电解分析法和库仑分析法
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第12章电解与库仑分析法电解与库仑分析电解分析法是一种经典的电化学分析法,它包括两种内容:电重量分析法――通过电解后直接称量电极上被测物质的质量进行分析的,常用于高含量物质的分析;电解分析法――控制一定的电解条件进行电解以达到不同物质的分离。
库仑分析法也是建立在电解过程上的分析法,它是通过测量电解过程所消耗的电量来进行分析的,主要用于微量或痕量物质的分析。
第一节电解分析法一、电解分析法的基本原理(一)电解过程中电流与电压的关系图12.1 电解装置电解装置主要由电解池(包括电极、电解溶液及搅拌器)、外加电压装置(分压器)及显示仪器三部分,如图12.1所示。
电解是利用外部电能使化学反应向非自发方向进行的过程。
在电解池的两电极上施加的直流电压达到一定值时,电极上就发生氧化还原反应,电解池中(及回路)就有电流通过,这个过程称为电解。
以在0.1mol/L HNO3 介质中电解0.1mol/LCuSO4为例,当移动分压器的滑线电阻,使施加到两铂电极上的电压(V)达到一定值时,电解就发生,即电极反应发生:与外电源负极连接的Pt电极(此时也是负极)上Cu2+被还原,此电极为阴极:Cu2+ + 2e → Cu与外电源正极连接达的Pt电极(此时也是正极)上有气体O2产生,此电极为阳极:2H2O → 4H++ O2↑ + 4e此时在外线路的电表上可以看到有电流(i)通过,若加大外电压,则电流迅速上升。
i-V关系曲线为图12.2所示。
应该注意到:电解所产生的电流(电解电流)是与电极上的反应密切相关的,电流进出电解池是通过电极反应来完成的,与电流通过一般的导体有本质的不同。
这是电解的一大特点。
(二)分解电压和析出电位图12.2 电解过程电流-电压曲线图12.2的i-V曲线中,AB段为残余电流,此时尚未观察到电极反应的明显发生,主要是充电电流,当到达一定的外加电压V(B点)时,电极反应开始发生,产生了电解电流,并随着V的增大而迅速上升为BC直线,BC线的延长线与i=0的V轴交点D所对应的电压,叫做分解电压V分。
一.判断题1.电解分析法是借用外部电源的作用来实现化学反应向着自发方向进行的过程。
(×)2.电解分析是以测量沉积于电极表面的沉积物质量为基础的。
(√)3.在电解分析法中,通常的情况下,所施加的外加电压都要小于理论分解电压。
(×)4.电解分析法是以电压为“沉淀剂”的重量分析法。
(×)5.欲实现电解分析,则要加直流电压于电解池的两个电极上。
(√)6.在利用电解分析法对物质进行分析的过程中部需要基准物质和标准溶液。
(√)7.电极电位值偏离平衡电位的现象,称为电极的极化现象。
一般来说,阳极极化时,其电极电位更负。
(×)8.通常情况下,析出金属离子的超电位都较小,可以忽略。
(√)9.H2和O2在不同电极上的超电位与电极电位有关。
(×)10.对金属离子来说,在阴极上越容易被还原的离子析出电位越正越容易还原。
(√)11.在控制电位电解中,为了保持工作电极电位恒定,应保持外加电压不变。
(×)12.在控制电流电解中,电流应保持恒定而外加电压变化较大。
该种电解方式的选择性较控制阴极电位电解方式要差。
(√)13.在控制电位电解过程中,随着金属离子的析出,电解电流越来越小,其随时间的变化呈直线衰减。
(×)14.在控制电位电解过程中,电解电流的变化与金属离子的起始浓度无关。
(√)15.在控制电位电解过程中,应用控制外加电压的方式即可以达到很好的分离效果。
(√)16.在利用库仑分析法对物质进行分析的过程中需要基准物质和标准溶液。
(×)17.在利用库仑分析法对物质进行分析时,需要考虑温度、湿度、大气压等条件的影响。
(×)18.应用库仑分析法对物质进行分析时,要求电极反应的电流效率为100%。
(√)19.在库仑分析法中,若待测物质的摩尔质量为M,通过电解池的电量是96487C,则根据法拉第定律,在阴极上析出的物质的质量应为M。
(×)20.在相同条件下,电解池阴极沉淀出来的物质的量与组成电解池的电极间距离有关。
(×)21.与其他滴定方法相比,库仑滴定法的灵敏度和准确度都较高。
(√)22.在库仑滴定法中,电解电流随时间的变化趋势的越来越小。
(×)23.在库仑滴定法中,主要测量的参数是电解电流。
(×)24.库仑滴定法属于控制电流库仑分析法。
(√)25.在控制电位库仑分析法中,其电解电流随时间的变化趋势是呈指数衰减。
(√)26.库仑滴定分析法不需要标准溶液,它是以电极反应生成的产物作为滴定剂的。
(√)27.库仑滴定分析法是以分析过程中所消耗的滴定剂的体积来确定待测物质的含量。
(×)二.选择题1.一测量沉淀于电极表面的物质的质量为基础的电化学分析方法为 CA.电位分析法 B.极谱分析法 C.电解分析法 D.库仑分析法2.在以下有关电解分析法的叙述中,不正确的是 BA.借外部电源的作用来实现化学反应向着非自发方向进行的过程B.在电解时,加交流电压与电解池的二哥电极上C.在电解时,加直流电压与电解池的二哥电极上D.电解质溶液在电极上发生氧化还原反应3.在电解分析法中作为“沉淀剂”的是 BA.电压B.电流C.电量D.电能4.在电解分析法中,在阴极上最容易被还原的物质是 AA.析出电位越正越容易B.析出电位越负越容易C.阴极电位越正,析出电位越负越容易D.不确定5.在控制电位电解中,为了保持工作电极电位恒定,应 DA.保持外加电压不变B.保持辅助电极电位不变C.不断增大外加电压D.不断减小外加电压6.H2与O2在不同电极上的超电位与 BA.电极电位有关B.电流密度有关C.与A、B均有关D.不确定7.通常情况下,析出金属离子的超电位 CA.为零B.较大,不能忽略C.较小,可以忽略D.较小,但不能忽略8.在电解分析法中,所需的实际分解电压不应包含 CA.理论分解电压B.由电极极化产生的超电位C.电解池中的液接电位D.电解池的电压降9.下列 D 不是恒定电流电解分析法的特点。
A.电解的速度快B.电解过程中外加电压不断变化C.选择性差D.需要的分析时间很长10.在控制电位电解过程中,电解电流越来越小,其随时间的变化趋势是 CA.直线减小B.呈对数减小C.呈指数减小D.不确定11.在控制电位电解过程中,浓度越来越小,其随时间的变化趋势是 CA.直线减小B.呈对数减小C.呈指数减小D.不确定12.对一定体积的溶液来说,电解完全的程度与 AA.起始浓度B.有效扩散成厚度C.电极面积D.电解时间13.电解时,电流与时间的关系式为it=i010-Kt,其中K为常数,它与 D因素无关。
A.扩散系数DB.电极表面积AC.溶液体积VD.起始电位E14.下列 C 不包括在控制电流电解分析的装置中。
A.阳极和阴极B.可变电阻C.电位计D.电流表15.在电解分析中,要求沉积在电极上的待测物质必须是纯净、致密、坚固地附着在电极上,可以采取以下措施,其中 D 是错误的。
A.控制适当的pHB.控制适当温度C.搅拌溶液D.反应的电流密度不宜过小16.若在溶液中含有下列浓度的离子,以Pt为电极进行电解,首先在阴极上析出的A 。
A.1.000*10-2mol.L-1Ag+(Eθ=0.779V)B.2.000mol.L-1Cu2+( Eθ=0.337V)C.1.000mol.L-1Pb2+( Eθ=-0.128V)D.0.100mol.L-1Zn2+( Eθ=-0.763V)17.测量电解过程中待测物质在电极上发生电极反应所消耗的电量为基础的电化学分析法是D 。
A.电位分析法 B.极谱分析法 C.电解分析法 D.库仑分析法18.库仑分析是根据进行电解反应时通过电解池的 C 来进行分析的。
A.电压 B.电流 C.电量 D.电能19.每当有96487C的电量通过电解池时,可以使铜[M(Cu)=63.55g.mol-1]在阴极上析出的质量是 CA.96487gB.63.55gC.31.78gD.127g20.下列不是控制电位库仑分析法的特点和应用的是 DA.选择性高B.方法的灵敏度和准确度均高C.能用于测定电极反应中的电子转移数 D.分析速度快21.控制电位库仑分析法测定待测组分时,下列 A 不是溶液中通入氮气的目的。
A.除去溶液中所有溶解的气体B.驱除溶液中的氧C.防止氧在电极上还原D.保证电解组分时,有100%的电流效率22.在相同条件下,电解池阴极沉淀出来的物质的量正比于 BA.电极间距离 B.通过电解池的电量C.阴极的表面积 D.溶液中电解质的浓度23.下列 A 不是库仑滴定法的特点。
A.需要配置和保存标准溶液B.电量较为容易控制和准确测量C.方法的灵敏度和准确度较高D.易实现自动滴定24.库仑滴定不适用于 AA.常量分析 B.微量分析 C.痕量分析 D.有机物分析25.下列有关库仑滴定的叙述正确的是 CA.它是一种容量分析法B.它既是容量分析法,又是电化学分析法C.它不是容量分析法,而是电化学分析法D.它是根据滴定剂消耗的体积来确定待测组分的含量26.库仑滴定是一个精密度和准确度都很高的方法,一般相对误差可小于0.2%。
这是由于该方法可以精确测量 DA.电流 B.电压 C.电阻 D.电解时间27.提高库仑滴定准确度的关键因素之一是 AA.使待测物以100%的电流效率进行电解B.保持电压恒定C.保证足够的时间D.加入支持电解质28.库仑滴定不适用于常量、高含量试样的分析,下列原因中部正确的是 DA.必须采用较大的电解电流B.滴定时间太长C.导致电流的效率的降低D.终点难指示29.在保证100%电流效率的情况下,库仑滴定测量是否精密主要取决于 CA.指示系统的灵敏度 B.电位计C.恒流源 D.电解池组成30.在库仑滴定中,下列滴定剂 A 是在试液中可直接在电极上产生的。
A.Br2 B.K2Cr2O7 C.Na2S2O3 D.NaCl31.恒电流库仑滴定中指示终点最简便的方法是 DA.电位法 B.电流法 C.电导法 D.化学指示剂法32.下列因素 D 不是引起库仑滴定法误差的原因。
A.电解过程中电流效率低于100%B.电流没有恒定,且测定电流有误差C.测量时间的误差D.由于电解液体积不正确所引起的33.库仑分析法中,在使用氢氧库仑计过程中通过电解池的电量进行测量时,下列 C说法正确。
A.在阴极上析出氧气B.在阳极上析出氢气C.Pt阳极上析出氧气,在阴极上析出氢气D.Pt阴极上析出氧气,在阳极上析出氢气34.在ZnSO4溶液中,用铂电极以0.200A的电流通电10.0min,在阴极上沉积的锌的质量是(M(Zn)=65.37g.mol-1) BA.60.0mg B.40.7mg C.39.8mg D.29.0mg35.若用1.00A的电流电解CuSO4的酸性溶液,则沉积250mg铜所需要的时间(以分钟计算)为(M(Cu)=63.55g.mol-1) AA.12.7min B.10.0min C.22.4min D.34.5min三.填空题1.电解时,电解池内发生的反应是原电池中反应的逆过程。
2.能使电流持续稳定地通过电解质,并使之开始电解时施加于电解池两极的最低电压,称为分解电压。
3.在电解分析法中,实际电解时金属离子可以从标准电极电位按原电池的电动势计算,计算式为 E=E+-E- 。
4.已知Eθ(Ag+/Ag)=0.800V,Eθ(Cu2+/Cu)=0.337V。
在250C时,在含有1.000*10-2mol.L-1的Ag+和1.000mol.L-1的Cu2+离子的硫酸盐溶液中,首先在阴极上还原的是 Ag+ ,开始析出时的阴极电位为0.682V欢迎您的下载,资料仅供参考!致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习资料等等打造全网一站式需求。