Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т2 (1108741), страница 7
Текст из файла (страница 7)
в) При каком потенциале следует проводить количественное осажденне третьего элемента после выделения первых двух? '5. Галогенид-ионы можно осадить на серебряном аноде в результате реак. ции Ай(тв,) +Х вЂ” »- А8Х(та.)+ е. Глава !9 а) Определите, возможно ли количественное разделение 1 - и Вг -ионов из раствора, содержащего до 0,0400 г-ион/л каждого иона, при контролируемом потенциале серебряного анода. В качестве критерия количественного выделения одного из ионов используйте сиижение исходной концентрации до 1,00 10-' г-иои/л. б) Можно ли теоретически разделить 1- и С1-? в) Если разделение в случае (а) илн (б) возможно, определите, в каком интервале (относительно насыщенного каломельного электрода) следует удерживать потенциал анода? 8.
При каком потенциале (относительно насыщенного каломсльного электрода) исходная концентрация никеля снизится до 1 10 †' г-ион/л в следующих растворах: а) растворе %«+ в хлорной кислоте? б) растворе с равновесной концентрацией С?(, равной 0,0100 г-ион/л? Н!(СХ)«з-.4- 2е д,=~ ВВ (тв.) + 4СХ, Е« = — 0,82 В. в) растворе с равновесной концентрацией У', равной 1,00 !О з г-ион/л (У« — анион ЭДТА) ? «7.
При каком потенциале катода (относнтельио насыщенного каломельного электрода) концентрация Нйз" снизится до 1,00 10 †' г-ион/л в следующих растворах; з) водном растворе Нйз+? б) растворе с равновесной концентрацией 5СХ-, равной 0,100 г-ион/л? Нй'++ 25СХ ц==м Нй(5СЫ)з (вод.), К = 1,8.
10' в) растворе с равновесной концентрацией Вг, равной 0,250 г-ион/л? Н8Вг~з- + 2е м==' Нй (ж,).+ 4Вг, Е« = О, 223 В. '8. Катодпое отделение установки для внутреннего электролиза (см. рис, 19.9) содержит 50,0 ил 0,200 г-вон/л раствора Сцз«и медный электрод. Цинковый электрод, погружснвый в 25,0 мл раствора с концентрацией 2пз«5,00 10-'г-иои,'л служит анодом. Сопротивление ячейки 7,5 Ом.
Определите а) начальный потенциал ячейка до прохождения тока, б) силу начального тока, возникшего при замыкании электродов накоротко проводником, в) потенциал при снижении концентрации Сцт' до 1,00 10 ' г-нон/л, г) теоретическую силу тока, если концентрация Сцз« снизится до 1,00 10 '" г-ион/л, а сопротивление ячейки не изменится, Может ли наблюдаться такой высокий ток? Объясните. 9.
Ячейка для метода внутреннего электролиза (рис. 19-9) составлена из серебряного катода, погруженного в 50,0 мл 0,200 М раствора АЯНОь и медного анода, погруженного в 20,0 мл раствора с концентрацией Сцз«1,00 !О-' г-ион/л. Сопротивлени~ ячейки 8,0 Ом. Определите а) начальный потенциал ячейки до прохоягдения тока, б) потенциал после снижения концентрации ионов серебра до 1,00.10 ' г-иои/л, в) силу начального тока, возникшего при замыканвн электродов накоротко, г) теоретическую силу тока при снижении концентрации Ай«до 1,00 1О з г-иои/л. 1О.
Катодное отделение ячейки для внутреннего электролиза (см. рис. 19-9) содержит 100 мл раствора Со'+ с концентрацией 0,100 г-ион/л и кобальтовый катод. Анодом служит магниевый электрод, погруженный в 20,0 мл раствора с концентрацией Мйз+ 1,00+!О з г-ион/л. Сопротивление ячейки 7,5 Ом. Определите а) начальный потенциал этой ячейки до протекания тока, б) ток при замыкании электродов накоротко, в) потенциал после снижения концентрации Со«+ до 1.00 !О ' г-иои/л.
Электрогравнметрические методы г) теоретическую силу тока, если концентрация Сот+ снизится дэ 1,00 10 ' г-ион(л, а сопротивление ячейки не изменится. Может ли наблюдатьсгв такой ток? Объясните. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. )Тодегз Е. В, е1 а1., У, Е!ес1госЬепь Кос., 95, 25, 33, 129 (1949). 2, йойегз Е. В, е! а)., У. Е!ес1госЬепт. Бос., 98, 447, 452, 457 (195! ) 3, Уллйале У.
У., Апа!. СЫпь Ас1а, 2, 589 (1949). 4. Уллрале У. У., Е!ес1гоапа)у11са! СЬеппв1гу, 2ед., Ыетч Уог)г, 1п)егвс!епсе РцбИвЬегв, 1пс., 1958. 5. аале( Н. У. 5., Тгапз. СЬепь Яос., 91, 373 (1907). 6. 5алг! Н. У. 8., Е)ес1гос!тегп)з(гу апд Е1ес(госЬегп!са! Апа)увз, то1. 2, О!авпотч. В!ас)пе апб 5оп, 1.!д., !940. 7. ЙесИл!)г 6. А., Соп1го!1ег)-Ро1епВа! Апа!ув(в.
Нем Уог!г, ТЬе Маспн1!ап Согпрапу, 1963. 8. 1.тйале У. У., Уолез Я. У... Апа). СЬею., 23, !798 (!951). 3 — 1648 гл.ва 20 Кулонометрические методы анализа Кулонометрня включает группу методов, основанных на измерении количества электричества (в кулонах), необходимого для электрохимнческого превращения определяемого вещества.
Подобно гравиметрическому методу, кулономстрня обладает тем преимуществом перед другими методами анализа, что коэффициент пропорциональности между измеряемым сигналом и концентрацией можно выразить, используя известные физические константы, и поэтому в кулонометрни обычно не требуется проводить калибровку прибора или стандартизацию растворов.
Часто кулоноиетрические методы дают более точные результаты, чем гравиметрические или титриметрическне; обычно они более экспрессны и удобны. Кроме того, кулонометрические методы легко автоматизировать 11 — 3]. Измерение количества электричества Единицы Количество электричества измеряют в кулонах н фарадеях. Кулон — количество электричества, протекающее при пропускании 1 А постоянного тока в течение 1 с. Таким образом, для постоянного тока величиной 1 ампер, протекающего в течение 1 секунд, число кулонов д определяется уравнением д=! ~. (20-!) Если ток меняется во времени, число кулонов выражается интегралом (20-2) Фарадей представляет собой количество электричества, вызывающее превращение 1 г-экв химического соединения на электро- йуяономалзичаские методы анализа де, Поскольку грамм-эквивалент в рсакциях окисления-восстановления соответствует превращениям, нызванным прохождением одного моля электронов, фарадей равен 6,02 1О" электронам. Один фарадей равен также 96493 кулонам.
Пример. Постоянный ток силой 0,800 А пропускали через раствор в течение 15,2 мин. Рассчитайте, сколько граммов меди выделится на катоде и сколько граммов кислорода выделится на аноде, полагая, ~то образуются толька зти два прод кта. пределнм зквпналснтные массы из двух полуреакцпй; Сове + 2е — е- Сп (тв.), 2Н,Π— ь 4с+ Оа (газ) + 4Не. Но ураввепвю (20-!) находим количество электричества = 0,800 А 15,2 мин 60 с)мин = 729,6А.с = — 729,6 Кл илн 729,6 Кл 96493 Клгф — — 7,56 10- Ф, Из определения фарадея следует, что на катоде выделяется 7,56 1О а г-экв меди, а на аноде такое уке количество грамм-эквивалентов нислорода. Таким образом, 63,5 г Сп)моль масса Сн = 7,56 1О-' г-зкн Сп, = 0,240 г, 2 г-зкв Си!моль 32,0 г Оа/моль масса Оа = 7,56 10 а г.экв Ов,! О = 0,0605 г.
в 4 г-экв Оа,!моль Приборы для измерения количества электричества Для точного измерения количества электричсства используют различные устройства, обычно подключаемые последовательно с источником постоянного тока и кулопометрической ячейкой (рис. 20-1). Рис. 20-1. Схема установки для кулонометрнческого анализа. ! — ячейка; у — встечякк яеетеяяяеге тока: 3 — устройстве Кля яаяерекяя Ч. Кулояометрия при постоянном токе. В некоторых кулонометрических методах источник питания обеспечивает протекание через ячейку постоянного тока в течение определенного периода време- 3' Глава 20 ни.
Величины 7 и 7 в уравнении (20-1) измеряются независимо друг от друга, т. е. измерительное устройство, показанное на рис. 20-1, состоит из электрохрономстра для измерения времени д калиброванного сопротивления, включенного последовательно с источником питания, и потенциометра для измерения падения напряжения на сопротивлении. Приведем уравнение (20-1), используя закон Ома, в форму, удобную для вычисления количества электричества г): где Š— измеряемое падение напряжения на калиброванном сопротивлении Я Ом.
На рис. 20-4 представлен прибор, который включает это устройство. Химические кулонометрог. В тех случаях, когда сила тока изменяется во времени, для определения количества электричества г) по уравнению (20-2) требуются интегрирующие устройства. Для этих целей служат химические кулонометры.
На рис. 20-2 представлен хиРис. 20-2. Водородно-кислородный мический кулонометр, сконструи- кулонометр. рованный Лингейном 14). Он сот — платиновые электролы; а — волннан стОит из термостатируемой тр)'брубашка; 3 — бшретка. ки с краном и двух платиновых электродов, Трубка соединена с бюреткой резиновой трубкой; и трубка, и бюретка заполнены 0,5 М раствором сульфата калия.
Пропускание тока вызывает выделение водорода на катоде и кислорода на аноде. Оба газа собирают и их суммарный объем определяют, измеряя обьсм вытесненной жидкости. Температуру газа измеряют термометром, помещенным в водяную рубашку. Пример. Количество Рент н растворе определяли путем количественного иоестановления до Ре'+ на платиновом электроде. По прекрагдеаан пропускания тока в кулонометре, включенном последовательно с рабочей ячейкой, образовывалось 39,3 мл водорода и кислорода (температура 23'С, давление 765 мм рт. ст.). Рассчитайте содержание (и миллиграммах) Рот(50,)а н растворе. Приведение объема газов у стандартным уелоииям даст 765 мм рт.
ст, 273 К К=39,3 мл ', — =36,5мл. 760 мм рт, ст, 296 К Куломометрнчесиие методы анализа В кулонометре протекают следующие реакции: 4Н++ 4е — ~ 2Не (газ), 2НзΠ— т- Оэ(газ)+ 4Н++ 4е. Таким образом, 4 моль электронов вызывают образование 3 моль газа илн каждый фарадей вызывает образование 0,750 моль газа. Поэтому 36,5 мл газа 1 22400 мл!моль 0,750 моль газа/Ф вЂ” 2,17.10 з, 1 г-экв 400 г Реэ(50,)з масса Ге,(зее)з 2,17!О-'Ф моль 1 2 г-экв7моль Геэ(50 ), Разработаны и другие химические кулонометры.
В одном из них, например, используется реакция электрохимического окисления иодид-пона до трииодид-иона; образовавшийся трииодид-нон титруют стандартным раствором тносульфата натрия. Электронные или электромеханические интеграторы. Количество кулонов электричества в случае изменения тока во времени регистрируют ленточными самописцами. Площадь под кривой ток— время можно измерить планиметром или вырезать эту площадь ножницами и затем сравнить ее массу с массой кусочка диаграммы известной площади.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
