第九章 电解和库伦分析
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分析化学09-电解和库仑分析法答案
九、电解和库仑分析法 答案一、选择题 ( 共32题 )1. 2 分 (1127) (4)2. 2 分 (1129) (4)3. 2 分 (1130) (3)4. 2 分 (1131) (2)5. 1 分 (1144) (1)6. 1 分 (1149) (4)7. 2 分 (1155) (2) 8. 2 分 (1165) (3) 9. 2 分 (1166) (4)10. 2 分 (1167) (1) 11. 2 分 (1205) (3) 12. 1 分 (1548) (2)13. 2 分 (1549) (4) 14. 1 分 (1550) (1) 15. 2 分 (1551) (4)16. 2 分 (1607) (4) 17. 1 分 (1914) (3) 18. 1 分 (1915) (3)19. 1 分 (1916) (4) 20. 1 分 (1917) (2) 21. 2 分 (1918) (3)22. 1 分 (1919) (4) 23. 2 分 (1932) (4) 24. 2 分 (1933) (3)25. 2 分 (1934) (4) 26. 2 分 (1935) (4) 27. 1 分 (1936) (2)28. 1 分 (1937) (1) 29. 1 分 (1938) (1) 30. 2 分 (1939) (4)31. 2 分 (1940) (4) 32. 2 分 (1941) (3)二、填空题 ( 共39题 )1. 2 分 (1608)[答] 100%电流效率2. 2 分 (1609)[答] 法拉第定律3. 2 分 (1610)[答] Ni4. 2 分 (2034)[答] m = (M /nF ) ×it5. 2 分 (2042)[答] 负；正；不断增大。
6. 2 分 (2065)[答] 要求电流效率 100%；阴极上 H 2；阳极上 O 2。
7. 2 分 (2077)[答] 迅速下降8. 2 分 (2084)[答] 超电位9. 2 分 (2258)[答] 分解电压10. 2 分 (2851)库仑滴定法和控制电位库仑分析法；100％ 电流效率； 法拉第电解定律。
《电解和库仑分析法》课件
实际应用对比
深入研究电解和库仑分析法在 实际分析问题中的对比实例。
电解和库仑分析法的实验操作
1
实验器材及试剂
探索进行电解和库仑分析实验所需的仪器和试剂。
2
实验步骤和注意事项
详细描述电解和库仑分析的实验步骤及需要注意的事项。
3
实验数据处理和分析
介绍电解和库仑分析实验数据的处理方法和分析技巧。
结论与展望
《电解和库仑分析法》 PPT课件
探索电解和库仑分析法的精妙之处，开启你的化学分析之旅。
电解分析法
1
简介
了解电解分析法的基本概念和应用领域。
基本原理
2
掌握电解分析法背后的科学原理和关键
步骤。
3
分类
了解电解分析法的不同分类和各自特点。
应用实例
4
探索电解分析法在实际问题中的应用案 例和成果。
库仑分析法
1 简介
认识库仑分析法的起源和基本概念。
3 分类
探索库仑分析法的不同类型和各自特点。
2 基本原理
了解库仑分析法的理论基础和实验原理。
4 应用实例
揭示库仑分析法在各个领域中的应用案例。
电解和库仑分析法的比较
优缺点对比
比较电解和库仑分析法各自的 优点和限制，并找到适合的应 用场景。
适用范围对比
了解两种分析法在不同领域中 的使用情况和局限性。
电解和库仑分析法的意义
总结电解和库仑分析法对科学研究和实践的重要意义。
发展趋势
展望电解和库仑分析法未来发展的前景和新的研究方向。
备注
以上内容仅供参考，具体请根据课堂教学为准。
电解和库仑分析法
Q i010
0
t
Kt
i0 Kt dt (1 10 ) 2.303 K
• 当时间增加时，10-kt减小。当Kt>3时，上 式近似为 i
Q
0
• 其中i0及K可通过作图法求得 • 对取对数，得以lgit对t作图得一直线，由 截距求得i0-, 由斜率求得K，代入可求得电 量Q。 • 不足：由于电解时，电流随时间减小，电 解时间较长，电量测定不易。
• 辅助电极和对电极：它们为提供电子传导 的场所，但电极上的反应并非实验中所要 研究或测量的。工作电流很小时，参比电 极即为辅助电极；当工作电流较大时，参 比电极将难以负荷，其电位亦不稳定，此 时应用再加上一“辅助电极”构成所谓的 “三电极系统”来测量或控制工作电极的 电位。在不用参比电极的两电极体系中， 与工作电极配对的电极则称为对电极。但 有时辅助电极亦称为对电极。
• 应用例子： • 1）Cu, Pb, Cd在Hg阴极上沉积而与U
分离； • 2）伏安分析和酶法分析中高纯度电 解质的制备； • 3）消除钢铁中大量铁，以利于其中 微量样品的测定等。
二、库仑分析
• 分析要求：电极反应单纯，电流效率100% （电量全部消耗在待测物上）。 • 分析依据：Faraday定律， 待测物质量m = MQ /(zF) , 其中电量Q可 以由式Q= it 得到。
2.303 K
2、恒电流库仑分析（库仑滴定）
• 使用恒电流电解分析，电解时间短、电量 测定易，Q=it。但需解决电流效率100% 和终点指示问题。
• • • • •
a) 保证电流效率100% 在电解Fe2+至Fe3+时，电极反应为 阳极：Fe2+ == Fe3+ + e o= -0.77V 阴极：H+ + e == 1/2H2 O=0V 随时间的推移，[Fe2+], 为维持恒电流， 外加电压将。当外加电压增加到一定值时， 阳极电位正移。此时，溶液中将有O2析出： • H2O== 1/2 O2 +2H+ + 2e O= —1.9V(包括 )
电解与库仑分析法
第11章电解与库仑分析法【11-1】解释下列名词。
电解、理论分解电压、实际分解电压、析出电位、控制电流电解法、控制电位电解法、汞阴极电解法、死停终点法、电流效率。
答：电解：将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，（又称电解液），在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，电化学电池在外加直流电压时可发生电解过程。
理论分解电压：使被电解的物质在两个电极上产生迅速的、连续不断的电极反应时所需要的最小外加电压的最小外加电压。
实际分解电压：指使电解质在电极上分解生成电解产物所需施加的最小电压。
析出电位：物质在阴极上产生迅速的连续不断的电极反应而被还原析出时所需要的最正的阴极电位或在阳极上被氧化析出时的阴极电位；或在阳极上被氧化析出时所需要的最负阳极电位。
控制电流电解法：在恒定的电流条件下进行电解，通过称量电解前后电极上沉积的析出物的质量来进行定量分析。
控制电位电解法：控制工作电极（阴极或阳极）电位为一恒定值的条件下进行电解的分离分析方法。
汞阴极电解法：电解时以汞作阴极，铂为阳极的电解法。
死停终点法：指把两个相同的铂电极插入滴定溶液中，在两个电极之间外加一小电压，观察滴定过程中通过两个电极间的电流突变，根据电流的变化情况确定滴定终点。
电流效率：指电解时在电极上实际沉积或溶解的物质的量与按理论计算出的析出或溶解量之比，通常用符号η表示。
【11-2】什么是电解分析和库仑分析？它们的共同点是什么？不同点是什么？答：电解分析是指在外加电压的作用下通过电极反应将试液中的待测组分转变为固相析出，称量析出物的重量以求得被测组分的含量。
库仑分析是指通过测量被测物质在100％电流效率下电解所消耗的电量来进行定量分析的方法。
共同点：测定的过程中不需要基准物质和标准溶液，且都基于电解反应。
不同点：电解分析采用称量电解后铂阴极的增量来定量的，电极不一定具有100％的电流效率；库仑分析用电解过程中消耗的电量来定量，要求电极反应必须单纯，用于测定的电极反应必须具有100％的电流效率，电量全部消耗在被测物质上。
电解与库仑分析法要点课件
电解与库仑分析法要点课件
目 录
• 电解基本原理 • 库仑分析法原理 • 电解与库仑分析法的应用 • 电解与库仑分析法的优缺点 • 电解与库仑分析法的实验操作 • 电解与库仑分析法的未来发展
contents
01
电解基本原理
电解定义
电解定义
电解是一种通过外部电流使电解 质溶液中的阳离子向阴极移动， 阴离子向阳极移动的过程。
高精度检测
研发高精度检测设备和方法，提高分析的灵敏度和分辨率，满足更 严格的分析要求。
新型电极材料
探索和开发新型电极材料，提高电极的电化学性能和稳定性，延长 电极使用寿命。
应用拓展
环境监测
01
拓展电解与库仑分析法在环境监测领域的应用，如水质检测、
空气污染监测等。与库仑分析法应用于生物医学研究中，如药物代谢、疾
THANKS
感谢观看
在食品分析中的应用
电解与库仑分析法在食品分析中主要用于检测食品中的营养成分和有害 物质。
通过电解法可以测定食品中的矿物质元素，如钾、钠、钙等，而库仑分 析法则可用于测定食品中的维生素C、葡萄糖等物质的含量。
这些检测结果可以帮助消费者了解食品的营养成分，同时也有助于食品 生产企业和监管机构控制产品质量和安全。
实验安全
确保实验环境安全，穿戴 适当的防护装备，了解可 能存在的危险和应急措施。
实验步骤
设置实验参数
根据实验要求，设置合适的电解 电压、电流、电解时间和温度等
参数。
进行实验操作
按照规定的步骤进行电解实验， 观察并记录实验过程中的现象和
数据。
数据记录
准确记录实验过程中的电流、电 压、时间等数据，以便后续分析。
病诊断等。
食品安全
目 录
• 电解基本原理 • 库仑分析法原理 • 电解与库仑分析法的应用 • 电解与库仑分析法的优缺点 • 电解与库仑分析法的实验操作 • 电解与库仑分析法的未来发展
contents
01
电解基本原理
电解定义
电解定义
电解是一种通过外部电流使电解 质溶液中的阳离子向阴极移动， 阴离子向阳极移动的过程。
高精度检测
研发高精度检测设备和方法，提高分析的灵敏度和分辨率，满足更 严格的分析要求。
新型电极材料
探索和开发新型电极材料，提高电极的电化学性能和稳定性，延长 电极使用寿命。
应用拓展
环境监测
01
拓展电解与库仑分析法在环境监测领域的应用，如水质检测、
空气污染监测等。与库仑分析法应用于生物医学研究中，如药物代谢、疾
THANKS
感谢观看
在食品分析中的应用
电解与库仑分析法在食品分析中主要用于检测食品中的营养成分和有害 物质。
通过电解法可以测定食品中的矿物质元素，如钾、钠、钙等，而库仑分 析法则可用于测定食品中的维生素C、葡萄糖等物质的含量。
这些检测结果可以帮助消费者了解食品的营养成分，同时也有助于食品 生产企业和监管机构控制产品质量和安全。
实验安全
确保实验环境安全，穿戴 适当的防护装备，了解可 能存在的危险和应急措施。
实验步骤
设置实验参数
根据实验要求，设置合适的电解 电压、电流、电解时间和温度等
参数。
进行实验操作
按照规定的步骤进行电解实验， 观察并记录实验过程中的现象和
数据。
数据记录
准确记录实验过程中的电流、电 压、时间等数据，以便后续分析。
病诊断等。
食品安全
电解和库仑分析PPT课件
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.
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
第11页/共24页
(2)控制阴极电位电解法
第20页/共24页
3. 特点与应用
(1) 可使用不稳定的滴定剂，实现容量分析中不易实现的滴定。 Cu（I)、Br2、Cl2作为滴定剂；
(2) 不必配制标准溶液 简便，简化了操作过程；
(3) 库仑滴定中的电量较为容易控制和准确测量 准确，可达0.01%；
(4) 方法的灵敏度、准确度较高。 灵敏，可检测出物质量达 10-5-10-9 g/mL。
要求电流效率100%
第17页/共24页
it i010 Kt
库仑计：
（1）氢氧气体库仑计 （电解水（0.5M K2SO4或Na2SO4)） 1F电量产生氢气11200 mL 氧气 5600 mL 共产生： 16800 mL气体
（2）电子积分库仑计
第18页/共24页
3-2-3 控制电流库仑分析法——库仑滴定
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
电解0.1M CuSO4/1MHNO3
E(Cu/Cu 2 ) 0.337 0.059 lg[ Cu2 ] 0.307 (V) 2
E(O2/H
2O)
1.229
0.059 4
lg
[O2 ][H [H 2O]
阴极反应：Cu2+ + 2e ＝ Cu 阳极反应：2H2O ＝ O2 + 4H+ +4e 电池反应： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+
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
第11页/共24页
(2)控制阴极电位电解法
第20页/共24页
3. 特点与应用
(1) 可使用不稳定的滴定剂，实现容量分析中不易实现的滴定。 Cu（I)、Br2、Cl2作为滴定剂；
(2) 不必配制标准溶液 简便，简化了操作过程；
(3) 库仑滴定中的电量较为容易控制和准确测量 准确，可达0.01%；
(4) 方法的灵敏度、准确度较高。 灵敏，可检测出物质量达 10-5-10-9 g/mL。
要求电流效率100%
第17页/共24页
it i010 Kt
库仑计：
（1）氢氧气体库仑计 （电解水（0.5M K2SO4或Na2SO4)） 1F电量产生氢气11200 mL 氧气 5600 mL 共产生： 16800 mL气体
（2）电子积分库仑计
第18页/共24页
3-2-3 控制电流库仑分析法——库仑滴定
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
电解0.1M CuSO4/1MHNO3
E(Cu/Cu 2 ) 0.337 0.059 lg[ Cu2 ] 0.307 (V) 2
E(O2/H
2O)
1.229
0.059 4
lg
[O2 ][H [H 2O]
阴极反应：Cu2+ + 2e ＝ Cu 阳极反应：2H2O ＝ O2 + 4H+ +4e 电池反应： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+
第九章 电解分析法和库仑分析法
第九章 电解分析法和库仑分析法(书后习题参考答案)1．某电解池的内阻为0.5Ω，铜在硫酸铜溶液中的分解电压为1.35V ，问要获得0.75A 的电解电流(假设在此电流密度下浓差极化可以忽略不计），外加电压应是多少？ 解：r =0.5, E a =1.35V , i =0.75AE 外=E 外 + ir =1.35+0.75×0.5=1.725V2．一个0.1 mo1·L -1 CuSO 4溶液，其中H 2SO 4的浓度为1 mol·L -1，用两个铂电极进行电解，氧在铂上析出的超电位为0.40 V ，氢在铜上析出的超电位为0.60 V 。
（1）外加电压达到何值Cu 才开始在阴极析出。
（2）若外加电压刚好等于氢析出的分解电压，当电解完毕时留在溶液中未析出的铜的浓度是多少？ 解：(1)307.0100.0lg 2059.0337.0=+=c E V22.1110013.1110127.2lg4059.0229.1][][lg4059.0229.125442242=⨯⨯⨯⨯+=+=+O H H E O a ρVE 外=E a +ηa –E c =1.22+0.40-0.307=1.313V(2)V H E c c 60.060.01lg 059.0]lg[059.00-=-=-+=+η 即E c = –0.60V ]lg[2059.0337.060.02++=-Cu[Cu 2+]=1.73×10-32mol·L -13．有人建议用电解沉积法分离含0.800 mol·L -1 Zn 2+ 和0.060 mol·L -1 Co 2+的溶液中的阳离子。
（1）假定这一分离可以实现，试指出哪一种阳离子将被沉积，哪一种阳离子仍留在溶液中？（2）假定以1.0⨯10–6 mo1·L -1的残留浓度为定量分离的一个合理标志，为达到这一分离必须让阴极电位控制在(如果存在的话)什么范围内(对饱和甘汞电极)？ 解：[Zn 2+]=0.800 mol·L -1 [Co 2+]=0.060 mol·L -1 (1)766.0800.0lg 2059.0763.0]lg[2059.02/0/22-=+-=+=+++Zn E E ZnZnZn Zn V313.0060.0lg 2059.0277.0]lg[2059.02/0/22-=+-=+=+++CoEE CoCoCo Co V金属离子在阴极还原析出，析出电位正者先析出，所以Co 2+先沉积，Zn 2+后沉积． (2)E SCE =0.242V , [Co 2+]=1.0×10-6mol·L -1454.0)100.1lg(2059.0277.06/2-=⨯+-=-+Co Co E V696.0242.0454.0/2-=--=-=+SCE Co Co c E EE V (vs SCE) 控制阴极电位：–0.454 ~ –0.766V(vs NHE) –0.696 ~ –1.008V(vs SCE)4．一个炼焦厂下游河水中的含酚量用库仑法进行测定。
第九章 电解分析法与库仑分析法
23:20:52
三、恒电流库仑分析法（库仑滴定法）
1. 原理：
恒定的电流通过电解池，保持电流效率为100%，在电解池中产 生某种物质，此物质与被分析物可以发生定量反应，在反应终 点（等电点）时，看消耗的电量，从而进行被测物含量分析 。 如：测定溶液中的Fe2+ 在恒电流下： 阳极：Fe2+→Fe3+ + e 阴极：H+ + e → 1/2 H2 为了防止阳极上析出O2，加入Ce3+：
措施 （1）电流密度↓, 使用大面积的电极 （2）以金属络离子形式电解 （3）搅拌溶液
23:20:52
§3 库仑分析法
通过所消耗的电量进行分析
要求：电流效率100% 一、Faraday Law （Faraday定律）
1. 电极上发生反应的物质的质量与通过电解池的电量成正比
2. 相同的电量通过电解池时，在电极上发生反应的每种物质的
-6
库仑分析：利用电解反应所消耗的电量来进行测定
23:20:52
§2 电解分析法
一、基本原理
〈一〉分解电压
例：在0.1 mol/L的H2SO4中，电解
0.1 mol/L的CuSO4溶液
介质 电解液：（0.1 mol/L Cu2+ + 0.1 mol/L H2SO4） 电极 阴极：铂网 ----- 与外电源负极连接 ----还原反应 阳极：铂丝 ---- 与外电源正极连接 ---- 氧化反应 外电路：电源、可变电阻、电流表、电压表
23:20:52
（2）Ag+完全析出（C=10-6 mol/L）时的外加电压
Ag Ag
Ag Ag
0.0591 0.0591 lg a Ag 0.799 lg10 6 0.445V n 1
电解与库伦分析法
增长，表达终点已到达。仪器正是判断到这个
大旳Δi，强制滴定停止。
假如滴定剂和被测物质都
是可逆电对，能在同步在指 示电极上发生反应，得到旳 滴定曲线如图所示。
现以Ce4+滴定Fe2+为例阐 明滴定过程。滴定开始后， 滴入旳Ce4+与Fe2+反应，生 成了Fe3+，高铁离子与亚铁 离子构成可逆电对在指示电 极上反应，伴随Fe3+浓度旳 增大，电流上升，至到高亚 铁离子浓度相等，电流到达 最大。
但当溶液中没有足够旳I2旳情况下，而要使上
述反应发生，指示系统旳外加电压需远不小于
200mV，实际所加旳外加电压不不小于200mV，
所以，不会发生上述反应，也不会有电流经过
指示系统。当溶液里As(Ⅲ)被反应完时、过量
旳I2与同步存在旳I－构成可逆电对，两个指示
电极上发生上述反应，指示电极上旳电流迅速
2. 实际分解电压（析出电位）
实际开始发生电解反应时旳电压，
其值不小于理论分解电压（D点）。
3. 产生差别旳原因
超电位（η）、电解回路旳电压降（iR）旳存在。则外 加电压应为： E外 = （E阳 + η阳）- （E阴 + η阴） + iR
理论分解电压不大于实际分解电压旳原因是因为超电位旳存在，但超 电位是怎样产生旳呢？
E(Cu/Cu 2 ) 0.337 0.059 lg[Cu2 ] 0.307 2
E (O 2 /H 2O)
1.229
0.059 4
lg
[O2 ][H ]4 [H 2 O]2
1.22
(V) (V)
电池电动势为：E = 0.307 - 1.22 = -0.91 (V)
电解和库仑分析法
控制电流电解法特点：
✓ 装置简单，准确度较高，相对误差＜0.1%； ✓ 电解速度快，选择性差，只能分析电动序中氢 以下金属（在酸性溶液中电解，氢以下金属先析 出，继续电解氢气逸出）。 ✓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。
电池电动势：E= E阴平- E阳平 反电动势：E反= E阳平- E阴平
分解电压（U分=E反）
分解电压与析出电位关系： U分 = E阳析- E阴析
16.2.3 极化现象和过电位
（一）过电位
过电位（）是指使电解以十分显著的速
度进行时，外加电压超过可逆电池电动势的值，
即 =分解电压 –可逆电池电动势 过电位包括阳极过电位a和阴极过电位c， = a -c
• 库仑分析是基于电量的测量，因此， 通过电解池的电流必须全部用于电解被测 的物质，不应当发生副反应和漏电现象， 即保证电流效率100％，这是库仑分析的关 键．
影响电流效率的因素：
运用库仑分析法, 关键是要求分析中的电流 效率要100%，即电解时消耗的电量全部用 于被测物质的电极反应，必须避免电极上 可能发生的副反应，其主要有：
=1.23+0.059/2lg(11/2X0.52)=1.23 V
U分 =a -c=1.23-0.34=0.89 V
对于电解1.0 mol·L－1CuSO4溶液，其外加电压不是 0.89V，而是1.49V。
✓由于电解质溶液有一定的电阻， 欲使电流通过，必须用一部分电压 克服iR（i为电解电流，R为电解回 路总电阻）降，一般这是很小的。
阳极反应： H2O === 1/2 O2 + 2H+ +2e 阳极析出电位：E阳析=E0+0.059/2lg(PO21/2[H+]2)
2014 第九章 电解和库仑分析法
3. 特 点：仪器设备简单，电解效率高，测定速度快，
准确度高，RE < 0.1%；
缺 点：选择性差。
应 用：1）本法只用于溶液中有一种可还原 Mn+ 定量分析。
2）用于分离金属活动顺序氢两侧的金属元素。 该法可测定的元素有：Zn、Cd、Co、Ni、Sn、Pb、Cu 等
（二）控制电位电解法：
电解分析过程中，控制工作电极电位恒定，使两种 或两种以上金属定量分离的电解分析法。 包括控制阴极电位和控制阳极电位电解分析法。
（一）控制电流电解法：
恒电流条件下进行电解，
电流表 直 流 电 源
然后直接称量电极上析出物质
的质量来进行分析的一种电重 量法。 1. 基本装置 实际控制电流 0.5~5A
电压表
2. 阴极电位随时间的变化曲线
随电解的进行，[Mn+] 逐 渐降低，电解电流也随之降低， 此时可增大外加电压来保持电 流恒定。
Ud =（Ea + a） -（Ec + c） =（Ea - Ec）+（ a - c） 式中： a 为正值， c 为负值。 例： 在例中，阳极上产生 O2，其a=+0.40V，阴极上析出金属
Cu，其 c = -0.07V，设 iR = 0.05V ，则实际分解电压为：
Ud = ( +1.22 + 0.40 ) – ( 0.31 – 0.07 ) =1.62 - 0.24 =1.38V 与理论值 0.91V 的差值 = 0.47V, 即为过电位。
阳极反应： 2H2O = 4H+ + O2↑ + 4e-
Ec E
Ea E
Cu 2 /Cu
0.059 0.059 lg cCu 2 0.34 lg 0.1 0.31 V 2 2
《电解及库仑分析法》课件
《电解及库仑分析法》ppt课件
电解及库仑分析法概述电解过程库仑分析法电解及库仑分析法的实验技术电解及库仑分析法的应用实例电解及库仑分析法的未来发展与挑战
电解及库仑分析法概述
电解及库仑分析法是一种基于电解和库仑定律的化学分析方法，用于测定物质含量和电化学性质。
通过电解过程中电流、电压等参数的变化，结合库仑定律，推算出被测物质的含量和电化学性质。
02
在环境监测领域，库仑分析法可用于测定水体中的重金属离子、有机物等污染物含量。
在食品检测领域，库仑分析法可用于检测食品中的添加剂、农药残留等有害物质。
在医学领域，库仑分析法可用于检测生物样品中的药物浓度、代谢产物等。
在工业领域，库仑分析法可用于控制产品质量、检测工业废水等。
库仑分析法具有较高的灵敏度和精度，尤其适用于痕量物质的测定；该方法操作简便、快速，适用于现场检测和在线监测；库仑分析法不需要标准样品和复杂的试剂，降低了检测成本。
电解的种类
电解的电极材料：在电解过程中，电极材料的选择对电解效果有很大影响。常用的电极材料有金属电极、石墨电极和半导体电极等。金属电极如铜、银等具有良好的导电性和参与电极反应的能力，石墨电极则具有优良的导电性和耐腐蚀性，而半导体电极则具有电化学活性。
电解效率受到多种因素的影响，如电流密度、电解质浓度、温度、压力以及电极材料和表面结构等。提高电流密度、增加电解质浓度、升高温度以及增大压力都可以提高电解效率。此外，选择合适的电极材料和表面结构也是提高电解效率的重要手段。
连接电解池、恒电位仪、电流表和电压表，确保设备正确连接。
记录电流和电压的变化，观察电解过程。
实验结束后，关闭恒电位仪，断开电路，清理实验器具。
准备电解液和电极，将电极放入电解液中。
电解和库仑分析法
04 电解和库仑分析法的实验 设计
电解实验设计
实验原理：电解是利用外加电流使溶液中的离子在电极 上发生氧化还原反应的过程。通过电解实验，可以研究 离子的放电性质、电极反应等。 1. 选择适当的电解液，如不同浓度的盐溶液或酸碱溶液 。
3. 设定电解电流、电压等参数，并记录实验数据。
实验步骤 2. 组装电解装置，包括电源、电解槽、电极等。 4. 分析实验结果，得出结论。
03 电解和库仑分析法的比较
实验原理的比较
电解分析法
基于电解过程中发生的电化学反应， 通过测量电解过程中的电流、电压等 参数，推算出待测离子的浓度。
库仑分析法
利用电解过程中产生的电量与待测离 子的浓度之间的定量关系，通过测量 电解过程中的电量来推算待测离子的 浓度。
实验方法的比较
电解分析法
通常采用恒电流或恒电压的电解方式，通过测量电解过程中的电流、电压等参 数，计算待测离子的浓度。
结果分析与讨论
01
结果比较
将电解实验和库仑分析实验的结果进行比较，可以发现电解质浓度和电
极间距对电解反应的影响是相互关联的。
02
影响因素
除了电解质浓度和电极间距外，电解反应还受到温度、电极材料等因素
的影响。这些因素在实验中应加以控制，以确保结果的准确性和可靠性。
03
实际应用
电解和库仑分析法在电化学、电池制造、电镀等领域有广泛应用。通过
库仑分析实验结果
1 2 3
实验数据
在库仑分析实验中，我们测量了不同浓度电解质 溶液的电流和电压，并计算了相应的电量。
结果分析
实验结果表明，随着电解质浓度的增加，电流和 电量也相应增加。这表明电解质浓度对库仑分析 结果有显著影响。
第九章 电解分析与库仑分析法
实际电解过程中，阴极电位不断发生变化，阳极电位也并 非完全恒定，导致分离效果变差。 采用控制阴极电位电解分析：电解池中插入一个 参比电
极(SCE)、控制阴极电位和参比电极电位差恒定 → 提高 分离效果
（二）恒电流电解法
1. 特点：电解速度快，但选择性差 2. 去极剂：使电极电位稳定不变，优先被氧化（阳极）或 还原（阴极)的试剂。加入去极剂可以克服选择性差的问 题。
Q Q mC M C mD M D n n F F c d 析出为1mol物质时，转移的电子数
二、恒电位库仑分析法：在电解过程中，控制工作电 极的电位保持恒定值，使被测物以100%的电流效 率进行电解 测量电量的方法 （一）化学库仑计法，常用气体式库仑计-----氢氧库 仑计
阳极 ：H 2O 2e 阴极：2 H 2O 2e 1 O2 2 H 2 H 2 2OH
第九章 电解分析法与库仑分析法 （Electrolysis and Coulometry)
电解分析法（电重量分析法）：依据分 析物在电极上沉积的质量
不同
库仑分析法：测量电解过程中被测物质直 接或间接在电极上发生电化学 反应所消耗的电量 共同：在分析时，不需要基准物质和标准溶液 （只靠电解产生）
§ 9.1 电解分析法
（二）过电位η 1. 极化：有电流 i 通过电极时，电极电位偏离可逆平衡电 位的现象（偏离Nernst方程） 2. 可逆平衡电位：电化学电池的电极上无电流通过时，称 电极处于平衡状态，符合Nernst公式时的电位 过电位：由于极化现象的存在，电极电位偏离可逆平衡 电位的差值。极化现象使阳极电位更“+”，阴极电位更 “−”。 ηa >0, ηc <0
终点：检流计有明显流效率 （二）指示终点的方法 1. 指示剂法：KI→I2→As(Ⅲ) 淀粉作为指示剂， 淀粉变蓝→终点 2. 电位法：电极电位的突变判断终点 3. 双铂电极电流指示法（永停终点法） 开始： As(Ⅲ)/As(V)不可逆电对， 需要加更大的电压，才能有 KI→I2→As(Ⅲ) 明显的氧化还原电流 终点后：I-/I2可逆电对：很小电压就有明显 电流通过
极(SCE)、控制阴极电位和参比电极电位差恒定 → 提高 分离效果
（二）恒电流电解法
1. 特点：电解速度快，但选择性差 2. 去极剂：使电极电位稳定不变，优先被氧化（阳极）或 还原（阴极)的试剂。加入去极剂可以克服选择性差的问 题。
Q Q mC M C mD M D n n F F c d 析出为1mol物质时，转移的电子数
二、恒电位库仑分析法：在电解过程中，控制工作电 极的电位保持恒定值，使被测物以100%的电流效 率进行电解 测量电量的方法 （一）化学库仑计法，常用气体式库仑计-----氢氧库 仑计
阳极 ：H 2O 2e 阴极：2 H 2O 2e 1 O2 2 H 2 H 2 2OH
第九章 电解分析法与库仑分析法 （Electrolysis and Coulometry)
电解分析法（电重量分析法）：依据分 析物在电极上沉积的质量
不同
库仑分析法：测量电解过程中被测物质直 接或间接在电极上发生电化学 反应所消耗的电量 共同：在分析时，不需要基准物质和标准溶液 （只靠电解产生）
§ 9.1 电解分析法
（二）过电位η 1. 极化：有电流 i 通过电极时，电极电位偏离可逆平衡电 位的现象（偏离Nernst方程） 2. 可逆平衡电位：电化学电池的电极上无电流通过时，称 电极处于平衡状态，符合Nernst公式时的电位 过电位：由于极化现象的存在，电极电位偏离可逆平衡 电位的差值。极化现象使阳极电位更“+”，阴极电位更 “−”。 ηa >0, ηc <0
终点：检流计有明显流效率 （二）指示终点的方法 1. 指示剂法：KI→I2→As(Ⅲ) 淀粉作为指示剂， 淀粉变蓝→终点 2. 电位法：电极电位的突变判断终点 3. 双铂电极电流指示法（永停终点法） 开始： As(Ⅲ)/As(V)不可逆电对， 需要加更大的电压，才能有 KI→I2→As(Ⅲ) 明显的氧化还原电流 终点后：I-/I2可逆电对：很小电压就有明显 电流通过
电解和库仑分析总结2
电解分析的应用
恒电流电解法
要点：不断调节外加电压，使通过 电解池的电流恒定在2---5A范围内电 解。
控制电 控制电位电解法
控制阴极或阳极电位为一定值 的条件下进行电解。
控制电位在d点
可保证A析出而B不析出
• 特点及应用： 电解效率高，分析速度快； 阴极电位不断负移，其他种 离子可能沉积下来，选择性 差，所以只能用于溶液中一 种金属离子的分析。
Ezn=Ezn2+/zn+0.059/2log[Zn2+]+ηZn
=-0.0925（V） 此时Cd2+的浓度为 -0.0925=ECd2+/Cd+0.059/2log[Cd2+]+ ηCd [Cd2+]=mol/L
d
电解分析法几条曲线变化趋势的比较
2.6 2.2 -1.3 -1.1
曲线1： 恒电流方式---电解开始，电位时间曲
外加电压/V和电流 和电流/A
1
阴极电位/V(vs SCE) /V(vs
1.8 1.4 -0.8 -0.7
线；（控制电流法） 曲线2： 为外加电压-时间曲线，随电解进行 ，电流减小，iR降也减小，此时需调低外 加电压来维持阴极电位不变，以补偿iR降
库仑滴定特点(与常规滴定分析相比)
共同点
反应都必须 快速 需终点指示 完全且无副 反应发生
不同点
库仑滴定更 灵敏
滴定剂不从 滴定管加入， 由电解产生
不同 点
可以用不稳 定滴定剂
共同 点
不需基准物 质和标准溶 液液
电流及时间 可准确获得
电解分析和库仑分析的比较
电解分析法 原理 物理量 装置 测定范围 方法 以电解为基础 电重量 电解池 高含量 恒电流 特点 1电流效率高 2分析速度快 3选择性差 控制电位 1抗干扰力强 2分析速度慢 3选择性好 电量 电解池+库仑计 高含量、微量、痕量 控制电位 1灵敏度高 2准确度高 控制电流（库仑滴 定） 1灵敏度高 2选择性好 3电量易测得 4滴定剂是电极反应 产生的，不是从滴 定管加入的 库仑分析法 以电解为基础（法拉第电解定律）
2011 第九章 电解分析法和库仑分析
2013-7-16 36
3.控制电位电解过程中电流与时间的关系 • Link
• A线为电流－－时间曲线；
• B线为外加电压－－时间曲线．
ct c010
2013-7-16
kt
37
• 在控制电位电解过程中，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。
• 由图9-8的曲线可知，电解电流随时间的增
第九章 电解分析法 和库仑分析法
电解和电量分析
Electrolysis and Coulometry
2013-7-16
1
9-1 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
着非自发方向进行的过程。
• 电解时，电解池内发生的变化(非自发的)是原电
池中变化(自发的)的逆过程。
2013-7-16 43
• 为了解决这种矛盾，一般是采用具有较大 表面积的电极，使用大电流进行电解以缩 短完成电解的时间，而又不致使电流密度 过大。
2013-7-16
44
2、搅拌和加热的影响
• 搅拌和加热对析出物的性质有良好的 影响，因为搅拌可防止浓差极化，加速主 体溶液中离子向电极的扩散。离子迅速地 向电极周围补充，可促使沉积均匀。在这
2013-7-16 42
9-3 电重量分析的实验条件
一、影响金属析出物性质的因素
1、电流密度的影响 • 电流密度越小，得到的析出物质越致密；密度过 大，会使金属离子析出速度过快而使沉积物疏松。 为了得到致密的和牢固附着在电极上的沉积物，
应该使用较小的电流密度进行电解。但电流密度
也不能太小，太小使电解时间过长。
3.控制电位电解过程中电流与时间的关系 • Link
• A线为电流－－时间曲线；
• B线为外加电压－－时间曲线．
ct c010
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• 在控制电位电解过程中，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。
• 由图9-8的曲线可知，电解电流随时间的增
第九章 电解分析法 和库仑分析法
电解和电量分析
Electrolysis and Coulometry
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1
9-1 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
着非自发方向进行的过程。
• 电解时，电解池内发生的变化(非自发的)是原电
池中变化(自发的)的逆过程。
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• 为了解决这种矛盾，一般是采用具有较大 表面积的电极，使用大电流进行电解以缩 短完成电解的时间，而又不致使电流密度 过大。
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2、搅拌和加热的影响
• 搅拌和加热对析出物的性质有良好的 影响，因为搅拌可防止浓差极化，加速主 体溶液中离子向电极的扩散。离子迅速地 向电极周围补充，可促使沉积均匀。在这
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9-3 电重量分析的实验条件
一、影响金属析出物性质的因素
1、电流密度的影响 • 电流密度越小，得到的析出物质越致密；密度过 大，会使金属离子析出速度过快而使沉积物疏松。 为了得到致密的和牢固附着在电极上的沉积物，
应该使用较小的电流密度进行电解。但电流密度
也不能太小，太小使电解时间过长。
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φ平B= φB+(RT/nF)ln[B2+]
随[A2+]↓ φ平负移 认为[A2+]/[A2+]=10-5~10-6为电解完全
o φ平A —φ平A=0.15~0.18V
若此时B还未析出，则A、B可以完全分离，而对1 价离子，其析出电位差应在0.3V以上
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§9-2 电解分析方法和应用
1、控制外加电压 电解A时，选择的外电压应在 A、B的理论分解电压之间。
特点： 选择性不强；虽然选择性比控 制电流法好，但在控制外加电压范 围内，随着被测离子浓度的下降， 当其他离子达到析出电位时也可发 生电解。
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例如：0.1MH2SO4介质中，含1.0MCu2+和0.01MAg+，问能否通过控制外加电 压方法使二者分别电解而不相互干扰。 a) 各离子在阴极的析出电位 Cu的析出电位：cu=Cu0+0.059/2lgcCu2+=0.337V Ag的析出电位：Ag=Ag0+0.059lgcAg+=0.779+0.059lg0.01=0.681V
选择性好；灵敏度高，可测定至0.01g数量级；准确度高 ；不需要基准物。 3、应用
1、用于50多种元素的测定和研究（氢、氧、卤素、银、 铜、锑、铋、砷、铁、铅、锌、镉、镍、锂、铂，以及 镅、锫、锎、稀土元素、铀和钚等 ） ； 2、还用于一些有机化合物的分析 ；
3、常用于电极过程反应机理研究，以确定反应中电子转 移数和分步反应情况。
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电解分析法和库仑分析法的比较
共同点:
分析时不需要基准物质和标准溶液,是一种绝对的 分析方法,并且准确度高。
不同点: 电重量法只能用来测量高含量物质,而库仑分析法 特别适用于微量、痕量成分的测定。
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§9-1 电解分析的基本原理
一、分解电压和析出电位
U分理 Ea Ec
如果溶液中有A、B两种金属离
子存在，它们电解时的电流与阴极
电位的关系曲线见图13－4。 图中a、b两点分别代表A、B离
子的阴极析出电位。若控制阴极电
位电解时，使其负于a而正于b，如 图中d点的电位，则A离子能在阴极 上还原析出而B离子则不能，从而 达到分离B的目的。
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A、B两物质分离的必要条件：
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二、控制电流库仑分析Coulometric Titration （恒电流库仑分析—库仑滴定）
由恒电流发生器产生的恒电流通过电解池，被测物质直 接在电极上反应或在电极附近由于电极反应产生一种能与被 测物质起作用的试剂,当被测物质作用完毕后，由指示终点的 仪器发出信号，立即关掉计时器。由电解进行的时间t（S） 和电流强度（A），可求算出被测物质的量W（g）。此法又 称为控制电流库仑滴定法，简称为库仑滴定法。
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(1)电解时间的控制 电流随着时间增长而不断减小。
(2)特点及应用范围 ：
选择性好。该法既可作定量测定，又可广泛地用作 分离技术，常用于多种金属离子共存情况下的某一种离 子含量的测定。
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3、汞阴极电解法
前述电解分析的阴极都是以Pt作阴极，如 果以 Hg 作阴极即构成所谓的Hg阴极电解法。 但因 Hg 密度大，用量多，不易称量、干燥和 洗涤，因此只用于电解分离，而不用于电解分 析 特 点：1）可以与沉积在 Hg 上的金属形成 汞齐；2）H2 在 Hg上的超电位较大——扩大 电解分析电压范围；3）Hg比重大，易挥发除 去。这些特点使该法特别适合用于分离。
库仑滴定是一种以电子作一滴定剂的容量分析（滴定 剂不是由滴定管向被测溶液中滴加）。
库仑滴定法为保证100％的电流效率，通常需在滴定 溶液中加入大量的辅助电解质。
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1、装置
实际上是一个恒电流电解装置。它包括电解发生系统和终点 指示系统。电解发生系统的作用是提供一定的恒电流，产生滴定 剂并记录电解时间；指示系统的作用是指示滴定终点。
因此，Ag完全析出时的外加电压=1.909-0.445V=1.464V c) Cu开始析出时的外加电压=1.909-0.337=1.572V 可见在Ag完全析出时的电压并未达到Cu析出时的分析电压。即此时Cu 不析出或者说Cu不干扰测定。即可以通过控制外加电压来进行电解分析。
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2、基本原理
是建立在控制电流电解过程基础上的库仑分析法。测
定时，恒定的电流通过电解池，由工作电极上的电极反应
产生的一种“滴定剂”与被测物质进行定量反应。当被测
物质反应完全后，终点指示系统发出终点信号，电解立即 停止。从计时器获得电解所用的时间。根据法拉第定律式 ，由电流强度i和电解时间t即可算出被测物质的质量m。
2、控制阴极电位电解法
控制电位电解法是在控制阴极或阳极电位为一恒定值 的条件下进行电解的方法。主要研究控制阴极电位电解法。
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具体做法： 将工作电极（阴极）和参比电极放入电解池中，控制工作电 极电位(或控制工作电极与参比电极间的电压)不变。开始时，电 解速度快，随着电解的进行，浓度变小，电极反应速率，当i=0 时，电解完成。
阴极上析出氢气 2H＋ + 2e→H2
总反应为 H2O → H2↑+1/2O2↑
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标准状态下，1F电量产生11200mL H2 及5600 mLO2，共
16800mL混合气。即每库仑电量相当于0.1741mL氢氧混合气 体，设得到VmL混合气体，则电量Q=V/0.1741，由Faraday定
第九章 库仑分析法
一 电解分析的基本原理
电解分析法
二 电解分析方法和应用
一 库仑分析的基本原理 库仑分析法 二 控制电位库仑分析 三 库仑滴定法
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电 解 分 析 法
用电作沉淀剂
又称电重量法
试液
称重 电解 固相析出 电极反应
定量
库 仑 分 析 法
测量电量 电解 试液 电极反应
定量
一、控制电流电解法
1、过程：控制电解电流保持不变，随着电解的进行，
外加电压不断增加，因此电解速度很快。
2、特点及其应用范围 电解效率高，分析速度快，选择性差。只能用于 溶液中有一种可还原金属离子的定量分析, 用于分离金 属活动顺序氢两侧的金属元素。
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二、控制电位电解法(恒电位法)
0 0 Ag , Ag 0.799V 和 Cu2 ,Cu＝0.337V 差别比较大，故可认为 能将它们分离。
而铅和锡， 0 2 0.126V 和，Sn 0 Pb , Pb
2
, Sn
0.136V 不易分离。
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φ平A= φA+(RT/nF)ln[A2+]
（I）A物质析出完全时，阴极电位
未达到B物质的析出电位。
（II）被分离两金属离子均为一价，
析出电位差>0.35 V；
（III）被分离两金属离子均为二价，析出电位差>0.20 V 对于一价离子，浓度降低10倍，阴极电位降低0.059 V
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如果要继续电解Cu2+，则更换阴极，降低阴极的控制电位继 续电解。要使Cu2+完全还原析出（降至10-6mol·L-1)应控制的阴 极电位为:
以0.1MH2SO4介质中，0.1MCuSO4的电解为例： 阴极反应：Cu2+ + 2e ===Cu 阴极电位：=0+0.059/2lgCCu2+= 0.337+0.059/2lg0.1=0.308V 阳极反应：1/2O2 + 2H+ +2e ===H2O
阳极电位：=0+0.059/2lg(PO21/2CH+)=1.23+0.059/2lg(11/20.22)=1.189V
可见实际分解电压要远高于理论分解电压！
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二、电解析出离子的次序及完全程度
用电解法分离某些物质时，必须首先考虑的是各种物 质析出电位的差别。如果两种离子的析出电位差越大，被 分离的可能性就越大。在不考虑过电位的情况下，往往先 用它们的标准电位值作为判别的依据。 如电解银和铜的混合溶液，它们的标准电位分别是
律得待测物的质量：
M V M V m 0.1739 96487 n 16779 n
3、电子积分仪测量
采用电子线路积分总电量Q，并直接由表头指示。
Q
t
0
it dt .......... .......... ........(1 )
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（二）特点及应用
2、主要特点
通常,可设iR→0,则
U外 U分 (Ea a ) (Ec c )
E析定义为：能使物质在阴极迅速、连续不断的进行电极反应而还原所需的 最正的阴极电位，或在阳极被氧化所需的最负的阳极电位。 析出电位就是平衡电极电位。实际上物质在阴极析出时的电极电位比析出电位要负。
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M M m Q it nF nF
式中：M为物质的摩尔质量（g），Q为电量（1库仑=1安培
×1秒），F为法拉第常数（1F=96487库仑），n为电极反应 中转移的电子数。 基本条件：发生电极反应的工作电极上只发生单纯的电极反应， 而此反应又应该具有100％的电流效率，无其它副反应发生。
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二、恒电位库仑分析
恒电位库仑分析的电 池组成与恒电位电解分析 一样，只是需要测量电极