第十五章伏安法与极谱法.doc
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第15章 伏安法与极谱法15.1 在直流极谱中，当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，是否还引起滴汞电极电流的改变及参加电解反应的物质在电极表面浓度的变化？形扫描伏安法中，当电流达到峰电流后，继续增加外加电压，是否引起电极电流的改变及参加电极反应物质在电极表面浓度的改变？答：从电流极谱波可知，当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，滴汞电极电流不会改变，参加电解反应的物质在电极表面浓度不会变化 当达到峰电流后，继续增加外加电压，电极电流会减小，溶液中的可还原物质要从更远处向电极表面扩散，扩散层厚度改变，参加电极反应物质在电极表面浓度为零15.2 对于可逆极谱波，极谱波上每一点都受扩散速度所控制，而对于不可逆极谱呢？答：对于不可逆极谱波，一般情况在波的底部，电流完全受电极反应的速度所控制，波的中部，电流既受电极反应速度控制也受扩散速度控制，达到极限电流时，安全受扩散速度控制15-3 根据Cottrell 方程式来测量扩散系数D如果在极谱测得2×10-4mol·L-1的某物质的极限扩散电流为0.520μA，汞滴的生长周期为2s，汞滴落下时的体积为0.5mm3，电子转移数为2，试计算该物质的扩散系数。
解：根据Cottrell 方程式得：id=nFAD01/2C0b/ 则扩散系数为D0 则 D0= (d2·∏·t)/(n·F·A·C 0b)2 id=0.520×10-6A t=2s C0b=2×10-4 mol·L-1 n=2 F=96485 C/mol V=4/3∏R3=0.5×10-6dm3 ð R=4.9×10-3 dm ð A=4∏R2=4×3.14×4.9×4.9×10-6=3.04×10-4 dm2ð D0=(0.520×0.520×10-123.14×2)/(2×96485C/mol×3.04×10-4 dm2×2×10-4 mol·L-1) =1.23×10-6 (cm2/s)15-4 某两价阳离子在滴汞电极上还原为金属并生成汞齐，产生可逆极谱波滴汞流速为1.54mg·s-1 ,滴下时间为3.87 s,该离子的扩散系数为8×10-6 cm2/s，其浓度为4×10-3 mol·L-1 ，试计算极限扩散电流及扩散电流常数。
解： 根据伊尔科维奇方程式id=607·nD1/2m2/3t1/6C由题意知：D=8×10-6 cm2/s C=4×10-6m mol·L-1 m=1.5mg/s t=3.87s ＝＞id=607×2×(8×10-6) ×(1.5) 2/3×(3.87) 1/6×4×10-6 =23(μA) 则扩散电流常数=607·n·D1/2=607×2×(8×10-6) 1/2=3.4315-5 在同一试液中，从三个不同的滴汞电极得到下表所列数据试估算电极A和C的id/c值ABC滴汞流量qm/(mg/s)0.9823.926.96滴下时间t/s6.532.361.37id/c4.86 解： 有尤考维奇方程可知：id=607nD1/2m2/3t1/6c 根据题意：B电极：id/c=4.86 t=2.36s qm=3.92mg/s 代入上式得： 607nD1/2=id/m2/3t1/6c =4.86/(2361/6*3.922/3 ) =1.69 对A电极而言：id/c=607nD1/2m2/3t1/6 =1.69*0.9822/3*6.531/6 =2.29 对C电极而言：id/c=607nD1/2m2/3t1/6 =1.69*6.962/3*1.371/6 =6.51 15-6 酸性介质中，Cu2+的半波电位约为0V,Pb2+的半波电位约为-0.4V,Al3+的半波电位在氢波之后。
试问：用极谱法测定铜中微量的铅和铝中微量的铅时，何者较易？为什么？ 解：用极谱法测定铝中微量的铅容易点 因为铝与铅的半波电位差比铜与铅的半波电位差大，且铝的半波电位在氢之后，所以在酸性溶液中不能测定，干扰小15-7在3mol/L盐酸介质中，Pb和In还原为金属产生极谱波它们的扩散系数相同，半波电位分别为-0.46V和-0.66V当0.001mol/L的与未知浓度的共存时，测得它们极谱波高分别为30mm和45mm，计算In的浓度解：水中铅、铟离子的浓度分别为C(Pb)、C(In)， C(Pb)=0.001mol/L; 30=2kC(Pb); k=15000; 45=3kC(In); C(In)=0.001mol/L15-8在3mol/L盐酸介质中还原时，所产生的极谱波的半波电位为-0.46V，今在滴汞电极电位为-0.70V时（已经完全浓差极化）测得下列各溶液的电流值为 溶液 电流 i/vA(1)6mol/LHCl25mL，稀释至50mL； 0.15(2)6mol/LHCl25mL，加试样溶液10.00ml稀释至50mL； 1.23(3)6mol/LHCl25mL，加0.001mol/L标准溶液5.00mL稀释至50mL； 0.94(1)计算试样溶液中的铅的质量浓度（以mg/mL计）; (2)在本实验中，除采用通惰性气体除氧外，尚可用什么方法除氧？解：设试样中铅的浓度为Cx 0.94-0.15=k*0.001*5/50k=79001.23-0.15=k*10*Cx/50Cx=0.000684mmol/mL=0.14mg/mL15-9．采用加入标准溶液法测定某试样中的微量镉。
取试样1.000g溶解后 ,加入NH3-NH4Cl底液,稀释至50mL.取试样10.00mL,测得极谱波高为10格.加入标准溶液(含镉1mg·mL·1 )0.50 mL.后,波高为20格.计算试样中镉的质量分数.解: h=kCxH=k(VxCx+VsCs)/(Vx+Vs)即10=kCx 20=k(10.00Cx+0.50*1)/(10.00+0.50)解得Cx=0.5/11 mg·mL·1WCd2+ =0.5*50/11*1.000*103 =0.23% 15-10.用极谱法测定某溶液中的微量铅.取试液5 mL,加1 g·L·1 明胶5 mL,用水稀释至50 mL.倒出部分溶液于电解杯中,通氮气10min,然后在-0.2～-0.6V间记录极谱图,得波高50格.另取5 mL试液,加标准铅溶液(0.50mg·mL-1)1.00 mL,然后照上上述步骤同样处理,得波高80格.(1) 解释操作规程中个步骤的作用;(2) 计算式样中Pb2+的含量(以g·L·1 计);(3) 能不能用加铁粉、亚硫酸钠或通二氧化碳除氧?解:(1) ①取试液5 mL,加1 g·L·1明胶5 mL,作用消除极谱极大②用水稀释至50mL定容,③倒出部分溶液于电解杯中,通氮气10min,作用是为了除氧,④在-0.2—0.6间使Pb2+被还原记录极谱图.⑵ h=kCx H=k(Cx+0.50*1.00) 即50=kCx80=k(Cx+0.50)解得Cx=2.5/3 mg试样中Pb2+ 的含量为2.5/3*5 g·L·1=0.167 g·L·1⑶ 不能加铁粉、亚硫酸钠或通二氧化碳除氧因为:①Fe+2H+=Fe2++H2↑, Fe消耗H+,使溶液酸性不足, Pb2+发生水解, Pb2++ H2O= Pb(OH)++ H+ ②亚硫酸钠要在中性或碱性溶液中才能除氧,与实验条件不符,且 2SO32-+O2=2SO42- Pb2++ SO42-= PbSO4↓ ③CO2+ H2O+ Pb2+=PbCO3 ↓+2 H+.三者都消耗Pb2+,影响测量结果.15.11 在0.1mol/LKCl溶液中,Co(NH3)63+在滴汞电极上进行下列的电极反应而产生极谱波. Co(NH3)63++e-=Co(NH3)62+ E1/2 =-0.25V Co(NH3)63++2e- =Co+ +6NH3 E1/2=-1.20V(1) 绘出它们的极谱曲线;(2) 两个波中哪个波较高,为什么?解: (1) (2) 15.12 在强酸行溶液中,锑(Ш)在滴汞电极上进行下列电极反应而产生极谱波. Sb3+ +3e- +Hg =Sb(Hg) E1/2= -0.30V 在强碱行溶液中,锑(Ш)在滴汞电极上进行下列电极反应而产生极谱波. Sb(OH)4- +2OH- =Sb(OH)6- +2e- E1/2=0.40V(1) 分别绘出它们的极谱图;(2) 滴汞电极在这里是正极还是负极?是阳极还是阴极?(3) 极化池在这里是自发电池还是电解电池?(4) 酸度变化时,极谱波的半波电位有没有发生变化?如果有,则指明变化方向. 解: (1) (2) 在强酸性溶液中,是负极在强碱中溶液中,是正极(3) 在强酸和强碱中都发生极谱波,为电解电池 (4) 在强酸溶液中,酸度变化对半波电位无影响 E1/2=EΘ +0.059/nlgDa1/2/Ds1/2 在强碱中,酸度变化有影响 (E1/2)c= EΘ+0.059/nlgDa1/2/DSb(OH)6-1/2 -0.059/lgKc –b0.059/nlg(OH-) (OH-)降低,(E1/2)c后移,变大; (OH-)上升,左移,减小15-13 Fe(CN)63- 在0.1mol/L 硫酸介质中，在滴汞电极上进行下列电极反应而出现极谱波： Fe(CN)63-+e-=Fe(CN)64- E1/2=0.24V 氯化物在0.1mol/L 的硫酸介质中，在滴汞电极上进行下列电极反应而出现极谱波： 2Hg+2Cl-=Hg2Cl2+2e- E1/2=0.25V(1) 分别绘出它们的极谱图；（2）滴汞电极在这里是正极还是负极？是阳极还是阴极？（3）极化池在这里是自发电池还是电解电池？解：（1）根据半波电位可画出大概的极谱图： （2） Fe(CN)63-在0.1mol/L 硫酸介质中，在滴汞电极上发生了还原反应，所以这里滴汞电极是。
