《电解和库仑分析》PPT课件

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1、第三章电解和库仑分析分析化学（仪器分析部分）目录3-1电解分析法3-1-1电解分析基本原理3-1-2电重量分析法与电解分离法3-2库仑分析法3-2-1法拉第电解定律3-2-2控制电位库仑分析3-2-3控制电流库仑分析——库仑滴定两类电池：原电池：正极(阴极)、负极(阳极)；电解电池：正极(阳极)、负极(阴极)3-1-1电解分析基本原理1.电解装置与电解过程电解过程电解硫酸铜溶液,当逐渐增加电压，达到一定值后，电解池内与电源“-”极相连的阴极上开始有Cu生成，同时在与电源“+”极相连的阳极上有气体放出，电解池中发生了如下反应：阴极反

2、应：Cu2++2e＝Cu阳极反应：2H2O＝O2+4H++4e电池反应：2Cu2++2H2O=2Cu+O2+4H+2.理论分解电压与析出电位a.理论分解电压：根据能斯特方程计算，使反应进行,需要提供的最小外加电压（D’点）。E理分=E电池＝阳-阴分解电压：使被电解物质在电极上产生迅速的、连续不断的电极反应时所需施加的最小外加电压。电池电动势为：E=1.229–0.307=0.922(V)电解0.1MCuSO4/1MHNO3析（阴）=平=+0.059/2lg[Cu2+]析出电位要使某物质在阴极上不断析出，阴极电位应始终_

3、于析出电位要使某物质在阳极上不断析出，阳极电位应始终_于析出电位析出电位越正的物质，在阴极上还原越____析出电位越___的物质，越容易在阳极上氧化容易负负正Cu2+Cub.析出电位物质在阳极上被氧化析出时所需要的最负的阳极电位析（阳）物质在阴极上被还原析出时所需要的最正的阴极电位析（阴）平衡电位析出电位=浓度分别为1mol/L和0.01mol/L的Cu2+、Ag+混合溶液，以铂电极进行电解，在阴极上首先析出的是Ag还是Cu？Ag+/Ag=+0.059lg[Ag+]=0.80+0.059lg0.01=0.68VCu2+

4、/Cu=+0.059/2lg[Cu2+]=0.34VAg+/Ag=0.80Cu2+/Cu=0.34Ag先析出过电位：外加电压超过可逆电池电动势的值。外加电压须显著超过理论分解电压a.实际分解电压某电解质迅速、连续发生电解所需最小外加电压.实际开始发生电解反应时的电压，其值大于理论分解电压（D点）。b.产生差别的原因——过电位η＝实际分解电压－可逆电池电动势η＝η阳－η阴3.极化现象与过电位c.极化现象极化现象：电解时，电极上有净电流流过时，电极电位偏离其平衡电位的现象。浓差极化：电流流过电极，表面形成浓度梯度。使阳极电

5、位更正，阴极电位更负。减小浓差极化的方法：a.减小电流，增加电极面积；b.搅拌，有利于扩散电极极化包括：浓差极化和电化学极化电化学极化：电荷迁越相界面的放电所需的超电位。产生的原因：电极反应速度慢，电极上聚集了一定的电荷。为了克服反应速度的障碍能垒，需额外提高一定电压。超电位析出金属超电位比较小，有时可忽略析出H2、O2时，超电位较大（在不同电极上不同）阳极过电位阳为正阴极过电位阴为负E实，分＝析（阳）-析（阴）＝（平（阳）+η阳）-（平（阴）+η阴）对于不可逆电极过程：O2:0.40vCu:-0.07v超电压=0.4

6、7V硫酸铜的实际分解电压：1.229+0.40–(0.307-0.07)=1.392v在阴极上：Zn的析出电位：Zn2+/Zn=+0.059/2lg[Zn2+]=-0.763+0.059/2lg10-5=-0.91V要使H2不析出，其电位应小于-0.91V-0.91>+0.059/2lg[H+]2-0.75pH>2.7在锌电极上H2的超电位是0.75V，电解一含Zn2+的浓度为10-5mol/L的溶液，为了不使H2析出，溶液的pH值应控制在多少？Zn2+/Zn=-0.763VZn2+Zn2H+H23-1-2电重量分析

7、法与电解分离法保持电流在0.5-2A之间恒定，电压变化，最终稳定在H2的析出电位.电重量分析法:利用电解将被测组分从一定体积溶液中完全沉积在阴极上，通过称量阴极增重的方法来确定溶液中待测离子的浓度。(1)恒电流电重量分析法特点：1、仪器简单2、准确度高（相对误差小于0.1％）3、选择性不高应用：可用该法测定的金属元素有：Zn,Cd,Co,Ni,Sn,Pb,Cu,Bi,Sb,Hg,Ag(2)控制阴极电位电解法a.三电极系统，自动调节外电压，阴极电位保持恒定，选择性好。(I)A物质析出完全时(<10-6M),阴极电位未达到B物质的析出

8、电位；(II)被分离两金属离子均为一价,析出电位差>0.35V(III)被分离两金属离子均为二价,析出电位差>0.20V对于一价离子,浓度降低10倍,阴极电位降低0.059V。b.A、B两物质分离的必要条件：电解时间的控制控制阴极电位电解过程中如何