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1、维生素药片第1页，本讲稿共21页一、库仑分析原理与过程 库仑分析法：电极反应库仑分析法：电极反应-电量电量-物质量相互关系；物质量相互关系；库仑分析法的理论基础：法拉第电解定律；库仑分析法的理论基础：法拉第电解定律；基本要求：电极反应单纯，电流效率基本要求：电极反应单纯，电流效率100%。1.法拉第电解定律法拉第电解定律 法拉第第一定律法拉第第一定律:物质在电极上析出产物的质量物质在电极上析出产物的质量W（或（或 m）与通过电解池的电量与通过电解池的电量Q 成正比。成正比。法拉第第二定律法拉第第二定律:式式中中：M 为为物物质质的的摩摩尔尔质质量量（g），Q 为为电电量量（1库库仑仑=1安安培
2、培1秒秒），F为为法法拉拉第第常常数数（1F=96487库仑），库仑），n(或或z)为电极反应中转移的电子数。为电极反应中转移的电子数。第2页，本讲稿共21页二、电量的确定恒电流库仑分析：恒电流库仑分析：Q=i t恒恒阴阴极极电电位位库库仑仑分分析析：电电流流随随时时间间衰衰减减时时，作作图法：图法：以以lgit 对对t 作图，斜率作图，斜率 k；截距；截距lg i0；要求电流效率要求电流效率100%第3页，本讲稿共21页三、电流效率与影响电流效率的因素影响电流效率的因素：影响电流效率的因素：（1）溶剂的电极反应；）溶剂的电极反应；（2）溶液中杂质的电解反应；）溶液中杂质的电解反应；（3）水中
3、溶解氧；）水中溶解氧；（4）电解产物的再反应；）电解产物的再反应；（5）充电电容。）充电电容。第4页，本讲稿共21页四、恒电位库仑分析n定义：在电解过程中，控制工作电极的电位保持恒定值，使被测物质以100%的电流效率进行电解。n当电流处于零时，指示该物质已被电解完全。n电量的测定可通过在电路中串接一个库仑计或采用电子积分仪及作图求得。（见二.电量的确定）第5页，本讲稿共21页如何保证恒电流的100%的电流效率？n加入一个适合的辅助体系加入一个适合的辅助体系n1.滴定时Fe2+变为Fe3+，如果电位不准确控制，这个滴定反应的电流效率不会是100%。n2.当一个固定电流流过电解池时，由Fe2+传输
4、的电流会迅速下降，因此外加电压就要加大，阳极电位就要正移，此时阳极上O2就会析出。n3.如果在电解液中加入浓度较大的Ce3+离子作为一个辅助体系。当Fe2+阳极氧化电流降低时，Ce3+氧化到Ce4+，提供阳极电流。溶液中生成的Ce4+能立即同Fe2+发生化学计量反应，本身又被还原到Ce4+，这样就可以使阳极电位稳定在水电解电位以下，而防止氧的析出，达到了所需要的电流。第6页，本讲稿共21页如何判断滴定反应的终点？n1、化学指示剂法：容量分析中使用的化学指示剂，只要体系合适，仍可使用，如恒电流电解 KI 溶液产生 I2 来测定 As()，淀粉可作为很好的指示剂。n2、电位法：在电解池中插入指示电
5、极和参比电极，由滴定过程中电极电位的突跃来指示终点的到达。n3、双铂电极电流指示法：又称为永停法。第7页，本讲稿共21页双铂极电流指示法n在电解池中插入一对铂电极做指示电极，加上一个很小的直流电压（50-200mV，见库仑滴定装置图）。n如恒电流电解KI溶液产生I2来测定As()，终点前是As()/As()不可逆电对，终点后是I3-/I-可逆电对。两种体系的极化曲线（即电流随外加电压而改变的曲线）明显不同。n不可逆体系电流曲线通过横轴是不连续的（电流很小），可逆体系在很小的电压下就产生明显电流。n双铂电极上电流曲线变化如图所示，电流在终点后明显上升。终点tiI2滴定As()的双铂电极电流曲线第
6、8页，本讲稿共21页双铂极电流指示法n当体系：可逆电对（终点前）不可逆电对（终点后），电流曲线变化则出现相反情况；nCe4+滴定Fe2+体系：可逆电对（终点前）可逆电对（终点后），则出现如图所示的电流变化。终点ttii终点第9页，本讲稿共21页六、应用举例及研究进展n1.Karl Fish法测微量水法测微量水n由吡啶，碘，二氧化硫和甲醇组成nI2+SO2+2H2O HI+H2SO4 电解产生 吡啶中和（中和HI酸）n加入甲醇可防止副反应发生。第10页，本讲稿共21页六、应用举例及研究进展n2.水质污染中化学需氧量的测定nCOD是指1升水中可被氧化的物质氧化所需的氧量；n一定量的高锰酸钾标准溶液
7、与水样反应，剩余的KMnO4用电解产生的Fe2+进行恒电流库仑滴定；n根据电解产生Fe2+所消耗的电量可知道溶液中剩余的MnO4-离子的量。第11页，本讲稿共21页七、实验部分n实验目的n 1.学习和掌握库仑滴定法的基本原理。学习和掌握库仑滴定法的基本原理。n 2.熟悉库仑滴定法的实验技术。熟悉库仑滴定法的实验技术。n 3.了解双铂极电流法指示终点的原理。了解双铂极电流法指示终点的原理。n实验内容实验内容n以电解产生的以电解产生的Br2来测定维生素来测定维生素C药片中的抗坏血酸含量。药片中的抗坏血酸含量。第12页，本讲稿共21页七、实验部分实验原理实验原理：本实验是以电解产生的Br2来分析Vc
8、药片中的抗坏血酸含量，在酸性溶液中电极上发生反应为：阳极：2Br-2eBr2 阴极：2H+2eH2 而由阳极产生的Br2又与抗坏血酸作用：第13页，本讲稿共21页实验原理：实验原理：本实验所用的两个工作电极及一对指示电极都为铂电极。为了保证电流效率100%，防止阳极产生的Br2到阴极上重新还原成Br-，库仑池必须附设一盐桥把阴极与溶液体系隔开。实验过程中指示电极外加电压为0.2V，中间有高灵敏度的检流计。在实验达到计量点前，溶液中没有过量的Br2，这时指示电极外加电压为0.2V，故两指示电极间没有电流通过或电流很小（即残余电流）。但当溶液中抗坏血酸被作用完全后溶液中即有过量的Br2及Br-，此
9、时指示电极之间有电流通过（电流上升法）。固当我们看到灵敏检流计中有较大电流通过时即表示终点达到。第14页，本讲稿共21页仪器与试剂n仪器仪器n1.KLT-1型通用库仑仪型通用库仑仪 n2.磁力搅拌器、超声波清洗器、磁力搅拌器、超声波清洗器、500 L微量移液器、电解池装置包括：双铂工微量移液器、电解池装置包括：双铂工作电极、双铂指示电极作电极、双铂指示电极n试剂试剂n电解液电解液：冰醋酸与：冰醋酸与0.3 molL-1 KBr溶液等体积混合。溶液等体积混合。n样品溶液样品溶液：准确称取一片维他命：准确称取一片维他命C药片于小烧杯中，用少量蒸馏水浸泡片刻，药片于小烧杯中，用少量蒸馏水浸泡片刻，用
10、玻璃棒小心捣碎，在超声波清洗器中助溶。药片溶解后（药片中有少量辅料用玻璃棒小心捣碎，在超声波清洗器中助溶。药片溶解后（药片中有少量辅料不溶），把溶液连同残渣全部转移到不溶），把溶液连同残渣全部转移到50 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。第15页，本讲稿共21页KLT-1型通用库仑仪型通用库仑仪第16页，本讲稿共21页实验步骤n2、测量：、测量：n（1）电解池准备：向电解池中加入70 mL电解液（使用量筒），用滴管向电解阴极管填充足够的电解底液。连接好电极接线，然后将电解池置于搅拌器上。n（2）终点指示的底液条件预设：“工作/停止”开关置于“工作”位置。向电解池中加
11、几滴抗坏血酸样品溶液，开动搅拌器，按下“启动”键，再按一下“电解”按钮。这时即开始电解，在显示屏上显示出不断增加的毫库仑数，直至指示红灯亮，记数自动停止，表示滴定到达终点，可看到表的指针向右偏转，指示有电流通过，这时电解池内存在少许过量的Br2，形成Br2/Br可逆电对，这就是终点指示的基本条件（以后滴定完毕都存在同样过量的Br2）。第17页，本讲稿共21页实验注意事项n1、库仑仪在使用过程中，断开电极连线或电极离开溶液时必须先释放“启动”键（处于弹出状态），以保证仪器的指示回路受到保护，以免损坏机内的部件；n2、每次测定都必须准确量取试液；n3、电极的极性切勿接错，若接错必须仔细清洗电极；n
12、4、保护管内应放溴化钾溶液，使铂电极浸没。n5测量完毕，释放仪器面板上的所有按键，用蒸馏水清洗电极和电解池。关闭电源，盖好仪器罩。第18页，本讲稿共21页数据 处理表49-1 维他命C药片中抗坏血酸的分析结果维生素C药片中抗坏血酸的分析结果VC药片的重量/g测量次数消耗电量/mC药片中抗坏血酸含量/mgg-1单次值平均值相对平均偏差/%123第19页，本讲稿共21页思考题n1电解液中加入KBr和冰醋酸的作用是什么？n2所用的KBr如果被空气中的O2氧化，将对测定结果产生什么影响？n3电解过程中，阴极上不断析出H2会对电解液的pH有何影响？n4为何电解电极的阴极要置于保护套中，而指示电极则不需要？n5如何确定本实验库仑滴定中的电流效率达到100%？第20页，本讲稿共21页八、预习要求n1、学习电解和库仑分析的基本理论和基本知识，了解库仑分析的基本原理和法拉第定律；n2、了解恒电流库仑分析的优点和难点，知道该方法如何保证电解的电流效率100%，以及如何解决滴定终点的指示。n3、了解库仑滴定分析在分析检测中的实际应用。n4、了解库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量的原理、实验装置，明确本实验的关键步骤。n5、预习和回答思考题，将在实验开始前抽查提问。第21页，本讲稿共21页