第四章库仑分析法
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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。
第四章电解和库仑分析法[教学要求]1.了解电解分析法和库仑分析法的基本原理、基本仪器装置和各种方法的特点及应用。
2.掌握分解电压、析出电位、极化现象和过电位等基本概念。
3 掌握法拉弟电解定律,恒电流库仑滴定。
[教学重点]1.电解分析法与库仑分析法基本原理及定量方法。
2. 电解时离子的析出次序及完全程度的计算过程。
[教学难点]死停终点法。
[教学时数] 7 学时[教学方法] 采用多媒体课件讲授,并结合实验进行辅助教学。
[教学内容]电解分析法:是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,由电解所增加的重量求算出其含量的方法。
这种方法实质上是重量分析法,因而又称为电重量分析法。
另外电解分析用于物质的分离,则叫电解分离法。
库仑分析法:是在电解分析法的基础上发展起来的一种分析方法。
它不是通过称量电解析出物的重量,而是通过测量被测物质在100%电流效率下电解所消耗的电量来进行定量分析的方法。
共同点:分析时不需要基准物质和标准溶液,是一种绝对的分析方法,并且准确度高。
不同点:电重量法只能用来测量高含量物质,而库仑分析法特别适用于微量、痕量成分的测定。
本章讨论的方法遵守Faraday电解定律。
采用大面积电极,即A/V比值大,电解期间尽可能减小或消除浓差极化现象,使溶液中被测物质的浓度发生很大的变化或趋于零。
按实验所控制的参数(E或i)不同,本章的方法可分为控制电位法和控制电流法。
控制电位法是控制电极电位在某一恒定值,使电位有一定差值的几种离子能够分别进行测定,因而选择性较高,但分析时间较长;控制电流法是控制通过电解池的电流,一般为2~5A,电解速度较快,分析时间较短,但选择性较差,需要有适当的指示电解完全或电流效率100%的方法。
第一节电解分析法电解过程电流与电压的关系、分解电压与析出电位、过电压与过电位、电解时离子的析出次序及完全程度。
一、电解分析的基本原理(一) 电解过程中电流和电压的关系当外加电压很小时,有一个逐渐增加的微小电流通过电解池,这个微小电流称为残余电流(主要由电解液中杂质的电解产生)。