電解分析法教學(xué).pptVIP

東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,1,第十一章 電解分析法,以電子為沉淀劑，把被測金屬離子從溶液中電沉積在已知重量的電極上，然后稱量析出物的方法，又稱電重量法。,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,2,一、電解分析的基本原理,1電解現(xiàn)象,在電解池的兩個電極上施加直流電壓，使物質(zhì)在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起物質(zhì)的分解稱為電解。,電解是一個借外部電源的作用來實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)向著非自發(fā)方向進(jìn)行的過程電解時，電解池內(nèi)發(fā)生的變化(非自發(fā)的)是原電池中變化(自發(fā)的)的逆過程電解池中的電極反應(yīng)必須在有外加電源的條件下，才能進(jìn)行。,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,3,只有加直流電壓于電解池的兩個電極上，改變其電極電位，才能使電解質(zhì)溶液在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。,電解池的陰極為負(fù)極，它與外電源的負(fù)極相聯(lián)；陽極為正極，它與外電源的正極相聯(lián)。,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,4,以電解CuSO4溶液(0.1M/0.5MH2SO4)為例，通過改變電阻R調(diào)節(jié)兩電極上的電壓，當(dāng)逐漸增加電壓，達(dá)到一定值后，電解池內(nèi)與電源 “-” 極相連的陰極上開始有Cu生成，同時在與電源“+”極相連的陽極上有氣體放出，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)： 陰極：Cu2+ + 2e Cu 陽極：2H2O O2 + 4H+ +4e,電池反應(yīng)： 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,5,2分解電壓與析出電位,如果將電解池的電流強(qiáng)度i對施加的電壓U作圖可得i-U曲線,分解電壓是指使被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時所需的最小外加電壓。右圖中D點(diǎn)的電壓就是分解電壓U分。,分解電壓,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,6,討論：,（1）對于可逆過程來說，一個電解反應(yīng)的分解電壓在數(shù)值上等于它的逆向反應(yīng)所構(gòu)成自發(fā)電池的電動勢！,（2）在電解池中，這個電動勢稱為反電動勢E反，反電動勢與外加電壓方向相反，它阻止電解作用的進(jìn)行。要使電解反應(yīng)繼續(xù)，外加電壓必須克服反電動勢！,U分E反-E電池,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,7,以下列電池為例,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,8,因此外加電壓U外,U外 U分iR,式中i為電解電流，R為回路中的中電阻。,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,9,陰極析出電位,下面再看一下陰極的情況：,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,10,析出電位是指使被電解物質(zhì)在陰極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時所需的最正的陰極電位，或在陽極被氧化析出時所需的最負(fù)的陽極電位。上圖中的D點(diǎn)的電位就是陰極析出電位。,析出電位,對于可逆過程，析出電位等于電極反應(yīng)平衡時的電極電位,E析出E平衡,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,11,在電解硫酸銅實(shí)驗中，陰陽極的析出電位可由Nerst公式求出：,若氧氣的分壓為21278Pa,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,12,電解硫酸銅的理論分解電壓,U分E電池E析（陽）E析（陰）1.22-0.310.91 V,考慮外電路中的歐姆降（iR),外加電源的電壓,U外U分iR,從理論上講，只要外加電源的電壓超過理論分解電壓和歐姆降之和，電解反應(yīng)就會發(fā)生。但實(shí)際上的分解電壓要遠(yuǎn)比理論分解電壓大！,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,13,先看陰極情況,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,14,過電位（）：當(dāng)電解過程以顯著的速度進(jìn)行時，施加在陰、陽極上的電極電位超過理論析出電位的值。,3過電位與極化現(xiàn)象,過電壓：電解池的過電壓等于陰陽極過電位絕對值之和。,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,15,綜合來看,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,16,理論分解電壓小于實(shí)際分解電壓的原因是由于過電位的存在，但過電位是如何產(chǎn)生的呢？,極化：為了使電解反應(yīng)能顯著地進(jìn)行，回路中有一定的電解電流通過，對陰極反應(yīng)來說，必須使陰極電位比其平衡電位更負(fù)一些，而對于陽極來說，必須使電極電位比其平衡電位更正一些。這種電極電位與平衡電位之間產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為極化。,極化的結(jié)果出現(xiàn)了過電位！,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,17,（1）濃差極化：是由于電解過程中電極表面附近溶液的濃度與主體溶液(本體）的濃度差別引起的極化現(xiàn)象稱為濃差極化。譬如電解Cu2： Cu2+ + 2e Cu,按照極化產(chǎn)生的原因，可分為兩種：,本體,東 北 師 范 大 學(xué) 分 析 化 學(xué) 精 品 課,18,減小濃差極化的方法： a.減小電流，增加電極面積； b.攪拌，有利于擴(kuò)散 （2）電化學(xué)極化：電極反應(yīng)過程是