库仑分析法知识分享

0.43 DA t
10 V
c0
电解完成 X 所需时间为：
V lg（1 X）
t X 0.43 DA
电解完成99.9%所需的时间为:
t99.9% = 7.0V/DA
电解完成的程度与起始浓度无关。与溶液体积V成正比， 与电极面积A成反比。
2020/6/17
库仑分析原理与过程
一、库仑分析原理
库仑分析法：电极反应-电量-物质量相互关系；百度文库库仑分析法的理论基础：法拉第电解定律； 基本要求：电极反应单纯，电流效率100%。
(2)将一定体积的试样 溶液加入到电解池中，接 通库仑计电解。当电解电 流降低到背景电流时，停 止。由库仑计记录的电量 计算待测物质的含量。
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二、电量的确定
恒电流： Q= i t 恒阴极电位：电流随时间变化时
作图法：
Q
i dt
0
t 0
i0
10
kt
dt
i0 (1 10 kt ) 2.303 k
电极极化： 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。使正极电位增大， 负极电位减小。
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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
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电化学极化
electrochemical polarization
2020/6/17
电解时间的控制
控制阴极电位电重量分析过程中如何控制电解时间?
电流-时间曲线:
DAt
it i0e V
it i010Kt
浓度与时间关系为：
ct c010Kt
A：电极面积；D：扩散系数；
V：溶液体积；：扩散层厚度
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当it/i0=0.001时，认为电解完全。
ct
1 X
3. 产生差别的原因
超电位（η）、电解回路的电压降（iR）的存在。 则外加电压应为：
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E外 = （E阳 + η阳）- （E阴 + η阴） + iR 理论分解电压小于实际分解电压的原 因是由于超电位的存在，但超电位是 如何产生的呢？
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三、浓差极化与电化学极化
concentration polarization and electrochemical polarization 产生超电位的原因：电极极化
a. A物质析出完全时,阴极电位未达到B物质的析 出电位(图)；
b. 被分离两金属离子均为一价,析出电位差 >0.35 V
c. 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。 电解时间如何控制？浓度随时间变化关系如 何？
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库仑分析法
Coulometric analysis
电解分析原理与应用 一、电解分析基础
( fundament of electrolytic analysis)
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1.电解装置
2020/6/17
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2.电解过程(电解硫酸铜溶液)
当逐渐增加电压，达到一定值后，电解池中发生了如下反应：
阴极反应：Cu2+ + 2e ＝ Cu 阳极反应：2H2O ＝ O2 + 4H+ +4e 电池反应： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+
E(Cu/2Cu)0.3370.05l9gC[ u2]0.307 (V) 2
E(O2/H2O)1.2290.045l9g[O [2H ]2[OH 2]]41.22 (V)
影响电流效率的因素：
（1）溶剂的电极反应； （2）溶液中杂质的电解反应； （3）水中溶解氧； （4）电解产物的再反应； （5）充电电容。
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库仑滴定
一、库仑滴定──恒电流库仑分析
Coulometric titration
1. 控制电流的电解过程
当 t相当大时，10 kt 可忽略，则：
Q i0 t 2.303 k
以lgit 对t 作图，斜率 k；截距lg i0；
20要20/6/求17 电流效率100%
库仑计
（1）氢氧库仑计 (电解水)
1F电量产生氢气11200 mL； 氧气 5600 mL。
共产生 16800 mL气体。
（2）库仑式库仑计
产生的原因：电极反应速度慢，电极上聚集 了一定的电荷。
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四、电重量分析法与电解分离
electrogravimetric analysis and electrolytic separation
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
保持电流在2-5A之间恒定，电压变化，最终稳定在 H2的析出电位。选择性差，分析时间短，铜合金的标 准分析方法。
2020/6/17
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2. 控制电位电重量分析法
(1)三电极系统 自动调节外电压，阴极电位保持恒定。选择性好。
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(2)A、B两物质分离的必要条件
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二、理论分解电压与析出电位
theoretical decomposition voltage and deposited potential
1. 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） 。
2. 实际分解电压（析出电位）
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）。
电解硫酸铜水溶液。 电解结束后，反向恒电流电解， 沉积的Cu全部反应: Q = i t
（3）电子积分库仑计
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三、 电流效率与影响电流效率的因素
Current efficiency and factors effected on current efficiency
电流效 率i样 i样 i样i溶i杂 i总
1. 法拉第电解定律
法拉第第一定律:
物质在电极上析出产物的质量W 与通过电解池的电量Q
成正比。
W QM
法拉第第二定律:
Fn
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。
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2.装置与过程
(1)预电解,消除电活 性杂质。通N2除氧。预电 解达到背景电流,不接通 库仑计。