化学检验员掌握电重量分析法 (Electrogravimetric Analysis) 是其在高精度、高准确度测定特定金属离子含量方面的重要技能。该方法属于电解分析法的一种，通过控制电位或电流，使待测金属离子在阴极上定量地电沉积为单质金属，然后直接称量阴极上析出金属的质量，从而计算出原溶液中该金属的含量。

这是一种经典的绝对分析法（无需标准溶液校准），结果准确可靠，常用于标准物质的定值、仲裁分析或对准确度要求极高的场合。

一、 基本原理

电重量分析法基于法拉第电解定律：

析出物质的质量 (m) 与通过电解池的电量 (Q) 成正比。

公式表达为：

m = (Q × M) / (n × F) = (I × t × M) / (n × F)

m：析出物质的质量 (g)

Q：通过的电量 (Coulomb, C)

I：电解电流 (Ampere, A)

t：电解时间 (second, s)

M：析出物质的摩尔质量 (g/mol)

n：电极反应中转移的电子数

F：法拉第常数 (96485 C/mol)

在电重量分析中，电流 (I) 和时间 (t) 可以精确控制，因此电量 Q 是已知的。但该方法的精髓在于不依赖 Q 的计算，而是直接称量析出的金属质量 m，从而反推出原溶液中金属的含量。这使得结果不受电流效率是否100%的绝对影响（理想情况下电流效率应为100%），是一种重量法。

二、 方法特点

三、 标准操作流程（化学检验员实操步骤）

1. 仪器与装置

电解装置：

电解池：通常为H型或U型玻璃池。

工作电极（阴极）：铂网电极或铂片电极。这是析出金属的地方，使用前必须彻底清洗和恒重。

辅助电极（阳极）：通常为铂片电极或铂丝电极，置于盐桥或隔膜中，防止阳极产物干扰阴极。

参比电极（可选）：如饱和甘汞电极（SCE），用于控制阴极电位（恒电位电解）。

直流电源：可提供稳定电流或电压。

分析天平：精度0.1 mg或更高。

其他：烘箱、干燥器、洗瓶、移液管等。

2. 阴极预处理与恒重

将铂网阴极用王水（浓HNO₃:浓HCl = 1:3）煮沸数分钟，彻底溶解可能残留的金属。

用去离子水反复冲洗干净。

在110°C烘箱中烘干30分钟。

放入干燥器中冷却至室温。

用分析天平精确称量，记为 m₀ (g)。

重复烘干-冷却-称量，直至两次称量差值 ≤ 0.1 mg（即达到恒重）。

3. 电解液制备

取含待测金属离子（如Cu²⁺）的溶液，置于电解池阴极室。

加入适量电解质（如H₂SO₄）以增加导电性。

加入少量动物胶（如0.02%）作为晶粒细化剂，使沉积物致密、光亮、牢固，防止脱落。

（可选）加入硝酸（HNO₃）以抑制其他金属离子的共沉积，提高选择性。

4. 电解过程

方式一：恒电流电解

连接电路，开启搅拌。

调节直流电源，施加一个恒定的、适当的电流（电流密度通常为0.1-0.2 A/dm²）。

开始电解，记录时间。

电解至终点（见下文）。

方式二：恒电位电解（选择性更高）

将参比电极接入阴极电位控制系统。

设定一个略低于待测金属离子析出电位的恒定电位。

开启搅拌，开始电解。

电流会随电解进行而逐渐减小。

5. 电解终点判断

定性法：取少量阴极室溶液，用灵敏的试剂（如K₄[Fe(CN)₆]检测Cu²⁺）检查，若无反应，表明电解完全。

定量法（更准确）：

在电解接近完成时，将阴极移出，洗净，烘干，称量。

放回电解池继续电解一段时间（如10-15分钟）。

再次取出、洗净、烘干、称量。

若两次称量差值 ≤ 0.2 mg，即可认为电解完全。

6. 沉积物的后处理与称量

关闭电源，停止搅拌。

小心取出铂网阴极。

用蒸馏水或去离子水小心冲洗，切勿用布或纸擦拭，以免损失沉积物。

用乙醇或丙酮润洗，以利于快速干燥。

在110°C烘箱中烘干30分钟。

放入干燥器中冷却至室温。

用分析天平精确称量，记为 m₁ (g)。

7. 结果计算

析出金属的质量：m = m₁ - m₀ (g)

原溶液中金属的质量：

mmetal = m = m₁ - m₀

原溶液中金属的含量（如质量浓度）：

ρ (g/L) = (m₁ - m₀) / V

V：所取待测溶液的体积 (L)

注意：由于是直接称量析出物，计算不需要使用法拉第定律中的电量、电流、时间等参数。

四、 化学检验员注意事项

阴极清洁与恒重：这是保证结果准确的前提。任何残留物都会导致正误差。

沉积物质量：析出的金属质量不宜过少（一般建议 > 10 mg），否则称量误差占比大；也不宜过多，以免沉积层过厚、疏松、易脱落。

沉积质量：必须加入动物胶等添加剂，确保沉积物致密、光亮、牢固。疏松的“海绵状”沉积物易脱落，导致结果偏低。

避免共沉积：溶液中不应含有在相同电位下更容易析出的金属离子，否则会产生正误差。可通过控制电位或加入掩蔽剂提高选择性。

防止氧化：对于易氧化的金属（如Sn），电解后处理和称量要迅速，或在惰性气氛中进行。

安全：

使用王水、浓酸时，必须在通风橱内操作，佩戴防护眼镜、手套和实验服。

电解过程产生氢气（阴极）和氧气或氯气（阳极），注意通风，远离明火。

五、 应用举例

铜的测定：矿石、合金、电镀液中铜含量的精确测定。

铅、锡的测定：焊料、合金中Pb、Sn的分析。

镍的测定：不锈钢、电镀液中Ni的分析。

银的测定：银盐、合金中Ag的分析。

六、 总结

电重量分析法是化学检验员在特定领域（金属分析）展现最高分析水平的代表方法。其核心优势在于极高的准确度和作为基准方法的可靠性。

化学检验员成功应用该方法的关键在于：

深刻理解法拉第定律和电化学沉积原理。

熟练掌握铂电极的清洗、恒重和沉积物处理技术。

能够判断电解终点并确保沉积物质量。

严格遵守安全操作规程。

虽然该方法操作繁琐、耗时较长，但在需要“金标准”数据的场合，电重量分析法依然具有不可替代的地位。掌握此技术，体现了化学检验员精湛的实验技能和严谨的科学态度。