6、第六章库仑分析法.pptVIP

第六章 库仑分析法 第一节 电解分析原理与应用 一、电解过程(电解硫酸铜溶液) 二、理论分解电压与析出电位 第二节 库仑分析原理与应用 一、库仑分析原理与过程 2.装置与过程 库仑计 第三节 库仑滴定 一、库仑滴定──恒电流库仑分析 2.库仑滴定的特点 3.库仑滴定的应用 库仑滴定应用 二、自动库仑滴定 2. 污水中化学耗氧量的测定 * * coulometric analysis principle and applications of electrolytic analysis 第六章 库仑分析法 第一节 电解分析原理与应用 在0.1mol/LH2SO4中电解 0.1mol/LCuSO4，当逐渐增加电压，达到一定值后 阴极反应：Cu2+ + 2e ＝ Cu? 阳极反应：2H2O ＝ O2 ? + 4H+ +4e 电池反应： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+ 电池电动势为E = 0.307 - 1.187 = -0.88 (V) 外加电压为0.88V时，阴极是否有铜析出? 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 E外 = （E阳 + η阳）- （E阴 + η阴） + iR 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？ 超电位（η）、电解回路的电压降（iR）的存在。则外加电压应为： 库仑分析法：电极反应-电量-物质量相互关系； 库仑分析法的理论基础：法拉第电解定律； 基本要求：电极反应单纯，电流效率100%。 1. 法拉第电解定律 法拉第第一定律: 物质在电极上析出产物的质量W 与通过电解池的电量Q 成正比。 法拉第第二定律: 式中：M为物质的摩尔质量（g），Q为电量（1库仑=1安培×1秒），F为法拉第常数（1F=96487库仑），n为电极反应中转移的电子数。 (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。 (1)预电解,消除电活性杂质。通N2除氧。预电解达到背景电流,不接通库仑计。 （1）氢氧库仑计 (电解水) 1F电量产生 氢气11200 mL； 氧气 5600 mL。 共产生 16800 mL气体。 （2）库仑式库仑计 电解硫酸铜水溶液。 电解结束后，反向恒电流电解， 沉积的Cu全部反应: Q = i ? t （3）电子积分库仑计 二、电量的确定 1. 控制电流的电解过程 在特定的电解液中，以电极反应产物作为滴定剂（电生滴定剂，相当于化学滴定中的标准溶液）与待测物质定量作用； 借助于电位法或指示剂来指示滴定终点。故库仑滴定并不需要化学滴定和其它仪器滴定分析中的标准溶液和体积计量。 (1) 不必配制标准溶液 简便，简化了操作过程； (2) 可实现容量分析中不易实现的滴定 Cu+、Br2、Cl2作为滴定剂； (3) 滴定剂来自于电解时的电极产物 快速，产生后立即与溶液中待测物质反应； (4) 库仑滴定中的电量较为容易控制和准确测量 准确，可达0.2%； (5) 方法的灵敏度、准确度较高。 灵敏，可检测出物质量达 10-5-10-9 g/mL。基准物测定； (6) 可实现自动滴定 易自动化 (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 1. 钢铁试样中含碳量的自动库仑测定 原理：试样在1200 °C左右燃烧，产生的CO2导入高氯酸钡酸性溶液，发生如下反应： Ba(ClO4) 2 + H2O + CO2 → BaCO3↓ + 2HClO4 反应后溶液的酸度增加，开始电解，产生一定量OH - 2H2O +2e → 2OH-