试题解答(电解分析与库仑分析)

第三章电解分析与库仑分析思考与习题1．计算0.1mol.L-1硝酸银在pH=1的溶液中的分解电压。ηAg=0,ηO2=+0.40V。解答：V0.4300.7411.271E1.171lg(0.1)40.0591.231][HPlg40.0594e4HOO2H阳极反应：0.741V0.059lg0.10.800]0.059lg[AgAgeAg44OOH,O22Ag,Ag阴222阴析阳析分阳析析分解电压：阴极反应：2．在电解中，如阴极析出电位为+0.281V，阳极析出电位为+1.513V，电解池的电阻为1.5Ω。欲使500mA的电流通过电解池，应施加多大的外加电压？解答：VRiE982.175.0)281.0513.1(5.15.0281.0513.1)(阳析阴析外3．电解硝酸铜时，溶液中其起始浓度为0.5mol.L-1，电解结束时降低到10-6molL-1。试计算在电解过程中阴极电位的变化值。解答：如果不考虑c则：Cu2+开始析出时：VVCuLmolCuVCuCuCuCuCu168.0193.010lg2059.037.0]lg[2059.0:10][361.05.0lg2059.037.0]lg[2059.062,21622,122阴阴时降至4．在1mol.L-1硝酸介质中，电解0.1mol.L-1Pb2＋以PbO2析出时，如以电解至尚留下0.01%视为已电解完全，此时工作电极电位的变化值为多大？解答：阳极反应：Pb2++2H2O=PbO2+4H++2e阴极反应：2H++2e=H2开始析出时阳极电位：VHLmolPbLmolPbVPbHPbPbO612.12.1][,10][10%01.01.0][485.11.01lg4059.0455.1][][lg2059.015215224,22时：余阳析5．用电重量法测定铜合金（含Cu约80%,含Pb约5%）中的铜和铅。取试样1g，用硝酸溶解后，稀释至100mL，调整硝酸浓度为1.0mol.L-1。电解时，Cu2+在阴极上以金属Cu形式析出，Pb2+在阳极上以PbO2形式析出，试计算此溶液的分解电压。解答：MPb=207.2MCu=63.5阳极反应：Pb2++2H2O=PbO2+4H++4e阴极可能反应：Cu2++2e=Cu↓VEVCuVPbHCuCuPbPbO193.1310.05.6310010001%80lg2059.0377.0]lg[2059.0493.12.207100100018%51lg4059.0455.1][][lg4059.02/2,222分解阴极阳析6．电解0.01mol.L-1硫酸锌溶液。试问：在1mol.L-1硫酸溶液中，金属Zn是否能在铂阴极上析出？如溶液的pH为6，能否析出？（在锌电极上，ηH2=－0.7V。）解答：不会析出。可析出时，故－电极上在会析出析析析262)pt(,054.110lg059.007.00]lg[059.00)Pt(879.001.0lg059.0761.0)(lg2059.022222HZnVVZnHHonVPtonHonHHZnZnZnZnZnZn7．用镀铜的铂网电极作阴极，电解0.01mol.L-1Zn2+溶液，试计算金属锌析出的最低pH值，在铜电极上ηH2=-0.4V。解答：12.7059.04.0820.04.0059.04.0lg059.0lg2059.00820.010lg2059.0761.0lg2059.0761.022222222,,pHpHVpHVVHHHHZnZnZnZnZnZn析析8．用汞阴极恒电流电解pH为1的Zn2+溶液，在汞电极上，ηH2=-1.0V。试计算在氢析出前，试液中残留的Zn2+浓度。解答：1111091.7log2059.0761.0059.1059.10.1059.0222LmolpHZnZnH析9．在1mol.L-1硫酸介质中，电解1mol.L-1硫酸锌与1mol.L-1硫酸镉混合溶液，试问：（1）电解时，锌与镉何者先析出？（2）能不能用电解法完全分离锌和镉？电解时，应采用什么电极？ηH2(铂电极上)=－0.2V,ηH2(汞电极上)=－1.0VηCd≈0,ηZn=0解答：VCdCd402.02（1）VZnZn761.0lg2059.0761.022析先析出。析CdVCdCd402.0lg2059.0402.022（2）锌析出时，[Cd2+]为由下式算出。1131077.6lg2059.0402.0761.022LmolCdCd此时应用汞电极，否则H2将析出。10．用控制电位电解法电解0.1mol.L-1硫酸铜溶液，如控制电解时的阴极电位为－0.10V（对SCE），使电解完成，试计算铜离子被电解析出的百分数。解答：%1001008.439.23059.02)10.0245.0345.0(lglg2059.0345.0245.010.0345.01242222析出百分数：LmolVCuCuCuCuCu11．在100mL试液中，使用表面积为10cm2的电极进行控制电位电解，被测物质的扩散系数为5×10-5cm2/s，扩散层厚度为2×10-3cm。如以电流降至起始值的0.1%时视作电解完全，需要多长时间？解答：D=5×10-5cm2/sA=10cm2S=2×10-3cmV=100ml=100cm3K=135min0645.0102100101058.25tktii10001.00∴-3=-k·tt=46.51min.12．用控制电位法电解某物质，初始电流为2.20A，电解8min后，电流降至0.29A，估计该物质析出99.9%时所需的时间为多少？解答：io=2.20At=8minit=0.29Ait=0.29=io×10-k·ttk1020.229.0-0.88=k×8k=0.11ktooo1012.303k/1012.303k%9.99iiQQtk10-k·t=1-0.999=0.001-k·t=-3t=11.03=27.3minm=3.88×105×114.82×103=4.46mg13．用控制电位库仑法测定In3+，在汞阴极上还原成金属铟析出，初始电流为150mA，以k=0.0058min-1的指数方程衰减，20min后降到接近于零。试计算试液中铟的含量。解答：（MIn=114.82）MmnFQ13omin0058.0303.2101502.303kAiQ23.11QmolMm51088.3m=3.88×105×114.82×103=4.46mg14．用控制电位库仑法测定Br-。在100.0mL酸性试液中进行电解，Br-在铂阳极上氧化为Br2，当电解电流降至接近于零时，测得所消耗的电量为105.5C。试计算试液中Br-的浓度。解答：MmCQ9650015.105molMm31009.1965005.10512331009.1101001009.1LmolC15．在库仑滴定中，1mAs-1相当于多少OH-的量？解答MmnFQQ=1mAs＝110-3As＝110-3库仑n＝1，F=96500，M=17gMnFQm731076.11796500110116．某含氯试样2.000g，溶解后在酸性溶液中进行电解。用银作阳极并控制其电位为+0.25V（对SCE），Cl-在银阳极上进行反应，生成AgCl。当电解完合后，与电解池串联的氢氧库仑计中产生48.5mL混合气体（25℃，101325Pa）。试计算该试样中氯的百分含量。解答CmlQ20.2551741.012982735.48molMm31064.29650020.255%6.400.209372.05.351064.23gmgm17．某含砷试样5.000g经处理溶解后，将试液中的砷用肼还原为三价砷，除去过量还原剂，加碳酸氢钠缓冲液置电解池中，在120mA的恒定电流下，用电解产生的I2来进行库仑滴定HAsO23，经9min20s到达滴定终点，试计算试样中As2O3的百分含量。解答84.19732OAsMIHAsOIHAsOAs2)III(2422322396500256010120MImIsAtIQ碘摩尔数砷摩尔数mol531048.396500256010120As2O3摩尔数=1.7410-5molAs2O3%=%688.0584.1971074.1%1005101745532OAsM18．用库仑滴定法测定水中的酚。取100mL水样经微酸化后加入溴化钾电解，氧化产生的溴与酚反应：C6H5OH+3Br2=Br3C6H2OH↓+3HBr通过的恒定电流为15.0mA，经8min20s到达终点，计算水中的酚含量（以mg/L表示）为多少？解答OHHCBr56213Q=15.0mA×10-3×500s=2×96500×2Brn（2Brn为Br2的摩尔数）2Brn=,96500255.1苯酚n=965002355.1=1.2910-5molLmgmLmgmL/1.1210021.110094n%苯酚补充习题1．电解分析中，工作电极有什么特殊要求？电解液中为什么还要加入惰性电解质、缓冲液和络合剂？2．电解法分离金属离子时，控制阴极电位的作用是什么？3．库仑分析法的基本依据是什么？如何在库仑分析中保证电流效率为100%？4．电解分析与库仑分析在原理、仪器装置上各有什么特点？5．试简述库仑滴定的基本原理和特点。6．在库仑分析中是如何测量电量的？7．测定某一元有机酸的分子量，采用库仑滴定法。溶解0.0242g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0.0427A的恒定电流，经过402s到达终点，计算此有机酸的分子量。解答