Вопросы для самоконтроля

1. Сущность кулонометрического анализа.

2. Понятие и физический смысл электрохимического эквивалента вещества, постоянной Фарадея.

3. Принципиальные схемы кулонометрических установок.

4. Основные характеристики элементов кулонометрических устройств.

5. Виды кулонометрии (прямая, косвенная).

6. Классификация методов кулонометрии по постоянству электрических характеристик.

7. Определение затрат электроэнергии в различных методах кулонометрии.

8. Требования к реакциям в кулонометрическом анализе.

9. Различные виды электродов в кулонометрии.

10. Обработка экспериментальных данных кулонометрического анализа.

11. Способы калибровки кулонометров.

12. Достоинства и недостатки кулонометрии.

Решение типовых задач

Задача 1. При кулонометрическом титровании пробы четырехвалентного церия объемом 5,00 мл электрогенерируемыми ионами двухвалентного железа при силе тока 24,0 мА потребовалось 100 секунд. Определить содержание (г/л) Се⁴⁺ в исследуемом растворе.

Решение. В ходе анализа протекают реакции:

а) на электроде Fe³⁺ + 1e^- → Fe²⁺

б) в растворе Се⁴⁺ + 1е^- → Се³⁺

В соответствии с объединенным законом Фарадея (4):

, (г/л)

После подстановки численных значений:

г/л.

Задача 2. Навеску латунного припоя 0,6578 г растворили и через полученный раствор в течении 20,0 мин пропускали ток силой 1,0 А. При анализе на катоде количественно выделилась медь по реакции (выход по току 80%):

Cu²⁺ +2e^- → Cu⁰

Определить процентное содержание (А%) меди в припое.

Решение. Определим количество электричества, затраченного на анализ:

кул (А·с)

Массу меди, выделившейся на катоде, рассчитываем по уравнению Фарадея (4):

г

Тогда процентное содержание меди в припое (А%) равно:

Задача 3. На полное восстановление цинка из пробы 10,00 мл при силе тока 100 мА затрачено 26 мин. Определить содержание цинка (г) в пробе и молярную концентрацию его в исследуемом растворе.

Решение. Содержание цинка в пробе (г) находим по уравнению Фарадея(4):

г.

Число молей цинка в одном литре исследуемого раствора:

г-моль/л.

Задача 4. При кулонометрическом контроле раствора, содержащего ионы трехвалентного металла при силе тока 1,0 А затрачено 15 минут. В ходе анализа масса катода увеличилась на 0,6497 г. Какой металл содержался в исследуемом растворе, если выход по тку составил 100%?

Решение. Используя уравнение Фарадея (4), рассчитаем атомную масса количественно выделившегося на рабочем (генераторном) электроде металла:

По периодической системе (таблице) химических элементов Д. И. Менделеева определяем наличие в исследуемом растворе висмута (А.м=208,98).

2.3. Полярографический анализ

Метод полярографии предложен для анализа чешским ученым Ярославом Гейровским (1890-1967) в 1922 г. Первый полярограф Я. Гейровский и М. Шиката сконструировали в 1925 г. Я. Гейровский руководил созданным в Праге в 1946 г. институтом полярографии. В 1959 г. за создание и развитие метода удостоен Нобелевской премии.

Основными преимуществами полярографии являются возможности одновременного качественного и количественного контроля проб, определения ряда ионов при их совместном присутствии без предварительного разделения, проведения повторных анализов одной и той же пробы (неразрушающий контроль).