电解分析法和库仑分析法教案

1、名师精编 优秀教案第十二章电解分析法和库仑分析法一、 基本要点：1 .熟悉法拉第电解定律；2 .掌握控制电位电解的基本原理；3 .理解控制电位库仑分析方法；4 .掌握恒电流库仑滴定的方法原理及应用。二、学时安排：4学时电解分析法包括两方面的内容：1 .利用外加电源电解试液后，直接称量在电极上析出的被测物质的重（质）量 来进行分析，称为电重量分析法。2 .将电解的方法用于元素的分离，称为电解分离法。库伦分析法是利用外加电源电解试液， 测量电解完全时所消耗的电量，并根据所 消耗的电量来测量被测物质的含量。第一节电解分析的基本原理一、电解现象电解是一个借外部电源的作用来实现化学反应向着非自发方的源电

2、界外向进行的过程。电解池的阴极为负极，它与外界电源的负极相连;与它，极正为极阳.E3电比裨I名师精编优秀教案.。连 正极相例如：在CuSO4溶液侵入两个铝电极，通过导线分别与电池的正极和负极相联。 如果两极之间有足够的电压，那末在两阴极反反 阳极上有氧气放出，阴极上有金属铜析出。通过称量电极上析 出金属铜的重量来进行分析，这就是电重量法。电极上就有电极反应发生。阳极反应二、.分解电压与超电压分解电压可以定义为：被电解的物质在两电极上产生迅速 的和连续不断的电极反应时所需的最小的外加电压。从理论上 讲，对于可逆过程来说，分解电压在数值上等于它本身所构成的 原电池的电动势，这个电动势称为反电动势。

3、反电动势与分解电 压数值相等，符号相反。反电动势阻止电解作用的进行，只有当 外加电压达到能克服此反电动势时，电解才能进行。实际分解电 压并不等于（而是大于）反电动势，这首先是由于存在超电压之 故。超电位（以符号”来表示）是指使电解已十分显著的速度 进行时，外加电压超过可逆电池电动势的值。超电压包括阳极超 电位和阴极超电位。对于电极来说，实际电位与它的可逆电位之间的偏差称为超电位。在电解分析中，超电位是电 化学极化和浓差极化引起的，前者与电极过程的不可逆性有关。 度的化极极电是位电超。关有度速的面表极电达到子离与者后 名师精编 优秀教案量。超电位的大小与很多因素有关，主要有以下几方面：1.电极的

4、种类及其表面状态；2.析出物的形态；3.电流密度；4.温度；5.机械搅拌。三、电解方程式在电解过程中，外加电压（V）,反电动势（E反），电解电流（i） 及电解池内阻（R）之间的关系可表示如下：嗅% ”点=（ 4+电解方程式是电化学分析法的基本定律之一。通过（1） 可以计算出溶液电解所需的合理外加电压，以硫酸铜溶液为例， 该电解池所需的外加电压为：V = E 反+ 4 + iR = 0.91+0.72+0.05 =1.68V 四、两种电解过程能斯特方程式有两方面的含义：7即 态化氧面表极电化还原体系（，）定一氧1.对于一定的。定电极电位比与 还原态活度的率决E"电定决位的于一定氧化还原

5、体系（电即极电，）定一 2.对 还原态活度的比率。与极表面氧化态 过程。电解解，哪 究竟一个起主导作用 这要看具体的电过 流电位电程有两种：控制电流解过程和控制电电解过程。在 控制，外电解过程中加电压一般较大应不断学上电极总有化反，保证 调中，节过电不变。在控制位电解程持度，发生电流强基本保 或内，围某一小范定制的 工加外电压，作电极电位控在某一数值中留其上子使被测离在电极析出，它离子在溶液。第分析法解 二节电 电流解法分析控、一.制电 装仪1 .器置 间一 电中过电电控2.制流解程的位时曲线。示所图如线曲系关的问时与位电极阴中程过解电.名师精编 优秀教案电解一开始，阴极电位立即从较正的电位向

6、负的方向变化，Fa,到的还原电0.05旭支力，或 +/H * 寸 -位时，阴极电位达到电位符合能斯特方程式：F/+随着电解反应的进行，FW*的浓度不断下降，而Fe2+的浓度不断上 开 阴极电位逐渐变负其F6"F网的比率每改变10倍，电位负移 59mv（石。C）.这时阴极电位的变化是凝慢的,在电位-时间曲线上出现较 为平坦的部分.等到FV噌J作用以后，阴极电位又立即向更负的方向移 动，直到另一韧质在阴极上发生正原反应，又出现较为平坦的部分.3.应用素元见常的定测法析分解电流电制控用名师精编 优秀教案离子称里形式条件3+cd碱性氟化物溶液Co2+Co氨性硫酸盐溶液Cu3+CuHN07H濡

7、 5；济«FeFePb3+PbHN5溶液Ni2+Ni氯性疏酸盐溶液函轴氧化物溶液Sn2+Sn0«('65汨口604 溶液Zn2+Zn氨性或强NaDH溶液控制电流电解法一般只适用于溶液中只含一种金属离子的情况。如果溶液中 存在两种或两种以上的金属离子，且其还原电位相差不大，就不能用该法分离测 定，所以选择性不高是该法的最大缺点。但这种方法可以分离电动序中氢以前和 氢以后的金属。二、控制阴极电位电解分析法电，椎棹。在控制阴极电位电解分析法中，调节外加电压是工作电极的电位控制在一定范 围内或某一电位值，使被测离子在工作电极上析出，而其它离子还留在溶液中，从而达到分离和测定

8、元素的目的 置.装1选择位阴极电的.2存共下件条验实析分在较比过通是常通，值位电 的制控要需.名师精编 优秀教案离子的i-E曲线而确定的。从图中可以看出，要使甲离子还原，阴极电位须负于a,但要防止乙离子析出，阴极电位又须正与 b, 因此，阴极电位控制在a与b之间就可使甲离子定量析出而乙离 子仍留在溶液中。3 .控制电位电解过程中电流与时间的关系在控制电位电解过程中，由于被测金属离子在阴极上不断还原析出，所以电流随时间的增长而减小，最后达到恒定的最小值。由曲线图可知，电解电流随时间的增长以负指数关系衰减。阴极 电位虽然不变，但外加电压却随时间下降。因此，在控制阴极电 位电解过程中，需要不断的降低

9、外加电压，同时电解电流也随时 问而逐渐减小。当电流趋于零时，说明电解已经完全。4 .应用控制阴极电位电解法的最大特点是它的选择性好，所以它的用途较控制电流电解法广泛。只要阴极电位选择得当，可以使共 存金属离子依次先后在阴极上分别析出，实现分离或分别定量测第三节电重量分析的实验条件一.影响金属析出性质的因素1.电流密度的影响2,搅拌和加热的影响3,酸度的影响4.络合剂的影响二、阴极干扰反应及其消除方法溶解氧或氯的影响阳极上的再氧化Pt阳极的溶解础基析库仑分法四第节律定第拉法、一.名师精编 优秀教案法拉第定律包括两方面内容：1 .电流通过电解质溶液时，物质在电极上析出的质量与通过电解池的电量成正

10、比，即与电流密度和通过电流的时间的乘积成正比。这是法拉第第一定律。m 0c Qm 0c i.t; Q = i.t2 .相同的电量通过各种不同的电解质溶液时，在电极上所获得的各种产物的质 量与它们的摩尔质量成正比。这是法拉第第二定律。合并法拉第第一，第二定律 可以得到m = MB.i.t /F式中，MB为电解产物的摩尔质量。MB /F相当于通过1库伦电量使物质在 电极上析出的质量。二、电流效率由法拉第电解定律可知，当物质以100%的电流效率进行电解反应时，那麽就 可以通过测量进行电解反应所消耗的电量(库伦数)，求得电极上起反应的物质的 量。所谓100%的电流效率，指电解时电极上只发生主反应，不发

11、生副反应。 影响电流效率的主要因素有：溶剂的电极反应。电解质中的杂质在电极上的反应溶液中可溶性气体的电极反应电极自身的反应(5)电解产物的再反应法析库仑分控五节制电位第原理和装置控制电位库仑分析用控制电极电位的方法进行电解，并用库仑计或作图法来 测定电解时所消耗的电量，由此计算出电极上起反应的被测物质的量。:法方的量电量测名师精编 优秀教案库仑计氢氧气体库仑计的构造n它由一支带有活塞和两个铝电极的玻管同一支刻度管相连接，管中充以 0.5mol/LK2SO4溶液。当有电流流过时，珀阴极上析出氢气，柏阳极上析出氧气， 从右边管中电解前后液面差就可读出氢氧气体的总体积。在标准状况下，每库仑电量析出0

12、.1739mL氢氧混合气体。根据法拉第定律，即可得到被测物质的量。VMe VMerii -61739x9 弘 8716799法析仑分制电流库第六节 控一、基本原理和装置1 .控制电流库仑分析基本原理广义上说，控制电流库仑分析是指以恒定电流进行电解，测量电解完全时所 消耗的时间，再由法拉第定律计算分析结果的分析方法。 它可按下述两种类型进(1)被测定物质直接在电极上起反应；(2)在试液中加入大量物质，使此物质经电解反应后产生一种试剂，然后此试剂 与被测物起反应。一般都按第二种类型进行。这种方法是在试液中加入适当的辅助剂后，以一定强度的恒定电流进行电解，由电极反应产生一种“滴定剂”。该滴定剂与被测

13、物点终示指法方的当适，用后完 用作质物测被。当应反量定生发质.名师精编 优秀教案并立即停止电解。由电解进行的时间t(s)及电流强度I(A),可按法拉第定律计算 被测物的量2 .仪器装置法点的方二、指示终 法指示剂1 .化学法定仑滴均可用于库示析中所用的化学 指剂， 普通容量分中。例如，肌的测定，电解液中有肌和大量 KBr,加入Pt 阴极2H+ + = &MO为指示剂，电极反应为：耳阳极=应：的肌起反的Br2与溶液中电极上产生 Br+ 4Hr2 = N2 B NH2-NH2 + 2。止电解指示终点，停B过量的r2使指示剂退色，法.电位2利用库仑滴定法测定溶液中酸的浓度时，用玻璃电极和甘汞

14、电极为检测终点电极，用 pH计指示终点。此时用Pt电极为工作电极，银阳极为辅助电极。电极上的反应为：工作电极2H+2日=坨辅助电极2Ag+ 20t = 2AgCl+2e由工作电极发生的反应使溶液中 OH-产生了富余，作为滴定剂，使溶液中的 酸度发生变化，用pH计上pH的突跃指示终点。法点终停死.3.名师精编 优秀教案通常是在指示终点用的两只铝电极上加一小的恒电压，当达到终点时，由于 试液中存在一对可逆电对(或原来一对可逆电对消失)，此时铝指示电极的电流 迅速发生变化，则表示终点到达。三、库仑滴定的应用及特点凡是与电解所产生的试剂能迅速而定量地反应的任何物质，均可用库仑滴定 法测定。表：库仑滴定

15、应用实例电极产生的试剂工作电极反应被测定枷质阳极反应H+Hgo2H* + 1门。2+2曰晦戊2a o CU+左Mill）飞5F机不饱和脂肪酸AXiii）, sb（in）u（rv）jr cut Bra2Br = Br? + 2 cH此CN£：%Ha bHOH ,NH；畸代 乙醇酸冬羟基喳啾寿胺思，芥子气， 水杨酸等Axnix加1马。？,苧一水份（费休 腓俄）h21 = Ia +2eFP TKIII), U(IV) AsII), I-FKCNV-氯龈等C时C/。Ce*+岂F 的 As(ni),C2O42<T1+等名师精编优秀教案_Mt+Mha+ <=> Mn3+ + erCl Br, I-, C吟硫醇等F&CN)产FCNy O 电CN>3-+已Ct, Br, I 举等Ag+Ag <=>盒Hg产2HgHgjs+H-2e-躁阴极反应Mn5； VQ。CtO产，B二加 C/+等9Q+杷=20H+HaF处 V£V Ce (IV), 5%,偶氮染F酒