电解和库仑试题.doc

一、选择题 库仑滴定不宜用于 （ 1 ） （1）常量分析 （2）半微量分析 （3）微量分析 （4）痕量分析 在 CuSO4溶液中，用铂电极以 0.100A 的电流通电 10min，在阴极上沉积的铜的质量是多少毫克 Ar(Cu) = 63.54 ( 4 ) (1) 60.0 (2) 46.7 (3) 39.8 (4) 19.8 用银电极电解 1mol/L Br-、1mol/L CNS-、0.001mol/L Cl-,0.001mol/L IO3-和 0.001 mol/LCrO42-的混合溶液,Eq(AgBr/Ag) = +0.071V , E q(AgCNS/Ag) = +0.09V,E q(AgCl/Ag) =+0.222V,E q(AgIO3/Ag) = +0.361V, E q(Ag2CrO4/Ag) = +0.446V，在银电极上最先析出的为 ( 4 ) (1) AgBr (2) AgCNS (3) AgCl (4) AgIO3 库仑滴定法的“原始基准”是 （ 4 ） （1）标准溶液 （2）基准物质 （3）电量 （4）法拉第常数 微库仑滴定分析时，加入大量去极剂是为了 ( 2 ) (1) 增加溶液导电性 (2) 抑制副反应，提高电流效率 (3) 控制反应速度 (4) 促进电极反应 用 96484 C 电量，可使 Fe2(SO4)3溶液中沉积出铁的质量是多少克 ?Ar (Fe) = 55.85, Ar (S) = 32.06, Ar (O)= 16.00 ( 3 ) (1) 55.85 (2) 29.93 (3) 18.62 (4) 133.3 某有机物加热分解产生极不稳定的Cl2，Br2等物质，最宜采用测定其量的方法 是 （ 3 ） （1）（直接）电位法 （2）电位滴定法 （3）微库仑分析 （4）电导分析法 在控制电位电解法中，被测物电解沉积的分数与 （ 3 ） （1）电极面积A，试液体积V，搅拌速度v，被测物质扩散系数D和电解时间t有关 （2）A，V，n，D，t有关，还有被测物初始浓度c0有关 （3）与A，V，n，D，t有关，而与c0无关 （4）与A，V，n，D，t及c0无关(1)中没谈到c0，也可认为对 在库仑分析中，为了提高测定的选择性，一般都是采用 ( 3 ) (1) 大的工作电极 (2) 大的电流 (3) 控制电位 (4) 控制时间 由库仑法生成的 Br2来滴定Tl+， Tl+ Br2 Tl+ 2Br- 到达终点时测得电流为 10.00mA，时间为 102.0s，溶液中生成的铊的质量是多少克? Ar (Tl) = 204.4 ( 2 ) (1) 7.20310-4 (2) 1.08010-3 (3) 2.16010-3_ (4) 1.808 用 2.00A 的电流，电解 CuSO4的酸性溶液，计算沉积 400mg 铜，需要多少秒 ? Ar(Cu) = 63.54 ( 4 ) (1) 22.4 (2) 59.0 (3) 304 (4) 607 库仑滴定中加入大量无关电解质的作用是 ( 4 ) (1) 降低迁移速度 (2) 增大迁移电流 (3) 增大电流效率 (4) 保证电流效率 100% 高沸点有机溶剂中微量水分的测定，最适采用的方法是 （ 4 ） （1）（直接）电位法 （2）电位滴定法 （3）电导分析法 （4）库仑分析法 电解分析的理论基础是 （ 4 ） （1）电解方程式 （2）法拉第电解定律 （3）Fick扩散定律 （4）（1）、(2）、（3）都是其基础 库仑分析与一般滴定分析相比 （ 4 ） （1）需要标准物进行滴定剂的校准 （2）很难使用不稳定的滴定剂 （3）测量精度相近 （4）不需要制备标准溶液，不稳定试剂可以就地产生 在恒电流库仑滴定中采用大于 45V 的高压直流电源是为了 ( 3 ) (1) 克服过电位 (2) 保证 100% 的电流效率 (3) 保持电流恒定 (4) 保持工作电极电位恒定 微库仑分析与库仑滴定相比，前者主要特点是 （ 3 ） （1）也是利用电生滴定剂来滴定被测物质 （2）也是利用电生滴定剂来滴定被测物质，而且在恒流情况下工作 （3）也是利用电生滴定剂来滴定被测物质，不同之处是电流不是恒定的 （4）也是利用电生滴定剂来滴定被测物质，具有一对工作电极和一对指示电极 实际分解电压，包括 ( 4 ) （1）反电动势 （2）超电压 （3）反电动势加超电压 （4）反电动势、超电压和IR降 以镍电极为阴极电解NiSO4溶液, 阴极产物是 ( 4 ) (1)H2 (2)O2 (3)H2O (4)Ni 用Pt电极在含有盐酸肼(NH2-NH2HCl)的氯化物溶液中电解Cu2+,阳极反应是( 4 ) (1) 2Cl- Cl2 + 2e- (2) Pt + 4Cl- PtCl42- + 2e- (3) Pt + 6Cl- PtCl62- + 4e- (4) N2H5+ N2 + 5H+ +4e- 用Pt电极在含有盐酸肼（NH2-NH2HCl）的氯化物溶液中电解2+,阴极反应是 ( 4 ) (1)2Cl-Cl22- (2)Pt4Cl-PtCl42-2- (3)Pt6Cl-PtCl62-4- (4) N2H5+ N2 +5H+4- 微库仑分析过程中，输入的电解电流 （ 4 ） （1）恒定的 （2）随时间呈线性变化 （3）呈指数衰减 （4）呈由小到大再减小的变化规律二、填空题 电解所需的外加电压是用来克服电池的_反电动势_, 该电池的_超电压_和电解质溶液的_IR降_。 控制阴极电位电解的电流-时间曲线按_指数函数_衰减, 电解完成时电流_趋近于零_。 控制电位电解时, 电解电流与电解时间的关系为_, 其中, 各符号的含义为_ A电极面积（cm2)，V试液体积(cm3), D物质扩散系数(cm2/s)，扩散层厚度(cm)， t电解时间(s)，io、it为起始和电解t时间时电流。_。 在控制电位电解过程中, 电流与时间的关系式为_, 表达式中, 常数与_电解溶液的_体积, _搅拌溶液的_速率, _电极的_面积, _被测离子的_扩散系数有关。 氢氧气体库仑计, 使用时应与控制电位的电解池装置_串_联, 通过测量水被电解后产生的_氢氧混合气体_的体积, 可求得电解过程中_所消耗的电量_。 在以铂为阴极电解镉时,铂表面新生的镉可使氢在该电极上的 _超电位_ 改变。 电解分析中表示电压与电流的关系式是_V（EE）（）iR； _, 它被称为_电解方程式_。 库仑滴定类似容量滴定, 它的滴定剂是_电生_的, 它不需要用_标准物质_标定, 只要求测准_电流和时间_的量。 电极的极化现象发生在有_电流_通过电极时, 根据产生的原因不同, 它可以分为_浓差极化_和_电化学极化_。 恒电流库仑分析, 滴定剂由_电极反应产生_, 与被测物质发生反应, 终点由_化学指示剂或电化学方法_来确定, 故它又称为_库仑滴定法_。 电解分析法测定的是物质的_质量_, 它与一般重量法不同, 沉淀剂是_电子_, 常常使金属离子在阴极上_还原为纯金属_, 或在阳极上_氧化为氧化物_, 通过称量来测定其含量。 库仑分析法可以分为_库仑滴定_法和_控制电位库仑分析_法两种。库仑分析的先决条件是_100 电流效率_, 它的理论依据为_法拉第电解定律_。 随着电解的进行，阴极电位将不断变 _负_ ，阳极电位将不断变 _正_ ，要使电流保持恒定值，必须 _不断增大_ 外加电压。 能够引起电解质电解的最低外加电压称为 _分解_ 电压. 在库仑分析中, 为了达到电流的效率为100%, 在恒电位方法中采用_恒定电位_在恒电流方法中采用_加入辅助电解质_。 库仑分析的先决条件是_100电流效率_, 若阳极或阴极有干扰物质产生时, 可采用_盐桥_或_将产生干扰物质的电极置于套管内隔开_方法。 电重量分析法可采用控制电位法和恒电流法, 它们为消除干扰而应用的方法是不同的, 前者为_控制工作电极电位_, 后者为_加入去极剂_。 需要消耗外电源的电能才能产生电流而促使化学反应进行的装置_电解池_。凡发生还原反应的电极称为_阴_极, 按照习惯的写法, 电池符号的左边发生_氧化_反应, 电池的电动势等于_ E阴E阳_。 分解电压是指_被电解的物质在两电极上产生迅速的，连续不断的电极反应所需的最小_的外加电压。理论上它是电池的_反电动势_, 实际上还需加上_超电压_和_溶液的IR降_。 库仑分析中为保证电流效率达到100%, 克服溶剂的电解是其中之一, 在水溶液中, 工作电极为阴极时, 应避免_氢气析出_, 为阳极时, 则应防止_氧气产生_。 微库仑分析法与库仑滴定法相似, 也是利用_电生_滴定剂来滴定被测物质, 不同之处是微库仑分析输入电流_不是恒定的_, 而是随_被测物质的量_自动调节, 这种分析过程的特点又使它被称为_动态_库仑分析。 电解分析的理论基础表现为, 外加电压的量由_电解_方程来决定, 产生的量由_法拉第_定律来计算, 电解时间的长短与离子扩散有关, 它由_ Fick _定律来描述。V（EE）（）iR 用库仑滴定法测定某试液中H+的浓度, 在Pt阴极上产生OH,其反应为_, Pt阳极上的反应为_, 它干扰测定, 需将两电极_隔开_。 极化是电化学中常见的现象, 在电解分析中需_减小_极化, 为此采用_较大的电极面积_和_加强搅拌_等措施。 在恒电流电解分析时, 为了防止干扰, 需加入去极剂, 以_以维持电极电位不变_在恒电流库仑分析中, 需加入辅助电解质, 除具有相同的目的外, 它_产生滴定剂_。 用库仑滴定法可以测定化学需氧量COD.COD是指_在一定条件下，1L水 中可被氧化的物质（有机物或其它可还原性物质）氧化时所需要的氧气量_。测定时加入过量的K2Cr2O7, 再以Pt阴极电解产生_Fe2_来进行“滴定”的。 在永停法指示终点的库仑分析中, 电极面积较大的一对称为_工作电极_, 其作用是_产生滴定剂_。两根大小相同的铂丝电极称为_指示电极_, 加上小电压后, 它们的区别是_一个为阴极，另一个为阳极_。三、计算题 在 100mL 溶液中，以电解法测定 Br-浓度时，当电解结束后 Ag 阳极增加1.598g，问： (1) 溴离子在原始溶液中的摩尔浓度是多少？ (2) 如果 AgBr 的溶度积 Ksp = 410-13，那么在电解开始时 Ag 电极的电位是多少？已知：E q(Ag+/Ag) = 0.7995V，Ar(Ag)107.9，Ar(Br)79.9答 (1) Ag 阳极的电极反应为 Ag + Br- = AgBr + e- 电极的质量的增加是因为溴的沉积. (1.598/79.9)(1000/100) = 0.200 mol/L 原始溶液中Br-的摩尔浓度为0.200 mol/L (2) E = E q (Ag+/Ag)+0.0592 lgAg+= E q (Ag+,Ag)+0.0592 lgKsp(AgBr)/Br- = 0.7995 + 0.059lg(410-13/0.200) = 0.108 V 开始电解时的电位为 0.108 V 沉积在10.0cm2试片表面的铬用酸溶解后，用过硫酸铵氧化至6价态： 2S2O82-+2Cr3+7H2OCr2O72-+14H+ +6SO42- 煮沸，除去过量的过硫酸盐，冷却，然后用50mL 0.10mol/L Cu2发生的Cu（） 进行库仑滴定，计算当滴定用32.5mA电流，通过7min33s到达终点时，每平方厘米 试片上所沉积的铬的质量（Cr的相对原子质量为52.00）。解： 在给定的电解条件下，在阴极淀积了 0.500g 银，同时在阳极放出 O2。试计算溶液中加入的 H+量(以毫摩尔表示)。Ar(Ag)107.9产生答 根据反应写出方程式：4Ag+ + 2H2O = O2 + 4H+ + 4Ag设 x 为 H+ 的量 ( mol )，根据方程式有4 : 4 = x : 0.5/107.9 x = 4.63 10-3 或 4.63 ( mmol ) 在 -0.96V(vs SCE) 时，硝基苯在汞阴极上发生如下反应：C6H5NO2 + 4H+ 4e- C6H5NHOH + H2O 把 210mg 含有硝基苯的有机试样溶解在 100mL 甲醇中，电解 30min 后反应完成。从电子库仑计上测得电量为 26.7C，计算试样中硝基苯的质量分数为多少？答 (1) 求出含硝基苯的有机试样中硝基苯的量 m = QM/nF = 26.7123.0/496487 = 8.52110-3 g (2) W(C6H5NO2) =( 8.521/210 ) = 0.0405 若使下列溶液的Hg2+浓度降至1.0010-6molL, 阴极电位(vs SCE)应为多少? (1) Hg2+的水溶液 Hg2+ 2e- Hg E q= 0.854 V (2) SCN-平均浓度为 0.100 mol/L 的溶液 Hg2+ 2SCN- Hg(SCN)2 K(稳) = 1.8107答(1) E (阴) 0.854 ( 0.0592 )( lg1.0010-6) 0.241 0.436 V (vs SCE) (2) Hg2+ 2SCN-= Hg(SCN)2 K(稳) Hg(SCN)2(Hg2+SCN-2) 1.8107 Hg(SCN)2 1.0010-6 x 1.0010-6 Hg2+Hg(SCN)2(1.8107)(0.100)2 1.0010-6(1.8107)(0.100)2 5.5610-12 molL E (阴) 0.854(0.05912)(lg5.5610-12)0.241 0.280 V (vs SCE) 将某轻烃气流20.00L流过库仑池， 其中氧消耗的电量为3.31mC，试计算试样中O2 的含量（以mg/L表示）。 解： 在 100mL 含亚砷酸盐的碳酸氢钠缓冲溶液中，用电解碘化物产生的碘进行库仑滴定，通过电解池的恒定电流为 1.50mA，经 4min 27s 到达滴定终点。计算试液中亚砷酸盐的浓度并写出滴定反应式。答 亚砷酸盐的浓度：0.0015(460+27)1000 = 2.0810-5 mol/L 964871002滴定反应式 I2 + HAsO32- + 2OH- = 2I- + HAsO4+ H2O 用控制电位库仑分析法测定 CCl4 和 CHCl3 的含量。在 -1.0V (vs.SCE) 电位下，在汞阴极上，在甲醇溶液中和四氯化碳还原成氯仿：2CCl4 + 2H+ 2e- + 2Hg(l) 2CHCl3 + Hg2Cl2(s)在 -1.80V，氯仿可还原成甲烷： 2CHCl3 + 6H+ 6e- + 6Hg(l) 2CH4 + 3Hg2Cl2(s) 将 0.750g 含 CCl4、CHCl3 及惰性杂质的试样溶解在甲醇中，在 -1.0V 下电解，直至电流趋近与零，从库仑计上测得的电量数为 11.63C。然后在 -1.80V 继续电解，完成电解需要的电量为 44.24C，试计算试样中 CCl4和 CHCl3的质量分数。 答 在-1.0 V (vs.SCE)电位下,是CCl4还原: Q1=n1F, n1=11.63/96487=1.20510-4 在 -1.80 V (vs.SCE)下,CHCl3还原, Q2= n2F, n2= 44.24/96487 = (1.53-1.20)10-4 = 0.3310-4 w(CCl4)=1.2010-4153.8/0.750 = 0.0247 w(CHCl3)= ( 0.3310-4/0.750 ) = 0.0047 库仑滴定法常用来测定油样中的溴价（100克油样与溴反应所消耗的溴的克数），现称 取1.00g的食用油，溶解在氯仿中，使其体积为100mL，准确移取1.00mL于含有CuBr2 电解液的库仑池中，通入强度为50.00mA的电流30.0s，数分钟后反应完全。过量Br2 用电生的Cu（）测定，使用强度为50.00mA的电流。经12.0 s到达终点。试计算该 油的溴价为多少？（溴的相对原子质量为79.90）解： 用控制电位电解法分离 0.005 molL Cu2+和 0.50 molL Ag+, 计算当阴极电位达到Cu2+开始还原时Ag+的浓度为多少?答Cu2+开始还原时电位: E (Cu2+Cu) 0.34(0.0592)(lgCu2+) 0.34(0.0592)(lg0.005) 0.272 V 0.272 0.800.059lgAg+ Ag+ 1.110-9 molL 含锌试样 1.000g 溶解后转化成氨性溶液并在汞阴极上电解。电解完毕时在串联的氢氧库仑计上量得氢和氧混合气体 31.3 mL（已校正水蒸气压），测定时的温度是 21，压力是 103060.2Pa 。问试样中含锌的质量分数？已知 Ar(Zn) = 65.38。答 在标准情况下每库仑电量析出 0.1739mL 氢、氧混合气体。 V0=( pV/T) T0/p0 = 77331.3/(273+21)273/760 = 29.6 mL m = V0M/(0.176396487n) = 29.665.38/(167792) = 0.0577 g w(Zn) =( 0.0577/1.000 ) = 0.0577 溶于甲醇中的四氯化碳可以在-1.0V (vs SCE)的电位下在汞电极上还原成氯仿： 2CCl4 + 2H+ + 2e-+ 2Hg(l) = 2CHCl3+ HgCl2(s) 在 -1.80V，氯仿可进一步还原成甲烷： 2CHl3+ 6H+ 6e- + 6Hg(l) = 2CH4+ 3Hg2Cl2(s)今有一试样0.750 g，含 CCl4、CHCl3及惰性有机物。溶于甲醇后，在 -1.0V 下电解，直到电流降到接近于零。库仑计指出消耗的电量为 11.63C。然后在 -1.80V 继续电解还原至电解完全时又消耗电量 44.24 C。试计算试样中 CCl4和 CHCl3的质量分数。( Mr(CCl4)=153.80； Mr(CHCl3) = 107.40）答 n(CCl4) = 11.63/96487 = 1.2010-4 n (CHCl3总) = 44.24/96487 = 1.5310-4 试样中CHCl3的 n = (1.53 - 1.20)10-4 = 0.3310-4 试样中CCl4的质量分数 :(1.2010-4153.80/0.750 = 2.47 % 试样中CHCl3的质量分数:(0.33 10-4107.4)/0.750 = 0.47 %四、问答题 要保证库仑分析法电流效率达 100%，应注意哪些问题？答 (1) 选择电极体系 (2) 注意电极隔离 (3) 排除干扰 (4) 应用适当的去极剂 库仑滴定法和普通的容量滴定法的主要区别是什么？答： 库仑滴定适用于微量、痕量分析 ； 库仑滴定的滴定剂是电生的，可以是不稳定的物质； 库仑滴定是用所需的电量来进行计算，不要求用标准物标定滴定剂。 应用库仑分析法进行定量分析的关键问题是什么？答 1. 保证电极反应的电流效率是 100% 地为欲测离子所利用（或者说电极上只有主 反应，不发生副反应）。 2. 能准确地测量出电解过程中的电量。 3. 能准确地指示电解过程的结束。 恒电流库仑分析法使用的电流仅是几十毫安，为什么要采用大于45V的高压直流电源？答： 在库仑滴定过程中，电解质溶液的电阻随其