仪器分析第十一章 电解与库仑分析法.ppt

第十一章电解及库仑分析
Chapter 11 Electrolysis and Coulometry
§11-1 概述
一、电解分析法
1. 定义
电解分析法是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化为金属或其它形式在电极上析出,然后直接称量析出物的质量来求被测组分的含量的方法。又称为电重量分析法,也是一种很好的分离手段。
以电作“沉淀剂”,由于在计算中,不涉及电解过程所消耗的电量,所以,分析中不要求100%的电流效率。
2. 应用
⑴利用沉积物的重量计算被测组分在原溶液中的含量,称为“电重量分析法”。
电解法是以测量沉积于电极表面的沉积物的重量为基础的。沉积物可以是金属离子在阴极上被还原产生的金属,也可以是阴离子在阳极上氧化产生的氧化物和盐。若知道了沉积物的化学组成,就可以计算被测组分在原溶液中的含量。
⑵可用于物质的分离,称为“电解分离法”。
利用电解法将溶液中较易还原的金属离子电解沉积在电极表面,从而与其它金属离子分离。电解分离时,常用螺旋丝状铂极作阳极,***电极为阴极,利用***易于许多金属形成***齐,从而降低了金属的析出电位,使那些不能在铂电极析出的金属,能在***阴极上析出,达到分离的目的,又称为“***阴极电解法”。
2. 应用
二、库仑分析法
定义:以测量电解过程中所消耗的电量为基础来求出待测组分含量的方法。
可用于测量留在溶液中或排到周围大气中而不在电极上沉积的物质。由于现代测量技术可以精确测量微小的电流,因此,库仑分析法是一种高精密度和灵敏度的分析方法误差较小。
库仑分析法是根据法拉第定律从电解过程中消耗的电量来测定物质的含量,所以要求100%的电流效率。
三、二者的异同点:
1. 不同点
电重量法只能用来测定高含量物质;库仑分析法特别适用于微量、痕量成分的分析。
2. 共同点:
a. 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;
b. 两种方法的准确度都高。
§11-2 电解分析法
一、电解过程
1. 电解
以电解池为基础,以双铂电极作电极,在电解池的两个电极上加一直流电压,使电解池中有电流通过,物质在两个电极上发生氧化还原反应而引起物质分解的过程,称为电解;该化学电池为电解池。
例如: mol·L-1H2SO4 ~ mol·L-1CuSO4
装置:
逐步增加电压,观察电流随电压变化情况:
当外加电压很小时,电极上没有什么明显变化,电解池中只有很微小的电流通过——残余电流。
当外加电压大到某一数值时,电流迅速增大,电极才出现变化,阴极上析出红色的金属Cu,阳极上呈现氧的气泡,则
产生的电流说明电解液中的物质在电解池中开始电解所产生的电流——电解电流。
电极反应为:
(-)阴极:Cu2+ + 2e- ⇌ Cu
(还原反应)
(+)阳极:2H2O ⇌ O2↑+4H+ + 4 e-
(氧化反应)
说明:①电流进入电解池是通过电极反应进行的;
②电解开始后,Cu在阴极上析出,O2在阳极上吸附,构成原电池,产生电池电动势,与外电压方向相反——反电动势。
2. 反电动势——Er
也称反电解电压。随电解的进行,电解池两个完全相同的铂电极分别因:
产生的电池电动势正好与外电压方向相反,称为反电动势,阻止电解的进行。要想电解反应得以进行,只要不断增大电解电压,即外电压U,才能克服反电动势,使电解反应继续。通常将两电极上产生迅速的连续不断地电极反应所需要的最小外加电压称为分解电压。
阴极沉积电解产物Cu—变成了Cu电极
阳极吸附电解产物O2—变成了氧电极
电解液
原电池