控制电位库仑分析

1、MU 56 控制电位库仑分析控制电位库仑分析 1、什么是库仑分析法？、什么是库仑分析法？ 2、法拉第定律的内容是什么？、法拉第定律的内容是什么？ 3、为什么库仑分析法中电流效率、为什么库仑分析法中电流效率 必须是必须是100%？ 4、控制电位库仑分析的原理是什、控制电位库仑分析的原理是什 么？么？ 预习：预习： 一、库仑分析法的概念和分类一、库仑分析法的概念和分类 主要贡献： 发现库仑定 律 拼命去争取成功，但拼命去争取成功，但 不要期望一定会成功。不要期望一定会成功。 - 法拉第法拉第 电量电量 1、电、电荷量简称电量，是物体所荷量简称电量，是物体所 带电荷的带电荷的量值量值 2、国、国际单

2、位际单位是库是库仑，简称库，仑，简称库， 符符号号C。 3、电、电荷量等于电流乘以通电荷量等于电流乘以通电时时 间间,Q=It Q是是电荷量，电荷量， I是是电流，电流， t是是通电通电 时间。时间。 一个电子的电量一个电子的电量e=1.60*10 库。实验指出，库。实验指出， 任何带电粒子所带电量，或者等于电子或质子任何带电粒子所带电量，或者等于电子或质子 的电量，或者是它们的电量的整数倍，所以把的电量，或者是它们的电量的整数倍，所以把 1.60*10 库叫做库叫做基元电荷基元电荷。 电量电量表示物体所带电荷的多少。表示物体所带电荷的多少。 一般来说，电荷的数量叫电量，用符号一般来说，电荷的

3、数量叫电量，用符号Q表示，表示， 单位是库单位是库(仑仑)(符号是符号是C)库仑是一个很大的单库仑是一个很大的单 位位 库仑分析库仑分析法：法： 利利用用电解电解反应，通过反应，通过测测 量量流过电解池的流过电解池的电量电量 （库仑）来测量在电极（库仑）来测量在电极 上上起反应的物质的量起反应的物质的量。 库库仑分析法分为两大仑分析法分为两大类：类： 1、控、控制电位库仑制电位库仑分析分析 2、控、控制电流库仑制电流库仑分析分析 也也叫叫恒电位恒电位库仑分析和库仑分析和恒电流恒电流库库 仑仑分析分析 库仑分析法分类库仑分析法分类 是是在控制电位电解称量分析的在控制电位电解称量分析的 基础上发展

4、起来的，是通过测基础上发展起来的，是通过测 量量流过电解池的电量流过电解池的电量来求得被来求得被 测金属量的方法。测金属量的方法。 控制电位库仑分析控制电位库仑分析 控制电位库仑分控制电位库仑分析法定义：析法定义： 是是控制电极的电位进行电解，在控制电极的电位进行电解，在 电解过程中，电位恒定，电流逐电解过程中，电位恒定，电流逐 渐减少，当渐减少，当电流趋于零时即为终电流趋于零时即为终 点点 在电解电路中间在电解电路中间串联串联一个测量电量的电子积分库一个测量电量的电子积分库仑仑 计计或者气体库仑计，根据电量可算出被测物的含量或者气体库仑计，根据电量可算出被测物的含量 由由于控制电位而提高了选

5、择性，防于控制电位而提高了选择性，防 止副反应的发生止副反应的发生 为为了防止了防止H+的干扰，利用的干扰，利用H+在汞阴电极上在汞阴电极上 有很高超电压，所以有很高超电压，所以需要一个特制的汞极需要一个特制的汞极 （如汞阴极）电解池（如汞阴极）电解池，并且由于电流不恒，并且由于电流不恒 定，不能通过电流与时间的的乘积来计算定，不能通过电流与时间的的乘积来计算 测量通过电解池的电量，测量通过电解池的电量，必须在电解电路必须在电解电路 中串联一个库仑计。中串联一个库仑计。 优点优点： 缺点缺点： 恒电流库仑分析法恒电流库仑分析法 1、控、控制恒定的电流通过电解池制恒定的电流通过电解池，在，在 电

6、电极上极上产生产生一种一种“滴定剂滴定剂” 2、滴定剂与滴定剂与溶液中被测物质反应溶液中被测物质反应，可，可 用用指示剂指示终指示剂指示终点。点。 3、根、根据通过电解池的恒电流和时间据通过电解池的恒电流和时间 （电量（电量Q=IT），），计算计算出被测物的含量，出被测物的含量， 因此又称为因此又称为库仑滴定法库仑滴定法。 容容量分析是用量分析是用滴定管加入滴定管加入滴滴定剂定剂 恒恒电流库仑滴定是在电流库仑滴定是在电极上产生电极上产生滴定剂。滴定剂。 优优点：点： 能能测微量物质，有自动库仑仪，测微量物质，有自动库仑仪， 滴定时间滴定时间13min，因而具有灵，因而具有灵 敏、快速、准确的优

7、点敏、快速、准确的优点 与容量分析区别：与容量分析区别： 1、用、用一对指示电极来测量电解池中滴定一对指示电极来测量电解池中滴定 剂离子剂离子浓度的浓度的变化变化 2、用、用此此信号来控制信号来控制电解池电解池的工作电的工作电位和位和 电流电流 3、电电位和电流位和电流都都不是恒定不是恒定的，又称为动的，又称为动 态库仑法态库仑法 微库仑法：微库仑法： 二、库仑分析法的基础二、库仑分析法的基础 法拉第电解定法拉第电解定律内容：律内容： 1、电流通过电解质溶液时，发生、电流通过电解质溶液时，发生 电极反应的物质的电极反应的物质的质量质量与通过的与通过的 电量电量成成正比正比 即即与与电流强度电流

8、强度和和通电时间通电时间的的乘积乘积 成成正比正比 m= K Q= K It 2、在各种不同的电解质溶液 中，通过相同的电量时，在 电极上析出的每种物质的质 量与该物质以原子为基本单 元的摩尔质量成正比，与参 与反应的电子数成反比 m= MQ nF m= MIt nF m电解电极上析出物质的质量，电解电极上析出物质的质量，g M物质以原子为基本单元的摩尔质量，物质以原子为基本单元的摩尔质量，g/mol Q电量，电量，C F法拉第常数，法拉第常数，96500C I电流强度，电流强度，A t通电时间，通电时间，s n电极反应时，一个原子得失的电子数电极反应时，一个原子得失的电子数 m= MQ nF

9、 m= MIt nF 法拉第电解定律定量地法拉第电解定律定量地描述：描述： 在在电解电极上析出的电解电极上析出的物质的质量物质的质量m与与 流过电解池的流过电解池的电量电量Q之间的关系。之间的关系。 流过电解池的电量全部用于被测物流过电解池的电量全部用于被测物 质的电解，没有副反应发生。也就质的电解，没有副反应发生。也就 是说是说电流效率必须为电流效率必须为100% 三、控制电位库仑分析的原理三、控制电位库仑分析的原理 1、测、测量通过电解池的电量量通过电解池的电量， 根据电根据电量计算出物质的量计算出物质的质量。质量。 2、这种分析方法不、这种分析方法不受析出物受析出物 质形态的限制，应用范

10、质形态的限制，应用范围广围广 3、必、必须在电路中串联一个库须在电路中串联一个库 仑计以测出电量。仑计以测出电量。 四、影响库仑分析的因素四、影响库仑分析的因素 库仑分析要获得准确的分析结果，库仑分析要获得准确的分析结果，关键关键是要保证是要保证 电极反应的电极反应的电流效率为电流效率为100%，准确测量通过电解，准确测量通过电解 池的电量，能准确指示电解终点池的电量，能准确指示电解终点 影响电流效率的主要因素：影响电流效率的主要因素： 保证电极反应的电流效率保证电极反应的电流效率100%，就必须设法使通过电，就必须设法使通过电 解池的电流解池的电流100%地为欲测离子所利用，不让别的干扰地为

11、欲测离子所利用，不让别的干扰 离子在电极上反应而消耗电量。为此，要防止副反应离子在电极上反应而消耗电量。为此，要防止副反应 的发生的发生 学习单元：控制电位库仑分析仪的结构和工作原学习单元：控制电位库仑分析仪的结构和工作原 理理 n控制电位库仑分析仪的主要装置有哪些？ n电解池的作用是什么？ n库仑计的种类有哪些？ n控制电位库仑分析装置的工作原理是什么？ 控制电位库仑分析仪的结构和工作原理控制电位库仑分析仪的结构和工作原理 一、分析装置一、分析装置 主要部分为主要部分为电电解池解池 Q A B V R 电解阳极（辅助电极）电解阳极（辅助电极） 电解阴极（工作电极）电解阴极（工作电极） C V

12、 R Q B A C 参比电极参比电极 恒压控制电源恒压控制电源 采样电源采样电源 库仑计库仑计 控制电位库仑分析仪 1、电解池、电解池 1、作用：在给定的条件下电解被测组份。、作用：在给定的条件下电解被测组份。 2、组成：、组成： 阴极（工作电极），阴极（工作电极），一般用一般用铂铂网网制成圆筒形制成圆筒形 阳极（辅助电极阳极（辅助电极 ），），多采用多采用铂或者石墨铂或者石墨等惰性等惰性 材料制成材料制成 阳极置阳极置于电极阴极里面，并于电极阴极里面，并用隔用隔离室隔开，以防离室隔开，以防 止干止干扰。扰。 3、参、参比电极常用甘汞电极，银比电极常用甘汞电极，银氯氯化银电极化银电极 多多采

13、用全电子式的采用全电子式的恒电位计恒电位计 2、恒压控制电源恒压控制电源 作用：用来准确自动地作用：用来准确自动地控制工作电极的电位控制工作电极的电位 质质量库仑计，气体库仑计，滴定库仑计，量库仑计，气体库仑计，滴定库仑计， 电子积分仪等电子积分仪等 3、库仑计库仑计 用来测量电量用来测量电量 种类：种类： 作用：作用： 根根据电解时阴据电解时阴 极上析出的金极上析出的金 属的质量来计属的质量来计 算库仑计的电算库仑计的电 量量 质量库仑计：质量库仑计： 有电流通过时，有电流通过时，Ag2+在在 阴极析出，由析出的阴极析出，由析出的Ag 的质量即可算出通过的电的质量即可算出通过的电 量量 质量

14、库仑计：银库仑计质量库仑计：银库仑计 阳极阳极银棒银棒 阴极阴极铂坩埚铂坩埚 电解液电解液 12mol/L硝酸银溶液硝酸银溶液 气体库仑计：气体库仑计： 1、电、电解池置于恒温水槽中，底部有两个铂片做解池置于恒温水槽中，底部有两个铂片做 电极电极 2、电、电解液是解液是0.5mol/L的的K2SO4 、Na2SO4溶液溶液 3、电、电解时解时阴极析出阴极析出O2，阴极析，阴极析出出H2 4、气、气体在标准状况体在标准状况下下每每0.1714ml相当于相当于1C的的 电量电量 5、根、根据析出气体的体积即可算出通过的电量。据析出气体的体积即可算出通过的电量。 根根据滴定电解据滴定电解的产物来的产

15、物来计算通过的电量。计算通过的电量。 1、碘、碘库仑计用库仑计用0.5mol/L的的KI溶液溶液做电做电解解 液液 2、两、两根铂丝做电极，电解时在根铂丝做电极，电解时在阳极上析阳极上析 出出I2 3、电、电极结束，用阳极室内的极结束，用阳极室内的Na2S2O3标标 准溶液滴定生成的准溶液滴定生成的I2，即可算出通过的电，即可算出通过的电 量量 滴定库仑计：滴定库仑计： 电子积分电子积分仪：仪： 自自动测出电流动测出电流I对时间的积分，即对时间的积分，即 可求出总电量。是测量电量的最可求出总电量。是测量电量的最 简单的方法简单的方法 1、有、有恒压电源提供适当恒压电源提供适当 的电位，让的电位，让被测离子被测离子在电在电 极上极上析析出。出。 二、工作原理：二、工作原理： 控制电位库仑分析装置的工作原理：控制电位库仑分析装置的工作原理： 2、随着被测离子浓、随着被测离子浓 度的减少，阴极的度的减少，阴极的 电位