HAsO 32- + 2OH- = 2I- + HAsO 4+ H2O用控制電位庫侖分析法測定 CCl4 和 CHCl 3 的含量。在-1.0V (vs.SCE) 電位下，在汞 陰極上，在甲醇溶液中和四

21、氯化碳還原成氯仿：2CCl4 + 2H+ 2e- +2Hg(l) = 2CHCI3 + Hg2CI2(s)在 -1 .80V ，氯仿可還原成甲烷：2CHCl 3 + 6H+ 6e- + 6Hg(l)=2CH4 + 3Hg2Cl2(s)將 0.750g 含 CCI4、CHCI3 及惰性雜質(zhì)的 試樣溶解在甲醇中，在 -1.0V 下電解，直至電流趨近與零，從庫 侖計(jì)上測得的電量數(shù)為11.63C。然后在-1.80V繼續(xù)電解，完成電解需要的電量為44.24C，試計(jì)算試樣中CCl4和CHCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 答 在 -1.0 V (vs.SCE) 電 位 下 , 是 CCl4 還 原 :Q1=n1F,=11

22、.63/96487=1.205 X 10-4在 -1.80 V (vs.SCE)下，CHCI3 還原,Q2= n2F,n2=44.24/96487 = (1.53-1.20) X 10-4 = 0.33 X 10-4w(CCl4)=1.20 X 10-4X 153.8/0.750 = 0.0247w(CHCl 3)= ( 0.33 X 10-4/0.750 ) = 0.0047庫侖滴定法常用來測定油樣中的溴價(jià)（100克油樣與溴反應(yīng)所消耗的溴的克數(shù)），現(xiàn)稱取1.00g的食用油，溶解在氯仿中，使其體積為100mL，準(zhǔn)確移取1.00mL于含有CuBr2電解液的庫侖池中， 通入強(qiáng)度為50.00mA的電

23、流30.0s，數(shù)分 鐘后反應(yīng)完全。過量 Br2用電生的 Cu （I）測定，使用強(qiáng)度為50.00mA的電流。經(jīng)12.0 s到達(dá)終點(diǎn)。試計(jì)算該油的溴價(jià)為多少？（溴的相對(duì)原子質(zhì)量為79.90）解：it9648579.90二 50.00 10 3(30.0 -12.0) 96485-4二 7.45 10 g7.45 10100 二 7.45用控制電位電解法分離0.005 mol / L Cu2+和0.50 mol / LAg + ,計(jì)算當(dāng)陰極電位達(dá)到Cu2+開始還原時(shí)Ag+的濃度為多少？答Cu2+開始還原時(shí)電位：E (Cu2+ / Cu) = 0.34 + (0.059 / 2)(lgCu 2+) =

24、 0.34 +(0.059 / 2)(lg0.005)=0.272 V0.272 = 0.80+ 0.059lg Ag + Ag + = 1.1 X 10-9 mol / L含鋅試樣1.000g溶解后轉(zhuǎn)化成氨性溶液并在汞陰極上電解。電解完畢時(shí)在串聯(lián)的氫-氧庫侖計(jì)上量得氫和氧混合氣體31.3mL (已校正水蒸氣壓)，測定時(shí)的溫度是 21 C ,壓力是 103060.2Pa。問試樣中含鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？ 已知 A(Zn) = 65.38。 答在標(biāo)準(zhǔn)情況下每庫侖電量析出0.1739mL氫、氧混合氣體。V0=( pV/T) X T0/p0 = 773 X 31.3/(273+21) X 273/760 =

25、 29.6 mL m = V°M/(0.1763 X 96487n) = 29.6 X 65.38/(16779 X 2) = 0.0577 g w(Zn) =( 0.0577/1.000 ) = 0.0577溶于甲醇中的四氯化碳可以在-1.0V (vs SCE)的電位下在汞電極上還原成氯仿：2CCb + 2H+ + 2e-+ 2Hg(l) = 2CHCl 3+ HgCI2(s)在 -1.80V ，氯仿可進(jìn)一步還原成甲烷：2CHl 3+ 6H+ 6e- + 6Hg(l) = 2CH 4+ 3Hg 2Cl 2(s)今有一試樣0.750 g，含CCI4、CHCI3及惰性有機(jī)物。溶于甲醇后

26、， 在 -1.0V 下電解，直到電流降到接近于零。庫侖計(jì)指出消耗的電量為11.63C。然后在-1.80V 繼續(xù)電解還原至電解完全時(shí)又消耗電量44.24 C。試計(jì)算試樣中 CCI4和CHCI3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。( Mr(CCI4)=153.80； Mr(CHCI3) = 107.40)答n(CCl4)= 11.63/96487 = 1.20 X 10-4n (CHCI 3 總)=44.24/96487 = 1.53 X 10-4試樣中 CHCI3 的 n = (1.53 - 1.20) X 10-4 = 0.33 X 10-4試樣中 CCI4 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ：(1.20 X 10-4X 153.80/0

27、.750 = 2.47 %試樣中 CHCI3 的質(zhì)量分?jǐn)?shù):(0.33 X 10-4 X 107.4)/0.750 = 0.47 % 四、問答題要保證庫侖分析法電流效率達(dá) 100%，應(yīng)注意哪些問題？(1) 選擇電極體系 (2) 注意電極隔離(3) 排除干擾(4) 應(yīng)用適當(dāng)?shù)娜O劑庫侖滴定法和普通的容量滴定法的主要區(qū)別是什么？答：庫侖滴定適用于微量、痕量分析 ； 庫侖滴定的滴定劑是電生的，可以是不穩(wěn)定的物質(zhì)； 庫侖滴定是用所需的電量來進(jìn)行計(jì)算，不要求用標(biāo)準(zhǔn)物標(biāo)定 滴定劑。應(yīng)用庫侖分析法進(jìn)行定量分析的關(guān)鍵問題是什么？答1. 保證電極反應(yīng)的電流效率是 100% 地為欲測離子所利用 （或者說電極上只有主反應(yīng)，不發(fā)生副反應(yīng)） 。2. 能準(zhǔn)確地測量出電解過程中的電量。3. 能準(zhǔn)確地指示電解過程的結(jié)束。恒電流庫侖分析法使用的電流僅是幾十毫安，為什么要采用大于 45V 的高壓直流電源？答：在庫侖滴定過程中，電解質(zhì)溶液的電阻隨其組成的變化而變 化，即它