电解和库仑试题.docx
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电解和库仑试题
一、选择题
库仑滴定不宜用于
(1)
(1)常量分析
(2)半微量分析(3)微量分析(4)痕量分析
在CuSO4溶液中,用铂电极以0.100A的电流通电10min,在阴极上沉积的铜的质量是多少毫克[Ar(Cu)=63.54](4)
(1)60.0
(2)46.7(3)39.8(4)19.8
用银电极电解1mol/LBr-、1mol/LCNS-、0.001mol/LCl-,0.001mol/LIO3-和0.001mol/LCrO42-的混合溶液,E(AgBr/Ag)=+0.071V,E(AgCNS/Ag)=+0.09V,E(AgCl/Ag)=+0.222V,E(AgIO3/Ag)=+0.361V,E(Ag2CrO4/Ag)=+0.446V,在银电极上最先析出的为(4)
(1)AgBr
(2)AgCNS(3)AgCl(4)AgIO3
库仑滴定法的“原始基准”是(4)
(1)标准溶液
(2)基准物质(3)电量(4)法拉第常数
微库仑滴定分析时,加入大量去极剂是为了
(2)
(1)增加溶液导电性
(2)抑制副反应,提高电流效率
(3)控制反应速度(4)促进电极反应
用96484C电量,可使Fe2(SO4)3溶液中沉积出铁的质量是多少克?
[Ar(Fe)=55.85,Ar(S)=32.06,Ar(O)=16.00](3)
(1)55.85
(2)29.93(3)18.62(4)133.3
某有机物加热分解产生极不稳定的Cl2,Br2等物质,最宜采用测定其量的方法
是(3)
(1)(直接)电位法
(2)电位滴定法
(3)微库仑分析(4)电导分析法
在控制电位电解法中,被测物电解沉积的分数与(3)
(1)电极面积A,试液体积V,搅拌速度v,被测物质扩散系数D和电解时间t有关
(2)A,V,,D,t有关,还有被测物初始浓度c0有关
(3)与A,V,,D,t有关,而与c0无关
(4)与A,V,,D,t及c0无关
(1)中没谈到c0,也可认为对
在库仑分析中,为了提高测定的选择性,一般都是采用(3)
(1)大的工作电极
(2)大的电流
(3)控制电位(4)控制时间
由库仑法生成的Br2来滴定Tl+,Tl++Br2─→Tl+2Br-到达终点时测得电流为10.00mA,时间为102.0s,溶液中生成的铊的质量是多少克?
[Ar(Tl)=204.4]
(2)
(1)7.203×10-4
(2)1.080×10-3(3)2.160×10-3_(4)1.808
用2.00A的电流,电解CuSO4的酸性溶液,计算沉积400mg铜,需要多少秒?
Ar(Cu)=63.54(4)
(1)22.4
(2)59.0(3)304(4)607
库仑滴定中加入大量无关电解质的作用是(4)
(1)降低迁移速度
(2)增大迁移电流
(3)增大电流效率(4)保证电流效率100%
高沸点有机溶剂中微量水分的测定,最适采用的方法是(4)
(1)(直接)电位法
(2)电位滴定法
(3)电导分析法 (4)库仑分析法
电解分析的理论基础是(4)
(1)电解方程式
(2)法拉第电解定律
(3)Fick扩散定律(4)
(1)、
(2)、(3)都是其基础
库仑分析与一般滴定分析相比(4)
(1)需要标准物进行滴定剂的校准
(2)很难使用不稳定的滴定剂
(3)测量精度相近
(4)不需要制备标准溶液,不稳定试剂可以就地产生
在恒电流库仑滴定中采用大于45V的高压直流电源是为了(3)
(1)克服过电位
(2)保证100%的电流效率
(3)保持电流恒定(4)保持工作电极电位恒定
微库仑分析与库仑滴定相比,前者主要特点是(3)
(1)也是利用电生滴定剂来滴定被测物质
(2)也是利用电生滴定剂来滴定被测物质,而且在恒流情况下工作
(3)也是利用电生滴定剂来滴定被测物质,不同之处是电流不是恒定的
(4)也是利用电生滴定剂来滴定被测物质,具有一对工作电极和一对指示电极
实际分解电压,包括(4)
(1)反电动势
(2)超电压
(3)反电动势加超电压(4)反电动势、超电压和IR降
以镍电极为阴极电解NiSO4溶液,阴极产物是(4)
(1)H2
(2)O2(3)H2O(4)Ni
用Pt电极在含有盐酸肼(NH2-NH2·HCl)的氯化物溶液中电解Cu2+,阳极反应是(4)
(1)2Cl-─→Cl2↑+2e-
(2)Pt+4Cl-─→PtCl42-+2e-
(3)Pt+6Cl-─→PtCl62-+4e-
(4)N2H5+─→N2↑+5H++4e-
用Pt电极在含有盐酸肼(NH2-NH2·HCl)的氯化物溶液中电解Cu2+,
阴极反应是(4)
(1)2Cl-→Cl2↑+2e-
(2)Pt+4Cl-→PtCl42-+2e-
(3)Pt+6Cl-→PtCl62-+4e-
(4)N2H5+──→N2↑+5H++4e-
微库仑分析过程中,输入的电解电流(4)
(1)恒定的
(2)随时间呈线性变化
(3)呈指数衰减(4)呈由小到大再减小的变化规律
二、填空题
电解所需的外加电压是用来克服电池的__反电动势__,该电池的___超电压__和电解质溶液的___R降____。
控制阴极电位电解的电流--时间曲线按__指数函数__衰减,电解完成时电流__趋近于零___。
控制电位电解时,电解电流与电解时间的关系为___
__,其中,各符号的含义为___A-电极面积(cm2),V-试液体积(cm3),D-物质扩散系数(cm2/s),δ-扩散层厚度(cm),t-电解时间(s),io、it为起始和电解t时间时电流。
___。
在控制电位电解过程中,电流与时间的关系式为__
__,表达式中,常数与___电解溶液的___体积,__搅拌溶液的__速率,___电极的__面积,___被测离子的___扩散系数有关。
氢氧气体库仑计,使用时应与控制电位的电解池装置__串__联,通过测量水被电解后产生的__氢氧混合气体__的体积,可求得电解过程中__所消耗的电量__。
在以铂为阴极电解镉时,铂表面新生的镉可使氢在该电极上的_超电位_改变。
电解分析中表示电压与电流的关系式是__V=(E+-E-)+(η+-η-)+iR;__,它被称为__电解方程式___。
库仑滴定类似容量滴定,它的滴定剂是__电生__的,它不需要用__标准物质__标定,只要求测准___电流和时间____的量。
电极的极化现象发生在有__电流__通过电极时,根据产生的原因不同,它可以分为___浓差极化___和__电化学极化___。
恒电流库仑分析,滴定剂由__电极反应产生__,与被测物质发生反应,终点由__化学指示剂或电化学方法__来确定,故它又称为___库仑滴定法____。
电解分析法测定的是物质的__质量___,它与一般重量法不同,沉淀剂是__电子__,常常使金属离子在阴极上___还原为纯金属___,或在阳极上__氧化为氧化物__,通过称量来测定其含量。
库仑分析法可以分为__库仑滴定__法和___控制电位库仑分析__法两种。
库仑分析的先决条件是__100%电流效率__,它的理论依据为__法拉第电解定律__。
随着电解的进行,阴极电位将不断变__负__,阳极电位将不断变__正__,要使电流保持恒定值,必须___不断增大__外加电压。
能够引起电解质电解的最低外加电压称为__分解__电压.
在库仑分析中,为了达到电流的效率为100%,在恒电位方法中采用___恒定电位___在恒电流方法中采用___加入辅助电解质___。
库仑分析的先决条件是___100%电流效率___,若阳极或阴极有干扰物质产生时,可采用___盐桥___或____将产生干扰物质的电极置于套管内隔开____方法。
电重量分析法可采用控制电位法和恒电流法,它们为消除干扰而应用的方法是不同的,前者为___控制工作电极电位___,后者为___加入去极剂___。
需要消耗外电源的电能才能产生电流而促使化学反应进行的装置__电解池__。
凡发生还原反应的电极称为__阴___极,按照习惯的写法,电池符号的左边发生___氧化__反应,电池的电动势等于__E阴-E阳___。
分解电压是指___被电解的物质在两电极上产生迅速的,连续不断的电极反应所需的最小__的外加电压。
理论上它是电池的__反电动势__,实际上还需加上__超电压__和__溶液的R降__。
库仑分析中为保证电流效率达到100%,克服溶剂的电解是其中之一,在水溶液中,工作电极为阴极时,应避免__氢气析出__,为阳极时,则应防止_氧气产生__。
微库仑分析法与库仑滴定法相似,也是利用___电生___滴定剂来滴定被测物质,不同之处是微库仑分析输入电流___不是恒定的__,而是随__被测物质的量___自动调节,这种分析过程的特点又使它被称为__动态__库仑分析。
电解分析的理论基础表现为,外加电压的量由_电解__方程来决定,产生的量由__法拉第___定律来计算,电解时间的长短与离子扩散有关,它由___Fick__定律来描述。
V=(E+-E-)+(η+-η-)+iR
用库仑滴定法测定某试液中H+的浓度,在Pt阴极上产生OH—,其反应为__
__,Pt阳极上的反应为
__
___,它干扰测定,需将两电极__隔开_。
极化是电化学中常见的现象,在电解分析中需__减小__极化,为此采用__较大的电极面积___和___加强搅拌__等措施。
在恒电流电解分析时,为了防止干扰,需加入去极剂,以___以维持电极电位不变__在恒电流库仑分析中,需加入辅助电解质,除具有相同的目的外,它___产生滴定剂___。
用库仑滴定法可以测定化学需氧量COD.COD是指___在一定条件下,1L水中可被氧化的物质(有机物或其它可还原性物质)氧化时所需要的氧气量__。
测定时加入过量的K2Cr2O7,再以Pt阴极电解产生__Fe2+__来进行“滴定”的。
在永停法指示终点的库仑分析中,电极面积较大的一对称为___工作电极__,其作用是___产生滴定剂___。
两根大小相同的铂丝电极称为__指示电极___,加上小电压后,它们的区别是__一个为阴极,另一个为阳极___。
三、计算题
在100mL溶液中,以电解法测定Br-浓度时,当电解结束后Ag阳极增加1.598g,问:
(1)溴离子在原始溶液中的摩尔浓度是多少?
(2)如果AgBr的溶度积Ksp=4×10-13,那么在电解开始时Ag电极的电位是多少?
[已知:
E(Ag+/Ag)=0.7995V,Ar(Ag)=107.9,Ar(Br)=79.9]
[答]
(1)Ag阳极的电极反应为Ag+Br-=AgBr↓+e-电极的质量的增加是因为溴的沉积.
(1.598/79.9)×(1000/100)=0.200mol/L原始溶液中Br-的摩尔浓度为0.200mol/L
(2)E=E(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]=E(Ag+,Ag)+0.0592lgKsp(AgBr)/[Br-]
=0.7995+0.059lg(4×10-13/0.200)=0.108V
开始电解时的电位为0.108V
沉积在10.0cm2试片表面的铬用酸溶解后,用过硫酸铵氧化至+6价态:
2S2O82-+2Cr3++7H2O
Cr2O72-+14H++6SO42-
煮沸,除去过量的过硫酸盐,冷却,然后用50mL0.10mol/LCu2+发生的Cu(Ⅰ)
进行库仑滴定,计算当滴定用32.5mA电流,通过7min33s到达终点时,每平方厘米
试片上所沉积的铬的质量(Cr的相对原子质量为52.00)。
解:
在给定的电解条件下,在阴极淀积了0.500g银,同时在阳极放出O2。
试计算溶液中加入的H+量(以毫摩尔表示)。
[Ar(Ag)=107.9] 产生
[答]①根据反应写出方程式:
4Ag++2H2O=O2↑+4H++4Ag
设x为H+的量(mol),根据方程式有
4:
4=x:
0.5/107.9
x=4.63×10-3或4.63(mmol)
在-0.96V(vsSCE)时,硝基苯在汞阴极上发生如下反应:
C6H5NO2+4H++4e-=C6H5NHOH+H2O把210mg含有硝基苯的有机试样溶解在100mL甲醇中,电解30min后反应完成。
从电子库仑计上测得电量为26.7C,计算试样中硝基苯的质量分数为多少?
[答]
(1)求出含硝基苯的有机试样中硝基苯的量
m=QM/nF=26.7×123.0/4×96487=8.521×10-3g
(2)W(C6H5NO2)=(8.521/210)=0.0405
若使下列溶液的Hg2+浓度降至1.00×10-6mol/L,阴极电位(vsSCE)应为多少?
(1)Hg2+的水溶液Hg2++2e-
HgE=0.854V
(2)SCN-平均浓度为0.100mol/L的溶液
Hg2++2SCN-
Hg(SCN)2K(稳)=1.8×107
[答]
(1)E(阴)=〔0.854+(0.059/2)×(lg1.00×10-6)〕-0.241
=0.436V(vsSCE)
(2)Hg2++2SCN-=Hg(SCN)2
K(稳)=[Hg(SCN)2]/([Hg2+][SCN-]2)=1.8×107
[Hg(SCN)2]=1.00×10-6-xゐ1.00×10-6
[Hg2+]=[Hg(SCN)2]/〔(1.8×107)(0.100)2〕
=1.00×10-6/〔(1.8×107)(0.100)2〕=5.56×10-12mol/L
E(阴)=〔0.854+(0.0591/2)(lg5.56×10-12)〕-0.241
=0.280V(vsSCE)
将某轻烃气流20.00L流过库仑池,其中氧消耗的电量为3.31mC,试计算试样中O2
的含量(以mg/L表示)。
解:
在100mL含亚砷酸盐的碳酸氢钠缓冲溶液中,用电解碘化物产生的碘进行库仑滴定,通过电解池的恒定电流为1.50mA,经4min27s到达滴定终点。
计算试液中亚砷酸盐的浓度并写出滴定反应式。
[答]亚砷酸盐的浓度:
0.0015×(4×60+27)×1000
────────────=2.08×10-5mol/L
96487×100×2
滴定反应式I2+HAsO32-+2OH-=2I-+HAsO4+H2O
用控制电位库仑分析法测定CCl4和CHCl3的含量。
在-1.0V(vs.SCE)电位下,在汞
阴极上,在甲醇溶液中和四氯化碳还原成氯仿:
2CCl4+2H++2e-+2Hg(l)=2CHCl3+Hg2Cl2(s)
在-1.80V,氯仿可还原成甲烷:
2CHCl3+6H++6e-+6Hg(l)=2CH4+3Hg2Cl2(s)将0.750g含CCl4、CHCl3及惰性杂质的试样溶解在甲醇中,在-1.0V下电解,直至电流趋近与零,从库仑计上测得的电量数为11.63C。
然后在-1.80V继续电解,完成电解需要的电量为44.24C,试计算试样中CCl4和CHCl3的质量分数。
[答]在-1.0V(vs.SCE)电位下,是CCl4还原:
Q1=n1F,n1=11.63/96487=1.205×10-4
在-1.80V(vs.SCE)下,CHCl3还原,Q2=n2F,n2=44.24/96487=(1.53-1.20)×10-4=0.33×10-4
w(CCl4)=1.20×10-4×153.8/0.750=0.0247
w(CHCl3)=(0.33×10-4/0.750)=0.0047
库仑滴定法常用来测定油样中的溴价(100克油样与溴反应所消耗的溴的克数),现称
取1.00g的食用油,溶解在氯仿中,使其体积为100mL,准确移取1.00mL于含有CuBr2
电解液的库仑池中,通入强度为50.00mA的电流30.0s,数分钟后反应完全。
过量Br2
用电生的Cu(Ⅰ)测定,使用强度为50.00mA的电流。
经12.0s到达终点。
试计算该
油的溴价为多少?
(溴的相对原子质量为79.90)
解:
用控制电位电解法分离0.005mol/LCu2+和0.50mol/LAg+,计算当阴极电位达到
Cu2+开始还原时Ag+的浓度为多少?
[答]Cu2+开始还原时电位:
E(Cu2+/Cu)=0.34+(0.059/2)(lg[Cu2+])=0.34+(0.059/2)(lg[0.005])
=0.272V
0.272=0.80+0.059lg〔Ag+〕[Ag+]=1.1×10-9mol/L
含锌试样1.000g溶解后转化成氨性溶液并在汞阴极上电解。
电解完毕时在串联的氢-氧库仑计上量得氢和氧混合气体31.3mL(已校正水蒸气压),测定时的温度是21℃,压力是103060.2Pa。
问试样中含锌的质量分数?
[已知Ar(Zn)=65.38。
]
[答]在标准情况下每库仑电量析出0.1739mL氢、氧混合气体。
V0=(pV/T)×T0/p0=773×31.3/(273+21)]×273/760=29.6mL
m=V0M/(0.1763×96487n)=29.6×65.38/(16779×2)=0.0577g
w(Zn)=(0.0577/1.000)=0.0577
溶于甲醇中的四氯化碳可以在-1.0V(vsSCE)的电位下在汞电极上还原成氯仿:
2CCl4+2H++2e-+2Hg(l)=2CHCl3+HgCl2(s)
在-1.80V,氯仿可进一步还原成甲烷:
2CHl3+6H++6e-+6Hg(l)=2CH4+3Hg2Cl2(s)
今有一试样0.750g,含CCl4、CHCl3及惰性有机物。
溶于甲醇后,在-1.0V下电解,直到
电流降到接近于零。
库仑计指出消耗的电量为11.63C。
然后在-1.80V继续电解还原至电
解完全时又消耗电量44.24C。
试计算试样中CCl4和CHCl3的质量分数。
(Mr(CCl4)=153.80;Mr(CHCl3)=107.40)
[答]n(CCl4)=11.63/96487=1.20×10-4
n(CHCl3总)=44.24/96487=1.53×10-4
试样中CHCl3的n=(1.53-1.20)×10-4=0.33×10-4
试样中CCl4的质量分数:
(1.20×10-4×153.80/0.750=2.47%
试样中CHCl3的质量分数:
(0.33×10-4×107.4)/0.750=0.47%
四、问答题
要保证库仑分析法电流效率达100%,应注意哪些问题?
[答]
(1)选择电极体系
(2)注意电极隔离
(3)排除干扰(4)应用适当的去极剂
库仑滴定法和普通的容量滴定法的主要区别是什么?
答:
库仑滴定适用于微量、痕量分析;
库仑滴定的滴定剂是电生的,可以是不稳定的物质;
库仑滴定是用所需的电量来进行计算,不要求用标准物标定滴定剂。
应用库仑分析法进行定量分析的关键问题是什么?
[答]
1.保证电极反应的电流效率是100%地为欲测离子所利用(或者说电极上只有主
反应,不发生副反应)。
2.能准确地测量出电解过程中的电量。
3.能准确地指示电解过程的结束。
恒电流库仑分析法使用的电流仅是几十毫安,为什么要采用大于45V的高压直流电源?
答:
在库仑滴定过程中,电解质溶液的电阻随其组成的变化而变化,即它的iR降将要改变,
只有采用高电压,串联大电阻,来得到几十毫安的稳定电流时,溶液的iR降相比大电阻
的电压降要小得多,其变化不影响总的电流值。
欲获得理想的产物,电解过程中应注意哪些问题?
[答]
1.注意搅拌2.应用大面积阴极
3.使用去极剂4.可适当提高温度
汞阴极电解与通常的铂电极电解相比具有什么特点?
答:
氢在汞上有较大的超电压,因此当氢析出前,很多金属离子可还原。
金属能形成汞齐,又降低了它们的析出电位。
试说明用库仑法测定As(Ⅲ)时,双铂指示电极指示电解终点的原理。
答:
[答]:
在电解到达终点之前,溶液中有As(Ⅲ)/As(V),因为它是不可逆电对,因此在
指示电极上外加一个小电压(50~100mV)时不产生电流。
当到达电解终点时,溶液中
出现2I-/I2可逆电对,因此在指示电极上产生电流。
故指示电极上电流与电解时间的关系
为:
(如图)
转折点即为电解终点。
库仑分析要求100%的电流效率,请问在恒电位和恒电流两种方法中采用的措施是否
相同,是如何进行的?
答:
恒电位法是恒定电位,但电量的测量要求使用库仑计或电积分仪等装置。
恒电流法是通入恒定的电流,采用加入辅助电解质,产生滴定剂的方法,电量的计算采用i×t,但要求有准确确定终点的方法。
试比较微库仑分析法与库仑滴定法的主要异同点。
答:
相同点:
原理上相似,都是利用电解产生的滴定剂来测定被测物质。
不同点:
微库仑分析法输入的电流不是恒定的,而是随被测物质含量的大小自动调节
而库仑滴定法输入的电流是恒定的,Q=it。
简述用库仑滴定法测定化学需氧量(COD)原理和计算COD的表达式。
答:
化学需氧量(COD)是评价水质污染的重要指标之一。
它是指在1升水中可被氧化的
物质(有机物或其它可还原性物质)氧化所需要的氧量。
在硫酸介质中,以K2Cr2O7为
氧化剂,将水样回流10多分钟,通过Pt阴极电解产生的Fe2+与剩余的K2Cr2O7作用,
由消耗的电量计算COD值。
其中t0为电解产生Fe2+标定K2Cr2O7所需的电解时间,t1为测定剩余的K2Cr2O7浓度所
需时间,V为水样体积。
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