《仪器分析》课程教学资源（课后习题解答，第三版）第六章 库仑分析法习题解答

第六章库仑分析法习题解答 1.以电解法分析金属离子时,为什么要控制阴极的电位? 解:由于各种金属离子具有不同的分解电位,在电解分析时, 金属离子又大部分在阴极上析出,因此需要控制阴极的电 位,以便不同金属离子分别在不同的电位析出,从而实现 分离的目的

第六章 库仑分析法习题解答 1.以电解法分析金属离子时,为什么要控制阴极的电位? 解:由于各种金属离子具有不同的分解电位，在电解分析时， 金属离子又大部分在阴极上析出，因此需要控制阴极的电 位，以便不同金属离子分别在不同的电位析出，从而实现 分离的目的

2.库仑分析法的基本依据是什么?为什么说电流效率是库 仑分析发关键问题?在库仑分析中用什么方法保证电流效 率达到100%? 解:根据法拉第电解定律,在电极上发生反应的物质的质 量与通过该体系的电量成正比,因此可以通过测量电解时 通过的电量来计算反应物质的质量,这即为库仑分析法的 基本原理。 由于在库仑分析法中是根据通过体系的电量与反应物质之 间的定量关系来计算反应物质的质量的,因此必须保证电 流效率100%地用于反应物的单纯电极反应。 可以通过控制电位库仑分析和恒电流库仑滴定两种方式保 证电流效率达到100%

2. 库仑分析法的基本依据是什么？为什么说电流效率是库 仑分析发关键问题？在库仑分析中用什么方法保证电流效 率达到100%？ 解：根据法拉第电解定律，在电极上发生反应的物质的质 量与通过该体系的电量成正比，因此可以通过测量电解时 通过的电量来计算反应物质的质量，这即为库仑分析法的 基本原理。 由于在库仑分析法中是根据通过体系的电量与反应物质之 间的定量关系来计算反应物质的质量的，因此必须保证电 流效率100%地用于反应物的单纯电极反应。 可以通过控制电位库仑分析和恒电流库仑滴定两种方式保 证电流效率达到100%

3.电解分析和库仑分析在原理、装置上有何异同之处? 解:电解分析与库仑分析在原理、装置上有许多共同之处, 都需要通过控制分解电压或阴极电位来实现不同金属离子 的分离,库仑分析也属于电解分析的范畴。不同的是通常 的电解分析是通过测量电解上析出的物质的质量来进行定 量分析,而库仑分析是通过测量通过体系的电量来进行定 量测定 在测量装置上,二者也有共同之处,均需要有阴极电位控 制装置,不同之处在于库仑分析中需要在电解回路中串联 个库仑计以测量通过体系的电量

3. 电解分析和库仑分析在原理、装置上有何异同之处？ 解：电解分析与库仑分析在原理、装置上有许多共同之处， 都需要通过控制分解电压或阴极电位来实现不同金属离子 的分离，库仑分析也属于电解分析的范畴。不同的是通常 的电解分析是通过测量电解上析出的物质的质量来进行定 量分析，而库仑分析是通过测量通过体系的电量来进行定 量测定。 在测量装置上，二者也有共同之处，均需要有阴极电位控 制装置，不同之处在于库仑分析中需要在电解回路中串联 一个库仑计以测量通过体系的电量

4.试述库仑滴定的基本原理。 解:库仑滴定是一种建立在控制电流电解基础之上的滴定分 析方法。在电解过程中,于试液中加入某种特定物质,以 定强度的恒定电流进行电解,使之在工作电极上(阳极或阴 极)电解产生一种试剂,此试剂与被测物质发生定量反应, 当被测物质反应完全后,用适当的方法指示终点并立即停止 电解。然后根据所消耗的电量按照法拉第定律计算出被测物 质的质量: QM 96487n

4. 试述库仑滴定的基本原理。 解： 库仑滴定是一种建立在控制电流电解基础之上的滴定分 析方法。在电解过程中，于试液中加入某种特定物质，以一 定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极上（阳极或阴 极）电解产生一种试剂，此试剂与被测物质发生定量反应， 当被测物质反应完全后，用适当的方法指示终点并立即停止 电解。然后根据所消耗的电量按照法拉第定律计算出被测物 质的质量： n QM m 96487 =

5在控制电位库仑分析法和恒电流库仑滴定中是如何测定电 量的? 解:在控制电位库仑分析法中,是用精密库仑计来测定电量的 在恒电流库仑滴定中,由于电流是恒定的因而通过精确测定 电解进行的时间及电流强度即可计算出电量

5. 在控制电位库仑分析法和恒电流库仑滴定中,是如何测定电 量的? 解:在控制电位库仑分析法中,是用精密库仑计来测定电量的. 在恒电流库仑滴定中,由于电流是恒定的,因而通过精确测定 电解进行的时间及电流强度,即可计算出电量

6在库仑滴定中,mAs4相当于下列物质多少克?(1)OH,(2) Sb(I到ⅴ价,(3)Cu(到0价,(4)A52O3Ⅲ到V价) 解:根据法拉第电解定律,m=mM 96487n 得:(1) moH 1×103×1×17.01/96487×2)=17.01×5.18 ×109 =88×103g (2)msb=12175×518×10=6.31×10g (3)mcu=6355×518×109=3.29×102g (4)mAs203=19784×518×1092=5.13×107g

6.在库仑滴定中,1mA.s-1相当于下列物质多少克? (1)OH- , (2) Sb(III到V价), (3) Cu(II到0价), (4)As2O3 (III到V价). 解:根据法拉第电解定律, 得: (1) mOH-=1×10-3 ×1 × 17.01/(96487 ×2)=17.01 × 5.18 ×10-9 = 8.8 ×10-8g (2)mSb= 121.75 × 5.18 × 10-9= 6.31 × 10-7g (3)mCu= 63.55 ×5.18 × 10-9= 3.29 × 10-7g (4)mAs2O3 = 197.84 ×5.18 ×10-9 /2 = 5.13 ×10-7g n itM m 96487 =

7在一硫酸铜溶液中浸入两个铂片电极,接上电源,使之发生电 解反应这时在两铂片电极上各发生什么反应?写出反应式若 通过电解池的电流强度为2475mA,通过电流时间为2849s,在 阴极上应析出多少毫克铜? 解:阴极:Cu2++2e=Cu 阳极:4OH-4e=2H2O+O2↑ 故:m= it XM/(2×96487)=2322mg

7.在一硫酸铜溶液中,浸入两个铂片电极,接上电源,使之发生电 解反应.这时在两铂片电极上各发生什么反应?写出反应式.若 通过电解池的电流强度为24.75mA,通过电流时间为284.9s, 在 阴极上应析出多少毫克铜? 解:阴极:Cu2+ + 2e = Cu↓ 阳极: 4OH- - 4e = 2H2O + O2↑ 故: m = it ×MCu/(2 ×96487) = 2.322mg

8.10.00mL浓度越为001moL的HC溶液,以电解产生的OH 滴定此溶液,用pH计指示滴定时pH的变化,当到达终点时,通过 电流的时间为690mn,滴定时电流强度为20mA,计算此HC溶液 的浓度 解:根据题意: m/M=20×103×6.90×60/96487=8.58×105m0l 故:Cm=8.58×10-3molL1

8. 10.00mL浓度越为0.01mol.L-1的HCl溶液,以电解产生的OH- 滴定此溶液,用pH计指示滴定时pH的变化,当到达终点时,通过 电流的时间为6.90min,滴定时电流强度为20mA,计算此HCl溶液 的浓度. 解:根据题意: m/M = 20 ×10-3 ×6.90 ×60/96487 = 8.58 ×10-5mol 故: CHCl = 8.58 ×10-3mol.L-1

9.以适当方法将0854g铁矿试样溶解并使之转化为Fe2+后,将此 试液在10V( VS SCE)处,在铂阳极上定量地氧化为Fe3,完成次 氧化反应所需的电量以碘库仑计测定,此时析出的游离碘以 0.0197moL1Na2S2O3标准溶液滴定时消耗2630mL计算试 样中Fe2O3的质量分数 AF: 1mol Fe2+ 1mol e-1/2mol I2-1molS2032 Imol Fe2O3-2mol Fe- 2mol S2O3 设试样中FeO3的摩尔数为x, 则:1:2=x:(0.0197×26.30) x=259×10-4mol W%=15969×2.59×104×100/0.854=4.84%

9.以适当方法将0.854g铁矿试样溶解并使之转化为Fe2+后,将此 试液在-1.0V(vs.SCE)处,在铂阳极上定量地氧化为Fe3+ ,完成次 氧化反应所需的电量以碘库仑计测定,此时析出的游离碘以 0.0197 mol.L-1Na2S2O3标准溶液滴定时消耗26.30mL. 计算试 样中Fe2O3的质量分数. 解: 1mol Fe2+ ~ 1mol e ~ 1/2mol I2 ~1mol S2O3 2- 1mol Fe2O3 ~ 2mol Fe ~ 2mol S2O3 2- 设试样中FeO3的摩尔数为x, 则: 1: 2 = x : (0.0197 ×26.30) x = 2.59 ×10-4mol W% = 159.69 ×2.59 ×10-4 ×100/0.854 = 4.84%

10.上述试液若改为以恒电流进行电解氧化,能否根据在反应时 所消耗的电量来进行测定?为什么? 解:不行,难以维持电流效率为100%原因参见教材第189页)

10.上述试液若改为以恒电流进行电解氧化,能否根据在反应时 所消耗的电量来进行测定?为什么? 解:不行,难以维持电流效率为100%(原因参见教材第189页)