电解与库仑.ppt

第3节 电解及库仑分析Electrolytic and coulometric analysis 电解分析法——应用外加电源电解试液，通过电极反应将试液中的待测组分转变为固相析出，然后称量电极上析出物的重量而求得待测物含量的分析方法。 是以“电”为沉淀剂的重量分析法。 电解分析法包括两方面的内容： 1．利用外加电源电解试液后，直接称量在电极上析出的被测物质的重量来进行分析，称为电重量分析法。 2．将电解的方法用于元素的分离，称为电解分离法。 电重量分析法适用于常量组分的测定。 库仑分析法——利用外加电源电解试液，测量电解完全时所消耗的电量，并根据所消耗的电量来测量被测物质的含量。 库仑分析法可用于常量组分的测定；特别适合微量和痕量组分的成分分析。 电解分析法和库仑分析法共同点： 有电极反应，电解池有电流流过；测定过程中不需要基准物质和标准溶液(?)，是一种绝对分析法。 2. 分解电压和析出电压decomposition voltage and deposited potential 分解电压：使被测物质在两电极上产生迅速的、连续不断的电极反应所需的最小外加电压。 析出电位?d 如：CuSO4电解 Cu2+在阴极上的析出电位?d = ?c 例: 以铂为电极，电解液为0.1mol/L的H2SO4，含有0.0100mol/L的Ag+和2.00mol/L的Cu2+ ，问能否使二者分别电解而不相互干扰。 A、B两物质分离的必要条件 二、 电解分析方法及其应用 * 教学内容 1. 电解分析的基本原理； 2. 恒电流电解分析法 3. 控制阴极电位电解的基本原理； 4. 控制阴极电位库仑分析方法； 5. 恒电流库仑滴定的方法原理及应用。 一 电解分析的基本原理Fundament of electrolytic analysis 1.电解过程及其特点 0.5mol/LH2SO4 +1mol/LCuSO4 当外加电压大于CuSO4的分解电 压时，电极上发生明显的化学反应，阴极上析出红色的金属铜，阳极上产生气泡。 阴极反应：Cu2+ + 2e ＝ Cu? 阳极反应：2H2O ＝ O2 ? + 4H+ +4e 电池反应： 2Cu2++2H2O = 2Cu + O2+4H+ 电流通过电解池的特点： 电流通过电解池是通过电极反应实现的。 0.5mol/L的H2SO4 +1mol/LCuSO4 Cu2+ + 2e ＝ Cu? 2H2O ＝ O2? + 4H+ +4e 电解反应只要一开始，立刻产生反电动势 铜电极和氧电极构成原电池： Cu| Cu2+(1mol/L), H+(1mol/L), O2(101 325Pa)| Pt 电解反应使两个铂电极分别变成了铜电极和氧电极，这两个电极与电解液组成原电池，它的电池电动势正好与外加电压相对 抗，形成反电动势，阻止电解继续进行。 O阴极（+） Cu阳极（—） 对于可逆的电化学过程，分解电压在数值上等于电解池的最小反电动势： Ud = Er 外加电压 U= Ud +iR = Er + iR Ud─分解电压，i—电解电流，R—回路中的总电阻 ?c—阴极(（cathode）)平衡电位 ?a—阳极（anode）平衡电位 对于可逆的电极反应，某一物质的析出电位等于该电极的平衡电位： 阴极析出电位 ?d = ? c 阳极析出电位 ?d = ? a ——物质在阴极上产生迅速的、连续不断的电极反应而被还原析出时所需要的最正的阴极电位；或在阳极上被氧化析出时所需要的最负的阳极电位。 在阴极上析出电位越正的组分，越易在电极上还原；在阳极上析出电位越负的组分，越易被氧化。 当阴极电位比析出电位稍负时，电极反应平衡被破坏，为了建立新的平衡，[Cu2+]必须减少，使之符合Nernst公式的关系。结果在阴极上产生金属铜的还原反应。 Cu2+ + 2e Cu? 分解电压与析出电位的区别： 分解电压是指整个电解池来说的，析出电位是指某一个电极来考虑的。 对于可逆的电化学过程 ： Ud = Er Ud = Er= ?a － ?c Er = ?a － ?c 例: 在0.5mol/L的H2SO4介质中，电解1mol/L CuSO4溶液，求分解电压是多少？ Ud = ?a － ?c = 0.89 V 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——理论分解电压: U理论 = Ud = ?a － ?c = 0.89 V