電解與庫侖分析法ppt課件(已修改)
2025-05-11 03:18 本頁面
【正文】 第十二章 電解與庫侖分析法 一、 電解分析的基本原理 二、 庫侖分析法 三、 恒電流庫侖分析 ── 庫侖滴定 四、 微庫侖分析技術(shù) 概述 ? 電解分析法 是將被測溶液置于電解裝置中進(jìn)行電解 ， 使被測離子在電極上以金屬或其它形式析出 ， 由電解所增加的重量求算出其含量的方法 。 這種方法實(shí)質(zhì)上是重量分析法 ， 因而又稱為電重量分析法 。 ? 將電解方法用于物質(zhì)的分離，則為 電解分離法。 ? 庫侖分析法 是在電解分析法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分析方法。它不是通過稱量電解析出物的重量， 而是通過測量被測物質(zhì)在 100％電流效率下電解所消耗的電量來進(jìn)行定量分析的方法。 按實(shí)驗(yàn)所控制的參數(shù) （ E或 i） 不同 ，本章的方法可分為 控制電位法 和 控制電流法 。 控制電位法 是控制電極電位在某一恒定值 ， 使電位有一定差值的幾種離子能夠分別進(jìn)行測定 ， 因而選擇性較高 ， 但分析時(shí)間較長； 控制電流法 是控制通過電解池的電流 ，一般為 2～ 5A， 電解速度較快 ， 分析時(shí)間較短 ， 但選擇性較差 ， 需要有適當(dāng)?shù)闹甘倦娊馔耆螂娏餍?100％ 的方法 。 當(dāng)直流電通過某種電解質(zhì)溶液時(shí) ，電極與溶液界面發(fā)生化學(xué)變化 ， 引起溶液中物質(zhì)分解 ， 這種現(xiàn)象稱為 電解 。 一、電解分析的基本原理 （ 一）、基本原理 （ 1）電解裝置與電解過程 兩類電池： 原電池 ：正極 (陰極 )、負(fù)極 (陽極 )； 電解電池 ：正極 (陽極 )、負(fù)極 (陰極 )； 電解過程 電解硫酸銅溶液 , 當(dāng)逐漸增加電壓，達(dá)到一定值后，電解池內(nèi)與電源 “ ” 極相連的陰極上開始有 Cu生成，同時(shí)在與電源 “ +”極相連的陽極上有氣體放出，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)： 陰極反應(yīng)： Cu2+ + 2e ＝ Cu 陽極反應(yīng)： 2H2O ＝ O2 + 4H+ +4e 電池反應(yīng)： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+ 二 、 分解電壓和析出電位 在鉑電極上電解硫酸銅溶液 。 當(dāng)外加電壓較小時(shí) ， 不能引起電極反應(yīng) ， 幾乎沒有電流或只有很小電流通過電解池 。如繼續(xù)增大外加電壓 ， 電流略為增加 ，直到外加電壓增加至某一數(shù)值后 ， 通過電解池的電流明顯變大 。 這時(shí)的電極電位稱析出電位 (E析 )， 電池上的電壓稱分解電壓 (U分 )。 ? 分解電壓 是指被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)所需的最小的外加電壓。 如將電源切斷 ， 這時(shí)外加電壓雖已經(jīng)除去 ， 但伏特計(jì)上的指針并不回到零 ， 而向相反的方向偏轉(zhuǎn) ， 這表示在兩電極間仍保持一定的電位差 。 這是由于在電解作用發(fā)生時(shí) ， 陰極上鍍上了金屬銅 ， 另一電極則逸出氧 。 金屬銅和溶液中的 Cu2+組成一電對(duì) ， 另一電極則為氧的電極 。 當(dāng)這兩電對(duì)聯(lián)接時(shí) ， 形成一 原電池 。 此原電池的反應(yīng)方向是由兩電對(duì)的電極電位的大小決定的 。 原電池發(fā)生的反應(yīng)為： 負(fù)極 Cu－ 2e→Cu2+ 正極 O2＋ 4H+＋ 4e→2H2O 反應(yīng)方向剛好與電解反應(yīng)相反 。 設(shè)溶液中 CuSO4 和 H+ 離子濃度均為lmol/L， 此原電池的電動(dòng)勢(shì)為 U=E正 － E負(fù) == 可見 ， 電解時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)極性與電解池相反的原電池 ,其電動(dòng)勢(shì)稱為“ 反電動(dòng)勢(shì) ” （ E反 ） 。 因比 ， 要使電解順利進(jìn)行 ， 首先要克服這個(gè)反電動(dòng)勢(shì) 。 理論分解電壓 U分 為： U分 =E反 U外 U分 =iR ? 析出電位 是指物質(zhì)在陰極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)而被還原析出所需的 最正的陰極電位 ，或在陽極上被氧化時(shí)所需的 最負(fù)的陽極電位 。 ? 要使某一物質(zhì)在陰極上析出，產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)， 陰極電位必須比析出電位為負(fù) ；如在陽極上氧化析出，則 陽極電位必須比析出電位更正 。 ? 在陰極上，析出電位愈 正 者，愈易 還原 ； ? 在陽極上，析出電位愈 負(fù) 者，愈易 氧化 。 ?分解電壓對(duì)整個(gè)電解池而言； ?析出電位是對(duì)某一電極而言。 對(duì)可逆電極過程來說，分解電壓與析出電位關(guān)系為： U分 =E析（陽） E析（陰） 設(shè)溶液中 CuSO4和 H+離子濃度均為 lmol/L， 此原電池的電動(dòng)勢(shì)為 U=E正 － E負(fù) == 對(duì)于電解 1mol/LCuSO4溶液 ， 其E分 不為 , 而為 。 三、過電位與過電壓 過電壓是指當(dāng)電解以十分顯著的速度速度進(jìn)行時(shí)，外加電壓超過可逆電池電動(dòng)勢(shì)的值。過電壓 η 包括陽極過電位 η a和陰極過電位 η c。 η =分解電壓 可逆電池電動(dòng)勢(shì) η= ηa ηc 過電位可分為濃差過電位和電化學(xué)過電位兩類 。 前者是由 濃差極化 產(chǎn)生的 ，后者是由 電化學(xué)極化 產(chǎn)生的 。 電化學(xué)極化 ： 電解時(shí)，電極上有凈電流流過時(shí) ， 電極電位偏離其平衡電位的現(xiàn)象。 濃差極化 ：電流流過電極，表面形成濃度梯度。使正極電位增大，負(fù)極電位減小。 減小濃差極化的方法： ，增加電極面積； ，有利于擴(kuò)散 電化學(xué)極化 是由電化學(xué)反應(yīng)本身的
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1