3. Электрохимические методы анализа, основанные на применении электролиза
3.1. Вольтамперометрия
Пример 6 поможет Вам при решениизадач № 61 – 63.
Пример . При полярографировании стандартных растворов меди (II) получили следующие результаты (Табл.2).
Таблица 2
|
С(Cu2+)•103,г/мл |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|
h,мм |
9,0 |
17,5 |
26,2 |
35,0 |
Навеску латуни массой 0,1200 г растворили, и раствор разбавили до 50,0 мл.
Вычислить массовую долю меди (II) в образце латуни, если высота волны на полярограмме оказалась равной 23,0 мм.
Решение.Строим градуировочный график в координатах: высота полярогафической волны (h) – концентрация растворов меди (II) (Рис.8).
Рис.8. Градуировочный график
По графику находим С(Cu2+) = 1,24•10–3г/мл соответствующуюh = 23 мм. Находим массу меди (II) в 50,0мл раствора
m =С(Cu2+) • V = 1,24•10–3 • 50,0 = 0,0620г.
Рассчитываем массовую долю (%) меди в латуни
.
Пример 7поможет Вам при решениизадач № 64 – 67.
Для определения кадмия в сплаве методом добавок навеску сплава массой 3,7460г растворили в смеси кислот и полученный раствор разбавили до 250,0 мл. Аликвоту объемом 20,0 мл полярографировали и измерили высоту полярографической волны кадмияравную 18,5 мм. Другие компоненты сплава при условиях проведения анализа не мешали определению кадмия. После добавления в электролизер 5,00 мл 0,0300 М раствораCdSO4высота волны увеличилась до 23,5 мм.
Определить массовую долю (%) кадмия в сплаве.
РешениеРассчитываем концентрацию кадмия в аликвоте раствора по формуле метода добавок [4]
.
В 250,0 мл раствора будет такая же концентрация, как в 20,0 мл.
Находим массу кадмия в растворе
= 0,0222 • 0,250 • 112,411 = 0,6240г.
Рассчитываем массовую долю (%) кадмия в сплаве
.
3.2. Амперометрическое титрование
Пример 8поможет Вам при решениизадач № 68 – 73.
Определить концентрацию кадмия (мг/л)
в растворе, если при амперометрическом
титровании 25,0мл этого
раствора растворомK4[Fe(CN)6]
с
=
0,00358 г/млполучили
следующие результаты (Табл.3).
Таблица 3
|
Vтитранта, мл |
0 |
0,20 |
0,40 |
0,50 |
1,00 |
1,50 |
2,00 |
2,50 |
3,00 |
|
Id, мкА |
75,0 |
75,0 |
75,0 |
75,0 |
120,0 |
165,0 |
210,0 |
255,0 |
300,0 |
Решение.Строим кривую амперометрического титрования(Рис.9) по даннымприведенным в табл.3
Рис.9. Кривая амперометрического титрования.
По кривой амперометрического титрования определяем объем титранта, пошедшего на титрование раствора:V= 0,5 мл.
Рассчитываем массу кадмия в растворе
m(Cd2+)=
•V= 0,00358 • 0,5 = 0,00179 г
= 17,9 мг.
Находим концентрацию кадмия в растворе (мг/л)
ρ*(Cd2+)=
= 17,9/0,025 =
716 мг/л
3.3. Электрогравиметрия
Пример 9поможет Вам при решениизадач № 74 – 77.
Навеску сплава массой 0,8456 г растворили и путем электролиза при силе тока 0,200 А за 20,0 мин выделили полностью на катоде кадмий. Вычислить массовую долю (%) кадмия в сплаве.
Решение:В соответствии с законом Фарадея
,
где mCd– масса выделенного кадмия, г;
I– сила тока, А;
t– время электролиза, с;
MCdмолярная масса, M(Cd2+) = 112,411;
F– постоянная ФарадеяF= 96500;
n– число электронов, участвующих в электрохимическом процессе, определяемое на основании полуреакции:
Cd2+ + 2ē = Cd
Рассчитываем массу кадмия
Массовая доля (%) кадмия в сплаве равна
.