电解分析原理与应用
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结束
第五章 电解与库仑分析法
electrolytic and coulometric analysis
第二节 库仑分析原理与应用
principle and applications of coulometric analysis
一、电解分析原理与过程
principal and general process of coulometric analysis
第一节 电解分析原理与应用 principle and applications of electrolytic analysis 第二节 库仑分析原理与应用 principle and applications of coulometric analysis 第三节 库仑滴定 coulometric titration
二、电量的确定
the quantity of electrical charge
三、电流效率与影响电流 效率的因素
current efficiency and factors effected on current efficiency
一、库仑分析原理与过程
principle and general process of coulometric analysis
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？
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
当it/i0=0.001时，认为电解完全。
ct
1 X
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。
选择内容
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）。
3. 产生差别的原因
产生的原因：电极反应速度慢，电极上聚集了一定的电 荷。
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。
结束
electrogravimetric analysis and electrolytic separation
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+
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。
(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。
二、电量的确定
the quantity of electrical charge
产生超电位的原因：电极极化
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。
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
电化学极化
electrochemical polarization 电荷迁越相界面的放电所需的超电位。
恒电流： Q= i t
恒阴极电位：电流随时间变化时
作图法：
Q
0
i dt
t 0
i0
10
kt
dt
i0 (1 10 kt ) 2.303 k
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；
要求电流效率100%
库仑计
（1）氢氧库仑计 (电解水)
电流效 率i样 i样 i样i溶i杂 i总
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。
选择内容
第一节 电解分析原理与应用 principle and applications of electrolytic analysis 第二节 库仑分析原理与应用 principle and applications of coulometric analysis 第三节 库仑滴定 coulometric titration
超电位（η）、电解回路的电压降（iR）的存在。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？
三、浓差极化与电化学极化
concentration polarization and electrochemical polarization
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。
2. 控制阴极电位电重量分析法
(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。
(2)A、B两物质分离的必要条件
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
库仑分析法：电极反应-电量-物质量相互关系； 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%。
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。 法拉第第二定律: W Q M
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。
1F电量产生氢气11200 mL； 氧来自百度文库 5600 mL。
共产生 16800 mL气体。
（2）库仑式库仑计
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
三、 电流效率与影响电流效率的因素
current efficiency and factors effected on current efficiency
E(Cu/2C )u0.3370.05l9gC[ 2u]0.307(V) 2
E(O2/H 2O)1.2290.045l9g[[O 2H ]2O [ H 2]]41.22 (V)
电池电动势为：E = 0.307 - 1.22 = -0.91 (V) 外加电压为0.91V时，阴极是否有铜析出?
二、理论分解电压与析出电位
第五章 电解与库仑分析法
electrolytic and coulometric analysis
第一节 电解分析原理与应用
principle and applications of electrolytic analysis
一、电解分析基础
fundament of electrolytic analysis
二、理论分解电压与析出电位
theoretical decomposition voltage and deposited potential
三、浓差极化与电化学极化
concentration polarization and electrochemical polarization
四、电重量分析与电解分离
第五章 电解与库仑分析法
electrolytic and coulometric analysis
第二节 库仑分析原理与应用
principle and applications of coulometric analysis
一、电解分析原理与过程
principal and general process of coulometric analysis
第一节 电解分析原理与应用 principle and applications of electrolytic analysis 第二节 库仑分析原理与应用 principle and applications of coulometric analysis 第三节 库仑滴定 coulometric titration
二、电量的确定
the quantity of electrical charge
三、电流效率与影响电流 效率的因素
current efficiency and factors effected on current efficiency
一、库仑分析原理与过程
principle and general process of coulometric analysis
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？
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
当it/i0=0.001时，认为电解完全。
ct
1 X
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。
选择内容
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）。
3. 产生差别的原因
产生的原因：电极反应速度慢，电极上聚集了一定的电 荷。
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。
结束
electrogravimetric analysis and electrolytic separation
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+
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。
(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。
二、电量的确定
the quantity of electrical charge
产生超电位的原因：电极极化
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。
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
电化学极化
electrochemical polarization 电荷迁越相界面的放电所需的超电位。
恒电流： Q= i t
恒阴极电位：电流随时间变化时
作图法：
Q
0
i dt
t 0
i0
10
kt
dt
i0 (1 10 kt ) 2.303 k
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；
要求电流效率100%
库仑计
（1）氢氧库仑计 (电解水)
电流效 率i样 i样 i样i溶i杂 i总
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。
选择内容
第一节 电解分析原理与应用 principle and applications of electrolytic analysis 第二节 库仑分析原理与应用 principle and applications of coulometric analysis 第三节 库仑滴定 coulometric titration
超电位（η）、电解回路的电压降（iR）的存在。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？
三、浓差极化与电化学极化
concentration polarization and electrochemical polarization
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。
2. 控制阴极电位电重量分析法
(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。
(2)A、B两物质分离的必要条件
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
库仑分析法：电极反应-电量-物质量相互关系； 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%。
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。 法拉第第二定律: W Q M
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。
1F电量产生氢气11200 mL； 氧来自百度文库 5600 mL。
共产生 16800 mL气体。
（2）库仑式库仑计
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
三、 电流效率与影响电流效率的因素
current efficiency and factors effected on current efficiency
E(Cu/2C )u0.3370.05l9gC[ 2u]0.307(V) 2
E(O2/H 2O)1.2290.045l9g[[O 2H ]2O [ H 2]]41.22 (V)
电池电动势为：E = 0.307 - 1.22 = -0.91 (V) 外加电压为0.91V时，阴极是否有铜析出?
二、理论分解电压与析出电位
第五章 电解与库仑分析法
electrolytic and coulometric analysis
第一节 电解分析原理与应用
principle and applications of electrolytic analysis
一、电解分析基础
fundament of electrolytic analysis
二、理论分解电压与析出电位
theoretical decomposition voltage and deposited potential
三、浓差极化与电化学极化
concentration polarization and electrochemical polarization
四、电重量分析与电解分离