1、电解及库仑分析法PPT课件第一节第一节电解分析法电解分析法第二节第二节 库库 仑仑 分分 析析一一 电解分析的基本原理电解分析的基本原理二二 电解分析方法和应用电解分析方法和应用一一 库仑分析的基本原理库仑分析的基本原理二二 控制电位库仑分析控制电位库仑分析三三 库仑滴定法库仑滴定法精选ppt 电解分析和库仑分析所用化学电池是将电能转电解分析和库仑分析所用化学电池是将电能转变为化学能的变为化学能的电解池。电解池。电解分析：电解分析：将被测溶液置于电解装置中进行电将被测溶液置于电解装置中进行电解，使被测离子在电极上以金属或其它形式析出，解，使被测离子在电极上以金属或其它形式析出，由电解所增加的重
2、量求算出其含量的方法。称为由电解所增加的重量求算出其含量的方法。称为电电重量分析法重量分析法。将电解方法用于物质的分离，则为将电解方法用于物质的分离，则为电电解分离法。解分离法。库仑分析：库仑分析：通过测量在电解过程中，待测物发通过测量在电解过程中，待测物发生氧化还原反应所消耗的电量为基础的电分析方法。生氧化还原反应所消耗的电量为基础的电分析方法。该法不一定要求待测物在电极上沉积，但要求该法不一定要求待测物在电极上沉积，但要求电流电流效率为效率为100%100%。精选ppt第一节第一节 电解分析法电解分析法 一、电解分析的基本原理一、电解分析的基本原理(一一)电解过程中电流与电压的关系电解过程
3、中电流与电压的关系 在电解池的两个电在电解池的两个电极上施加直流电压，使极上施加直流电压，使物质在电极上发生氧化物质在电极上发生氧化还原反应而引起物质分还原反应而引起物质分解的过程称为解的过程称为电解电解。电解电解0.5mol0.5molL L-1-1 H H2 2SOSO4 4介质中的介质中的0.1mol0.1molL L-1-1 CuSOCuSO4 4精选ppt 外加电压很小时，有一外加电压很小时，有一个逐渐变大的微小电流通过个逐渐变大的微小电流通过电解池，称为残余电流；当电解池，称为残余电流；当外加电压增大到某一数值时，外加电压增大到某一数值时，电流迅速增大。电流迅速增大。说明达到一说明
4、达到一定值后，电解池中发生了如定值后，电解池中发生了如下反应：下反应：阴极反应：阴极反应：Cu2+2e-Cu 阳极反应：阳极反应：2H2O O2 +4H+4e-电池反应：电池反应：2Cu2+2H2O=2Cu+O2+4H+精选ppt（二）分解电压和析出电位（二）分解电压和析出电位 1.分解电压分解电压 被电解物质被电解物质在两电极上产生迅速的、连续在两电极上产生迅速的、连续不断的电极反应时不断的电极反应时,电池上电池上所需所需的最小的外加电压称的最小的外加电压称分解电压分解电压(Ud)。为使电极反应向非自发方为使电极反应向非自发方向进行，外加电压应足够大，向进行，外加电压应足够大，以克服电池反电
5、动势。理论上以克服电池反电动势。理论上的的分解电压数值上等于电池的分解电压数值上等于电池的反电动势反电动势:Ud=-(Ec-Ea)精选ppt铜电极铜电极氧电极氧电极阴极阴极阳极阳极Cu2+2e Cu 2H2O O2 +4H+4e铜氧原电池铜氧原电池（正极）（正极）（负极）（负极）电解池的反电动势电解池的反电动势精选ppt电池电动势为：电池电动势为：E=Ec-Ea=0.31V-1.22 V=-0.91 V铜氧原电池：阴极铜氧原电池：阴极(+)为铜电极，阳极为铜电极，阳极(-)为氧电极为氧电极nMVnMVm111molmL16789molC96485CmL1741.0Ud=-E=Ea Ec=0.9
6、1V 精选ppt外加电压为外加电压为0.91V时，阴极是否有铜析出时，阴极是否有铜析出?实际分解电压（实际分解电压（U U）实际开始发生电解反应时实际开始发生电解反应时的电压，其值大于理论分解的电压，其值大于理论分解电压。此实际电压称为实际电压。此实际电压称为实际分解电压（分解电压（U U），即），即D D点。点。理论分解电压（理论分解电压（U Ud d ）精选ppt产生差别的原因产生差别的原因 (1)克服克服电解回路的电压降（电解回路的电压降（iR）电解质溶液有一定的电阻，欲使电流通过，必须电解质溶液有一定的电阻，欲使电流通过，必须用一部分电压克服电位降。用一部分电压克服电位降。(2)是克服
7、是克服阴、阳极的极化所产生的阴、阳极的极化所产生的过电位过电位（）电解方程式：电解方程式：过电位过电位（）、电压降（电压降（iR）及外加电压的定量关系）及外加电压的定量关系 U外外=(Ea+a）-（Ec+c）+iR 理论分解电压小于实际分解电压的主要原因是由理论分解电压小于实际分解电压的主要原因是由于于过电位过电位的存在。的存在。如何产生？如何产生？精选ppt 产生差别的原因产生差别的原因 过电位（过电位（）、电解回路的电压降（）、电解回路的电压降（iR）的存在。）的存在。电极极化电极极化浓差极化浓差极化电化学极化电化学极化过电位是如何产生的呢？过电位是如何产生的呢？析出金属时，过电位可以忽略
8、；析出气体时，过析出金属时，过电位可以忽略；析出气体时，过电位必须考虑。电位必须考虑。在什么情况下，过电位可以忽略？在什么情况下，过电位可以忽略？精选ppt U外外=（Ea+a）-（Ec+c）+iR =(1.22V+0.72V)-(0.31V+0V)+0.05V =1.68V 例例 电解池有两支铂电极组成，他的内阻为电解池有两支铂电极组成，他的内阻为0.5，铂电极的面积为铂电极的面积为100cm2。将两支铂电极插入。将两支铂电极插入0.5molL-1 H2SO4介质中，介质中，0.1molL-1 CuSO4的电解的电解.如果通入电解如果通入电解池的电流为池的电流为0.1A，计算电解，计算电解C
9、u2+的实际分解电压的实际分解电压。解：解：精选ppt例如：在阴电极上，例如：在阴电极上，Cu2+离子被还原成金属铜而析出，离子被还原成金属铜而析出，其平衡电位为：其平衡电位为：析出铜的电位就是平衡时的电极电位，称为析出铜的电位就是平衡时的电极电位，称为铜的析出电位。铜的析出电位。阴极析出电位是物质在阴极上还原析出时所阴极析出电位是物质在阴极上还原析出时所需的最正的电极电位。需的最正的电极电位。在阳极上析出氧气的平衡电位，是氧气的析在阳极上析出氧气的平衡电位，是氧气的析出电位。出电位。阳极析出电位是物质在阳极氧化析出时所需阳极析出电位是物质在阳极氧化析出时所需最负的电极电位。最负的电极电位。2
10、CulnRTanF 2.析出电位析出电位 对一个电极而言对一个电极而言。对于可逆电极反应，对于可逆电极反应，某物质的析出电位就等于电极的平衡电位。某物质的析出电位就等于电极的平衡电位。精选ppt222Cu422OH0.059(Cu/Cu)0.337lg0.31 V20.059(O/H O)1.229lg1.22 V4VEVaVEVp a实际实际析出电位析出电位 阳极阳极 E Ea a+a a =1.22V+0.72V =1.22V+0.72V 阴极阴极 E Ec c+c c=0.31V+0V=0.31V+0V析出电位（平衡电位）析出电位（平衡电位）Cu2Cu2e阴极反应：阴极反应：e4OH4O
11、H222阳极反应：阳极反应：精选ppt析出电位与分解电压的区别：析出电位与分解电压的区别：析出电位：析出电位：是指单个电极的电位，理论上是电是指单个电极的电位，理论上是电极的极的平衡电位平衡电位,在数值上等于电极的平衡电位，在数值上等于电极的平衡电位，可以由能斯特方程计算出来。可以由能斯特方程计算出来。分解电压：分解电压：是对整个电解池而言，理论上是两是对整个电解池而言，理论上是两个电极电位之间的电位差，在数值上等于两个个电极电位之间的电位差，在数值上等于两个电极的平衡电位之差。电极的平衡电位之差。精选ppt3、电解时离子的析出顺序电解时离子的析出顺序 氧化性越强的物质越容易在阴极被还原，还氧
12、化性越强的物质越容易在阴极被还原，还原性越强的物质越容易在阳极被氧化。原性越强的物质越容易在阳极被氧化。在阴极上：在阴极上：析出电位越高析出电位越高(正正)者，越容易获者，越容易获得电子被还原；得电子被还原；在阳极上：在阳极上：析出电位越低析出电位越低(负）者，越容易失负）者，越容易失去电子被氧化。去电子被氧化。精选ppt如：含有如：含有1mol/LCu2+-0.1mol/LAg+的混合溶液，的混合溶液，以铂为电极进行电解。则以铂为电极进行电解。则222/0.059 lg0.800.059 lg0.10.740.059lg20.0590.34lg10.342AgAgAgAgAgCuCuCuCu
13、CuEEVaVVVVEEaVVV离子的析出顺序是：离子的析出顺序是：Ag先析出先析出。精选ppt二、电解分析方法和应用二、电解分析方法和应用应用：应用：电重量分析法电重量分析法 利用电解将被测组分从一定体积溶液中完全沉利用电解将被测组分从一定体积溶液中完全沉积在阴极上，通过称量阴极增重的方法来确定溶液积在阴极上，通过称量阴极增重的方法来确定溶液中待测离子的浓度中待测离子的浓度。电解分离电解分离电解分析方法电解分析方法（一）控制（恒）电流电解法（一）控制（恒）电流电解法（二）控制电位电解法（二）控制电位电解法（三）汞阴极电解分离法（三）汞阴极电解分离法精选ppt (一一)控制（恒）电流电解法控制
14、（恒）电流电解法 又称为普通电解法，只控制一定的又称为普通电解法，只控制一定的电流，对阴极电位不加控制电流，对阴极电位不加控制 1、基本装置、基本装置 阳极用螺旋状阳极用螺旋状PtPt并旋转并旋转(使生成使生成的气体尽量扩散出来的气体尽量扩散出来)，阴极用网状，阴极用网状Pt(Pt(大的表面大的表面)和电解液。和电解液。过程：控制电解电流在过程：控制电解电流在0.5-5A保保持不变，随着电解的进行，外加电压持不变，随着电解的进行，外加电压不断增加，因此电解速度很快。最终不断增加，因此电解速度很快。最终稳定在稳定在H2的析出电位的析出电位精选ppt 2 2、阴极电位随时间的变化曲线、阴极电位随时
15、间的变化曲线 随着电解的进行随着电解的进行,阴极表面附近阴极表面附近Mn+浓度不断降低浓度不断降低,为了维持电解电流恒定为了维持电解电流恒定,就必须增大外加电压就必须增大外加电压,使阴极电使阴极电位更负。这样由于静电引力作用使位更负。这样由于静电引力作用使Mn+以足够快的速度以足够快的速度迁移到阴极表面迁移到阴极表面,并继续发生电极反应以维持电解电流恒并继续发生电极反应以维持电解电流恒定定,Mn+继续在阴极上还原析出继续在阴极上还原析出,直到电解完全直到电解完全.精选ppt精选ppt 3 3、特点和应用、特点和应用 特点：特点：设备比较简单；设备比较简单；电解速度快，但选择性差。电解速度快，但
16、选择性差。应用：分离金属活动顺序氢两侧的金属。应用：分离金属活动顺序氢两侧的金属。测测 定定 离离 子子称称 量量 形形 式式条件条件Cd2+Co2+Ni2+Cu2+Fe3+Pb2+Ag+Sn2+Zn2+CdCoNiCuFePbO2AgSnZn碱性氰化物溶液碱性氰化物溶液氨性硫酸盐溶液氨性硫酸盐溶液氨性硫酸盐溶液氨性硫酸盐溶液硝酸硝酸+硫酸溶液硫酸溶液碳酸铵溶液碳酸铵溶液硝酸溶液硝酸溶液氰化物溶液氰化物溶液草酸铵草酸溶液草酸铵草酸溶液氨性或氢氧化钠溶液氨性或氢氧化钠溶液表表 11-1常用控制电流电解法测定的元素常用控制电流电解法测定的元素精选ppt(二二)控制电位电解法控制电位电解法 为了使两
17、种或两种以上离子定量分离把电位控制为了使两种或两种以上离子定量分离把电位控制在一定数值内的电解分析法。即为了达到分离，以在一定数值内的电解分析法。即为了达到分离，以控制阴极或阳极电位的方式进行电解分析。控制阴极或阳极电位的方式进行电解分析。1 1、基本装置、基本装置 精选ppt 2 2、阴极电位的选择、阴极电位的选择 溶液中有溶液中有A A、B B两种金属离子。图中两种金属离子。图中a a、b b两点是两点是两种金属离子的析出电位。两种金属离子的析出电位。阴极电位的选择依据：阴极电位的选择依据：A A物质析出完全时物质析出完全时,阴极电位阴极电位未达到未达到B B物质的析出电位物质的析出电位(
18、如图如图d d点点)。2222422OH40.059(/Cu)0.34lg20.0590.34lg0.1 0.31(V)2212780.059(O/HO)1.23lg40.059212781.23lg(2 0.5)41013251.22(V)CuOaVECuVaVVPPVEVp aVV若 原 电 池 的 氧 气 分 压 为，则两种离子的析出电位差两种离子的析出电位差要满足什么条件才能通过要满足什么条件才能通过控制阴极电位电解使其定控制阴极电位电解使其定量分离？量分离？精选pptA A）被分离两金属离子均为一）被分离两金属离子均为一价价,析出电位差析出电位差0.3 V0.3 V。B B）被分离两
19、金属离子均为二）被分离两金属离子均为二价价,析出电位差析出电位差0.15 V0.15 V。对于一价离子对于一价离子,浓度降低浓度降低1010倍倍,阴极电位降低阴极电位降低0.059 V0.059 V。当溶液中离子浓度降低当溶液中离子浓度降低10105 5倍，即被测离子浓度将到倍，即被测离子浓度将到1 1 1010-6-6mol/Lmol/L就认为该离子完就认为该离子完全定量析出，此时阴极电位负全定量析出，此时阴极电位负移移0.3/n V0.3/n V。精选ppt例：利用控制电位电解法，电解含有例：利用控制电位电解法，电解含有0.10mol.L-1Zn2+和和0.010mol.L-1Pb2+的混
20、合溶液，问：的混合溶液，问：(1)哪种离子先在电极上哪种离子先在电极上析出？析出？(2)能否使两种金属离子完全分离？能否使两种金属离子完全分离？(3)若可完全分离，若可完全分离，阴极电位应控制在多少？阴极电位应控制在多少？Zn、Pb在在Pt电极上的过电位可忽电极上的过电位可忽略不计。略不计。(EZn2+/Zn-0.763V，EPb2+/Pb-0.126V)解：解：(1)EPb2+/PbEPb2+/Pb+(0.059Vlg0.01)/2=-0.185 V，EZn2+/ZnEZn2+/Zn+(0.059Vlg0.1)/2=-0.792 V EPb2+/PbEZn2+/Zn Pb先析出先析出(2)E
21、Pb2+/PbEZn2+/Zn0.607 V 0.15,可完全分离可完全分离(3)EPb2+/Pb=-0.126V+(0.059Vlg10-6)/2=-0.303 V 控制阴极电位在控制阴极电位在0.303V，Pb已完全析出，已完全析出，Zn仍未开仍未开始析出。始析出。精选ppt 3 3、电流时间曲线、电流时间曲线由于被测金属离子在阴由于被测金属离子在阴极上不断析出，因而电流不极上不断析出，因而电流不断减小，当电解完全时，电断减小，当电解完全时，电流趋向于流趋向于0 0。电流与时间的关系：电流与时间的关系：i it t=i=i0 01010-kt-kt浓度与时间的关系：浓度与时间的关系：c c
22、t t=c=c0 01010-kt-kt图图11-8 11-8 控制阴极电位电解的控制阴极电位电解的i-ti-t曲线曲线 4 4、特点及应用、特点及应用 特点：选择性好，可作定量测定，也可作分离技术。特点：选择性好，可作定量测定，也可作分离技术。应用：多种金属离子共存时某一离子的测定。应用：多种金属离子共存时某一离子的测定。k:与电极面积，溶液体积，搅拌速度和电极类别等有关。与电极面积，溶液体积，搅拌速度和电极类别等有关。t时的瞬时的瞬间电流间电流初始初始电流电流精选ppt(三三)汞阴极电解法汞阴极电解法 前述电解分析的阴极都是以前述电解分析的阴极都是以Pt作阴极，如果作阴极，如果以以HgHg
23、作阴极即构成所谓的作阴极即构成所谓的HgHg阴极电解法。但因有阴极电解法。但因有毒，易挥发，不易干燥、洗涤和称量，因此只用毒，易挥发，不易干燥、洗涤和称量，因此只用于电解分离，而不用于电解分析。于电解分离，而不用于电解分析。特点：特点：1 1、可以与沉积在、可以与沉积在HgHg上的金属形成汞齐上的金属形成汞齐 ；2 2、H H2 2在在HgHg上的超电位较大上的超电位较大-扩大电解分析电扩大电解分析电压范围压范围.精选ppt96487itnMnFMQmM为物质的摩尔质量为物质的摩尔质量g.mol-1；Q为电解消耗的电量为电解消耗的电量(C)（1库仑库仑=1安培安培1秒），秒），i为通过溶液的电
24、流为通过溶液的电流(A)；t为电解时间为电解时间(s)n为电极反应的电子转移数；为电极反应的电子转移数；法拉第常数，法拉第常数，F=96487Cmol-1m为析出物质的质量为析出物质的质量g第二节第二节 库仑分析法库仑分析法 根据被测物质在电解过程中所消耗的电量来进行测根据被测物质在电解过程中所消耗的电量来进行测定的方法为电量分析法，又称库仑分析法。定的方法为电量分析法，又称库仑分析法。一、库仑分析的基本原理一、库仑分析的基本原理(一一)法拉第电解定律法拉第电解定律 库仑分析法是在电解分析法的基础上发展起来的，库仑分析法是在电解分析法的基础上发展起来的，它的基本依据是它的基本依据是Farada
25、y定律：定律：精选ppt 因此，通过电解池的电流必须全部用于电解因此，通过电解池的电流必须全部用于电解被测的物质，不应当发生副反应和漏电现象，即保被测的物质，不应当发生副反应和漏电现象，即保证电流效率证电流效率100，这是库仑分析的关键。，这是库仑分析的关键。电流效率：电流效率：被测物质所消耗的电量被测物质所消耗的电量Qs与通过电解与通过电解池的总电量池的总电量Qt之比。之比。e=QsQt 100%100%100副总电流效率iiiii=100%，无副反应，无副反应100%，有副反应，有副反应精选ppt原因：原因：(1)溶剂的电极反应；溶剂的电极反应；(2)溶解氧的作用；溶解氧的作用；(3)杂质
26、在电极上的反应。杂质在电极上的反应。提高电流提高电流 效率的方法：效率的方法：(1)控制电位库仑分析；控制电位库仑分析；(2)恒电流库仑滴定。恒电流库仑滴定。(二二)影响电流效率的主要因素影响电流效率的主要因素 (4)电极自身参加反应电极自身参加反应 用惰性电极或其它材料电极。用惰性电极或其它材料电极。(5)电解产物的再反应电解产物的再反应 选择合适的电解液或电极；将阳极或阴极隔开。选择合适的电解液或电极；将阳极或阴极隔开。(6)共存元素的电解共存元素的电解 事先分离。事先分离。精选ppt二、控制电位库仑分析法二、控制电位库仑分析法(一一)基本原理基本原理 恒电位库仑分析法是控制电极的电位进行
27、电解恒电位库仑分析法是控制电极的电位进行电解的方法，测量电极反应消耗的电量。的方法，测量电极反应消耗的电量。要求工作电极电位恒定，电流效率要求工作电极电位恒定，电流效率100%，当，当i0(或背景电流或背景电流)时，电解完成。时，电解完成。恒电位电解法与恒电位库仑分析法的区别：恒电位电解法与恒电位库仑分析法的区别：恒电位电解法是依据电解后称量析出的物质质量来恒电位电解法是依据电解后称量析出的物质质量来计算含量；计算含量；恒电位库仑分析是依据电解过程中所消耗的电量来恒电位库仑分析是依据电解过程中所消耗的电量来计算物质的含量。计算物质的含量。恒电位库仑分析法已用于恒电位库仑分析法已用于50多种元素
28、的测定。多种元素的测定。在控制电位电解过程中，为了在控制电位电解过程中，为了保持电极电位恒定，必须：保持电极电位恒定，必须：A.保持外加电压不变。保持外加电压不变。B.不断改变外加电压。不断改变外加电压。C.保持电解电流恒定。保持电解电流恒定。精选ppt精选ppt电量测量方法：1 1、气体库仑计、气体库仑计 在电路中串联一个用于测量在电路中串联一个用于测量电解中所消耗电量的库仑计。常用电解中所消耗电量的库仑计。常用氢氧库仑计，其构造如右图所示。氢氧库仑计，其构造如右图所示。标准状态下，每库仑电量相当于标准状态下，每库仑电量相当于0.1741mL0.1741mL氢氧混合气体，设得到氢氧混合气体，
29、设得到V V mLmL混合气体，则电量混合气体，则电量Q=V/0.1741Q=V/0.1741，由由FaradayFaraday定律得待测物的质量定律得待测物的质量 g02877.02molmL16789mL20.15molg55.63molmL16789molC96485CmL1741.011111nMVnMVm0.5molL-1 Na2SO4溶液96487itnMnFMQm精选ppt2 2、电子积分仪测量、电子积分仪测量 采用电子线路积分总电量采用电子线路积分总电量Q Q，并直接由表头指示。，并直接由表头指示。ttdtiQ0 (二二)特点及应用特点及应用 特点特点：选择性好，灵敏度高；：选
30、择性好，灵敏度高；准确度高，不需要基准准确度高，不需要基准物。物。不足不足：由于电解时，电流随时间减小，电解时间较长，：由于电解时，电流随时间减小，电解时间较长，电量测定不易。电量测定不易。应用应用：可用于：可用于50多种元素的分析测定，还可用于一些多种元素的分析测定，还可用于一些有机物的测定，还常用于电极过程反应机理研究。有机物的测定，还常用于电极过程反应机理研究。精选ppt 测试方法测试方法 a.先向电解池内通入惰性气体除去氧气；先向电解池内通入惰性气体除去氧气；b.然后进行预电解。阴极电位比测定时低然后进行预电解。阴极电位比测定时低0.3V0.4V；预电解作用：以除去溶液中比待测物质更容
31、易预电解作用：以除去溶液中比待测物质更容易还原的杂质。还原的杂质。c.调至背景调至背景(本底本底)电流电流(溶液空白时的电流溶液空白时的电流)，加，加入一定体积试样溶液；入一定体积试样溶液；d.接入库仑计，再电解至背景接入库仑计，再电解至背景(本底本底)电流；电流；e.根据库仑计上得到的气体体积计算所消耗的根据库仑计上得到的气体体积计算所消耗的电量，计算检测物质的含量。电量，计算检测物质的含量。精选ppt例例2 2 用恒电位库仑分析法测定铜合金中的铜，称取用恒电位库仑分析法测定铜合金中的铜，称取0.8600 0.8600 g g试样，试样，电解定量析出铜后，氢氧库仑计上指示产生的气体电解定量析
32、出铜后，氢氧库仑计上指示产生的气体量为量为15.00mL(23,101992Pa)15.00mL(23,101992Pa)，求铜合金中铜的百分含量。，求铜合金中铜的百分含量。Cu0.02877g/0.8600g100 3.35113113样1322样322322Lmg4.655Lg6636.0L100.21molC96487molg1.158s162A105VLmol96487OSNaV)OS(Na)OS(NanMtim）（解解:mL20.15K15.296K15.298Pa101325Pa101992mL00.15V精选ppt例某例某L Fe2+溶液通入溶液通入0.500A电流电流28.7m
33、in电电解完全。如果电流效率为解完全。如果电流效率为100%，计算在电解液中，计算在电解液中Fe2+浓度？浓度？解：解：阳极：阳极：Fe2+=Fe3+e-Q=it=0.5A28.7min 60s.min-1=861C96487itnMnFMQm阳极：阳极：H2O=2H+1/2O2+2e-精选ppt三、库仑滴定三、库仑滴定恒电流库仑分析恒电流库仑分析 coulometric titration(一一)库仑滴定法的基本原理库仑滴定法的基本原理 在特定的电解液中，以电子作为滴定剂（电生滴在特定的电解液中，以电子作为滴定剂（电生滴定剂，相当于化学滴定中的标准溶液）与待测物质定定剂，相当于化学滴定中的标
34、准溶液）与待测物质定量作用；借助于电位法或指示剂来指示滴定终点。故量作用；借助于电位法或指示剂来指示滴定终点。故库仑滴定并不需要化学滴定和其它仪器滴定分析中的库仑滴定并不需要化学滴定和其它仪器滴定分析中的标准溶液和体积计量。标准溶液和体积计量。Q=it。但需解决。但需解决电流效率电流效率100%和和终点指示终点指示问题。问题。精选ppt 在电解在电解Fe2+至至Fe3+时，电极反应为时，电极反应为阳极：阳极：Fe2+=Fe3+e Eo=0.77V阴极：阴极：H+e=1/2H2 E0=0V 随时间的推移，随时间的推移，Fe3+,Fe2+,为维持恒电流，为维持恒电流，外加电压将外加电压将。当外加电
35、压增加到一定值时，阳极。当外加电压增加到一定值时，阳极电位正移。此时，电位正移。此时，Fe2+离子还没有被全部氧化成离子还没有被全部氧化成Fe3+时，阳极电极电位就已经达到了水的分解电位，时，阳极电极电位就已经达到了水的分解电位，溶液中将有溶液中将有O2析出：析出：H2O=1/2 O2+2H+2e 即电流效率将达不到即电流效率将达不到100%！难以测定难以测定。精选ppte32FeFe3324FeCeFeCe测定测定Fe2+时利用惰性的时利用惰性的Pt电极电极电流恒定，开始时以电流恒定，开始时以100%的电流的电流效率进行效率进行加入过量的加入过量的Ce3+离子阳离子阳极电位上升到一定值时极电
36、位上升到一定值时Ce3+Ce4+，Ce4+迅速迅速使使Fe2+Fe3+Ce3+=Ce4+e-此时此时Ce4+比比O2先析出，而析出的先析出，而析出的Ce4+马上与马上与Fe2+作用，充当了所谓的作用，充当了所谓的“滴定剂滴定剂”，即电生滴定剂，从而，即电生滴定剂，从而保持电流效率为保持电流效率为100%。该法类似于。该法类似于Ce4+滴定滴定Fe2+,因因此恒电流电解又称库仑滴定。此恒电流电解又称库仑滴定。精选ppt(二二)库仑滴定装置库仑滴定装置 1.恒电流源恒电流源2.计时器计时器3.库仑池库仑池4.指示装置指示装置精选ppt(三三)指示滴定终点的方法指示滴定终点的方法 常用的有三种方法：
37、化学指示剂法、电位法、永常用的有三种方法：化学指示剂法、电位法、永（死）停法（死）停法(或双铂极电流指示法或双铂极电流指示法)。1 1、化学指示剂、化学指示剂 如电解如电解As(III)As(III)时，加入较大量时，加入较大量KIKI，以产生的，以产生的I I2 2滴定滴定As(III)As(III)，当达终点时，过量的，当达终点时，过量的I I2 2可以淀粉为指示剂指示可以淀粉为指示剂指示时间的到达。时间的到达。2 2、电位法、电位法 同前述电位滴定法，以电位的突跃指示时间的到达。同前述电位滴定法，以电位的突跃指示时间的到达。3 3、死停终点法、死停终点法 它是在电解体系中插入一对加有微小
38、电压的铂电极，它是在电解体系中插入一对加有微小电压的铂电极，通过观察此对电极上电流的突变指示终点的方法。通过观察此对电极上电流的突变指示终点的方法。精选ppt 例例1 1：终点前为：终点前为不可逆电对不可逆电对，终点后为，终点后为可逆电对可逆电对，如用如用I I2 2滴定滴定As(III)As(III)：终点前终点前：双铂极上电流由溶液中：双铂极上电流由溶液中As(V)/As(III)As(V)/As(III)电对电对控制，它是不可逆电对，即双铂极上的微小电压不足控制，它是不可逆电对，即双铂极上的微小电压不足以产生大的电流；以产生大的电流；终点后终点后：双铂极上电流由溶液中：双铂极上电流由溶液
39、中I I2 2/I/I-电对控制，它电对控制，它是可逆电对，双铂电极上微小电压将会产生较大电流。是可逆电对，双铂电极上微小电压将会产生较大电流。与普通滴定比较与普通滴定比较共同点共同点：需终点指示、使用的：需终点指示、使用的反应都必须快速、完全且无副反应发生；反应都必须快速、完全且无副反应发生；不同点：不同点：库库仑滴定更灵敏仑滴定更灵敏(比经典法低比经典法低12数量级数量级)、不需标准液、不需标准液(省去配制、贮存等省去配制、贮存等)、可以用不稳定滴定剂、可以用不稳定滴定剂(如如Cl2,Br2,Ti3+)、电流及时间可准确获得、最主要的是可以进行、电流及时间可准确获得、最主要的是可以进行微量
40、库仑滴定微量库仑滴定(电流可变，通过电路积分求电量电流可变，通过电路积分求电量)。精选ppt 例例 试液中试液中Na2S2O3含量的测定：在插有铂电极的烧杯中加入含量的测定：在插有铂电极的烧杯中加入10mL2.0molL-1的的KI溶液和溶液和80mL去离子水，加入去离子水，加入2.0mL淀粉溶液淀粉溶液作指示剂，用作指示剂，用5mA恒电流滴定空白溶液。电解至蓝色，停止电解，恒电流滴定空白溶液。电解至蓝色，停止电解，加入试液加入试液2mL，仍以，仍以5mA恒电流电解，恒电流电解，2.7min后，溶液又出现蓝后，溶液又出现蓝色；指示终点到达。求色；指示终点到达。求 Na2S2O3的含量。的含量。
41、解：电解时，阳极反应为：解：电解时，阳极反应为：产生的产生的I2与与Na2S2O3发生反应：发生反应：NoImage264322OSI2OS2Ie2II2216s后，到达滴定终点：后，到达滴定终点：精选ppt库仑滴定的应用(1)酸碱滴定酸碱滴定 阳极反应：阳极反应：H2O=（1/2）O2+2H+2e 阴极反应：阴极反应：2 H2O=H2+2OH-2e(2)沉淀滴定沉淀滴定 阳极反应：阳极反应：Ag=Ag+e(3)配位滴定配位滴定 阴极反应：阴极反应：HgY+2e=Hg+Y4-(4)氧化还原滴定氧化还原滴定 阳极反应：阳极反应：2Br-=Br2+2e 2I-=I2+2e (三三)特点及应用特点及
42、应用 1、既能测定常量物质，又能测定微量物质，且准、既能测定常量物质，又能测定微量物质，且准确度和灵敏度均很高。确度和灵敏度均很高。2、应用范围广。、应用范围广。3、不需要基准物质。、不需要基准物质。4、分析速度快，仪器设备简单，易实现自动化。、分析速度快，仪器设备简单，易实现自动化。精选ppt精选ppt污水中化学耗氧量的测定污水中化学耗氧量的测定化学耗氧量（化学耗氧量（COD）是评价水质污染程度的重要指标。）是评价水质污染程度的重要指标。它是指它是指1dm3水中可被氧化的物质（主要是有机化合物）水中可被氧化的物质（主要是有机化合物）氧化所需的氧量。氧化所需的氧量。基于库仑滴定法设计的基于库仑
43、滴定法设计的COD测定仪原理：测定仪原理：用一定量的高锰酸钾标准溶液与水样加热反应后，用一定量的高锰酸钾标准溶液与水样加热反应后，剩余的高锰酸钾的量，用电解产生的亚铁离子进行库仑剩余的高锰酸钾的量，用电解产生的亚铁离子进行库仑滴定：滴定：5Fe2+MnO4-+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O 根据产生亚铁离子所消耗的电量，可确定溶液中剩余根据产生亚铁离子所消耗的电量，可确定溶液中剩余高锰酸钾量，计算出水样的高锰酸钾量，计算出水样的COD。精选ppt1.电解分析法和库仑分析法的特点电解分析法和库仑分析法的特点电解分析法与库仑分析法的共同特点电解分析法与库仑分析法的共同特点 电解分法及库仑分析法
44、的特点和应用电解分法及库仑分析法的特点和应用(1)准确度极高，相对误差一般为准确度极高，相对误差一般为0.1%，常用作标准分析，常用作标准分析方法或仲裁分析法。方法或仲裁分析法。(2)在分析过程中，都不需要基准物质和标准溶液，可以在分析过程中，都不需要基准物质和标准溶液，可以避免多次测量过程中所引入的误差。避免多次测量过程中所引入的误差。(3)电解分析法与库仑分析法都是建立在电解反应基础上电解分析法与库仑分析法都是建立在电解反应基础上的定量分析方法，不能用作定性分析。的定量分析方法，不能用作定性分析。精选ppt(1)电解分析法中需称量电解完全后所析出固态物质的电解分析法中需称量电解完全后所析出
45、固态物质的质量而无需考虑电解所消耗的电量；库仑分析法只需质量而无需考虑电解所消耗的电量；库仑分析法只需要计量电解完全所消耗的电量而不需要称量被析出物要计量电解完全所消耗的电量而不需要称量被析出物质的质量。质的质量。(2)电解分析法只适用于测定高含量的物质，需要经过电解分析法只适用于测定高含量的物质，需要经过洗涤、烘干、称量等步骤；而库仑分析法不仅可以应洗涤、烘干、称量等步骤；而库仑分析法不仅可以应用于高含量物质，还可以应用于痕量物质的分析，并用于高含量物质，还可以应用于痕量物质的分析，并具有很高的准确度，只需要准确地测定通过试液的电具有很高的准确度，只需要准确地测定通过试液的电量即可计算被测物
46、质的含量。量即可计算被测物质的含量。电解分析法与库仑分析法各自的特点电解分析法与库仑分析法各自的特点精选ppt2.电解分析法和库仑分析法的应用电解分析法和库仑分析法的应用电解分析法准确度高，常用作标准分析方法或仲裁电解分析法准确度高，常用作标准分析方法或仲裁分析方法。电解分离可用于各种分析试剂的制备、难分析方法。电解分离可用于各种分析试剂的制备、难熔金属的分离及某些光谱分析前的富集，把待测物质熔金属的分离及某些光谱分析前的富集，把待测物质电解沉析在适当的电极上，然后进行光谱分析。电解沉析在适当的电极上，然后进行光谱分析。库仑分析法准确度高，应用范围广。可用于各种滴库仑分析法准确度高，应用范围广
47、。可用于各种滴定分析方法，例如酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还定分析方法，例如酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法；滴定过程易于实现自动化。原滴定法、沉淀滴定法；滴定过程易于实现自动化。作业：作业：P206 7、13思考题：思考题：P206 1、3、5、6精选ppt 伏安法伏安法-电位分析电位分析-电解分析区别：电解分析区别：方方 法法 测量物测量物理量理量 电极电极面积面积 极极 化化 电流电流 待测物待测物浓度浓度待测物待测物消耗量消耗量 电位电位分析分析 电位、电位、电动势电动势 无浓差无浓差极化极化 趋于趋于0 极小极小 电解电解,库仑库仑分析分析 电重量、电重量、电量电量 大面大面积积 尽量减尽量减小极化小极化 有有电流电流 较高较高浓度浓度完全完全消耗消耗 伏安伏安法法 电电 流流 小面小面积积 完全浓完全浓差极化差极化 有有电流电流 稀溶液稀溶液 极小极小 精选ppt
