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第五章 魏培海仪器分析库仑分析法
第五章 库仑分析法 本章教学内容 电解分析法及库仑分析法的基本原理 电解分析及电解分离的方法 库仑分析的方法 某些新方法的简介 本章知识目标 熟悉法拉第电解定律 了解影响电流效率的因素及消除方法 理解控制电位库仑分析方法 掌握恒电流库仑滴定的方法原理及应用 本章能力目标 能掌握恒电流库仑滴定的基本技术 能掌握终点指示方法及电生滴定剂的产生方式 能操作常用库仑分析仪 第一节 基本原理 一、电解现象和电解电量 二、法拉第电解定律(库仑定律) 一、电解现象和电解电量 在电解池的两个电极上,加上一直流电压。由于外加电压的作用,导致电极上发生氧化-还原反应(电极反应),同时伴随着电流流过,这一过程称为电解现象。 【例题5-1】 在含有0.1mol·L-1CuSO4的0.1 mol·L-1H2SO4溶液中浸入两个铂电极,电极通过导线分别与直流电源的正极和负极连接,如果在两个电极上加足够大的电压,会发生电解现象,试写出正负极上的电极反应和整个电解反应。 解: 2. 电解电量 电解电量与电解电流之间的关系为: 二、法拉第电解定律 1.电流通过电解质溶液时,物质在电极上析出的质量m与通过电解池的电量成正比。 通过测量电解过程中所消耗的电量可求得电极反应物质的量,这是库仑分析的定量依据。 【例题5-2】 :例题5-1中,如果通过电解池的电流为0.500A,如果电流效率为100%,在通电24.12min后,在阳极和阴极上得到的产物分别是多少克? 三、电流效率的影响因素 1.溶剂的电解 2.杂质的电解 3.溶液中溶解氧的电解 4.电极参与电极反应 5.电解产物的再反应 1.溶剂的电解 水溶液中水可以参加电极反应而被电解,阴极放氢、阳极放氧。 2.杂质的电解 试剂的引入或样品中的共存物质发生电解。 3.溶液中溶解氧的电解 溶解氧可在电极上发生还原反应,生成H2O2或H2O。 4.电极参与电极反应 防止办法是改变电解溶液的组成或更换电极如可换用石墨电极。 第二节 控制电位库仑分析法 一、方法原理及装置 二、电量的测定 三、特点及应用 一、方法原理及装置 1.方法原理 控制电位库仑分析法又称恒电位库仑分析法,是在电解过程中,将工作电极的电位控制在待测组分析出电位上,使待测组分以100%电流效率进行电解,随电解进行,由于被测组分浓度不断变小,电流也随之下降,当电解电流趋于零时,表明待测物质已经电解完全,此时停止电解。 2.测量装置 二、电量的测定 1.库仑计测量----重量库仑计气体库仑计 2.电子积分仪测量 3.作图法 1.库仑计测量 (1)重量库仑计 (2)气体库仑计 采用电子线路进行电流~时间积分,可直接由表头显示电解过程中消耗的电量。精确度可达0.01~0.001μC,非常方便、准确。 依据: 3.作图法 三、特点及应用 对于电解产物不是固态物质或不易称量的反应也可以测定。例如可以利用H3AsO3在铂阳极上氧化成砷酸H3AsO3的反应测定砷。 无需基准物,准确度高。误差0.1~0.5%。 灵敏度高。0.01μg级。 2.应用 用于氢、氧、卤素等非金属元素,锂、鈉、铜银、金、铂等金属元素,以及镅、 锎和稀土元素等五十多种元素的测定。 用于有机物及生化分析。如三氯乙酸、血清中尿酸等的测定。 第三节 控制电流库仑分析法 一、方法原理及装置 二、库仑滴定剂的产生方法 三、滴定终点的指示方法 四、特点及应用 一、方法原理及装置 以恒定的电流通过电解池,使工作电极上产生一种能够与溶液中待测组分反应的滴定剂,称电生滴定剂。反应的终点可以用加入指示剂或电化学方法来指示。准确测量通过电解池的电流强度和从电解开始到电生滴定剂与待测组分完全反应(即反应终点)的时间,利用法拉第电解定律求出组分含量。 库仑滴分析与一般滴定分析的不同点: 库仑滴定中滴定剂是电解产生的,而不是由滴定管加入;其计量标准量为时间及电流(或Q),而不是一般滴定法的标准溶液的浓度及体积。 2、测量装置 指示终点系统用于指示滴定终点的到达,其具体装置应根据终点指示方法的确定,可以用指示剂,也可用电位法或电流法等电化学方法指示。使用电化学法指示终点时,池内还要安一指示电极时,这种方法的特点是易于实现自动化。 二、库仑滴定剂的产生方法 由于库仑滴定法所用滴定剂是在电极上产生的并且瞬间便与被测物质作用而被消耗掉。因而克服了普通滴定分析中标准滴定溶液的制备、标定以及贮存等引起的误差。 1.内部电生滴定剂法 内部电生滴定剂法是指电生滴定剂
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