第五章 伏安分析法习题解答
１．产生浓差极化的条件是什么？
解：使用小面积的极化电极如滴汞电极或微铂电极，溶液保持静止（不搅拌）
２．在极谱分析中所用的电极，为什么一个电极的面积应该很小，而参比惦记则应具有大面积？
解：使用小面积的电极作阴极，可以使电极上具有较高的电流密度，以保证产生浓差极化．而使用大面积汞池电极作阳极，可以使电解过程中阳极产生的浓差极化很小，阳极的电极电位保持恒定，从而使极化电极的电位完全由外加电压所控制．
３．在极谱分析中，为什么要加入大量支持电解质？加入电解质后电解池的电阻将降低，但电流不会增大，为什么？
解：加入支持电解质是为了消除迁移电流．由于极谱分析中使用滴汞电极，发生浓差极化后，电流的大小只受待测离子扩散速度（浓度）的影响，所以加入支持电解后，不会引起电流的增大．
４．当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，是否还引起滴汞电极电位的改变及参加电极反应的物质在电极表面浓度的变化？
解：极谱分析中，由于滴汞电极的电位受外加电压所控制，
所以当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，会引起滴汞电极电位的改变．但由于滴汞电极表面待测离子浓度已经降低到很小，甚至为零，而溶液本体中待测离子尚来不及扩散至极化电极表面，所以不会引起电极表面待测离子浓度的变化．
５．残余电流产生的原因是什么？它对极谱分析有什么影响？
解：残余电流的产生主要有两个原因，一为溶液中存在微量的可以在电极上还原的杂质，二为充电电流引起．
它对极谱分析的影响主要是影响测定的灵敏度．
６．极谱分析用作定量分析的依据是什么？有哪几种定量方法？如何进行？
解：根据极谱扩散电流方程式,id=607nD1/2m2/3t1/6C,当温度、
底液及毛细管特性不变时，极限扩散电流与浓度成正比，
这既是极谱定量分析的依据。
极谱定量方法通常有直接比较法，标准曲线法，标准加入法等三种。
s
s
x
x ch
hc?)( 1
VhVVH
hVc
c
VV
cVVc
KHKch
xs
xss
x
s
ssx
xx
)(
)( 3
(2)绘制标准曲线，然后在相同条件下测定未知液，再从工作曲线上找出其浓度
７．举例说明产生平行催化波的机制．
解：极谱催化波属于一种极谱动力波，其中化学反应与电极反应平行,A + n e - B
B + X A + Z ( C h e m i c a l r e a c t i o n )
k
E l e c t r o d e r e a c t i o n )
当氧化剂 X在电极上具有很高的超电位时，就可以保证上述催化循环进行下去，由于大量消耗的氧化剂是 X,它可以在溶液中具有较高浓度,A则被不断地消耗和再生，总浓度基本保持不变，产生的催化电流与催化剂 A的浓度成正比．
Y b 3 + + n e - Y b 2 +
5 Y b 3 + + M n 2 + + 4 H 2 O
k
5 Y b 2 + + M n O 4 - + 8 H +
８．方波极谱为什么能消除电容电流？
解：根据方波电流产生的机制，方波电压通过电解池产生的电容电流随时间而很快地衰减，即：
RC
t
s ei
R
U
c
因此，只要时间足够长，就可以将电容电流衰减至最小，
甚至可以忽略不计．
９．比较方波极谱及脉冲极谱的异同点．
解：充电电流限制了交流极谱灵敏度的提高，将叠加的交流正弦波该为方波，使用特殊的时间开关，利用充电电流随时间很快衰减的特性（指数特性），在方波出现的后期，记录交流极化电流信号，而此时电容电流已大大降低，故方波极谱的灵敏度比交流极谱要高出两个数量级．
方波极谱基本消除了充电电流，将灵敏度提高到 10-7 mol.L-1
以上，但灵敏度的进一步提高则受到毛细管噪声的影响．脉冲极谱是在滴汞电极的每一滴汞生长后期，叠加一个小振幅的周期性脉冲电压，在脉冲电压后期记录电解电流．由于脉冲极谱使充电电流和毛细管噪声电流都得到了充分衰减，提高了信噪比，使脉冲极谱成为极谱方法中测定灵敏度最高的方法之一．根据施加电压和记录电流方式的不同，脉冲极谱分为常规脉冲极谱和微分脉冲极谱两种．
10.在 0.1mol.L-1氢氧化钠溶液中,用阴极溶出伏安法测定 S2-,以悬汞电极为工作电极,在 -0.4V时电解富集,然后溶出,
(1)分别写出富集和溶出时的电极反应式,
(2)画出它的溶出伏安图,
解,(1)电极反应式,
富集,S2- +Hg - 2e =HgS↓
溶出,HgS + 2e = S2- + Hg
(2)溶出伏安图,
电位变化方向,更负
-i
-0.4V
11.在 0V(对饱和甘汞电极 )时,重铬酸根离子可在滴汞电极还原而铅离子不被还原,若用极谱滴定法以重铬酸钾标准溶液滴定铅离子,滴定曲线形状如何?为什么?
解,铅无电活性,不能在滴汞电极上被还原,因而在化学计量点之前,电流很低,化学计量点之后,
重铬酸根过量,开始还原,电流开始增加,
i
V
12.在双指示电极电位滴定中,以 I2溶液滴定 S2O32-,此滴定的滴定曲线应该呈什么形状?为什么?
解,
在滴定开始至终点之前（ 0<a<1),没有可逆电对存在,DU
最大，终点之后，存在可逆电对 I2/I-,故 DU开始减小．
U
a
0<a<1 a>1
13.3.000g锡矿试样以 Na2O2熔融后溶解之,将溶液转移至 250mL
容量瓶,稀释至刻度,吸取稀释后的试液 25mL进行极谱分析,测得扩散电流为 24.9mA.然后在此液中加入 5mL浓度为 6.0x10-3mol.L-1
的标准锡溶液,测得扩散电流为 28.3mA.计算矿样中锡的质量分数,
解,根据公式,
得 Cx = 3.30× 10-3mol.L-1
W%=Cx × 0.250 × 118.3 × 100%/3.000=3.25%
VhVVH
hVCC
xs
xss
x )(
14.溶解 0.2g含镉试样,测得其极谱波的波高为 41.7mm,在同样实验条件下测得含镉 150,250,350,及 500mg的标准溶液的波高分别为 19.3,32.1,45.0及 64.3mm,计算试样中的质量分数,
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
20
30
40
50
60
70
Cx = 32 4 m g
h
m g
解,绘制标准曲线,如右图所示,
从图中查得,当波高为 41.7
时,对应的质量为 324mg.
故质量分数为,
324 × 10-6/0.2 × 100%
= 0.162%
15,用下列数据计算试样中铅的质量浓度,以 mg.L-1表示,
溶液 在 -0.65V测得电流 /mA
25.0mL 0.040mol.L-1KNO3稀释至 50.0mL
25.0mL 0.040mol.L-1KNO3加 10.0mL试样溶液,稀释至
50.0mL
25.0mL 0.040molo.L-1 KNO3加 10.0mL试样,加 5.0mL 1.7
× 10-3 mol.L-1 Pb2+,稀释至 50.0mL
12.4
58.9
81.3
解,设试样中铅的摩尔浓度为 CPb,则,
i1 = 58.9-12.4= 46.5 = KCPb × 10.0/50.0
i2 = 81.5-12.4 = 69.1 = K (CPb × 10.0 + 5.0 × 1.7 × 10-3)/50.0
i2/i1 = 69.1/46.5 = (CPb × 10.0 + 5.0 × 1.7 × 10-3)/(CPb × 10.0)
得,CPb = 0.00175
质量浓度为 CPb × MPb × 1000
= 0.00175 × 207.2 × 1000=362.3mg.L-1
１．产生浓差极化的条件是什么？
解：使用小面积的极化电极如滴汞电极或微铂电极，溶液保持静止（不搅拌）
２．在极谱分析中所用的电极，为什么一个电极的面积应该很小，而参比惦记则应具有大面积？
解：使用小面积的电极作阴极，可以使电极上具有较高的电流密度，以保证产生浓差极化．而使用大面积汞池电极作阳极，可以使电解过程中阳极产生的浓差极化很小，阳极的电极电位保持恒定，从而使极化电极的电位完全由外加电压所控制．
３．在极谱分析中，为什么要加入大量支持电解质？加入电解质后电解池的电阻将降低，但电流不会增大，为什么？
解：加入支持电解质是为了消除迁移电流．由于极谱分析中使用滴汞电极，发生浓差极化后，电流的大小只受待测离子扩散速度（浓度）的影响，所以加入支持电解后，不会引起电流的增大．
４．当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，是否还引起滴汞电极电位的改变及参加电极反应的物质在电极表面浓度的变化？
解：极谱分析中，由于滴汞电极的电位受外加电压所控制，
所以当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，会引起滴汞电极电位的改变．但由于滴汞电极表面待测离子浓度已经降低到很小，甚至为零，而溶液本体中待测离子尚来不及扩散至极化电极表面，所以不会引起电极表面待测离子浓度的变化．
５．残余电流产生的原因是什么？它对极谱分析有什么影响？
解：残余电流的产生主要有两个原因，一为溶液中存在微量的可以在电极上还原的杂质，二为充电电流引起．
它对极谱分析的影响主要是影响测定的灵敏度．
６．极谱分析用作定量分析的依据是什么？有哪几种定量方法？如何进行？
解：根据极谱扩散电流方程式,id=607nD1/2m2/3t1/6C,当温度、
底液及毛细管特性不变时，极限扩散电流与浓度成正比，
这既是极谱定量分析的依据。
极谱定量方法通常有直接比较法，标准曲线法，标准加入法等三种。
s
s
x
x ch
hc?)( 1
VhVVH
hVc
c
VV
cVVc
KHKch
xs
xss
x
s
ssx
xx
)(
)( 3
(2)绘制标准曲线，然后在相同条件下测定未知液，再从工作曲线上找出其浓度
７．举例说明产生平行催化波的机制．
解：极谱催化波属于一种极谱动力波，其中化学反应与电极反应平行,A + n e - B
B + X A + Z ( C h e m i c a l r e a c t i o n )
k
E l e c t r o d e r e a c t i o n )
当氧化剂 X在电极上具有很高的超电位时，就可以保证上述催化循环进行下去，由于大量消耗的氧化剂是 X,它可以在溶液中具有较高浓度,A则被不断地消耗和再生，总浓度基本保持不变，产生的催化电流与催化剂 A的浓度成正比．
Y b 3 + + n e - Y b 2 +
5 Y b 3 + + M n 2 + + 4 H 2 O
k
5 Y b 2 + + M n O 4 - + 8 H +
８．方波极谱为什么能消除电容电流？
解：根据方波电流产生的机制，方波电压通过电解池产生的电容电流随时间而很快地衰减，即：
RC
t
s ei
R
U
c
因此，只要时间足够长，就可以将电容电流衰减至最小，
甚至可以忽略不计．
９．比较方波极谱及脉冲极谱的异同点．
解：充电电流限制了交流极谱灵敏度的提高，将叠加的交流正弦波该为方波，使用特殊的时间开关，利用充电电流随时间很快衰减的特性（指数特性），在方波出现的后期，记录交流极化电流信号，而此时电容电流已大大降低，故方波极谱的灵敏度比交流极谱要高出两个数量级．
方波极谱基本消除了充电电流，将灵敏度提高到 10-7 mol.L-1
以上，但灵敏度的进一步提高则受到毛细管噪声的影响．脉冲极谱是在滴汞电极的每一滴汞生长后期，叠加一个小振幅的周期性脉冲电压，在脉冲电压后期记录电解电流．由于脉冲极谱使充电电流和毛细管噪声电流都得到了充分衰减，提高了信噪比，使脉冲极谱成为极谱方法中测定灵敏度最高的方法之一．根据施加电压和记录电流方式的不同，脉冲极谱分为常规脉冲极谱和微分脉冲极谱两种．
10.在 0.1mol.L-1氢氧化钠溶液中,用阴极溶出伏安法测定 S2-,以悬汞电极为工作电极,在 -0.4V时电解富集,然后溶出,
(1)分别写出富集和溶出时的电极反应式,
(2)画出它的溶出伏安图,
解,(1)电极反应式,
富集,S2- +Hg - 2e =HgS↓
溶出,HgS + 2e = S2- + Hg
(2)溶出伏安图,
电位变化方向,更负
-i
-0.4V
11.在 0V(对饱和甘汞电极 )时,重铬酸根离子可在滴汞电极还原而铅离子不被还原,若用极谱滴定法以重铬酸钾标准溶液滴定铅离子,滴定曲线形状如何?为什么?
解,铅无电活性,不能在滴汞电极上被还原,因而在化学计量点之前,电流很低,化学计量点之后,
重铬酸根过量,开始还原,电流开始增加,
i
V
12.在双指示电极电位滴定中,以 I2溶液滴定 S2O32-,此滴定的滴定曲线应该呈什么形状?为什么?
解,
在滴定开始至终点之前（ 0<a<1),没有可逆电对存在,DU
最大，终点之后，存在可逆电对 I2/I-,故 DU开始减小．
U
a
0<a<1 a>1
13.3.000g锡矿试样以 Na2O2熔融后溶解之,将溶液转移至 250mL
容量瓶,稀释至刻度,吸取稀释后的试液 25mL进行极谱分析,测得扩散电流为 24.9mA.然后在此液中加入 5mL浓度为 6.0x10-3mol.L-1
的标准锡溶液,测得扩散电流为 28.3mA.计算矿样中锡的质量分数,
解,根据公式,
得 Cx = 3.30× 10-3mol.L-1
W%=Cx × 0.250 × 118.3 × 100%/3.000=3.25%
VhVVH
hVCC
xs
xss
x )(
14.溶解 0.2g含镉试样,测得其极谱波的波高为 41.7mm,在同样实验条件下测得含镉 150,250,350,及 500mg的标准溶液的波高分别为 19.3,32.1,45.0及 64.3mm,计算试样中的质量分数,
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
20
30
40
50
60
70
Cx = 32 4 m g
h
m g
解,绘制标准曲线,如右图所示,
从图中查得,当波高为 41.7
时,对应的质量为 324mg.
故质量分数为,
324 × 10-6/0.2 × 100%
= 0.162%
15,用下列数据计算试样中铅的质量浓度,以 mg.L-1表示,
溶液 在 -0.65V测得电流 /mA
25.0mL 0.040mol.L-1KNO3稀释至 50.0mL
25.0mL 0.040mol.L-1KNO3加 10.0mL试样溶液,稀释至
50.0mL
25.0mL 0.040molo.L-1 KNO3加 10.0mL试样,加 5.0mL 1.7
× 10-3 mol.L-1 Pb2+,稀释至 50.0mL
12.4
58.9
81.3
解,设试样中铅的摩尔浓度为 CPb,则,
i1 = 58.9-12.4= 46.5 = KCPb × 10.0/50.0
i2 = 81.5-12.4 = 69.1 = K (CPb × 10.0 + 5.0 × 1.7 × 10-3)/50.0
i2/i1 = 69.1/46.5 = (CPb × 10.0 + 5.0 × 1.7 × 10-3)/(CPb × 10.0)
得,CPb = 0.00175
质量浓度为 CPb × MPb × 1000
= 0.00175 × 207.2 × 1000=362.3mg.L-1
