แบบฝึกหัด Coulometry & electrogrovimetry

1. แบบฝึกหัด
Coulometry & Electrogrovimetry
หมายเหตุ ตัวเลขการเข้มข้นวิเคราะห์ซึ่งมีการระบุสูตรเต้มของสปีชีส์และจะ
เป็นความเข้มข้นที่สมดุลสำาหรับไอออน
20-1 อธิบายความแตกต่างโดยสังเขปสำาหรับพจน์ต่อไปนี้
ก. โพลาไรเซชันความเข้มข้น และโพลาไรเซชันไคเนติกส์
ข. Amperostat และ Potentiostat
ค. a coulomp และ a faraday
ง. ขั้วทำางานและขั้วช่วย
จ. วงจรอิเล็กโทรลิซิสและวงจรควบคุมสำาหรับวิธีควบคุมศักย์
20-2 อธิบายพจน์ต่อไปนี้โดยสังเขป
ก. ความหนาแน่นกระแส
ข. ศักย์โอห์ม
ค. การไทเทรตแบบคูลอมเมตรี
ง. อิเล็กโทรลิซิสแบบควบคุมศักย์
จ. ประสิทธิภาพของกระแส
ฉ. สมมูลในทางไฟฟ้าเคมี
20-3 อธิบายกลไกสามประการที่ใช้ในการถ่ายเทสปีชีส์ที่ละลายไปยัง และ
ออกจากผิวขั้ว
20-4 การมีกระแสส่งผลต่อศักย์ของเซลล์ไฟฟ้าเคมีอย่างไร
20-5 โพลาไรเซชันความเข้มข้น และโพลาไรเซชันไคเนติกส์มีความ
คล้ายคลึงกันและแตกต่างกันอย่างไร
20-6 ตัวแปรทางการทดลองอะไรที่ส่งผลต่อ โพลาไรเซชันความเข้มข้นใน
เซลล์ไฟฟ้าเคมี
20-7 อธิบายสภาวะที่เสริมให้เกิดโพลาไรเซชันไคเนติกส์ ในเซลล์ไฟฟ้า
เคมี
20-8 วิธีอิเล็กโตรกราวิเมตรีและคูลอมเมตรีต่างจากวิธีโพเทนชิโอเมตรี
อย่างไร
20-9 ระบุสามปัจจัยที่ส่งผลต่อลักษณะเฉพาะทางฟิสิกส์ของสารที่เกาะ
ด้วยไฟฟ้า
20-10 คาโทดีโพลาไรเซอร์ใช้ทำาอะไร

2. 20-11 amperostat และ potentiostat มีหน้าที่อะไร
20-12 อธิบายความแตกต่างระหว่างคูลอมเมตรีแบบควบคุมกระแส
(amperostat coulometry) และคูลอมเมตรีแบบควบคุมศักย์
(potentiostatic coulometry)
20-13 เหตุใดปกติจึงต้องแยกขั้วทำางานออกจากขั้วช่วยในการวิเคราะห์คู
ลอมเมตรีแบบควบคุมศักย์
20-14 ทำาไมดดยทั่วไปจึงต้องใช้สารช่วย (auxiliary reagent) ในการ
ไทเทรตแบบคูลอม์เมตรี
20-15 คำานวณจำานงนไอออนที่เกี่ยวข้องที่ผิวของขั้วในแต่ละวินาทีที่เซลล์
ไฟฟ้าเคมีทำางานที่ 0.020 A และไอออนที่เกี่ยวข้องเป็นไอออนที่มีประจุ
ก. หนึ่ง
ข. สอง
ค. สาม
20-16 คำานวณศักย์ตามทฤษฎีที่ต้องใช้ในการเริ่มเกาะของ
ก. ทองแดงจากสารละลายที่มี 0.150 M Cu2+
ซึ่งบัฟเฟอร์ให้มี pH
3.00 เกิดออกซิเจนที่อาโนดที่ 1.00 atm
ข. ดีบุกจากสารละลายที่ 0.120 M Sn2+
ซึ่งบัฟเฟอร์ให้มี pH 4.00
เกิดออกซิเจนที่คาโทดที่ 770 ทอรร์
ค. ซิลเวอร์โบรไมด์บนซิลเวอร์อาโนดจากสารละลายที่มี 0.0864 M Br-
ซึ่งบัฟเฟอร์ให้มี pH 3.00 เกิดไฮโดรเจนที่คาโทดที่ 765 ทอรร์
ง. Tl2O3 จากสารละลายที่มี 4.00x10-3
M Tl+
ซึ่งบัฟเฟอร์ให้มี pH
8.00 สารละลายได้จัดให้มี 0.010 M Cu2+
ซึ่งทำาหน้าที่เป็นคาดทดดี
โพลาไรเซอร์กระบวนการคือ
Tl2O3(s) + 3H2O + 4e-
 2Tl + 6-
OH Eo
= 0.020V
20-17 คำานวณศักย์เริ่มต้นในการให้ได้กระแส 0.078 A ในเซลล์
Co/Co2+
(6.40x10-2
M)ll Zn2+
(3.75x10-3
M)lZn หากเวลล์นี้มี
ความต้านทาน 5.00Ω
20-18 เซลล์ SnlSn2+
(8.22x10-4
)ll Cd2+
(7.50x10-2
M)llCd มีความ
ต้านทาน 3.95 Ω คำานวณศักย์เริ่มต้นที่ต้องใช้ให้ได้กระแส 0.072 A
ในเซลล์นี้
20-19 ต้องการให้มีการเกาะของทองแดงจากสารละลายที่มี 0.200 M
Cu(ll) และบัฟเฟอร์ให้มี pH 4.00 เกิดออกซิเจนจากอาโนดที่ความ

3. ดันย่อย 740 ทอรร์ เซลล์มีความต้านทาน 362Ω อุณหภูมิคือ 25o
C
คำานวณ
ก. ศักย์ตามทฤษฎีที่ต้องใช้ในการเริ่มเกิดการเกาะของทองแดงจาก
สารละลายนี้
ข. ค่าการตกของ IR ที่เกี่ยวข้องกับกระแส 0.10 A ในเซลล์นี้
ค. ศักย์เริ่มต้น กำาหนดว่า โอเวอร์โวลเตจของออกซิเจนคือ 0.50 V
ภายใต้สภาวะเหล่านี้
ง. ศักย์ของเซลล์เมื่อ [Cu2+
] คือ 8.00x10-6
อนุมานว่าการตกของ
IR และโอเวอร์โวลเตจของออกซิเจนไม่เปลี่ยนแปลง
20-20 ต้องการให้มีการเกาะของนิเกิลบนคาโทดพลาตินัม (พื้นที่ =
120 ซม 2
) จากสารละลายที่มี 0.200 M Ni2+
และบัฟเฟอร์ให้มี pH
2.00 เกิดออกซิเจนที่ความดันย่อย 1.00 atm ที่อาโนดพลาตินัมซึ่งมี
พื้นที่ 80 ซม 2
เซลล์มีความต้านทาน 3.15Ω อุณหภูมิคือ 25o
C
คำานวณ
ก. ศักย์เทอร์โมไดนามิกส์ที่จำาเป็นในการเริ่มเกาะของนิเกิล
ข. ค่าการตกของ IR สำาหรับกระแส 1.10 A
ค. ความหน่าของกระแสที่อาโนดและคาโทด
ง. ศักย์ที่ให้ในตอนเริ่มต้น กำาหนดว่าโอเวอร์โวลเตจออกซิเจนบนพลา
ตินัมมีค่า ประมาณ 0.52 V ภายใต้สภาวะเหล่านี้
จ. ศักย์ที่ให้เมื่อความเข้มข้นของนิเกิลลดลงเป็น 2.00x10-4
M
20-21 ต้องการให้มีการเกาะของซิลเวอร์จากสารละลายที่มี 0.150 M
Ag(CN)2
-
0.320 M KCN และบัฟเฟอร์ให้มี pH 10.00 เกิด
ออกซิเจนที่อาโนดที่ความดันย่อย 1.00 atm เวลล์มี ความต้านทาน
2.90 Ω อุณหภูมิคือ 25 o
C คำานวณ
ก. ศักย์ตามทฤษฎีที่ต้องใช้ในการเริ่มเกิดการเกาะของซิลเวอร์จาก
สารละลายนี้
ข. ค่าการตกของ IR ที่เกี่ยวข้องกับกระแส 0.12 A ในเซลล์นี้
ค. ศักย์ที่ให้ในตอนเริ่มต้น กำาหนดว่า โอเวอร์โวลเตจของ O2 คือ 0.80
V ภายใต้สภาวะเหล่านี้
ง. ศักย์ของเซลล์เมื่อ [Ag(CN)2
-
] คือ 1.00x10-5
M อนุมานว่าไม่
เปลี่ยนแปลงในการตกของ IR และโอเวอร์โวลเตจของ O2
20-22 สารละลายมี 0.150 M Co2+
และ 0.0750 M Cd2+
ให้คำานวณ

4. ก. ความเข้มข้นของ Co2+
ในสารละลายเมื่อแคดเมืยมตัวแรกเริ่มเกาะ
ข. ศักย์คาโทดที่ต้องใช้ในการลดความเข้มเข้นของ Co2+
เป็น
1.00x10-5
M
20-23 สารละลายมี 0.0500 M BiO+
และ 0.0400 M Co2+
มี pH 2.50
ให้คำานวณ
ก. ความเข้มข้นของแคทไอออนที่ถูกรีดิวซ์ได้ง่ายว่ามีค่าเท่าใดในตอนที่
ตัวที่ถูกรีดิวซ์ยากเริ่มเกาะ
ข.ศักย์คาโทดมีค่าเท่าใดเมื่อความเข้มข้นของสปีชีส์ที่รีดิวส์ได้ง่ายกว่า
คือ 1.00x10-6
M
20-24 ได้มีการเสนอการวิเคราะห์แบบอิเล็กโตรกราวิเมตรีเกี่ยวข้องกับ
การควบคุมศักย์คาโทดในการแยก BiO+
และ Sn2+
ในสารละลายที่มี
0.200 M ของแต่ละไอออนและบัฟเฟอร์ให้มี pH 1.50 คำานวณ
ก. ศักย์คาโทดทางทฤษฎีที่ต้องใช้ในการเริ่มเกิดการเกาะของไอออนที่
ถูกรีดิวซ์ได้ง่ายกว่า
ข. ความเข้มข้นที่เหลือของตัวที่ถูกรีดิวซ์ได้ง่ายกว่าที่ตอนเริ่มต้นของ
การเกาะของสปีชีส์ที่ถูกรีดิวซ์ได้ยากกว่า
ค. เสนอช่วงศักย์คาโทด (เทียบกับ SCE) ที่ต้องควบคุมหากเป็นไปได้ให้
ใช้ 10-6
M เป็นเกณฑ์ในการแยกที่สมบูรณ์ในเชิงปริมาณ
20-25 เฮไลด์ไอออนสามารถเกาะบนอาโนดซิลเวอร์ได้ดังปฏิกิริยา
Ag(s) + X-
→ AgX(s) + e-
ก. ถ้าใช้ 1.00x10-5
M เป็นเกณฑ์สำาหรับการแยกที่สมบูรณ์ในเชิง
ปริมาณ ในทางทฤษฏีจะเป็นไปได้หรือไม่ในการแยก Br-
จาก I-
โดย
การควบคุมศักย์อาโนดในสารละลายที่ตอนแรกมีแต่ละไอออน 0.250
M
ข. ในการแยก Cl-
และ I-
จะเป็นไปได้หรือไม่ในทางทฤษฏีการแยก
หากสารละลายในตอนแรกมีแต่ละไอออน 0.250 M
ค. หากการแยกเป็นไปได้ในข้อ ก หรือ ข ให้หาช่วงศักย์อาโนดที่ติอง
ใช้ในการแยก (เทียบกับ SCE)
20-26 สารละลายมี 0.100 M ของแคทไอออนที่ถูกรีดิวซ์ได้สองตัวคือ A
และ B การขจัดสปีชีส์ที่ถูกรีดิวส์ได้ง่ายกว่าคือ A จะพิจารณาว่า
สมบูรณ์เมื่อ [A] ลดลงเหลือ 1.00x10-5
M ค่าความแตกต่างของศักย์

5. ขั้วมาตรฐานเท่าไรจึงจะทำาให้สามารถแยก A ออกไปโดยปราศจาก
การรบกวนจาก B หากกำาหนดให้ประจุของ A และ B เป็นดังนี้
A B
ก. 1 1
ข. 2 1
ค. 3 1
ง. 1 2
จ. 2 2
ฉ. 3 2
ช. 1 3
ซ. 2 3
ฌ
.
3 3
20-27 คำานวณเวลาที่ต้องใช้ในการเกาะของ 0.500 g Co(II) ภายใต้
กระแส 0.961 A ในรูป
ก. ธาตุโคบอลต์บนผิวคาโทด
ข. Co3O4 บนอาโนด
20-28 คำานวณเวลาที่ต้องใช้ใน ภายใต้กระแส 1.20 A ในการเกาะของ
สารต่อไปนี้
ก. Tl(II) ในรูปธาตุบนคาโทด
ข. Tl(II) ในรูป Tl2O3 บนคาโทด
ค. Tl(l) ในรูปธาตุบนคาโทด
20-29 สารตัวอย่างกรดอินทรีย์บริสุทธิ์ 0.156 g นำามาสะเทินด้วยไฮดร
อกไซด์ไอออนที่ผลิตจากกระแสคงที่ 0.0401 A เป็นเวลา 5 นาที 24
วินาที คำานวณนำ้าหนักสมมูลของกรด (มวลของกรดที่มีโปรตอน 1 โมล)
20-30 ความเข้มข้นของ CN-
ในสารละลายสำาหรับเคลือบ 10.0 ml หาก
ได้ดดยการไตเทรตกับไฮโดรเจนไอออนจนถึงจุดยุติเมทิลออเรนจ์ การ
เปลี่ยนสีเกิดขึ้นหลังผ่านกระแส 43.4 mA เป็นเวลา 3 นาที 22 วินาที
คำานวณกรัมของ NaCN ต่อลิตรของสารละลาย
20-31 HgNH3Y2-
เกินพอถูกเติมลงไปใน 25.00ml ของนำ้าบ่อ หาความ
กระด่างของนำ้าในรูป ppm CaCO3 หาก EDTA ที่ต้องใช้ในการไต

6. เทรตถูกสร้างขึ้นที่คาโทดปรอทโดยใช้กระแส 31.6 mA เป็นเวลา
2.02 นาที
20-32 I2 ที่ผลิตโดยใช้ไฟฟ้า นำามาหาปริมาณ H2S ในนำ้าตัวอย่าง
100.0 ml เมื่อเติม KI มากเกินพอ การไตเทรตต้องใช้กระแส 36.32
mA เป็นเวลา 10.12 นาที ปฏิกิริยาคือ H2S + I2 → S(s) + 2H+
+ 2I-
แสดงผลการวิเคราะห์ในรูป ppm H2S
20-33 ไนโตรเบนซีนในของผสมอินทรีย์ 210 mg ถูกรีดิวซ์ไปเป็นฟีนิล
ไฮดรอกซิลเอมีนที่ศักย์คงที่ -0.96 V (เทียบกับขั้วอ้างอิง SCE) ของคา
โทดปรอท C6H5NO2 + 4H+
+4e-
→ C6H5NHOH + H2O ละลาย
สารตัวอย่างในเมทานอล 100 ml หลังจากแยกสลายด้วยไฟฟ้าเป็น
เวลา 30 นาทีก็ระบุได้ว่าปฏิกิริยาสมบูรณ์ คุลอมมิเตอร์ไฟฟ้าที่ต่อกับ
เซลล์ระบุว่าการรีดักชันต้องใช้ 26.74 C คำานวณเป็นเปอร์เซ็นต์
C6H5NO2 ในตัวอย่าง
20-34 ฟีนอลในนำ้าจากเตา วิเคราะห์ได้โดยใช้วิธีคูลอมเมตรี สาร
ตัวอย่าง 100 ml ถูกนำามาทำาให้เป็นกรดเล็กน้อย แล้วเติม KBr มาก
เกินพอ แล้วผลิต Br2 จากปฏิกิริยา C6H5OH + 3Br2 →
Br3C5H2OH(s) + 2HBr โดยใช้กระแสคงที่ 0.0313 A เป็นเวลา 7
นาทีและ 33 วินาที แสดงผลของการวิเคราะห์ในรูปส่วนของ C6H5OH
ต่อนำ้าล้านส่วน (อนุมานว่าความหนาแน่นของนำ้าคือ 1.00 g/ml)
20-35 ที่ศักย์ -1.0 V (Vs, SCE) CCl4 ในเมทานอลถูกรีดิวซ์เป็น CHCl3
ที่คาดทดปรอท:
2CCl4 + 2H+
+ 2e-
+2Hg(e) → 2CHCl3 + Hg2Cl3(s) ที่
-1.80 V CHCl3 ทำาปฏิกิริยาต่อไปได้เป็น CH4:
2CHCl4 + 6H+
+ 6e-
+6Hg(e) → 2CH4 + 3Hg2Cl2(s)
สารตัวอย่าง 0.750 g มี CCL4 และสปีชีส์อินทรีย์เฉื่อยนำามาละลาย
ในเมทานอลและแยกสลายด้วยไฟฟ้า -1.0 V จนกระทั่งกระแสมีค่าใกล้
0 คูลอมมิเตอร์ระบุว่าต้องใช้ 11.63 C ในการทำาปฏิกิริยาสมบูรณ์
จากนั้นศักย์ของคาดทดถูกปรับให้เป็น -1.8 V โดยที่ในการทำาการ
ไทเทรตสมบูรณ์ที่ศักย์นี้ต้องใช้อีก 68.6 C คำานวณเปอร์เซ็นต์ CCl4
และ CHCl3 ในของผสม

7. 20-36 สารตัวอย่าง 0.1309 g มีเฉพาะ CHCl3 และ CH2Cl2 นำามา
ละลายในเมทานอลและแยกสลายด้วยไฟฟ้าในเซลล์ที่มีคาโทดปรอท
ศักย์ของคาโทดถูกรักษาไว้ให้คงที่ที่ -1.80 V (Vs, SCE) สารทั้งสองถู
กรีดิวส์ไปเป็น CH4 (ดูปฏิกริยาในข้อ 20-25) คำานวณเปอร์เซ็นต์
CHCl3 และ CH2Cl2 หากต้องใช้ 306.7 C ในการทำาให้รีดักชัน
สมบูรณ์
20-37 C6H5NH2 ปริมาณเล็กน้อยสามารถหาปริมาณได้โดยการให้ทำา
ปฏิกิริยากับ Br2 ที่สร้างขึ้นด้วยไฟฟ้า
3Br2 +  + 3H+
+ 3Br-
จากนั้นกลับขั้วของขั้วทำางาน แล้วหาปริมาณ Br2 มากเกินพอโดยการไท
เตรตแบบวัดปริมาณไฟฟ้าซึ่งอาศัยการสร้าง Cu(I).
Br2 + 2Cu+
→ 2Br-
+ 2Cu2+
เติม KBr และ CuSO4 ในปริมาณที่เหมาะสมลงไปในสารละลาย 25.0 ml
ที่มีอะนิลีน คำานวณจำานวนไมโครกรัมของ C6H5NH2 ในสารตัวอย่างจาก
ข้อมูลต่อไปนี้
ขั้วทำางานทำา
หน้าที่เป็น
เวลา(นาที) ในการผลิตดดยมี
กระแสคงที่ 151 MA
อาโนด 3.76
คาโทด 0.270
20-38 ควิโนนสามารถถูกรีดิวซ์โดยไฮโดรควิโนนด้วย Sn (II) ที่ผลิตโดย
ใช้ไฟฟ้า:
+ Sn2+
+ 2H+
 + Sn4+
จากนั้นกลับขั้วของขั้วทำางาน แล้วออกซิไดซ์ Sn(II) มากเกินพอด้วย Br2
ที่ผลิตโดยการไทเทรตแบบวัดปริมาณไฟฟ้า

8. Sn2+
+ Br2  Sn4+
+ 2Br-
เติม SnCl4 และ KBr ในปริมาณที่เหมาะสมลงไปในตัวอย่าง 50.0 ml
คำานวณนำ้าหนักของ C6H4O2 ในตัวอย่างจากข้อมูลต่อไปนี้
ขั้วทำางานทำา
หน้าที่เป็น
เวลา(นาที) ในการผลิตโดยมี
กระแสคงที่ 1.062 MA
อาโนด 8.31
คาโทด 0.691