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电解和库仑分析法
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电解分析法是将被测溶液置于电解装置中进行电解,使被测离子在电极上以金属或其它形式析出,由电解所增加重量求算出其含量方法。这种方法实质上是重量分析法,因而又称为电重量分析法。
另外电解分析用于物质分离,则叫电解分离法。
库仑分析法是在电解分析法基础上发展起来一个分析方法。 它是经过测量被测物质在100%电流效率下电解所消耗电量来进行定量分析方法。
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共同点:
分析时不需要基准物质和标准溶液,是一个绝正确分析方法,而且准确度高。
不一样点:
电重量法只能用来测量高含量物质,而库仑分析法尤其适合用于微量、痕量成份测定。
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第一节 电解分析法
一 、电解分析基础原理
(一)电解过程中电流与电压关系
当直流电经过某种电解质溶液时, 使物质在电极上发生氧化还原反应而引发物质分解过程称为电解。
电极反应为:
阴极: Cu2++2e=Cu
阳极:2H2O=4H++O2↑+4e
比如:电解硫酸铜溶液
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(二) 分解电压和析出电位
1. 残余电流 :
当外加电压很小时,有一个逐步增加微小电流经过电解池,这个微小电流称为残余电流.(主要由电解液中杂质电解产生)。
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:
使被电解物质在两电极上产生快速、连续电极反应所需要最小外加电压 .
通常将两电极上产生快速连续不停
电极反应所需最小电压称为理论分解电压 (Ud).
电解时产生了一个极性与电解池相反
原电池,其电动势称为“反电动势”(E)。
因比,要使电解顺利进行,首先要克服这个反电动势。对于电化学可逆过程,理论分解电压 Ud为
Ud= -E=φ正-φ负
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因为电池回路电压降和阴、阳极极
化所产生超电位,使得实际上分解电压
要比理论分解电压大:
U=Ud+iR= -E+iR
4. 析出电位
3、实际分解电压:
电解反应按一定速度进行所需实际电
压称为实际分解电压(U)。
物质在阴极上还原时所需最正阴极电位;阳极上氧化时所需最负阳极电位 。
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·L-1H2SO4 - mol·L-1CuSO4电解为例:
阴极反应:
Cu2++2e = Cu
阴极电位:
c=+[Cu2+]
= +=
分解电压是对电解电池而言;析出电位是对电极而言。
理论上,某物质析出电位就等于电极平衡电位 .
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阳极反应:
O2 + 4H+ +4e = 2H2O
阳极电位:
a = +{PO2[H+]4}
= +[(21278/101325)(2×)2]
= 1. 22V
理论分解电压:
Ud = - E=a-c=-=
·L-1CuSO4溶液时,需要外加电压 U=,而不是Ud=。,就是用于克服iR电位降和因为极化产生阳极反应和阴极反应过电位。
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5.极化现象及过电位
当电流经过电池时,实际测得电极电位与平衡电位偏离现象称为极化现象;其偏离大小为过电位。
(1)极化与过电位
浓差极化- 物质迁移速度跟不上电解需要物质时(电极上有净电流流过时) ,使实际电位偏离理论电位现象。
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