库仑分析法测量砷优秀课件.ppt

《库仑分析法测量砷优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《库仑分析法测量砷优秀课件.ppt（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、库仑分析法测量砷第1 页，本讲稿共19 页一、实验目的1、熟悉库仑法的基本原理和特点2、掌握库仑仪的使用方法第2 页，本讲稿共19 页一、库仑分析基本原理b b根据待测物质在电解过程中所消耗的电量来求得该物质根据待测物质在电解过程中所消耗的电量来求得该物质的方法称为库仑分析法或电量分析法的方法称为库仑分析法或电量分析法b b它分为它分为控制电流库仑滴定法控制电流库仑滴定法控制电流电解控制电流电解控制电位库仑分析法控制电位库仑分析法 控制电位电解控制电位电解第3 页，本讲稿共19 页(一)法拉第电解定律 1.1.先决条件 先决条件(1)(1)工作电极上除待测物质外，无其它任何电极反应发生（无副反

2、 工作电极上除待测物质外，无其它任何电极反应发生（无副反应）应）(2)(2)电流效率必须 电流效率必须100%100%2.2.法拉第（法拉第（Faraday Faraday）定律）定律b b 库仑分析法的定量依据是法拉第（库仑分析法的定量依据是法拉第（Faraday Faraday）定律）定律第4 页，本讲稿共19 页 m m电解析出物质的质量（电解析出物质的质量（g g）M M析出物质的摩尔质量（析出物质的摩尔质量（gmol gmol-1-1）n n电极反应中的电子转移数 电极反应中的电子转移数 F F法拉第常数 法拉第常数 96485 96485（c mol c mol-1-1）Q Q通过

3、电解池的电量 通过电解池的电量 i i通过电解池的电流强度（通过电解池的电流强度（A A）t t电解进行的时间（电解进行的时间（S S）第5 页，本讲稿共19 页（1 1）溶剂的电极反应）溶剂的电极反应 常用的溶剂是 常用的溶剂是H H2 2O O，其电极反应主要是，其电极反应主要是H H+的还原（阴极反应）的还原（阴极反应）和 和H H2 2O O的电解 的电解 2 H 2 H2 2O4 H O4 H+O+O2 2+4e+4e-阳极反应 阳极反应 可控制工作电极电位和溶液 可控制工作电极电位和溶液pH pH值，防止 值，防止H H2 2或 或O O2 2在电极上析出 在电极上析出(二二)影响

4、电流效率的因素影响电流效率的因素（库仑分析法的先决条件是电流效率为（库仑分析法的先决条件是电流效率为100%100%）第6 页，本讲稿共19 页（2）电活性物质在电极上的反应b b 溶剂或试剂中微量易氧化或还原杂质在电极上反应影响电流 溶剂或试剂中微量易氧化或还原杂质在电极上反应影响电流效率 效率b b 可用纯溶剂作空白加以校正消除，或进行预电解除去杂质 可用纯溶剂作空白加以校正消除，或进行预电解除去杂质（3）可溶性气体的电极反应b b 只要是溶解的 只要是溶解的O O2 2，它易在阴极上还原为，它易在阴极上还原为H H2 2O O或 或H H2 2O O2 2，可通过惰性，可通过惰性气体（气

5、体（N N2 2）数分钟除去，或在惰性气氛中电解）数分钟除去，或在惰性气氛中电解第7 页，本讲稿共19 页（4）电极自身参与反应b b 电极本身在电解液中溶解。防止方法：采用惰性电极或其它材 电极本身在电解液中溶解。防止方法：采用惰性电极或其它材料作电极 料作电极（5）电解产物的再反应b b 常见的是两个电极上的电解产物相互反应或一个电极上的反应 常见的是两个电极上的电解产物相互反应或一个电极上的反应产物又在另一个电极上反应 产物又在另一个电极上反应b b 防止方法 防止方法:是选择合适的电解液或电极，或采用隔膜将阴阳 是选择合适的电解液或电极，或采用隔膜将阴阳极隔开，或将辅助电极置于另一容器

6、内用盐桥相连接 极隔开，或将辅助电极置于另一容器内用盐桥相连接（6）共存离子的电解b b 把共存离子预先进行分离 把共存离子预先进行分离第8 页，本讲稿共19 页b b采采用用较较高高纯纯度度的的试试剂剂和和溶溶剂剂，设设法法避避免免电电极极上上副副反反应的发生，才能保证电流效率达到应的发生，才能保证电流效率达到100%100%或接近 或接近100%100%第9 页，本讲稿共19 页二、库仑滴定法（恒电流库仑滴定法）b b 建立在控制电流电解过程上的库仑分析法 建立在控制电流电解过程上的库仑分析法电解池 电解池电极反应产生 电极反应产生“滴定剂 滴定剂”，与待测物，与待测物恒定电流 恒定电流定

7、量反应 定量反应 完全 完全指示终点到达，停止电解 指示终点到达，停止电解据消耗 据消耗Q Q，计算，计算m m待 待第10 页，本讲稿共19 页（一）仪器装置b b电解发生系统电解发生系统 提供一个恒提供一个恒电流，产生电流，产生“滴定剂滴定剂”，并，并记录电解时间记录电解时间b b终点指示系统终点指示系统指示滴定指示滴定终点终点终点指示系统 终点指示系统电解发生系统 电解发生系统第1 1 页，本讲稿共19 页1.恒电流电源(串联的干电池和蓄电池等串联的干电池和蓄电池等)b b 供给 供给120 mA 120 mA的工作电流，一般不超过 的工作电流，一般不超过100mA 100mA 可 可

8、用 用 电 电 钟 钟 或 或 停 停 表 表 或 或 电 电子 子计 计时 时器 器，库 库仑 仑滴 滴定 定中 中，计 计时 时的 的准 准确 确度 度影 影响 响分 分析 析结 结果 果的 的准 准确 确度 度，为 为减 减小 小计 计时 时相 相对 对误 误差 差，可 可采 采用 用较 较长 长的 的滴 滴定 定时 时间 间。一般为 一般为100 200 100 200 s s。2.2.计时装置计时装置第12 页，本讲稿共19 页3.3.库仑池（也称电解池或滴定池）库仑池（也称电解池或滴定池）b b 电解产生 电解产生“滴定剂 滴定剂”和进行滴定反应的装置 和进行滴定反应的装置b b

9、图中 图中1 1为工作电极 为工作电极 产生滴定剂的电极（产生滴定剂的电极（Pt Pt工作电极）工作电极）b b 图中 图中2 2为辅助电极 为辅助电极 为避免在滴定过程中产生干扰，通常用玻璃 为避免在滴定过程中产生干扰，通常用玻璃套管与工作电极隔开 套管与工作电极隔开4.4.指示装置指示装置b b 图中 图中3 3，4 4及与之连接的电路为指示终点的装置。及与之连接的电路为指示终点的装置。G G为检流计 为检流计第13 页，本讲稿共19 页第14 页，本讲稿共19 页（二）指示终点的方法（二）指示终点的方法1.1.指示剂法 指示剂法b b 库仑分析中所使用的指示剂如甲基橙、酚酞、百里酚酞、库

10、仑分析中所使用的指示剂如甲基橙、酚酞、百里酚酞、I I2 2-淀粉等，淀粉等，要求所用的指示剂不起电极反应 要求所用的指示剂不起电极反应b b 以测定肼为例：在试液中加入大量辅助电解质 以测定肼为例：在试液中加入大量辅助电解质 KBr KBr，并加几滴甲基橙，并加几滴甲基橙b b 电解时的电极反应为：电解时的电极反应为：Pt Pt 阴极 阴极 2H 2H+e+e-H H2 2 Pt Pt 阳极 阳极 2Br 2Br-Br Br2 2+2e+2e-电极上产生的 电极上产生的Br Br2 2与溶液中的肼起反应 与溶液中的肼起反应 NH NH2 2-NH-NH2 2+2Br+2Br2 2=N=N2

11、2+4HBr+4HBrb b 当试液中的肼反应完全后，过量的 当试液中的肼反应完全后，过量的Br Br2 2使甲基橙褪色指示终点，停止 使甲基橙褪色指示终点，停止电解 电解第15 页，本讲稿共19 页2.电位法b b 与电位滴定相同，库仑滴定也用电位法来指示滴定终点，在电解 与电位滴定相同，库仑滴定也用电位法来指示滴定终点，在电解池中，另配指示电极与参比电极作为指示系统 池中，另配指示电极与参比电极作为指示系统b b 在电解池中插入两个 在电解池中插入两个Pt Pt电极作指示电极，并在这两个电极上加 电极作指示电极，并在这两个电极上加一个（一个（50 200 mV 50 200 mV）的小恒电

12、压，在线路中串联一个灵敏的检流）的小恒电压，在线路中串联一个灵敏的检流计 计G G，滴定到达终点时，由于溶液中形成一对可逆电对或一对可逆电，滴定到达终点时，由于溶液中形成一对可逆电对或一对可逆电对消失，使铂电极的电流发生变化或停止变化，指示终点到达，这种 对消失，使铂电极的电流发生变化或停止变化，指示终点到达，这种指示终点的办法称为死停终点法 指示终点的办法称为死停终点法3.死停终点法第16 页，本讲稿共19 页例 例：测 测定 定AsO AsO3 33-3-含 含量 量时 时，可 可以 以在 在0.1molL 0.1molL-1-1 NaHCO NaHCO3 3介 介质 质，0.2 0.2

13、molL molL-1-1 KI KI辅 辅助 助电 电解 解质 质中 中，电 电解 解产 产生 生的 的I I2 2滴 滴定 定剂 剂滴 滴定 定AsO AsO3 33-3-，两 两个工作电极都是 个工作电极都是Pt Pt电极 电极 电极反应为：电极反应为：阴极 阴极 2H 2H+2e+2e-=H=H2 2 阳极 阳极 2Br 2Br-=Br=Br2 2+2e+2e 电生的 电生的I I2 2 立即与溶液中的 立即与溶液中的 AsO AsO3 33-3-反应 反应 AsO AsO3 33-3-+I+I2 2+H+H2 2O=AsO O=AsO4 43-3-+2I+2I-+2H 2H+计 计量

14、 量点 点前 前，溶 溶液 液中 中只 只有 有Br Br-而 而不 不存 存在 在Br Br2 2，只 只有 有可 可逆 逆电 电对 对的 的一 一种 种状 状态 态，指 指示 示线 线路 路中 中无 无电 电流 流通 通过 过，检 检流 流计 计的 的光 光点 点停 停在 在零 零点 点（溶 溶液 液中 中 AsO AsO4 43-3-/AsO/AsO3 33-3-为不可逆电对，有过电位）为不可逆电对，有过电位）第17 页，本讲稿共19 页 当 当AsO AsO3 33-3-反 反应 应完 完毕 毕，溶 溶液 液中 中有 有剩 剩余 余I I2 2则 则产 产生 生I I2 2/I/I-可

15、 可逆 逆电 电对，所加小电压可使 对，所加小电压可使 和 和I I2 2在指示电极上发生电极反应 在指示电极上发生电极反应 指示阴极 指示阴极 2 2+2e+2e 2 2-指示阳极 指示阳极 2 2-2 2+2e+2e 检 检流 流计 计上 上有 有电 电流 流通 通过 过，检 检流 流计 计光 光点 点突 突然 然有 有较 较大 大的 的偏 偏转 转，而 而指示终点到达 指示终点到达n n死停终点法常用于氧化还原滴定体系，特别是以死停终点法常用于氧化还原滴定体系，特别是以电生卤素为滴定剂的库仑滴定中应用最广电生卤素为滴定剂的库仑滴定中应用最广第18 页，本讲稿共19 页（三）库仑滴定法的特

16、点及应用（三）库仑滴定法的特点及应用1.1.由 由于 于库 库仑 仑滴 滴定 定法 法所 所用 用的 的滴 滴定 定剂 剂是 是由 由电 电解 解产 产生 生的 的，边 边产 产生 生边 边滴 滴定 定，有 有可 可能 能使 使用 用不 不稳 稳定 定的 的滴 滴定 定剂 剂。如 如：Cl Cl2 2、Br Br2 2、Cu Cu+等 等，扩 扩大 大了 了容 容量 量分 分析 析的 的应 应用 用范 范围 围2.2.能用于常量组分及微量物质的分析。准确度高，灵敏度高 能用于常量组分及微量物质的分析。准确度高，灵敏度高3.3.不需标准物质 不需标准物质4.4.分析速度快，仪器设备简单，价格便宜

17、 分析速度快，仪器设备简单，价格便宜应 应用 用广 广泛 泛，已 已广 广泛 泛应 应用 用在 在环 环保 保、石 石油 油、冶 冶金 金等 等方 方面 面，适 适用 用于 于普 普通 通容 容量 量分 分析 析的 的各 各类 类滴 滴定 定法 法。可 可测 测定 定各 各种 种酸 酸、碱 碱、Cl Cl-、Br Br-、I I-、Ca Ca2+2+、Cu Cu2+2+、Zn Zn2+2+、Pb Pb2+2+、As As（）、Sb Sb（）、H H2 2C C2 2O O4 4、Fe Fe（）、Fe Fe（）、Cr Cr（）、IO IO3 3-、H H2 2S S、S S2 2O O3 32-2-等 等第19 页，本讲稿共19 页