实验4　库仑滴定法测定电镀液中的铬（Ⅵ）

一、实验目的

1.掌握库仑滴定法的基本原理。

2.学会恒电流库仑仪的使用。

3.掌握恒电流库仑滴定法测定电镀液中铬（Ⅵ）的实验方法。

二、实验原理

由于铬（Ⅵ）对人体的健康有严重的危害，所以是环境部门进行水质监测的一项重要内容，为了控制镀铬废液中铬的排放量，必须对这些废液进行检测，使它符合国家的“三废”排放标准。目前，测定水中Cr（Ⅵ）的方法主要有光度法、原子吸收光谱法、化学发光法、离子对色谱法、催化极谱法、恒电流库仑滴定法等，但因方法简单、快速、灵敏，恒电流库仑滴定法深受关注。

库仑滴定法是通过电解产生的物质作为“滴定剂”来滴定被测物质的一种分析方法。在分析时，以100%的电流效率产生一种物质（滴定剂），能与被分析物质进行定量的化学反应，反应的终点可借助指示剂、电位法、电流法等进行确定。这种滴定方法所需的滴定剂不是由滴定管加入的，而是借助于电解方法产生出来的，滴定剂的量与电解所消耗的电量（库仑数）成正比，也即通过法拉第定律进行定量，所以称为“库仑滴定”。

式中，m为电解析出物质的质量，g；M为电解析出物质的摩尔质量，g·mol^-1；n为电极反应中的电子转移数；F为法拉第常数，96485C·mol^-1；Q为电量，C；i为电流强度，A；t为电解时间，s。

库仑仪共有4个电极，其中两个电极为电解电极，另两个电极为测量电极（如图1所示）。铂丝电极（内加硫酸溶液，硫酸稀释至1体积硫酸+3体积水）和双铂片电极为电解电极，钨棒电极（内加饱和K₂SO₄溶液，它在测量过程中作为参比电极使用）和任一单铂片电极为测量电极。

本实验是采用恒电流电解Fe₂（SO₄）₃产生的Fe²⁺来测定铬（Ⅵ）的含量。在铂电极上Fe³⁺被还原为Fe²⁺，然后与样品中的铬（Ⅵ）反应，当铬（Ⅵ）全部被还原为铬（Ⅲ）后，过量的微量Fe²⁺在铂指示电极上发生的氧化反应指示终点。根据滴定过程中消耗的电量，利用库仑定律和已知电量，就可计算出被测物质的质量m。

三、仪器和试剂

仪器：KLT-1型通用库仑仪；电磁搅拌器；万分之一电子天平；250mL容量瓶；移液管。

试剂：浓硫酸；1∶1硝酸；K₂Cr₂O₇；Fe₂（SO₄）₃；K₂SO₄；0.1%CoSO₄；0.1g·mL^-1Na₃PO₄；2%铜试剂，所有试剂均为分析纯；蒸馏水。

四、实验步骤

1.将铂电极浸入1∶1硝酸溶液中，数分钟后，取出用蒸馏水吹洗，滤纸沾掉水珠。

2.按说明书连接好仪器。打开仪器电源，预热库仑仪。

3.在电解杯中加入40mL电镀液，再分别加入0.1% CoSO₄2.0mL、0.1g·mL^-1Na₃PO₄0.5mL、2%铜试剂2.0mL，消除CN^-、Pb²⁺、Cu²⁺的干扰，再加入15mL浓硫酸及5mL0.5mol·L^-1Fe₂（SO₄）₃溶液。

4.“量程选择”置10mA，“工作，停止”开关置工作状态，按下“电流”和“上升”开关，再同时按下“极化电位”和“启动”按键，微安表指针应小于20，如果较大，调节“补偿极化电位”旋钮，使其达到要求。弹起“极化电位”按键，按“电解”按钮，开始电解。终点指示灯亮，电解停止。记下电解库仑值（mC）。同样步骤测定。重复实验4～5次。

五、数据处理

将几次测量的结果，算出毫库仑的平均值。按法拉第定律计算Cr（Ⅵ）含量（以mol·L^-1计）。

六、思考题

1.写出滴定过程中工作电极上的电极反应和溶液中的化学反应。

2.写出指示电极上的电极反应。

3.库仑滴定的原理和先决条件是什么？

4.为什么要把库仑池中的辅助电极隔离。

【注意事项】

1.每次测定都必须准确量取试液。

2.电极的极性切勿接错，若接错必须仔细清洗电极。

3.保护管内应放溴化钾溶液。

4.工作电极、辅助电极必须预处理。