恒电流电解法测定铜含量

实验18　恒电流电解法测定铜含量

实验目的

(1)掌握恒电流电解法的理论知识;

(2)学会应用恒电流电解法测定铜的分析方法。

实验原理

在硫酸酸性介质中，当有恒电流通过惰性Pt电极时，两电极上发生电极反应如下:

铜在阴极网上析出，通过称量阴极网电解前后的质量，便可得知Cu的含量。

仪器和药品

仪器:44B型双联电解分析器、铂金阴极网和铂金螺旋状阳极各一支、烧杯、电磁搅拌棒、分析天平、电吹风、表面皿。

药品:工业CuSO₄·5H₂O、1∶1H₂SO₄、1∶1HNO₃、无水乙醇、蒸馏水。

实验步骤

1．电极的准备

将铂网阴极及螺旋状铂阳极用温热的1∶1HNO₃溶液及蒸馏水浸洗，再用无水乙醇洗一次，然后置于洁净的表面皿上，放入105～110℃烘箱中干燥并使其恒重，记下电极的质量。若只测量Cu含量，阳极不必称量。

2．硫酸铜试样的溶解

称取CuSO₄·5H₂O4～6g，加入约100mL蒸馏水溶解，再加10mL1∶1H₂SO₄，用水稀释至150mL，供电解用。

3．仪器的准备

(1)电解仪上的电流调节旋钮旋到起始位置，搅拌开关置于“停”处，直流电源开关拨至“断”处，接好直流电源，插上交流电源插头。

(2)电极的安装。将阳极(螺旋状铂电极)安放在“+”极架上，旋紧固定螺钉。然后再将阴极(铂网电极)装在“－”极架上，旋紧螺钉。

4．电解操作

(1)烧杯置于带有加热电炉的托盘上，烧杯内放入搅拌子，将电极浸入试液至网状电极露出液面1cm处。

(2)打开直流电源开关，将电解仪上的电源极性闸刀拨至“正电流”位置。

(3)开启搅拌开关。

(4)旋转电流调节电钮至电流表读数为2A左右(电压为2～4V)。

(5)在电解过程中，随时观察电流表，电流应保持在2A左右。若有变动，应作调整;在电解过程中，温度应保持在40℃(用加热系统控制)^①。

(6)当溶液的淡蓝色全部消失后(约1h)，将烧杯向上移动少许或注入少量蒸馏水使部分裸露的电极表面进入溶液。继续电解10min，观察阴极表面上是否有铜析出，若无铜析出，则表示电解完全。否则应继续电解，直至电解完全为止。

(7)电解完全后，关闭搅拌器，在不切断直流电源的情况下，取下盛装试液的烧杯，并以盛有蒸馏水的烧杯浸洗电极2～3次，或用蒸馏水吹洗电极。

(8)将电源极性闸刀开关拨至“断”位置，关闭直流电源开关和交流电源开关。

(9)依次小心取下阴极和阳极，用蒸馏水洗净后并用无水乙醇浸洗一次^②，用吹风机吹干，将阴极和电解铜置于洁净的表面皿上^③，放入烘箱内于110℃烘5min，称重，再放入烘箱内烘2min，烘至恒重，记下数据。

(10)测定完毕后，将阴极浸入1∶1HNO₃溶液中加热使铜溶解完全^④，然后用蒸馏水清洗干净，烘干并称重，其质量应与使用前完全相同。

整理数据，计算铜含量^⑤。

注释

①电解时电解温度不能超过40℃，温度高会产生海绵状含有氧化铜的黑色物沉淀。

②清洗带铜的铂网电极时应采用新的乙醇溶液。

③称量电解后带铜铂网电极应放在已称重的表面皿上，以防铂网电极上的铜末掉下，使测定结果偏低。

④用1∶1HNO₃浸洗带铜铂网电极应在通风橱内进行，因有大量的NO₂气体产生。

⑤若需要特别精确的结果，电解后的试液可用原子吸收分光光度法测定残余铜含量，测出的铜量加上电解析出的铜量，即为试液中的总铜量。

思考题

(1)要想得到牢固、致密、纯净的分析物，在实验中应注意哪些实验条件?

(2)电解铜实验是否可用HCl或HNO₃作酸性介质?