k?C??H1000??0.001?349.821000?3.4982?10?4
当体积为2.00时, [H]
(10?4+
=
?0.01?2.0?100.1?3)?10?5(10?2)0.1?8?100.1?4?5?8?10?4mol/L,
k?C??H1000??8?10?4?349.821000?2.8?10
当体积为8.00时, [H] =
+
10?4?0.01?8.0?100.1?3?10?5(10?8)0.1?2?100.1?5?2?10?4 mol/L,
k?C??H1000??2?10?4?349.821000?7.0?10?5
同样,当体积为10.00时, [H] =
+
10?4?0.01?10.0?100.1?3?10?5(10?10)0.1?0,k?0
以后电导率的变化为正相关。
10 用0.01mol/L的NaOH滴定0.001mol/L的一元弱酸,不考虑稀释效应,
计算等当点的电导率。 解:不考虑稀释效应, 等当点时αNa+ =αOH- =(0.01-0.001)mol/L, ∴等当点的电导率=
11000k
??i?i?11000(?Na???Na???OH??OH?)
(代入数字计算)
11 电位分析的依据是什么?可以分为哪两类?
解:电位分析法需要采用两个电极,一个电极作为指示电极,它的电位与被测定物质的浓度有关;另一个电极作为参比电极,它的电位保持恒定。两个电极和试液组成电池,根据电池的电动势或指示电极的电极电位的变化对试样进行分析。
可以分为直接电位法和电位滴定法。
12 构成电位分析法的化学电池中的两电极称为什么?各自的特点是什
么?
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答;省略。
13 离子选择电极的电极电位是如何形成的? 答:离子选择电极的电位φISE是膜电位φM和内参比电极电位φi之和,且φi是定值,据式(15.22)对Mn+离子,其离子选择电极的电位为:
?ISE?????i?k?RTnFlna外
在298°K时,正离子和负离子选择电极的电位分别为:
?ISE?k? ?ISE?k?0.0591n0.0591nlgalga外
外若膜的内外表面性质不一致,将产生不对称电位。
14 气敏电极在构造上与一般离子选择电极有什么不同之处? 答:省略。
15 评价离子选择电极质量参数有哪些?并简述其含义。
答: 能斯脱响应:校准曲线的响应变化服从能斯脱方程,称为能斯脱响应。
线性范围:一定的活度范围内,校准曲线呈直线 ,这个活度范围称
为离子选择电极响应直线范围。
检测下限:校准曲线逐渐弯曲点所对应的活度值称为检测下限。
pot 选择性系数Kij:表示j离子对i离子干扰能力的大小,选择性系数
越小,表示i离子抗j离子干扰的能力越大。
16 电导滴定和电位滴定各有何特点?
答:电导滴定法是以溶液的电导变化作为滴定终点的“指示剂”。容量分析中那些能引起溶液中的离子浓度变化的反应,如生成水、难离解的化合物或沉淀等反应,都能使溶液的电导在等当点出现转折,电导滴定曲线的转折点用来指示滴定终点。
电位滴定法就是以指示电极的电位变化作为滴定终点的“指示剂”。同样,测定指示电极的电位变化必须以指示电极、参比电极和试液组成电池。当滴定剂加入试液中,被测定离子的浓度将逐渐减少,指示电极的电位产生相应的变化。在接近终点时,指示电极的电位产生跃变,由此来确定滴定终点。
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17 电重量法和库伦分析的共同特点是什么?有什么区别? 答:电重量法是用外加电源电解试液,电解后直接称量在电极上析出物质的重量来进行分析的方法;库仑分析的基本原理和电重量法相似,但是它的定量分析依据是电解过程中所消耗的电量。 电重量法只用来分析高含量的物质,而库仑法还可以用于微量物质的分析;与其它分析仪器不同,在分析过程中不需要标准物质或标准溶液。
18 计算0.1mol/L硝酸银在pH=1的溶液中的分解电压。(ηAg?0;
ηO2??0.40v)
解:阴极:
Ag++e-=Ag
,
0?????0.059lg[Ag]?0.80?0.059lg0.1?0.741V
阳极:
012H2O?H???14O2?e,
1/42?????0.059lg[H]pO?1.23?0.059?1.17V
E分=[φ阳+ η阳]- [φ阴+ η阴]=[1.17+0.4]-[0.741+0]= 0.829V
19 控制电位和控制电流库仑分析法是如何达到库仑分析的基本要求的? 答: 控制电位法是在控制阴极电位或阳极电位为一定值的条件下进行电解的方法。当试液中存在干扰金属离子,为了防止其在阴极上还原析出,需要采用恒阴极电位电解装置进行测定或分离。在电解池中插入参比电极(如甘汞电极),它和工作电极(阴极)构成回路。恒阴极电位电解装置与恒电流电解装置的主要区别是:它有控制和测量阴极电位的设备。在电解过程中,阴极电位可以用电位计或电子毫伏计准确测量,并通过变阻器来调节电解池的电压,使阴极电位保持在特定的数值或一定范围。
20 库仑滴定法为什么又称为恒电流库仑分析法?
答:库仑滴定法是以恒定的电解电流进行电解,电解效率为100%。使电极反应产生一种物质,并能与被测定的物质进行定量的化学反应。与容量分析方法不同之处在于,滴定剂不是由滴定管加入,而是由电解产生,所以称为库仑滴定法。库仑滴定法的电解须采用恒流电源电路。以恒定的电流进行电解,所消耗的电量可以简单地由电流和时间乘积求出(即Q = it)。所以库仑滴定法又称为恒流库仑法。
21 电解池的电阻为1.5Ω,阴极析出电位为+0.281v,阳极析出电位为
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+1.531v,电解电流为0.500A,应施加的外电压为多少?
解:E分=φ阳- φ阴=+1.531-0.281=1.25V E外= E分+iR=1.25+1.530.5=2.00 V
22 电解硝酸铜时,溶液起始浓度为0.5mol/L,电解结束时的溶液浓度为
10mol/L,计算电解过程中工作电极的电位变化值的大小。 解:?1??0?0.0592lg[0.5] ?2??0-6
?0.0592lg[10?6]
∴ ????2??1?23
0.0592lg[10?60.5]??0.168V
电解0.200mol/L的含Pb+2溶液,溶液缓冲至pH=5, 电解池的电流为0.500A,铂电极的面积为10cm2,在阳极上放出氧气(101325Pa),氧的超电压为+0.77v;在阴极析出Pb,假定电解池的电阻为0.80Ω。试计算:
(1) 电池的理论电动势(零电流时);
(2) 电阻电压降;
(3) 开始电解时的外加电压;
(4) 当Pb+2的浓度下降到0.010mol/L时,电解所需要的外加电压为
多少? 解:(1)
E???????1.083V(2)Er=i3R=0.830.5=0.4V
(3)E外=E理+Er+E过=1.08+0.4+0.77=2.249V
(4)当Pb2+的浓度为0.01时的外电压:这时只有理论电动势中Pb的浓
2+
???Pb02?,Pb?0.0592lg0.01??0.1264?(?0.0591)??0.18552+
度的改变导致负极条件电位改变了,当Pb的浓度为0.01时的外电压, E外=E理+Er+E过=1.1209+0.4+0.77=2.291V 24
用控制电位电解某物质,初始电流为2.20A, 电解8分钟后,电流下
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降至0.29A,问当物质析出99.9%时所需要的时间。
解:解题思路:C= kQ,Q=it,∴C= kit 这里k是法拉第公式中的系数。
任一时刻t的电流为:
所以有时刻t的电解物质 c(t)=c0310kt对于电极一定,电解体系
一定,两者k是一样的!
∴ 已知it,i0,t,代入 i(t)=i0310kt
lg(0.29/2.20)=-8k 求出k=0.11然后将k,Ct代入 c(t)=c0310kt
可求出t=27.27min。 25
用库仑滴定测定水中的酚,取100ml水样经酸化后加入溴化钾,电解氧化产生的溴与酸反应: C6H5OH + 3Br2 → Br3C6H2OH↓ + 3HBr
通过恒定电流为15.0mA, 经过8分钟20秒到达终点,计算水中酚的含量(酚的分子量为94.11)。
解:电解产生溴滴定测定水中的酚反应:
C6H5OH + 3Br2 → Br3C6H2OH↓ + 3HBr
已知:t=8min20s=500s,i=15.0mA=0.015A ∴ Q=it=50030.15(C)
m?MnFQ?0.015?500?94.116?96500?0.012g/100ml?0.12g/L注意:这里电子转移数n=6!电流用安培(A),时间用秒(S),电量用库仑(C)
26 用库仑滴定测定某有机酸的摩尔质量,溶解0.0231g纯净试样于乙醇-水混合溶剂中,以电解产生的OH进行滴定,通过恒定电流0.0472A,经过402秒到达终点。计算有机酸的摩尔质量。 解:消耗电量 Q=it=0.04723402
被测物质是酸时,电极反应为:2H2O+2e→2OH-+H2 , 这里n=2, 产生的OH-的摩尔数=m/M= Q/2F
∴有机酸的摩尔质量=质量/摩尔数
=(0.0231396485 3 2 )/ (0.04723402) =234.94(g/mol) 27
极谱分析和伏安分析法是特殊情况下的电解法。请简述其特点。 答:伏安法是一种特殊的电解方法,极谱法是伏安法的特例。由工作电极、
参比电极和试液组成电解池,根据电解过程中的电极电位~电流曲线进行分析。它使用的工作电极表面很小,试液中分析物的浓度也很小,电
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