当前位置：文档之家 › 分析化学第十二章 库仑分析法

分析化学第十二章 库仑分析法

  • 格式：ppt
  • 大小：1.45 MB
  • 文档页数：58

下载文档原格式

  / 58

合集下载

第十二章电解与库仑分析法PPT课件

第十二章电解与库仑分析法PPT课件

过电压是指当电解以十分显著的速度速度进 行时，外加电压超过可逆电池电动势的值。过电 压η包括阳极过电位ηa和阴极过电位ηc。
η =分解电压-可逆电池电动势 η= ηa -ηc
第21页/共123页
过电位可分为浓差过电位和电化学过电位两类。前者是由浓差极化产 生的，后者是由电化学极化产生的。
电化学极化：电解时，电极上有净 电流流过时，电极电位偏离其平衡 电位的现象。
• 温度
通常过电位随温度升高而降低。例如，每升高温度10℃，氢的过电位降 低20～30mV。
第34页/共123页
• 定量关系
U外=U分+iR =[(E平(阳)+ηa)－(E平 (阴)+ηc)]+iR
通常,可设iR→0,则 U外=U分=(E平(阳)+ηa)－(E平
第35页/共123页
（二）、电重量分析法与电解分离 电重量分析法：
第29页/共123页
• 电极材料和电极表面状态
过电位的大小与电极材料有极 大关系。例如，在不同材料的电极 上，氢析出的超电位差别很大。它 25℃，电流密度为10mA／cm2时， 铅电极上氢的过电位为1．09V， 汞电极上为1．04V，锌和镍电极 上为V，而铜电极上为V。
第30页/共123页
•
过电位的大小也与电极表面状态有关。例如，在上述条件，氢的超电
第6页/共123页
第7页/共123页
电解过程
电解硫酸铜溶液, 当逐渐增加电压，达到 一定值后，电解池内与电源 “-” 极相连的阴 极上开始有Cu生成，同时在与电源“+”极相连 的阳极上有气体放出，电解池中发生了如下反 应：
阴极反应：Cu2+ + 2e ＝ Cu
阳极反应：2H2O ＝ O2 + 4H+ +4e 电池反应： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+
《库仑分析法》课件

《库仑分析法》课件

《库仑分析法》PPT课件
欢迎大家来到本次关于《库仑分析法》的PPT课件。我们将深入探讨库仑分 析法的定义、库仑定律、应用领域以及实验步骤和数据分析。让我们一起开 始这次令人兴奋的学习之旅！
什么是库仑分析法
库仑分析法是一种用于研究电荷间相互作用的分析方法。它基于库仑定律， 通过测量电荷的数量和距离，来研究它们之间的作用力。库仑分析法在化学、 物理等领域广泛应用。
电解质分析
库仑分析法可以测量电解质溶液中的离子浓 度和电导率，帮助判断溶液的电解质性质。
电化学研究
库仑分析法在电化学实验中起到关键作用， 帮助研究电化学反应的动力学和机制。
仪器和设备
电量计
用于测量电荷的数量，是库仑 分析法中一种常用的设备。
电导率计
用于测量溶液的电导率，帮助 分析溶液中的离子浓度。数量和作用力之间的关系，探索电荷间相互作用的强弱。
2 距离变化与作用力
通过比较不同距离下的作用力，研究电荷间相互作用的范围和趋势。
3 应用实例分析
结合实际应用案例，解释和探讨库仑分析法在化学中的重要性和价值。
总结和展望
通过本次课件，我们深入了解了库仑分析法的原理和应用。它在化学研究和 实验中具有重要地位，并为我们提供了研究电荷间相互作用的有效工具。展 望未来，我们可以进一步拓展库仑分析法的应用领域，并加深对电荷作用力 的理解。
库仑定律简述
库仑定律是描述带电粒子之间电荷作用力的定律。根据库仑定律，电荷之间 的作用力与它们之间的距离成反比，与它们的电量大小成正比。这个定律是 我们理解库仑分析法的基础。
库仑分析法在化学中的应用
溶液浓度分析
库仑分析法可以用来测量溶液中的离子浓度， 帮助化学家了解溶液的化学组成。
化学反应速率
库仑分析

库仑分析


4．关闭仪器电源，拆除电极接线，洗净电解池及电极（注 意清洗铂丝阴极隔离管），并注入蒸馏水，留待下组同学 使用。 四、数据处理 根据几次测量的结果，用三次误差较小的数据算出毫 库仑的平均值。按法拉第定律计算Na2S2O3溶液的浓度 （mol⁄L）。
2、预电解： 在电解池中滴入几滴Na2S2O3溶液，在显示屏上触摸 “预电解，运行，仪器报警时停止电解，记录终点电位。 重复上述实验3-5次，观察终点电位值。 3、测量 准确移取待测Na2S2O3溶液2.00 mL置于上述电解池中， 在触摸屏上选择“预设终点滴定” ，输入预电解过程中记 录的终点电位、电解电流。 重复4-5次，记录电解时间。 电解液可反复使用多次，不必更换；若电解池中溶液过 多，可倒去部分后，继续使用。
工作阴极置于隔离室（玻璃套管）内，套管底部有一微 孔陶瓷芯，以保持隔离室内外的电路畅通，这样的装置避免 了阴极反应对测定的干扰。阳极产物I2 与Na2S2O3溶液发生 作用： I2 ＋2S2O32→
S4O62- ＋2I-
终点指示部分： 在到达终点前，溶液中没有过量的I2 ，指示电极回路 中电流为0，当Na2S2O3作用完毕，稍过量的I2 即可与I- 离 子形成I2／2I- 可逆电对，此时在指示电极上发生下列电极 反应： 指示阳极 指示阴极 2I- → I2 +2e I2 +2e → 2I-
实验二、库仑分析法 样品中Na2S2O3含量测定
库仑分析又称电量分析，是电量化学分析的一种方法。 根据电解过程中的电流（安培）和时间（秒）求得电量（1 库仑=1安培·秒）后间接计算被测物质含量的分析方法。
一、实验目的 1．掌握库仑滴定和永停法指示终点的基本原理； 2．学习库仑滴定的基本操作技术。
二、实验原理 电解部分： 在H2SO4介质中，电解KI溶液产生的I2标定Na2S2O3溶液。 在工作电极上以恒电流进行电解，发生下列反应： 阳极 阴极 2I- → I2 +2e 2H+ ＋2e→ H2
库仑分析法(课件)

库仑分析法(课件)

Fe2+作用，充当了所谓的“滴定剂”，即电生滴定 剂，从而保持电流效率为100%。 该法类似于Ce4+滴定Fe2+ , 因此恒电流电解又称
库仑滴定。
• 这种方法并不测量体积而测量电量
• 与普通容量分析法突出的不同点在于，滴定
剂不是由滴定管向被测溶液中滴加，而是通
过恒电流电解在试液内部产生，电生滴定剂
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，可确定溶液中剩余高 锰酸钾量，计算出水样的COD。
小结
法拉第电解பைடு நூலகம்律
库仑分析法的基本原理
（2）气体库仑计
1库仑电量产生氢气+ 氧气 。
共产生 0.1742 mL气体。
VM VM m 0.1742 96487 n 16779 n
氢氮库仑计采用硫酸肼代替 硫酸钾，阳极产物为氮，有利于 微量分析。
库仑分析是根据电解过程中消耗的电量，由法 拉第定律来确定被测物质含量的方法。 库仑分析法的基本要求是100％的电流效率。 影响电流效率达到100％的主要因素有： (1)溶剂的电极反应。
（1）银库仑计: 它是以铂 坩埚为阴极，纯银棒为阳 极，阳极和阴极用多孔陶 瓷管隔开。铂坩埚及瓷管 中 盛 有 1~2mol· -1AgNO3 L 溶液，电解时发生如下反 应： 阳极 Ag Ag e
阴极 Ag e Ag
电解结束后，称出铂坩埚 增加的重量，由析出的银 的质量算出电解所消耗的 电量。
库仑分析法

库仑分析法

该法的关键（前提）是： 100%的电流效率
电流效率
影响因素：
溶剂的电极反应；其它物质（杂质）的电解反应； 水中溶解氧；充电电容等。
因此，满足前提的方法有： 控制电位库仑分析和恒电流库仑滴定
二、库仑分析方法
1. 控制电位库仑分析法 （1）为什么要控制电位？如何控制电位？
采用三电极系统
控制电位电解装置示意图
1Q电量产生共产生0.1741 mL 气体
（3）实例与应用
• 通N2除氧。 • 预电解,消除电活性杂质。预电解达到背景 电流,不接通库仑计。 • 将一定体积的试样溶液加入到电解池中，接 通库仑计电解。当电解电流降低到背景电流时， 停止。 • 由库仑计记录的电量计算待测物质的含量。
2. 恒电流库仑滴定 (控制电流）
U分Ag 1.23 0.47 0.386 1.31V
各种物质的还原电位不仅和物质本身的种类有关， 而且和它的浓度有关。
要控制物质的还原，必须控制电位。 控制电位可以使混合物得以分离和测定。
3. 法拉第电解定律
进行电解反应时，电极上发生的电化学反应与溶液中通过 电量的关系，可用法拉第电解定律表示：
卡尔。费休试剂 ：由碘、吡啶、甲醇、二氧化硫、 水按一定比例组成。 以上反应为平衡反应，需要破坏平衡： （1）吡啶：中和生成的HI （2）甲醇：防止副反应发生
电解产生碘。
1g水对应 10.722毫库仑 电量。
原理
在试液中加入大量物质，使该物质电解 产生一种滴定剂，滴定剂与被测物定量 反应后，电解随即结束。利用库仑定律 计算滴定剂量及待测物含量。
例如
在酸性介质中测定Fe2+的含量，阳极反应为 Fe2+= Fe3++e 随着电极反应的进行，阳极电位变正 2H2O＝O2+4H++4e 如果加入大量的Ce3+，电流可保持恒定，且 Ce3+=Ce4++e Fe2++Ce4+= Fe3++Ce3+
库伦分析法

库伦分析法

第三章 库仑分析法教学基本要求：熟悉库仑分析法基本原理，掌握分解电压与超电位的概念、法拉第电解定律和实现库仑分析的前提条件。

掌握控制电位库仑分析法原理，三电极体系和氢氧气体库仑计的概念。

掌握控制电流库仑分析法原理、特点及应用。

重点与难点：1. 库仑分析法原理电解是借助于外加电源的作用实现化学反应向着非自发方向进行的过程。

加直流电压于电解池的两个电极上，使溶液中有电流通过，物质在电极上发生氧化还原反应而分解。

电解分析是一种最早的电化学分析方法，它包括电重量法和电解分离法。

前者是通过电解试液，电解完毕后直接称量在电极上沉积的被测物质的质量来进行分析；后者是使用电解手段将物质分离。

库仑分析是在电解分析法的基础上发展起来的，它是根据电解过程中所消耗的电量求得被测物质的含量。

因此，库仑分析法实际上是电量分析法。

无论是电重量法还是库仑分析，在分析时它们都不需要基准物质和标准溶液。

（1）分解电压与超电位对于可逆电极过程，分解电压与析出电位具有下列关系:E 分 =E 阳 -E 阴式中E 阳 和E 阴分别表示阳极析出电位与阴极析出电位。

当电流流过电极时，电极电位偏离平衡电位的现象称为电极的极化。

某一电流密度下实际电极电位与其平衡电位之差称为超电位，用η表示。

阳极超电位ηa 为正值，阴极超电位ηc 为负值。

电解时的外加电压为：E 外 = (E 阳 +ηa ) – (E 阴 + ηc ) + iR（2）法拉第电解定律法拉第 (Faraday) 电解定律是库仑分析法的基础,表示电解反应时,电极上发生化学变化的物质的质量 m 与通过电解池的电量 Q 成正比。

其数学表达式为:n MF Qm ⨯=（3）实现库仑分析的前提条件实现库仑分析的前提是工作电极上只发生单纯的电极反应，而此反应又必须以100％的电流效率进行。

2. 控制电位库仑分析法当试样中存在两种以上金属离子时，随着外加电压的增加，第二种离子也可能被还原。

为了分别测定或分离就需要采用控制阴极电位的电解法。

第2节 库仑分析法

第2节 库仑分析法

（6）易自动化 可实现自动滴定
16:52:52
5. 库仑滴定的应用
主要用于测定阴离子，也可测定阳离子和有机物。可以 采用以下反应进行滴定。 (1) 酸碱滴定 阳极反应：H2O = （1/2）O2+2H+ +2e 阴极反应：2 H2O =H2 +2OH- -2e (2) 沉淀滴定 阳极反应：Ag=Ag++e （Pb=Pb2++2e） (3) 配位滴定 阴极反应： HgY+2e = Hg+Y4(4) 氧化还原滴定 阳极反应： 2Br - = Br2+2e 2I- = I2+2e
16:52:52
二、法拉第电解定律
电流通过电解池时，物质在电极上析出产物的质量m与 通过的电量Q 成正比。法拉第定律的数学表示式为
Q M M m it F n nF
式中M为物质的摩尔质量（g），Q为电量（C），F为法拉 第常数（96487C· mol-1），n为电极反应中转移的电子数，i来自可见确定i0和k是关键
k、io可用作图法来确定
it ＝ io 10－kt
lg it ＝－kt ＋ lg io 以lgit 对t 作图，即得斜率
–k和截距lg i0。
i0 Q 2.303k
16:52:52
3、分析特点及应用
特点
① 灵敏度、准确度和选择性均较高；
② 分析基于测量消耗电荷量，而不是析出物质量，因此可 用于有机物的分析；
测物进行定量反应的物质（称为电生滴定剂）， 当被测物 作用完毕时，终点可借助于指示剂或其它方法来确定。用计 时器记录电解时间t，根据法拉第定律计算被测物的量。
Q M M m it F n nF
此法又称为库仑滴定法。它与普通滴定法相似，不同点在于 滴定剂不是由滴定管加入，而是电解产生，不测量体积而测 量电荷量。
电化学分析---库仑分析法

电化学分析---库仑分析法

2 SO2 + I 2 + 2 H 2O = SO4 − + 2 I − + 4 H +
大气中H2S和SO2的测定
本章小结
法拉第电解定律 电解分析法包括电重量法和库仑分析法（通过 测量电解时通过的电量，来计算反应物质的量 的方法）。 进行库仑分析时，要求电化学反应以100%的 100% 效率进行，这与电重量法是不同的。 常用库仑计（银，滴定，气体）的基本原理 控制电位库仑滴定的三电极系统及如何对不同 金属离子产生选择性 恒电流库仑滴定的装置和优点
电生滴定剂及应用
库仑滴定装置
库仑滴定测定化学耗氧量
待测样品用一定量重铬酸钾酸性溶液消 解后，加入Fe3+溶液，在Pt阴极上产生 Fe2+离子，与剩余的重铬酸钾作用，由 消耗的电量计算COD值。
i (t0 − t1 ) 32 COD = ⋅ ⋅ (1 × 10−3 ) 96485V 4
电解液组成：柠檬酸钾（缓冲液），二甲亚砜 （帮助反应产物S的溶解），碘化钾（参与反应） 参比电43; I 2= 2 HI + S
根据法拉第电解定律，通过测量电解时通过的 电量，来计算反应物质的量的方法，即库仑分 析法。 进行库仑分析时，要求电化学反应以100%的 效率进行。 使用库仑计来测量电解时通过的电量 可采用控制电位电解法和恒电流电解法。控制 电位电解法对不同的金属离子有较好的选择性， 而恒电流电解法反应速率很快，但选择性差。 但通过选择合适的电解体系可以得到很好的分 析效果。
电化学分析法
库仑分析法
电解分析法
依据法拉第电解定律通过电解反应进行 分析的方法，称为电解分析法。 电解分析法包括电重量法和库仑分析法。 库仑分析法由于省却了费时的洗涤，干 燥和称量等步骤，同时测量电量可以获 得很高的准确度，具有明显的优点。
库仑分析法

库仑分析法

实验八、库仑分析法测定废水中的Cr6+一、实验目的1.掌握库仑分析法的基本原理2.学会库仑定量分析的方法3.了解库仑仪的基本构造二、实验原理本实验采用KLT-1型通用库仑仪，利用电解阴极Fe2+即：Fe3++e==Fe2+产生的Fe2+与溶液中的Cr6+发生反应：6Fe2++Cr2O72-+14H+==6Fe3++2Cr3++14H2O终点时Cr6+全部反应完，有微量的Fe3+剩余，可以用亚铁灵进行终点观察。

法拉第电解定律：m = MQ/nF （F 法拉第常数96500 库仑/mol;m:电极上发生反应的物质的量；M:待测物质的摩尔质量；Q：电解过程消耗的电量；n：电极反应中转移的电子数）三、实验仪器和药品1.仪器KLT-1型通用库仑仪，通用电解池。

采用铂片电极（工作电极），铂丝电极（辅助电极），铂指示电极，磁力搅拌器。

2.试剂电解液的配制：Cr标准溶液（100ppm）；（1+1）HNO3四、操作步骤1. 铂电极的预处理：将铂电极置于热的（1+1）HNO3中浸数分钟，再用蒸馏水冲洗干净。

2. 于150ml烧杯中，加入电解液70ml，将电极插入电解池中。

准确移取2.00ml未知液于该电解池中，加入搅拌磁子。

3. 连接好仪器与电极连线（此实验中电解阴极为大面积双铂片电极，指示电极为铂片及钨棒参比电极），接通库仑仪电源。

4. 主机上“电位补偿”电位器预先调至3左右，接下“启动”旋钮，调节该旋钮，使50uA电表指在40左右，工作、停止开关置于工作，调节合适的搅拌速度，按下电解按钮，开始电解，终点时电表指针突然偏转，红灯亮，仪器数码管显示值即为电解电量（mQ）。

5. 再次准确移入2.00ml试液，按步骤4进行测定。

重复测定三次。

6. 测量完毕，关闭库仑仪电源，洗净电极并浸在蒸馏水中。

五、结果处理由法拉第电解定律计算未知试液中的Cr6+浓度。

仪器分析之第十二章库仑分析法

仪器分析之第十二章库仑分析法


指示系统 存在离子 电流变化 指示电流小变大， 指示电流小变大， Fe2+ 0
滴定过程中电流变化曲线
电生Ce 滴定Fe 如：电生Ce4+滴定Fe2+。
其它方法： <三> 其它方法： 电位法： 电位法： 电导法： 电导法： 光度法： 光度法： 四、库仑滴定的误差来源： 库仑滴定的误差来源： 1.电流不恒定； 1.电流不恒定； 电流不恒定 2.电流和时间测量误差 电流和时间测量误差； 2.电流和时间测量误差； 3.计量点与终点不重合； 3.计量点与终点不重合； 计量点与终点不重合 4.电流效率偏离100%。 4.电流效率偏离100%。 电流效率偏离100%
§12—3 12— 一、方法原理： 方法原理：
库仑滴定
★用恒定的电流，以100%的电流效率 用恒定的电流， 100%的电流效率 电解， 电解，使其在电解池中产生一种电 解物质（电生试剂）， ），然后该物质 解物质（电生试剂），然后该物质 与被测物质进行定量的化学反应， 与被测物质进行定量的化学反应， 反应的计量点借助指示剂或其它电 化学方法来指示。 化学方法来指示。
★设混合气体的体积为VmL，则有： 设混合气体的体积为VmL，则有： VmL
②电流－时间积分仪： 电流－时间积分仪：
五、特点和应用： 特点和应用： ① 可用于测定进行均相电极反应的 物质，特别是有机物分析； 物质，特别是有机物分析； ② 方法的灵敏度和准确度较高： 方法的灵敏度和准确度较高： m=0.01µ TE%=0.1～0.5%； m=0.01µg，TE%=0.1～0.5%； 能测定电极反应中的电子转移数。 ③ 能测定电极反应中的电子转移数。
●计算： 计算： ★在标准状态下，每96487C的电量，可 在标准状态下， 96487C的电量， 的电量 以产生11200mL氢气和5600mL氧气， 11200mL氢气和5600mL氧气 以产生11200mL氢气和5600mL氧气， 16800mL混合气体 混合气体。 共16800mL混合气体。 ★每库仑电量可析出的混合气体量为： 每库仑电量可析出的混合气体量为：
库仑分析法

库仑分析法


2.终点指示方法 终点指示方法 （1）化学指示剂法 ） 注意： 选用的指示剂 注意：1.选用的指示剂 不能与辅助电解质同 时在电极上发生电极 反应。 反应。 2.指示剂与电生 指示剂与电生 滴定剂的反应必须在 被测物质与电生滴定 剂完全反应后发生。 剂完全反应后发生。 （2）电流法指示终点 ） 电极上电流的突越 （3）电位法指示终点 ）
3.电解色谱法及库仑电位谱法 3.电解色谱法及库仑电位谱法 它是一种将控制电位库仑分析用于流 动体系测定的一中方法。 动体系测定的一中方法。 Q = 96485 m = 96485 nCV
i = dQ dV = 96485 nC = 96485 nCf dt dt
适当条件下，对应所施加的电压， 适当条件下，对应所施加的电压，将电解 电流记录下来， 电流记录下来，就可以得到一条形状与极谱图 相似的E 曲线， 相似的E-i曲线，扩散电流的大小与溶液中去 极剂的浓度有关。 极剂的浓度有关。此法所得到的曲线与普通伏 安法中的E 曲线相似， 安法中的E-i曲线相似，因此称为库仑电位谱 法。优点：很高的灵敏度，选择性也很好，检 优点：很高的灵敏度，选择性也很好， 10 −9 mol / dm 3 . 测下限为
4.2.4 动态库仑法
该法也称为微库 仑法，具有快速、 仑法，具有快速、准 灵敏、 确、灵敏、选择性好 和能自动知识终点等 优点。 优点。 微库仑法实际上 是利用偏压的大小来 调节平衡所需的指示 电极对的电位， 电极对的电位，以确 定滴定的终点。 定滴定的终点。
4.2.5 其他库仑分析法
1.预示库仑法 1.预示库仑法
4.2.3 控制电流库仑分析法
1.原理和装置 原理和装置 以强度一定的电流通过电解池， 以强度一定的电流通过电解池，通过电极 反应产生一种与被测物质发生化学计量作用的 “滴定剂”。当被测物质作用完时，指示系统 滴定剂” 当被测物质作用完时， 发出终点到达的信号。立即停止电解。 发出终点到达的信号。立即停止电解。有点流 强度和到达终点的时间根据法拉第电解定律即 可算出被测物质的质量。 可算出被测物质的质量。 电解池 计时器 电解系统 恒流源 化学指示剂方法 终点指示系统 电化学方法

库仑分析法——精选推荐

2. 库仑分析法 2.1 基本原理 2.2 恒电流库仑分析法 2.3 恒电位库仑分析法 2.4 动态库仑分析法 2.5 实验 2.1 基本原理 2.1.1 法拉第电解定律 2.1.2 影响电流效率的因素及消除方法 库仑分析法是在电解分析法的基础上发展起来的一种电化学分析法。

电解分析法是将直 流电压施加于电解电池 ① 的两个电极上，电解池由被测物的溶液和一对电极构成，被测物质 的离子在电极上（阴极或阳极）以金属单质或金属氧化物形式析出，根据电极增加的质量， 计算被测物的含量。

而库仑分析法不是通过称量电解析出物的质量，而是通过准确测量电解 过程中所消耗的电量（库仑数）进行定量分析的。

库仑分析法要得到准确的分析结果，需要 保证电极反应有 100%电流效率 ② ，通过电解池的电量要有准确的测定方法；电解的终点要有 合适方法作准确指示。

库仑分析法根据电解方式以及电量测量方式的不同分为控制电位库仑法、 恒电流库仑法 及动态库仑法。

2.1.1 法拉第电解定律 库仑分析法的理论基础是法拉第电解定律。

2.1.1.1 法拉第电解定律内容 法拉第电解定律包括下述两部分内容： 第一，电流通过电解质溶液时，发生电极反应的物质的质量与所通过的电量（Q）成正 比，即与电流强度和通过电流的时间的乘积成正比： m∝Q 或 m∝i.t （2-1） 式中 m 为电极上析出物质的质量，g；Q 为电量，C（库仑）； i 为电流强度，A（安培）； t 为时间， s（秒）。

第二，在电解过程中，通过电解池 1 法拉第电量（96487C），则在电极上析出 M/n 摩尔 质量的物质。

通常将 96487C 的电量称为 1 法拉第电量，以 F 表示，即 1F=96487C。

实验证明，在电极上析出 nM (g/mol)的任何物质所需的电量均为 1F。

因此上述法拉第 定律可用下列数学表达式表示： Fn itM Fn M Q m = = . （2-2） 式中 M 为在电极上析出的物质的摩尔质量，g/mol；n 为电解反应时电子转移数；t 为电解 的时间，s；i 为电解电流，当i 以 mA（毫安）表示时，电极析出物质的质量以 mg（毫克） 为单位；当 I 以 A（安培）表示时，电极析出物质的质量以 g 为单位。

库仑分析法

理论分解电压小于实际分解电压的原 因是由于超电位的存在，但超电位是 如何产生的呢？
三、浓差极化与电化学极化
concentration polarization and electrochemical polarization
产生超电位的原因：电极极化 电极极化： 电解时，电极上有净电流流过时，电极电位偏离其平
1. 理论分解电压
根据能斯特方程计算，使反应进行,需要提供的最小外 加电压（D′点） 。
2. 实际分解电压（析出电位）
实际开始发生电解反应时的电压，其值大于理论分解 电压（D点）。
3. 产生差别的原因
超电位（η）、电解回路的电压降（iR）的存在。 则外加电压应为：
E外 = （E阳 + η阳）- （E阴 + η阴） + iR
(2)将一定体积的试样 溶液加入到电解池中，接 通库仑计电解。当电解电 流降低到背景电流时，停 止。由库仑计记录的电量 计算待测物质的含量。
二、电量的确定
恒电流： Q= i t 恒阴极电位：电流随时间变化时
作图法：
Q
0
i dt
t 0
i010
kt
dt
i0 (110kt ) 2.303k
2H2O +2e → 2OH- +H2
（阴极反应）
溶液恢复到原来酸度值时，停止电解。
消耗的电量→产生的OH - 量→中和的 HClO4量 二摩尔的高氯酸相当于一摩尔的碳。
可由仪器读数装置直接读出含碳量。
2. 污水中化学耗氧量的测定
化学耗氧量（COD）是评价水质污染程度的重要指标。 它是指1dm3水中可被氧化的物质（主要是有机化合物）氧化 所需的氧量。
2I- = I2+2e

库仑分析法

电极上的反应 3. 溶液中可溶性气体
的电极反应 4. 电极自身的反应 5. 电极产物的再反应
1. 准确度高（0.2%） 2. 无需标准溶液 3. 不稳定化合物的分析 4. 可使用不稳定的试剂 5. 易于实现自动化 6. 用于色谱检测器
易测得ppm级02
二.库仑分析 Coulometric Analysis
1.基本原理
电解分析是称量电解后铂阴极的增重来定量，称 为电重量法 若使用电量定量即为库仑分析,与电重量法相比 不能称量物质亦可进行分析。因此为保证分析结 果的正确性，要求电能→化学能转换效率100% 理论基础是Faraday定律：
（参见书图12.7）
库仑滴定装置
滴定终点确定
1.化学指示剂: KI 电解 I2 滴定As(Ⅲ), 淀粉 2. 电位法: 与电位滴定一样，电位突跃 3. 双铂电极电流指示: 永停法
加入双铂指示电极，加一很小的电压50∼200mv 不可逆电对： 极 化 电流小 可逆电对: 去极化 电流大
(参见 P244)
2. 电量(Q)与通过该体系的电流(i)及时间成正比 Q = it
一．电 解 分 析 1）恒电位
i Cd2+ + 2e- → Cd
t
2） 恒 流
2H+ +2e = H2(g)↑ ↓
阳 极 电 位
平衡电位 →Cu2+ +2e → Cu(s)
+0.5
10
20
30 t(min)
3) 控制电位电解分析
第12章：电解与库仑分析法
电重量法：是称量成积于电极表面物质的重 量来进行分析，是现有方法中最 精密之一。精度度可达千分之一 不需要标准物校正，直接获得测 得量与重量的关系。

第12章电解与库仑分析法


质的质量与其M/n成正比。
电解分析包括：

●电重量分析
●库仑分析
库仑分析要求： ●工作电极上只发生单纯的电极反应 ●current efficiency requires 100%
§12-2 控制电位电解法
不同金属离子具有不同的分解电压， 在电解分析中，金屈离子大部分在阴极析出， 要达到分离目的，就需要控制阴极电位。 阴 极电位的控制可由控制外加电压而实现。
第十二章 电解与库仑分析法
§12-1 法拉第电解定律 电解过程中，发生电极反应物质的量与通
过电解池的电量成正比。
m
=
MQ 96487n
=
M n
• it 96487
Q=it
∫Q = t i dt
0
法拉第电解定律有两层含义：
● 电极上发生反应的物质的量与通过体系的
电量成正比
● 通过相同量的电量时，电极上沉积的各物
实际分析中，工作电极（通常为阴极）的电位是 随着电解过程的进行而不断变化的，而且阳极电位及 电解电流也是可变的。因此，凭借控制外加电压来控 制阴极电位，从而进行分离存在一定的困难。通常通 过下列装置来控制阴极电位。
Potentiometer Reference electrode
Electromagneti c stirrer
§12-3 控制电位库仑法
Coulometer Potentiometer
Coulometer (库仑计）
■Silver Coulometer (weight Coulometer)
On cathode: Ag+ + e- → Ag
On anode: 2H2O - 4e-→O2 + 4H+

库仑


注意事项
6.1 在仪器开机使用前，首先检查插件是否接插紧凑，避光 罩是否罩好，地线是否接好，检查正常方可接电源。
6.2 滴定池使用前应更换新鲜电解液，以保持电解液清洁、 灵敏。
6.3 分析时注意各方面污染。 6.4 当出现峰形“拖尾”时，可以考虑适当增大终点电压，
当峰形过头时，可以适当减小终点电压，终点电压不影响分析 结果，但出现严重“拖尾”和“过头”时，将影响分析结果的 准确性。 6.5 微机的操作应遵循电脑程序。 6.6 调整偏压时每次应适当调整1-5mv，不可一次调整太多。 联机后采用的偏压总与电解池实际偏压有一点差距，属于正常 现象。仪器走基线时若出现下浮现象，可重新调整偏压或冲洗 电解池。 6.7 搅拌器开关门要小心，切勿震动过大损坏电解池。
பைடு நூலகம்
库仑分析法的理论基础

法拉第电解定律的内容：（2个方面）

电流通过电解质溶液时，发生电极反应的物质的量与所通过的电量成正比，
即m/Q=常数。M为物质在电极上析出的质量，单位是克，Q为电量，单
位是库。相同的电量通过不同的电解质溶液时，在电极上析出各物质的质
量与该物质的相对原子质量成正比，与每个原子中参加反应的电子数（n）
mv为异常现象,需要清洗电极或更换电解液。
仪器调整及标定
2.5 在工作站的样品状态下选择标样，然后调整好所须偏压 （一般在260-280）之间，新镀的池子偏压应选择高一些。选 择含盐量与待测试样接近的标准样品，用注射器抽取适量标样， 在进样前按下工作站上的“启动”键，然后将标样注入滴定池 内，测量结果会显示出来，两次标样结果平行即可在工作站上 点击“结束”图标，结束标样分析。再在“样品状态”栏中选 择“样品分析”，进行样品分析，标样的转化率会根据上面进 行的标样分析的平均值自动计算生成结果。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

一、测量装置
滴定池是仪器的心脏，池内有一对电解电 极和一对指示电极。
在滴定池中待测组分与电生滴定剂反应， 同时由库仑放大器输出的电压加到电解电极 对上，使电解电极产生相对应的电流，因而 又产生一定量的电生滴定剂。
一、测量装置
微库仑放大器由指示电极对产生的信号与 外加偏压反向串联后加到库仑放大器的输入 端，放大器输出端加到滴定池的电解电极对 上，使之产生对应的电流流过滴定池，电解 产生出滴定剂。
极(4支)；秒表。 (2)试剂 0.1 mol/L KI溶液(称取1.7g KI溶于
100 mL蒸馏水中)。
二、库仑分析仪的使用
3. 测定内容与操作步骤 (1)清洗Pt电极。 (2)连接仪器装置。 (3)调节仪器进行预“滴定”。 (4) Na2S2O3试液的测定
二、库仑分析仪的使用
4. 数据处理
二、方法原理
利用串联在电解电路中的库仑计，测量从 电解开始到待测组分解完全析出时消耗的电 量，由法拉第定律计算出被测物质的含量。
三、电荷量的测量
1.重量库仑计
主要有银库仑计，以铂坩埚为阴极，银棒 为阳极，用多孔瓷管把两极分开，坩埚内盛 有１~２mol/L的AgNO3溶液，串联到电解回 路上。
电解结束后，称量坩埚的增重，由析出银的 质量算出所消耗的电量
一、库仑分析仪
终点指示的方法有指示剂法、电位指示法、电 流指示法、电导指示法等，仪器上通常采用电位 指示法或电流指示法，所以仪器上的终点指示系 统由参比电极和指示电极组成。
不同滴定分析中的指示电极，参照电位滴定中 的指示电极选取的方法进行选择。
二、库仑分析仪的使用
以硫代硫酸钠标准溶液的标定介绍库仑分析仪 的使用方法。 1.测定原理
分析化学
高职高专化学教材编写组 编
第十二章 库仑分析法
“十二五”职业教育国家规划教材 高等职业教育应用化工技术专业教学资源库建设项目规划教材
学习目标： 1．熟悉法拉第电解定律； 2．了解影响电流效率的因素及消除方法； 3．理解控制电位库仑分析法； 4. 掌握恒电流库仑滴定的基本技术； 5. 掌握终点指示方法及电生滴定剂的产生方式； 6. 能操作常用库仑分析仪。
在酸性介质中，以0.1 mol/L KI在Pt阳极上电 解产生“电生滴定剂’’I2来滴定S2O32-：
I2+2S2O32-→S4O62-+2I用永停法指示终点。由电解时间和电流强度， 按法拉第电解定律计算Na2S2O3浓度。
二、库仑分析仪的使用
2. 仪器与试剂 (1)仪器 恒电流库仑滴定装置一套；铂片电
it c(Na2S2O3)= 96487 V (mol/L)
式中，电流i的单位为mA；电解时间t的单位为s； 试液体积v的单位为mL。
第二节 库仑分析原理
一、电池组成 二、电池反应 三、法拉第电解定律
一、电池组成
在电解过程中，电能通过电解池转化为化 学能。电解池的负极为阴极，它与外加电源的 负极相连接，电解时阴极上发生还原反应；电 解池的正极是阳极，它与外加电源的正极相连 接，电解时阳极上发生氧化反应。
四、电极参与反应消耗电荷量
当电解质溶液中有配位剂存在（如大量 卤素离子）时，铂电极的氧化电位降至 0.7V，使铂电极本身发生氧化，产生电极 副反应，从而降低电流效率。
防止办法是改变电解溶液的组成或更换 电极，如可换用石墨电极。
五、电解产物的副反应消耗电荷量
在有些情况下，一个电极上的产物与另一个电 极上的产物反应，如测定碱时，阴极上产生OH-， 在搅拌下将与阳极上产生的H+发生副反应，影响 了电流效率。
一、电池组成
图12-2 电解装置示意图。
二、电池反应
在含有0.1mol/L CuSO4的0.1 mol/L H2SO4溶 液中浸入两个铂电极，电极通过导线分别与 直流电源的正极和负极连接，如果在两个电 极上加足够大的电压，会发生电解现象。
阴极反应： Cu2+ + 2e ＝ Cu 阳极反应： 2H2O ＝ O2 + 4H+ + 4e 电解反应： 2Cu2+ +2H2O = 4H+ + O2 + 2Cu
本章导读
理论基础：法拉第电解定律。
重要知识点：库仑滴定装置；恒电流库仑分析 法中滴定终点的确定方法；恒电位库仑分析法 中电荷量的测量方法。
难点：库仑分析法电解反应时电子转移数的确 定；影响电流效率的因素及消除方法。
第一节 库仑分析仪及使用 第二节 库仑分析原理 第三节 影响电流效率的因素及消除方法 第四节 控制电流库仑分析法 第五节 控制电位库仑分析法 第六节 动态库仑分析法（微库仑分析法）
三、法拉第电解定律
法拉第定律包括两方面内容：
1．电流通过电解质溶液时，物质在电极上 析出的质量m与通过电解池的电量成正比。
2．相同的电量通过各种不同的电解质溶液 时，在电极上所获得的各种产物的质量与它 们的摩尔质量成正比。
三、法拉第电解定律
m Q M nF
式中：F＝96487 C/mol，为1mo1电子的
一、溶剂参与电极反应消耗电荷量
电解一般在水溶液中进行，水可以参加电 极反应而被电解，消耗一定的电量。
水的电化学氧化或还原反应受电解质溶液 pH和电位的影响，因此，防止水电解的办法 是控制合适的电解电位、控制合适的pH值。
二、杂质电解消耗电荷量
电解溶液中的杂质可能是试剂的引入或 样品中的共存物质，在控制的电位下会电 解而产生干扰。
计时器利用双掷开关可以同时控制电子计 时器和电解电路，使电解和计时同步进行。
一、测量装置
终点指示系统用于指示滴定终点的到达， 其具体装置应根据终点指示方法的确定，可 以用指示剂，也可用电位法或电流法等电化 学方法指示。
二、终点指示方法
1．指示剂法 与一般滴定分析法一样，利用加入指示剂
后溶液的颜色变化来指示终点的到达。 指示剂法简便、经济实用，但指示终点不
一、测定装置 二、方法原理 三、电荷量的测定 四、应用
一、测量装置
一、测量装置
控制电位库仑分析法的基本装置包括电解 池、库仑计和控制电极电位仪。
在电解池与控制电极电位仪之间串联一库 仑计，用以测定电量。
二、方法原理
控制电位库仑分析法又称恒电位库仑分析 法，是在电解过程中，将工作电极的电位控 制在待测组分析出电位上，使待测组分以 100%电流效率进行电解，当电解电流趋于 零时，表明待测物质已经电解完全，此时停 止电解。
一、测量装置
进样器 对于液体样品多采用微量注射器进样，
气体样品可用压力注射器，固体或粘稠液 体样品可用样品舟进样。
一、测量装置
记录仪和积分仪 微库仑放大器的输出信号可用记录仪记
录下来，记录电流－时间曲线（曲线所包 围的面积即为消耗的电量），并用电子积 分仪积分出曲线所包围的面积，结果以数 字显示。
三、电荷量的测量
2.气体库仑计。 主要是氢氧气体库仑计，电解 K2SO4溶液在
两Pt电极上分别析出Ｈ2和Ｏ2。 在标准状况下，通过1F电量可产生16800mL
混合气体。将测得的混合气体体积换算为标准 状况下的体积，可计算出电解所消耗的电量。
四、应用
恒电位库仑分析法应用广泛。
在无机元素分析方面，可应用于五十多种 元素的测定和研究。
第一节 库仑分析仪及使用
一、库仑分析仪 二、库仑分析仪的使用
一、库仑分析仪
库仑滴定的装置如图所示：
一、库仑分析仪
电解系统主要包括工作电极和辅助电极，工 作电极为产生滴定剂的电极，如为阳极产生滴定 剂的，接在电源的正极，负极接辅助电极；如为 阴极产生滴定剂的，接在电源的负极，辅助电极 则为正极。
二、方法原理
当样品进入电解池时，滴定剂与被测物 质反应，平衡状态被破坏，放大器有电流输 出，工作电极开始电解，直至滴定剂恢复至 初始浓度，平衡重新建立，终点到达，停止 滴定。
三、应用
微库仑分析法准确度、灵敏度高，选择性 好，能自动指示终点、分析速度快，适合微 量和痕量分析，广泛应用于有机元素分析和 大气监测。
在有机物及生化方面应用也很广，如三氯 乙酸、血清中尿酸等的测定都应用恒电位库 仑分析法。
第六节 动态库仑分析法（微库仑分析法）
一、测定装置 二、方法原理 三、应用
一、测量装置
微库仑仪主要由裂解管和裂解炉 、滴定 池 、微库仑放大器 、进样器以及记录仪和 积分仪等部分组成。
一、测量装置
裂解管和裂解炉 样品中的待测组分必须先通过裂解反应， 使待测组分转化为能与电生滴定剂起反应的 物质，才能进行测定。 裂解反应在石英裂解管中进行，裂解炉是 高温管式炉，专供加热裂解管。
电量，称为法拉第常数；M为物质的摩尔质量 （g/mol）；n为电极反应中转移的电子数； Q/nF为电解产物的摩尔数（mol）
第三节 影响电流效率的因素及消除方法
一、溶剂参与电极反应消耗电荷量 二、杂质电解消耗电荷量 三、溶解氧的还原消耗电荷量 四、电极参与反应消耗电荷量 五、电解产物的副反应消耗电荷量
二、终点指示方法
3．永停终点法
滴定过程溶液中存 在的是不可逆电对， 化学计量点后，溶液 存在的是可逆电对
二、终点指示方法
3．永停终点法
滴定过程中溶液中 存在的是可逆电对， 终点时原可逆电对消 失，又产生新的可逆 电对
三、应用
库仑滴定法广泛应用于酸碱滴定、氧化还 原滴定、沉淀滴定、配位滴定等。
第五节 控制电位库仑分析法
二、方法原理
微库仑分析法也是利用电生滴定剂滴定被 测物质，与库仑滴定法的不同之处是该法的 电流不是恒定的，而是随被测物质的含量大 小自动调节，所以也称动态库仑分析法。
二、方法原理
二、方法原理
样品进入电解池之前，指示电极和参比电 极上的电压为定值。偏压源提供一个大小相 同，极性相反的偏压，此时，放大器输入为 零，输出也是零。