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图 8-8 Weston标准电池(饱和型)
8-12 有0.03A电池流过以下电池
Pt│V3+(1.00×10-5mol/L),V2+(1.00×10-1mol/L)‖Br-(2.00×10-1mol/L),AgBr(饱和)│Ag
已知 V3++e 8-13 自发电池
Pt│Fe(CN)6-4(4.00×10-2mol/L),Fe(CN)6- 3(1.00×10-3mol/L)‖Ag+ (2.00×10-2mol/L)│Ag 25oC时,已知 Fe(CN)63?+e 100 ml,问
(1) 当有0.016A电流流过电池时,最初的电动势(端电压)是多少? (2) 当稳定的电流0.016A流过电池12分钟以后,电池的电动势是多少?
(不计内阻改变,并假设电极部分的溶液浓度是均匀的。)
8-14 计算与下述溶液接触的银电极电位
(1) 1.00?10?4 mol/L AgNO3
(2) 由25.0 ml 0.050mol/L KBr和20.0 ml 0.100mol/L AgNO3混合而得的溶液 8-15 计算反应 Zn(C2O4)22?+2e
生成常数为2.3?107。 Zn2++2e 8-16 可用下述电池测定pCrO42?
Ag│Ag2CrO4(饱和),CrO42-(X mol/L)‖S.C.E︱∣︱ 已知Ag++e
Ag的?0 = 0.799V,Ag2CrO4的Ksp = 1.0?10?12。问
(1) 不计液接界电位导出电池电动势与pCrO42?的关系式。 (2) 25 oC时测得电池电动势为?0.285V,计算pCrO42?。
V2+, ?0 =-0.255V; AgBr的Ksp = 7.7?10?13。电池的最初内阻为1.8?。计算25oC
时,电池的最初电动势(端电压)是多少?
Fe(CN)64?,?0 = 0.36V。电池内阻为2.5?,两个半电池溶液各为
Zn+2C2O22? 的标准电位(25oC)。已知络合物Zn(C2O4)22? 的 Zn的?0 = ?0.763V。
第九章 电位分析法及离子选择性电极 Potentiometry and Ion Selective Electrade 9-1 何谓电位分析法?
9-2 电位分析法中应使用哪一类电极组成电化学电池?解释之。 9-3 电位法中为什么不能使用普通的伏特计来测量电动势?应如何测量? 9-4 以氟离子选择电极和pH玻璃电极为例,讨论薄膜电极电位形成的一般概念。 9-5 简述流动载体电极的原理及类型。
9-6 气敏电极与一般离子选择性电极在构造上有何必不同? 9-7 试讨论酶电极和离子敏感场效应晶体管的电位响应原理。
Pot9-8 如何决定离子选择性电极的检出限?解释选择性系数KNO?,SO32?的含义?
49-9 名词解释:不对称电位、碱差、酸差、总离子强度调节液、能斯特响应、线性范围、级差、斜率转换
系数。
9-10 用直接电位法测定成分比较复杂试样中的某一组分,应怎样设计实验? 9-11 用pH计测量溶液pH值时,为什么可以从pH计表上直接读出pH值?
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9-12 与一般滴定分析方法相比较,电位滴定法的优点是什么?
(以下习题除指明者外,均不考虑离子强度的影响,温度为25o。)
9-13(a)已知CuBr的溶度积常数为5.9?10?9,计算反应CuBr+e Cu+Br? 的标准电极电位。
(b)写出一电池,其中有饱和甘汞电极(S.C.E)和铜指示电极,可用作测定Br? 的第二类电极。 (c)写出上述电池的电动势同pBr的关系式(假定液接电位忽略不计)。
(d)测得(b)中电池的电动势为0.076V,计算与铜电极相接触溶液的pBr值。已知Cu++e
Cu,
?0 = 0.521V
9-14 测得下述电池的电动势为0.275V
Mg2+离子选择电极?Mg2+(a=1.15?10?2mol/L)?? S.C.E
(a)用未知溶液取代已知镁离子活度的溶液后,测得电池的电动势为0.412V,问未知液的pMg是
多少?
(b)假定由液接电位造成的误差为?0.002V,则Mg2+活度的真实值在什么范围以内?
9-15 当下述电池中的溶液为pH4.00的缓冲溶液时,25o 时用毫伏计测得下列电池的电动势为0.209V 玻璃电极?H+(a=x)?? S.C.E
当缓冲液由未知溶液代替时,毫伏计读数为0.312V,试计算溶液的pH值。
9-16 钙离子电极常受镁离子的干扰,在固定镁离子的浓度为1.0?10?4mol/L的情况下, 实验测得钙离子
Pot的电极电位列于下表,请求出KCa,Mg
c (Ca2+), mol/L 1.0?10?2 1.0?10?3 1.0?10?4 1.0?10?5 1.0?10?6 +30.0 +2.0 -26.0 -45.0 -47.0 ?, mV (vs.SCE) 9-17 冠醚中性载体膜钾电极与饱和甘汞电极(以醋酸锂为盐桥)组成测量电池,在0.01mol/L NaCl中测
得电池电动势为58.2mV(钾电极为负极),在0.01mol/L KCl中测得电池电动势为88.8mV(钾电极
Pot为正极),钾电极响应斜率为 55.0mV/pK,计算KK,Na值。
9-18 晶体膜氯电极对CrO42?的电位选择性系数为2.0?10?3,当氯电极用于测定pH为6的0.01mol/L铬酸
钾溶液中的5.00?10?4mol/L Cl? 时,估计方法相对误差有多大?
9-19 用氟离子选择性电极测定水样中的氟。取水样25.00ml加TISAB 25.00ml,测得其电位值为+0.1372V
(对SCE), 再加入1.00?10?3mol/L标准氟溶液1.00ml,测得其电位值为+0.970V(对SCE),氟电极的响应斜率为58.0mV/pF,考虑稀释效应的影响,精确计算水样中氟离子的浓度。
9-20 某pH计的标度改变一个pH单位,相应电位改变60mV。若以响应斜率为50mV/pH的玻璃电极来
测定pH为5.00的溶液
(a)采用pH为2.00标准缓冲溶液定位,测定结果的绝对误差为多大? (b)改用pH为4.00标准缓冲溶液定位,结果又如何?
9-21 有玻璃电极,内阻r为100M?,响应斜率为50mV/pH,若它与SCE组成电池测得电动势E为1.000V
时,用输入阻抗R为1012?和1010?的仪表测量,各产生的测量误差相当于多少pH值(测量等效线路见例9-1) ※ ※ ※
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9-22 一次分析物加入法与一次标准物加入法相似。试根据一次标准物加入法的原理,讨论一次分析物
加入法的原理、计算式及应用特点?(设体积为V,浓度为c,电动势为E,未知物用x下标,标准物用s下标)
9-23 有两支性能完全相同的氟电极,分别插入体积为25.00ml的含氟试液和体积为50.00ml的空白溶液
中(两溶液中均含有相同浓度的TISAB),用盐桥连接两溶液,测量此电动势,向空白溶液滴加浓度为1.00?10?4mol/L的氟离子标准溶液,直至电池电动势为零,所需标准溶液的体积为5.27ml,计算试液中的含氟量。(以mg/L表示)
9-24 有人用pH玻璃电极测 得 缓冲溶液的pH值为4.501,你对这一结果怎么看?
第十章 电解分析与库仑分析法 Electrolysis and Coulometry
10-1 解释下列名词:电解、理论分解电压、实际分解电压、极化现象、浓差过电位、电化学过电位、
电流效率。
10-2 比较电解分析方法与库仑分析方法的异同点。 10-3 写出电解方程式的数学表达式,并说明其中的含义。 10-4 如何理解控制电位电解和控制电流电解过程?
10-5 比较控制电位库仑分析和库仑滴定法在原理上有何不同? 10-6 为什么库仑分析中要求电流效率在100%下进行电解? 10-7 为什么恒电流库仑分析法又称为库仑滴定法? 10-8 简述微库仑法的原理?
10-9 某电解池的内阻为0.50?,铜在硫酸铜溶液中的分解电压为1.35V,要获得0.75A的电解电流,外
加电压应是多少?(假设在此电流密度下,浓差极化可以忽略不计)
10-10 在0.100mol/L CuSO4溶液中,其中H2SO4浓度为1.00 mol/L,在一对Pt电极上电解,O2在Ca及
Pt电极上析出过电位分别为0.85V及0.40V,H2在Cu上析出的过电位为0.60V,试问: (1) 外加电压达到何值时,Cu才开始在阴极上析出?
(2) 若外加电压刚好等于氢析出的分解电压,当电解完毕留在溶液中未析出才铜的浓度是多少?
10-11 有一溶液体系,由2.00mol/L HClO4、1.00?10?3mol/L Cd(ClO4)2及0.100 mol/L TlClO4组成,要测
其中Tl+浓度。已知
O2 + 4H+ + 2e Tl+ + e Cd2+ + 2e
2H2O ?0 = 1.229V
Tl ?0 = ?0.337V Cd ?0 = ?0.403V
O2在Pt上析出过电位为0.40V,H2在铊上析出过电位为0.80V。
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(1)要使Tl开始析出,加在溶液中两个铂电极上的电压为多少?(假设阴极上的过电位可以忽略不计)
(2)要使阴极上没有其他物质析出,在此电解池上所能加的最大电压是多少? (3)在(2)条件下,Tl能回收的最大百分率是多少?
10-12 含氯化物和碘化物的混合试样重2.10g,溶解后加氨水使其氨化,移入配有银电极的库仑电解池中,
使银电极的电位保持在-0.060V(vs.SCE),碘离子可定量地沉积为AgI,而Cl?不干扰。与电解池串联的氢氧库仑计中气体混合物体积为38.1ml(已校正了水蒸汽压),温度为23.5?C,压力为100658 Pa。当I? 沉积完全后,酸化溶液,阳极电位保持在+0.250V(vs.SCE),使AgCl定量的沉积。在此过程中,库仑计产生的气体体积为44.6ml。试计算试样中BaCl2和BaI2的百分含量。 10-13 用库仑滴定法测定某制剂中砷的含量。称取样品6.39g溶解后用肼将As(V)还原为As(III),
在弱碱性介质中由电解产生的I2来滴定As(III): 3I?
I3? +2e
HAsO42? + 3I? + 2CO2 + H2O
HAsO32? + I3? +2HCO3?
电流强度为95.4mA,经14min2s到达终点,计算样品中As2O3的质量分数为多少?
10-14 用控制电位库仑分析法测定某试样中Fe2+含量。以铂网为阳极,电位控制在0.8V(vs.SCE),将
Fe2+氧化为Fe3+,测得电流和时间的数据如下
i , mA t , min 125.9 104.7 69.2 45.7 30.2 20.0 13.2 8.90 1.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 试计算试样中的含铁量为多少mg?
10-15 检测某炼焦厂下游河水中的含酚量,可用库仑法进行。为此,取水样100ml,酸化后加入KBr。
电解产生Br2同酚发生如下反应 C6H5OH +3Br2
Br3C6H2OH + 3HBr
电解电流为20.8mA,需要580s。问水样中含酚量为多少浓度?
※ ※ ※
10-16 从电解方程式出发,讨论恒电流电解在固定外加电压时,阴极电位与时间的关系(见图10-3曲线
2),以及控制阴极电位电解时,外加电压与时间的关系(见图10-5曲线2)。
10-17 今有含量相同A2+、B2+金属离子的混合水溶液,用控制电解法进行分离,设A2+比B2+更容易被还
原,若要使99.9%的A2+离子被还原分离出来,而使B2+物质被还原量不超过0.1%,请判断电解时两个相应的半反应电位差至少应相差多少伏?
10-18 请解释库仑滴定电流法指示终点曲线图10-11(b)(c)体系的所示的现象。 10-19 根据下述反应
设计用库仑滴定法测定1mg 8-羟基喹啉方案。
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第十一章 极谱分析法和伏安分析法 Polarography and Voltammetry
11-1 如何理解极谱分析是特殊条件下的电解? 11-2 滴汞电极有何特点?
11-3 尤考维奇方程式的数学表达式如何?式中各项符号的含义是什么?
11-4 经典极谱法的干扰电流有哪些?它们是怎样产生的?实验中是怎样加以消除的? 11-5 极谱分析的底液组成是什么?各组成起什么作用?
11-6 现代极谱、伏安技术是通过哪些途径降低检出限的?举例说明。 11-7 极谱催化波的类型有哪些?解释产生的过程。 11-8 试述溶出伏安法以及微分脉冲极谱法的基本原理? 11-9 何谓超微电极、化学修饰电极?它们的主要特点是什么?
11-10 在0.1mol/L的KCl溶液中,含有Pb2+ 浓度为2.00?10?3mol/L在极谱滴汞电极上Pb2+ 还原成Pb时
的极限扩散电流为20.0?A,所用的滴汞电极的毛细管常数为2.50mg2/3 s1/6,计算Pb2+ 在该介质中的扩散系数?
11-11 Zn2+在1mol/L的NaOH溶液中扩散电流常数为3.14,它在滴汞电极上被还原生成汞齐。在?DME为
?1.70V(vs.SCE)处测得其扩散电流为7.00?10?6A,在该电位下测得滴汞电极的汞的流量为2.83 mg/s,滴下周期为3.02s。求溶液中Zn2+ 浓度?
11-12 在稀的水溶液中氧的扩散系数为2.60?10?5cm2/s。在一个氧浓度为2.50?10?4mol/L的0.01mol/L的
KNO3溶液中。在?DME = ?1.50V(vs.SCE)处所得扩散电流为5.8?A,m及t依次为1.85mg/s及4.09s 。问在此条件下O2被还原成什么状态?
11-13 某一溶液所得到的铅的极谱波,当m为2.50mg/s及t为3.40s时,扩散电流为6.70?A。调整毛细管
上的汞柱高度,使t变成4.00s,问在此新条件下铅波的扩散电流为多少? 11-14 在25?C时,测得某可逆还原波在不同电位时的扩散电流值如下: ? , V(vs.SCE) ?0.395 ?0.406 ?0.415 ?0.422 ?0.431 ?0.445 i, ?A 0.48 0.97 1.46 1.94 2.43 2.92 极限扩散电流为3.24?A,试计算电极反应中的电子转移数及半波电位。
11-15 0.1mol/L NaClO4中锌的半波电位为-0.998V(vs.SCE),当加入4.00?10?2mol/L乙二胺后,?1/2移到
-1.309V。而在0.1mol/L NaClO4和1.96mol/L乙二胺溶液中锌的?1/2为-1.450V。问锌-乙二胺配合物的化学式和解离常数是多少?
11-16 某未知溶液中镍的扩散电流为3.75?A。将1ml的1.00?10?2mol/L标准镍溶液加入到20.0 ml未知液
中去,混合液的镍扩散电流增至6.80?A。求未知液中的镍的浓度。 11-17 用标准加入极谱法测定铅获得如下数据。 溶 液 25.0cm3 0.40mol/L KNO3 稀释至50.0ml 25.0cm3 0.40mol/L KNO3及10.0cm3样品溶液 稀释至50.0ml 25.0cm3 在?0.65V测得电流?A 12.4 58.9 81.5 0.40mol/L KNO3、10.0ml样品及5.00ml 1.70?10?3mol/L Pb2+溶液 稀释至50.0ml 计算样品溶液中铅的含量(mg/L)
※ ※ ※
11-18 在酸性介质中,Cu2+ 的半波电位约为0V,Pb2+ 的半波的半波电位约为-0.4V,Al3+ 的半波电位在氢
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