仪器分析实验实验30库仑分析法.pptVIP

根据物质在电解过程中消耗的电量来确定物质含量的分析方法，称为库仑分析法。分为： ①恒电流库仑滴定法－根据电解产生等物质的量的滴定剂所消耗的电量来计算被测物的含量的方法。 ②控制电位库仑分析法－根据电解完被测物质所消耗的电量来计算被测物含量的方法。 1. 先决条件 (1) 工作电极上除待测物质外，无其它任何电极反应发生（无副反应） (2) 电流效率必须100% m——电解析出物质的质量（g） M——析出物质的摩尔质量（g·mol -1 ） n——电极反应中的电子转移数 F——法拉第常数 96485（c ·mol-1） Q——通过电解池的电量 i——通过电解池的电流强度（A） t——电解进行的时间（S） （1）溶剂的电极反应 常用的溶剂是H2O，其电极反应主要是H+的还原（阴极反应）和H2O的电解 2 H2O→4 H++O2+4e- 阳极反应 可控制工作电极电位和溶液pH值，防止H2或O2在电极上析出 （2）电活性物质在电极上的反应 溶剂或试剂中微量易氧化或还原杂质在电极上反应影响电流效率 可用纯溶剂作空白加以校正消除，或进行预电解除去杂质 （3）可溶性气体的电极反应 只要是溶解的O2，它易在阴极上还原为H2O或H2O2，可通过惰性气体（N2）数分钟除去，或在惰性气氛中电解 （4）电极自身参与反应 电极本身在电解液中溶解。防止方法：采用惰性电极或其它材料作电极 （5）电解产物的再反应 常见的是两个电极上的电解产物相互反应或一个电极上的反应产物又在另一个电极上反应 防止方法: 是选择合适的电解液或电极，或采用隔膜将阴阳极隔开，或将辅助电极置于另一容器内用盐桥相连接 （6）共存离子的电解 把共存离子预先进行分离 三、恒电流库仑滴定法－库仑滴定法 3. 库仑滴定法的特点 (1) 由于库仑滴定法所用的滴定剂是由电解产生的，边产生边滴定，有可能使用不稳定的滴定剂，如：Cl2、Br2、Cu+等，扩大了容量分析的应用范围 (2) 能用于常量组分及微量物质的分析。准确度高，灵敏度高 (3) 不需标准物质 (4) 分析速度快，仪器设备简单，价格便宜，应用广泛，已广泛应用在环保、石油、冶金等方面，适用于普通容量分析的各类滴定法。可测定各种酸、碱、Cl-、Br -、I-、Ca2+、Cu 2+、Zn 2+、Pb 2+、As(Ⅲ)、Sb( Ⅲ)、H2C2O4、Fe(Ⅱ)、Fe( Ⅲ)、Cr(Ⅱ)、IO3-、H2S、S2O32-等 4. 指示终点的方法 （1）指示剂法 库仑分析中所使用的指示剂如甲基橙、酚酞、百里酚酞、I2-淀粉等，要求所用的指示剂不起电极反应 （3）永停终点法 在电解池中插入两个Pt电极作指示电极，并在这两个电极上加一个（50 ~ 200 mV ）小的恒电压，在线路中串联一个灵敏的检流计G，滴定到达终点时，由于溶液中形成一对可逆电对或一对可逆电对消失，使铂电极的电流发生变化或停止变化，指示终点到达，这种指示终点的办法称为永停终点法 例：测定AsO33- 含量时，可以在0.1mol·L-1 H2SO4介质，0.2 mol·L-1 KBr辅助电解质中，电解产生的Br2滴定剂滴定AsO33- ，两个工作电极都是Pt电极 电极反应为： 阴极 2H+ + 2e- = H2 阳极 2Br - = Br2 + 2e – 电生的Br2 立即与溶液中的 AsO33- 反应 AsO33- + Br2 + H2O = AsO43- + 2Br -+ 2H+ 计量点前，溶液中只有Br - 而不存在Br2 ，只有可逆电对的一种状态，指示线路中无电流通过，检流计的光点停在零点（溶液中 AsO43- /AsO33- 为不可逆电对，有过电位） 当AsO33- 反应完毕，溶液中有剩余Br2则产生Br2 /Br -可逆电对，所加小电压可使Br –和Br2在指示电极上发生电极反应 指示阴极 Br2 + 2e – → 2Br - 指示阳极 2Br - → Br2 + 2e – 检流计上有电流通过，检流计光点突然有较大的偏转，而指示终点到达 四、控制电位库仑分析法 （一）基本原理与基本装置 ——控制工作电极电位的库仑分析 在控制电位电解的线路中，串联一个能测量通过电解池电量的库仑计，构成了控制电位库仑分析仪 (二)特点和应用 编写教师：黎 朝 讲师 编写日期：2000年11月 化学实验教学示范中心 《仪器分析实验》 实验30 库 仑 分 析 法 Coulometry 厦门大学精品课程 仪器分析(含实验)