第3节 库仑分析法

第一节 电荷 库仑定律

教学目标

（一）知识与技能

1．知道两种电荷及其相互作用．知道点电荷量的概念．

2．了解静电现象及其产生原因；知道原子结构,掌握电荷守恒定律

3．知道什么是元电荷．

4．掌握库仑定律，要求知道知道点电荷模型，知道静电力常量，会用库仑定律的公式进行有关的计算．

（二）过程与方法

2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。

3、类比质点理解点电荷，通过实验探究库仑定律并能灵活运用

（三）情感态度与价值观

通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质，认识理想化是研究自然科学常用的方法,培养科学素养，认识类比的方法在现实生活中有广泛的应用

重点：电荷守恒定律，库仑定律和库仑力

难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题，库仑定律的理解与应用。

教具：丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球，多媒体课件

教学过程：

第1节 电荷 库仑定律（第1课时）

（一）引入新课：

多媒体展示：闪电撕裂天空，雷霆震撼着大地。

师：在这惊心动魄的自然现象背后，蕴藏着许多物理原理，吸引了不少科学家进行探究。在科学史上，从最早发现电现象，到认识闪电本质，经历了漫长的岁月，一些人还为此付出过惨痛的代价。下面请同学们认真阅读果本第2页“接引雷电下九天”这一节，了解我们人类对闪电的研究历史，并完成下述填空：

电闪雷鸣是自然界常见的现象，蒙昧时期的人们认为那是“天神之火”，是天神对罪恶的惩罚，直到1752年，伟大的科学家___________冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的，才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。

师强调：以美国科学家的富兰克林为代表的一些科学家冒着生命危险去捕捉闪电，证实了闪电与实验室中的电是相同的。

库仑定律

一、选择题(每小题5分，共50分)

1.点电荷是静电学中的第一个理想模型，它是指（ ）。

A．球形带电体 B．体积很小的带电体

C．带电量很小的带电体 D．形状和大小对相互作用力的影响可以忽略的带电体

1、关于点电荷概念，下列说法正确的是（ D ）

A、点电荷就是电荷量很小的电荷

B、点电荷就是体积很小的电荷

C、体积较大的带电体，不能看作点电荷

D、带电体能否看作点电荷，要视实际情况而定

1.关于对元电荷的理解，下列说法正确的是( C )

A.元电荷就是电子

B.元电荷就是质子

C.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量

D.元电荷是带电荷量最小的带电粒子

2.关于库仑定律.以下说法中正确的是( )

A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的带电体

B.库仑定律是实验定律

C.库仑定律仅对静止的点电荷间相互作用才正确

D.根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大

2.关于库仑定律的公式221rQQkF，下列说法中正确的是( B )

①.当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0

②.当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞

③.当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了

④.当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了

A、①② B、①④ C、②③ D、③④

2．对于库仑定律，下列说法正确的是 （ C ）

A．凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式

B．两个带电小球即使距离非常近，也能用库仑定律

C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定

相等

D．两个点电荷的电两个减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库

朱明华编《仪器分析》(第四版) 电位法伏安法库仑法作业解答

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第三章 电位分析法

p.147~149

1、电位测定法的根据是什么?

答：对于一个氧化还原体系：Ox + ne- = Red

根据能斯特方程式：E = E0Ox/Red + TR/nF log (aOx/aRed)

对于纯金属，活度为1，故上式变为：

可见，测定了电极电位，即可测定离子的活度(或浓度)，这就是电位测定法的理论依据。

2、何谓指示电极及参比电极？试各举例说明其作用。

答：指示电极：用来指示溶液中离子活度变化的电极，其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化，在一定的测量条件下，当溶液中离子活度一定时，指示电极的电极电位为常数。例如测定溶液pH时，可以使用玻璃电极作为指示电极，玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系，可以指示溶液酸度的变化。

参比电极：在进行电位测定时，是通过测定原电池电动势来进行的，电动势的变化要体现指示电极电位的变化，因此需要采用一个电极电位恒定，不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准，这样的电极就称为参比电极。例如，测定溶液pH时，通常用饱和甘汞电极作为参比电极。

3、试以pH玻璃电极为例简述膜电位的形成。

答：玻璃电极的基本结构是由特殊玻璃制成的薄膜球，球内贮以0.1mol/LHCl，作为恒定pH值的内参比溶液，并插入镀有AgCl的Ag丝，构成 Ag/AgCl 内参比电极。内参比电极电位是恒定的，与被测溶液的pH值无关。在硅酸盐玻璃中，Si一O键在空间形成网状结构的骨架，各种金属离子则按照配位数的规律，与氧原子以离子键的方式结合，存在于网状空间结构的空隙之中。当pH玻璃电极经过水浸泡后形成硅胶层，网状结构中存在的金属离子就与水生成水化离子进入溶液，它们的位置就被来自溶液中的水合氢离子所替代，硅胶层中的H+也能与溶液中的H+ 进行交换。硅胶层与溶液的界面之间，由于离子交换而产生了电位差，在交换过程中硅胶层得到或失去H+ 都会影响界面上的电位。玻璃膜的内表面与内参比溶液接触时，同样形成硅胶层，在离子交换过程中，也会影响界面上的电位。玻璃膜的内、外层所形成的硅胶层是极薄的，膜的中间仍然是干玻璃层。当玻璃电极的内参比溶液的pH值与外部试液的pH值不同时，在膜内外的界面上的电荷分布是不同的，这样就使跨越膜的两侧具有一定的电位差，形成膜电位。

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库仑滴定法

1. 引言

库仑滴定法是一种常用的化学分析方法，主要用于测定溶液中特定组分的含量。它基于库仑定律，即电流和溶液中电荷的关系，通过滴定的方式准确测定溶液中目标物质的含量。本文将介绍库仑滴定法的原理、设备和操作步骤。

2. 原理

库仑滴定法是基于电化学原理的分析方法。在滴定过程中，滴定电极与指示电极构成电池，在外加电势的作用下，分离出目标物质的阳离子或阴离子。通过测定电流变化的情况，可以确定溶液中目标物质的含量。

3. 实验设备

进行库仑滴定法实验需要以下设备：

• 滴定电极：用于滴加滴定液

• 指示电极：用于测量电流变化

• 电位计：用于测量滴定过程中的电势 未知驱动探索，专注成就专业

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• 磁力搅拌器：用于均匀搅拌溶液

• 调节阀：用于控制滴定速率

• 玻璃容器：用于容纳待测溶液

4. 操作步骤

以下是进行库仑滴定法实验的基本步骤：

步骤一：准备工作

1. 将滴定电极、指示电极和电位计连接好，并进行校准。

2. 准备好待测溶液和滴定液。

步骤二：开始滴定

1. 将待测溶液倒入玻璃容器中，并加入磁力搅拌子进行均匀搅拌。

2. 通过调节阀控制滴定液的滴定速率，使滴定过程平稳进行。 未知驱动探索，专注成就专业

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3. 每滴加一滴滴定液，观察电位计的读数，并记录下来。

4. 当电位计读数发生显著变化时，停止滴定。

步骤三：计算结果

1. 使用库仑定律的公式，根据滴定过程中的电流变化计算溶液中目标物质的含量。

5. 实验注意事项

在进行库仑滴定法实验时，需要注意以下事项：

• 在滴定液滴加过程中，要保持滴定液的滴定速率恒定，避免产生误差。

• 滴定过程中要保持溶液充分搅拌，以确保反应均匀进行。

• 使用电位计时，要注意电极的清洁和校准。

• 实验结束后，要及时清洗实验设备，以防止交叉污染。 未知驱动探索，专注成就专业

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6. 应用领域

库仑滴定法广泛应用于分析化学领域，常用于测定溶液中金属离子、酸碱度等指标的含量。它具有操作简单、准确度高的特点，并且适用于大多数溶液体系。