第五章电化学基础
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习 题
5-1 用离子-电子法配平酸性介质中下列反应的离子方程式。
(1) I2 + H2S → I-+S
(2) MnO4- +SO32- → Mn2+ +SO42-
(3) PbO2 + Cl- → PbCl2 +Cl2
(4) Ag + NO3- → Ag+ + NO
(5) H2O2 + I- → I2 + H2O
解:(1) 1× I2+2e→2I―
+) 1× S2―→S+2e
I2+S2―→2I―+S
(2) 2× MnO4― +8H+ +5e→Mn2+ +4H2O
+) 5× SO32―+H2O →SO42―+2H++2e
2MnO4― +5SO32―+6H+ →2Mn2++5SO42―+3H2O
(3) 1× PbO2 +4H++2Cl―+2e→PbCl2 +2H2O
+) 1× 2Cl― → Cl2 +2e
PbO2 +4H++4Cl― →PbCl2 +Cl2 +2H2O
(4) 3× Ag →Ag++e
+) 1× NO3―+4 H++3e→ NO +2 H2O
3 Ag +NO3―+4H+ →3Ag +NO +2H2O
(5) 1× H2O2 +2H+ +2e →2H2O2
+) 1× 2I― → I2 +2e
H2O2 +2I― +2H+ →I2 +2H2O
5-2 用离子-电子法配平碱性介质中下列反应的离子方程式。
(1) H2O2 + Cr(OH)4 → CrO42- + H2O
(2) Zn + ClO- + OH- → Zn(OH)42- + Cl-
(3) SO32- + Cl2 → Cl- + SO42-
(4) Br2 + OH- → BrO3- + Br-
(5) Br2 + Cr(OH)3 + OH- → CrO42- + Br-
解:(1) 1× H2O2 +2H2O +2e→H2O+2OH―
第五章 伏安法和极谱分析法
基本要求:
1.掌握直流极谱法的基本原理及其不足之处
2.掌握尤考维奇方程和极谱波方程
3.理解单扫描极谱法、脉冲极谱法和阳极溶出伏安法灵敏度高的原因
4.掌握循环伏安法的原理及应用
伏安法(Voltammetry)和极谱分析法(Polarography)都是通过由电解过程中所得的电流-电位(电压)或电位-时间曲线进行分析的方法。它们的区别在于伏安法使用的极化电极是固体电极或表面不能更新的液体电极,而极谱分析法使用的是表面能够周期更新的滴汞电极。
自1922年J.Heyrovsky开创极谱学以来,极谱分析在理论和实际应用上发展迅速。继直流极谱法后,相继出现了单扫描极谱法、脉冲极谱法、卷积伏安法等各种快速、灵敏的现代极谱分析方法,使极谱分析成为电化学分析的重要组成部分。极谱分析法不仅可用于痕量物质的测定,而且还可用于化学反应机理,电极动力学及平衡常数测定等基础理论的研究。
与两种电解过程相对应,极谱分析法也可分为控制电位极谱法(如直流极谱法、单扫描极谱法、脉冲极谱法和溶出伏安法等)和控制电流极谱法(如交流示波极谱法和计时电位法等)。
5.1 直流极谱法
5.1.1 原理
1.装置
直流极谱法也称恒电位极谱法,其装置如图5-1所示。它包括测量电压、测量电流和极谱电解池三部分。
图5-1 直流极谱装置示意图 图5-2 饱和甘汞电极(a)和滴汞电极(b)
现以测定Pb2+和Zn2+为例。在电解池中安装一支面积小的滴汞电极,另一支面积大的饱和甘汞电极,如图5-2所示。电解池中盛有浓度均为1.00 ×10-3mol·L-1Pb2+ 和Zn2+ 溶液以及0.1mol·L-1
KCl(称为支持电解质,浓度比被测离子大50-100倍),并加入1%的动物胶(称为极大抑制剂)几滴。电解前,通入N2除去电解液中溶解的O2。按图5-1,以滴汞电极为阴极,饱和甘汞电极为阳极,在不搅拌溶液的静止条件下电解。调节外加电压,逐渐增加加在两电极上的电压。每改变一次电压,记录一次电流值。将测得的电流i,外加电压V或滴汞电极的电位dc值绘制成i-V或i-φdc曲线,若用极谱仪自动记录,结果如图5-3所示。图中台阶形的锯齿波称为极谱波。曲线a是Pb2+和Zn2+的极谱波;曲线b的平坦部分是残余电流,即背景电流。
电化学复习
第一章绪论
电分析化学是一门利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学。它是电化学和分析化学的重要组成部分。它与物理学、电子学、计算机科学、材料科学和生物学等其他学科密切相关。
电分析化学的研究领域包括成分和形态分析,动力学和机理分析,表面和界面分析等方面的内容。在化学成分分析中,电分析化学方法是一种公认的快速、灵敏、准确的微量和痕量分析方法。
电分析化学的理论基础:电位分析的定量关系为能斯特方程;现代极谱法和伏安法理论是以扩散电流理论为基础的。菲克第一定律:描述电活性物质向电极表面扩散和传质的流动方程
菲可(fick)第二定律:描述电解过程中电活性物质的浓度随离开电极表面的距离x和时间t变化的微分方程式第二章扩散电流理论与极谱分析
电极反应速率:单位时间内每单位面积反应的物质摩尔数=i/nfa=j/nf
影响反应速度的因素:1.传质速度.2.在电极表面进行的电子交换反应的性质.3.电极反应是否耦合均相化学反应.4.其它表面反应,如吸附,解吸或表面膜的形成等极化:电流通过电极/溶液界面时,电极电位偏离平衡电位的现象极化分为:浓差极化,电化学极化:211362液相传质包括:对流、扩散和电迁移
D(平)演绎伊尔科维?在极谱分析中,根据传质流动方程?方程式
可逆电极反应:电子交换反应的速率比扩散速率在所有电极电位值时都大的多,这时在波上升部分,扩散速率依然是决定因素.电流受扩散速度控制准可逆电极反应:电子交换反应较慢,电流受扩散和电极反应速度控制.完全不可逆电极反应:电子交换反应非常慢,电流受电极反应速度控制.会推导可逆极谱波方程式
从对数分析曲线可以得出什么结论?
金属离子形成络合物后,半波电位负移:第三章非扩散电流极谱理论
1c1scx电流和电势的一般表达式:
22o
1.K值越大,反应速度越快。相反,反应速度越慢。2 e越负(或正),反应速度KF(或KB)越快
第 1 页 共 6 页 第三节 电能转化为化学能——电解
梳理基础 一、电解池
1.概念。
把______能转化为________能的装置。
答案:1.电 化学
2.电解原理。
(1)电解:使______通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在______引起______的过程。
(2)电极名称与电极反应。
与电源正极相连的为______,发生________反应;与电源负极相连的为______,发生________反应。
(3)电极材料。
惰性电极:如_____________。活性电极:如_____________。
(4)工作原理:(以石墨为电极电解CuCl2溶液为例)
电极反应式 阳极:________________________
阴极:________________________
总式:________________________________
电子流向 电源________→导线→电解池________
电解池________→导线→电源________
离子移动方向 电解质溶液中的阳离子移向________
电解质溶液中的阴离子移向________ 1.了解电解池的工作原理。
2.能写出电极反应式和电解总方程式。 第 2 页 共 6 页
答案:2.(1)电流 阴、阳两极 氧化还原反应 (2)阳极 氧化 阴极 还原 (3)石墨、铂 Cu、Zn、Fe (4)2Cl--2e-===Cl2↑ Cu2++2e-===Cu CuCl2=====通电Cu+Cl2↑ 负极 阴极 阳极 正极 阴极 阳极
二、电解池的应用
1.
电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气。
阴极反应式:______________________________;
阳极反应式:______________________________;
电解反应总方程式:________________________________。