第十一章电分析化学导论
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十一章 电分析化学导论
第一节 电分析化学方法分类
1. 什么是电分析化学
应用电化学的基本原理和实验技 术，依据物质在溶液中的电化学性 质及其变化来测定物质组成及含量 的分析方法
2. 电分析化学分类
根据电参量不同，电分析化学可分为三大类：
1. 在某一特定实验条件下，通过试液的浓（活）度 与化学电池中某些电参量的关系来进行定量分析 。如：电位（电位分析等）、电导（电导分析等 ）、电荷量（库仑分析等）、电流电压曲线（伏 安分析等）
极化：阳极更正，阴极更负
第四节 电极的种类
一、根据电极的组成分为五大类：
（一）第一类电极——金属-金属离子电极 （二）第二类电极——金属-金属难溶盐电极 （三）第三类电极——金属与两种具有共同阴离子 的难溶盐 （四）零类电极——惰性金属电极（由惰性金属与 可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极如铂电 极。 （五）膜电极——具有敏感膜并能产生膜电位的电 极（电位是由于离子的交换和扩散而产生，而没有 电子转移
一方迁移到另பைடு நூலகம்方；(盐桥）
(3) 发生电极反应或电极上发生电子转移
锌电极， 负极 （阳极）：Zn
Zn2+
+
2e
铜电极，
正极（阴级）：Cu2+
+
2e
Cu
氧化反应 还原反应
三、液体接界电位和电池的表示方法 1.液接电位 • 产生于不同电解质或浓度不同的同种电
解质溶液界面之间。
通常采用盐桥来消除液接电位或降低液接电位
E电池=E右-E左
E电池>0;原电池 E电池<0；电解池
Zn|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu
第三节 电极电位
一、 电极电位
以锌-硫酸锌电极为例： 当锌片与硫酸锌溶液接触时
，发生下面的反应：
氧化
Zn
Zn2＋ ＋ 2e
还原
锌片与溶液间的电位差即为电极电位
电位差排斥Zn继续进入溶液；金属表面的负电荷又吸 引Zn2+ ；达到动态平衡，相间平衡电位。
电极电位不随外加电压而变化，或者当电极电位 改变很小而电流改变很大，这一类电极称为去极化 电极，如饱和甘汞电极，离子选择电极
第六节 电化学电池中的电极系统
图 8-9 两电极与三电极系统
• P133, 7, 9
作业
二、根据电极所起的作用分类：
（一）指示电极和工作电极
指示电极——在电化学测试过程中，溶液主体 浓度不发生变化的电极。
工作电极——有较大电流通过时，溶液主体浓度 发生显著变化的电极。如：电解分析和库仑分析中 所用的铂电极。
（二）参比电极（甘汞电极） 在测量过程中具有恒定电位
甘汞电极 银氯化银电极
常用的参比 电极是饱和 甘汞电极。
第二节 原电池与电解池
电分析是通过化学电池内的电化学反应来实现的。
一、基本概念
1. 电极：将金属放入对应的溶液后所组成的系
统。(Zn/ZnSO4)
2. 化学电池：化学能与电能互相转换的装置。
原电池
电解池
3. 组成化学电池的三个条件：
(1) 电极之间以导线相联；
(2)电解质溶液间以一定方式保持接触使离子从
2. 以上述这些电参量的突变来指示终点的分析，所 以又称为电容量分析法。如：电位滴定、电流滴 定、电导滴定
3、是将待测组分通过电极反应转化为固相（金属 或其氧化物），然后由工作电极上析出的金属或 其氧化物的质量来确定该组分的含量。这一类方 法实质上是一种重量分析法，所以又称为电重量 分析法，也即通常所称的电解分析法。
金属汞、甘汞 （Hg2Cl2）， 饱和KCl溶液 组成，表8-4
（三）辅助电极或对电极
与工作电极组成电池，形成通路，但电极上进 行的电化学反应并非实验所需研究或测试的，它 们只是提供电子传递的场所。 （四）极化电极和去极化电极
电极电位完全随外加电压而变化，或者当电极电 位改变较大而电流改变较小，如滴汞电极
E阳
=
EΘ
+
0.059V 2
lg[Cd 2+ ]
（二）电化学极化
主要由于电极反应速率较慢引起的。由电极反应 动力学因素决定。
由于很多电极反应过程是分步进行的，电极反应 速度由最慢的反应所决定，即克服活化能要求外加 电压比可逆电动势更大反应才能发生。因此，要使 反应顺利进行，对阴极反应必须使阴极电位更负； 对阳极反应必须使阳极电位更正。这种因电极反应 迟缓所引起的极化现象称为电化学极化。
电池的表示方法
(-) 电极a⎥ 溶液(a1) 溶液(a2)⎥ 电极b (+)
阳极（负极） E 规则：
阴极（正极）
1、左边电极进行氧化反应，右边电极进行还原反应。
2、 电池组成的每一个单界面用单竖线“︱”表示。两种溶液通 过盐桥连接则用双虚线表示。
3、电解质溶液位于两电极之间，注明浓（活）度，如有气体 则应注明压力，温度，若不注明系指摄氏25摄氏度和1大气 压。
二、 极化和过电位
极化指电流通过电极与溶液的界面时，电极电位 偏离平衡电位的现象，两者之差为过电位。
按照极化产生的原因，可以把极化分为浓差极化 和电化学极化。
（一）浓差极化
由于电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体
溶液的浓度差引起的。
Cd
E阳
=
EΘ
+
0.059V 2
lg[Cd 2+ ]0
过电位
[Cd]。> [Cd]
第一节 电分析化学方法分类
1. 什么是电分析化学
应用电化学的基本原理和实验技 术，依据物质在溶液中的电化学性 质及其变化来测定物质组成及含量 的分析方法
2. 电分析化学分类
根据电参量不同，电分析化学可分为三大类：
1. 在某一特定实验条件下，通过试液的浓（活）度 与化学电池中某些电参量的关系来进行定量分析 。如：电位（电位分析等）、电导（电导分析等 ）、电荷量（库仑分析等）、电流电压曲线（伏 安分析等）
极化：阳极更正，阴极更负
第四节 电极的种类
一、根据电极的组成分为五大类：
（一）第一类电极——金属-金属离子电极 （二）第二类电极——金属-金属难溶盐电极 （三）第三类电极——金属与两种具有共同阴离子 的难溶盐 （四）零类电极——惰性金属电极（由惰性金属与 可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极如铂电 极。 （五）膜电极——具有敏感膜并能产生膜电位的电 极（电位是由于离子的交换和扩散而产生，而没有 电子转移
一方迁移到另பைடு நூலகம்方；(盐桥）
(3) 发生电极反应或电极上发生电子转移
锌电极， 负极 （阳极）：Zn
Zn2+
+
2e
铜电极，
正极（阴级）：Cu2+
+
2e
Cu
氧化反应 还原反应
三、液体接界电位和电池的表示方法 1.液接电位 • 产生于不同电解质或浓度不同的同种电
解质溶液界面之间。
通常采用盐桥来消除液接电位或降低液接电位
E电池=E右-E左
E电池>0;原电池 E电池<0；电解池
Zn|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu
第三节 电极电位
一、 电极电位
以锌-硫酸锌电极为例： 当锌片与硫酸锌溶液接触时
，发生下面的反应：
氧化
Zn
Zn2＋ ＋ 2e
还原
锌片与溶液间的电位差即为电极电位
电位差排斥Zn继续进入溶液；金属表面的负电荷又吸 引Zn2+ ；达到动态平衡，相间平衡电位。
电极电位不随外加电压而变化，或者当电极电位 改变很小而电流改变很大，这一类电极称为去极化 电极，如饱和甘汞电极，离子选择电极
第六节 电化学电池中的电极系统
图 8-9 两电极与三电极系统
• P133, 7, 9
作业
二、根据电极所起的作用分类：
（一）指示电极和工作电极
指示电极——在电化学测试过程中，溶液主体 浓度不发生变化的电极。
工作电极——有较大电流通过时，溶液主体浓度 发生显著变化的电极。如：电解分析和库仑分析中 所用的铂电极。
（二）参比电极（甘汞电极） 在测量过程中具有恒定电位
甘汞电极 银氯化银电极
常用的参比 电极是饱和 甘汞电极。
第二节 原电池与电解池
电分析是通过化学电池内的电化学反应来实现的。
一、基本概念
1. 电极：将金属放入对应的溶液后所组成的系
统。(Zn/ZnSO4)
2. 化学电池：化学能与电能互相转换的装置。
原电池
电解池
3. 组成化学电池的三个条件：
(1) 电极之间以导线相联；
(2)电解质溶液间以一定方式保持接触使离子从
2. 以上述这些电参量的突变来指示终点的分析，所 以又称为电容量分析法。如：电位滴定、电流滴 定、电导滴定
3、是将待测组分通过电极反应转化为固相（金属 或其氧化物），然后由工作电极上析出的金属或 其氧化物的质量来确定该组分的含量。这一类方 法实质上是一种重量分析法，所以又称为电重量 分析法，也即通常所称的电解分析法。
金属汞、甘汞 （Hg2Cl2）， 饱和KCl溶液 组成，表8-4
（三）辅助电极或对电极
与工作电极组成电池，形成通路，但电极上进 行的电化学反应并非实验所需研究或测试的，它 们只是提供电子传递的场所。 （四）极化电极和去极化电极
电极电位完全随外加电压而变化，或者当电极电 位改变较大而电流改变较小，如滴汞电极
E阳
=
EΘ
+
0.059V 2
lg[Cd 2+ ]
（二）电化学极化
主要由于电极反应速率较慢引起的。由电极反应 动力学因素决定。
由于很多电极反应过程是分步进行的，电极反应 速度由最慢的反应所决定，即克服活化能要求外加 电压比可逆电动势更大反应才能发生。因此，要使 反应顺利进行，对阴极反应必须使阴极电位更负； 对阳极反应必须使阳极电位更正。这种因电极反应 迟缓所引起的极化现象称为电化学极化。
电池的表示方法
(-) 电极a⎥ 溶液(a1) 溶液(a2)⎥ 电极b (+)
阳极（负极） E 规则：
阴极（正极）
1、左边电极进行氧化反应，右边电极进行还原反应。
2、 电池组成的每一个单界面用单竖线“︱”表示。两种溶液通 过盐桥连接则用双虚线表示。
3、电解质溶液位于两电极之间，注明浓（活）度，如有气体 则应注明压力，温度，若不注明系指摄氏25摄氏度和1大气 压。
二、 极化和过电位
极化指电流通过电极与溶液的界面时，电极电位 偏离平衡电位的现象，两者之差为过电位。
按照极化产生的原因，可以把极化分为浓差极化 和电化学极化。
（一）浓差极化
由于电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体
溶液的浓度差引起的。
Cd
E阳
=
EΘ
+
0.059V 2
lg[Cd 2+ ]0
过电位
[Cd]。> [Cd]