仪器分析电位分析法

Instrumental Analysis

第10章电位分析法Potentiometric analysis10-1概述 10-2离子选择性电极 10-3离子选择性电极的性能参数 10 4 10-4直接电位法 10-5电位滴定法 10-6电位分析法的应用

本章基本要点1. 1了解电位分析法的理论依据； 2.掌握膜电位的形成机制及选择性； 3.了解离子选择电极的类型和性能； 3了解离子选择电极的类型和性能 4.掌握直接电位法测量溶液活度的方法； 5.掌握电位滴定法的测定原理和应用。

10‐1  概述 10 1概述电位分析法——是利用电极电电位分析法是利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分活度(浓度)的对应关系而实现定量测定的一种电化学分析法。学分析法

●电位分析法的实质是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差(电池的电动势)进行分析测定的一种电化学分析方法。●理论基础——Nernst方程式

电位电位分析法特点法特点

(1)灵敏度高

(2)选择性好

(3)仪器简单、操作方便，易于

实现自动化

()应用广泛(4)应用广泛

Instrumental Analysis

第10章电位分析法Potentiometric analysis10-1概述 10-2离子选择性电极 10-3离子选择性电极的性能参数 10 4 10-4直接电位法 10-5电位滴定法 10-6电位分析法的应用

本章基本要点1. 1了解电位分析法的理论依据； 2.掌握膜电位的形成机制及选择性； 3.了解离子选择电极的类型和性能； 3了解离子选择电极的类型和性能 4.掌握直接电位法测量溶液活度的方法； 5.掌握电位滴定法的测定原理和应用。

10‐1  概述 10 1概述电位分析法——是利用电极电电位分析法是利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分活度(浓度)的对应关系而实现定量测定的一种电化学分析法。学分析法

●电位分析法的实质是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差(电池的电动势)进行分析测定的一种电化学分析方法。●理论基础——Nernst方程式

电位电位分析法特点法特点

(1)灵敏度高

(2)选择性好

(3)仪器简单、操作方便，易于

实现自动化

()应用广泛(4)应用广泛

电位分析法

一、计算题

1.在 -0.96V(vs SCE) 时，硝基苯在汞阴极上发生如下反应： C6H5NO2 + 4H+ 4e ＝ C6H5NHOH + H2O

把 210mg 含有硝基苯的有机试样溶解在 100mL 甲醇中，电解 30min 后反应完成。从电子库仑计上测得电量为 26.7C，计算试样中硝基苯的质量分数为多少？ 2.将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极接成如下电池： SCE||Cl(X mol/L)│ ISE

试推导标准加入法测定氯离子的计算公式。 3.氟离子选择电极的内参比电极为Ag－AgCl，E

3

－5

－

-+

-

θ

A g/AgCl

=0.2223V。内参比溶液为 0.10mol/LNaCl和1.0×10

o

－

mol/LNaF，计算它在1.0×mol/LF，pH＝7的试液 中，25C时测量的电位值。

-

4.由Cl浓度为 1mol/L 的甘汞电极和氢电极组成一电对，浸入 100mL HCl 试液中。已知摩尔甘汞电极作阴极，

q+

电极电位为 0.28V，E (H/ H2)= 0.00V，氢气分压为 101325Pa。Ar(H) = 1.008，Ar(Cl) = 35.4 该电池电动势为0.40V。

电位分析法

一、计算题

1.在 -0.96V(vs SCE) 时，硝基苯在汞阴极上发生如下反应： C6H5NO2 + 4H+ 4e ＝ C6H5NHOH + H2O

把 210mg 含有硝基苯的有机试样溶解在 100mL 甲醇中，电解 30min 后反应完成。从电子库仑计上测得电量为 26.7C，计算试样中硝基苯的质量分数为多少？ 2.将氯离子选择性电极和饱和甘汞电极接成如下电池： SCE||Cl(X mol/L)│ ISE

试推导标准加入法测定氯离子的计算公式。 3.氟离子选择电极的内参比电极为Ag－AgCl，E

3

－5

－

-+

-

θ

A g/AgCl

=0.2223V。内参比溶液为 0.10mol/LNaCl和1.0×10

o

－

mol/LNaF，计算它在1.0×mol/LF，pH＝7的试液 中，25C时测量的电位值。

-

4.由Cl浓度为 1mol/L 的甘汞电极和氢电极组成一电对，浸入 100mL HCl 试液中。已知摩尔甘汞电极作阴极，

q+

电极电位为 0.28V，E (H/ H2)= 0.00V，氢气分压为 101325Pa。Ar(H) = 1.008，Ar(Cl) = 35.4 该电池电动势为0.40V。

电位分析法

一、选择题

1、饱和甘汞电极是常用的参比电极，当有微弱的电流通过饱和和甘汞电极时，其电极电位: A.变大； B.变小； C.为零； D.不变

2、一价离子选择性电极的研究特别受到重视，这主要是因为: A.制造容易； B.灵敏度高； C.选择性好； D.测量误差小 3、有三种关于玻璃电极的说法正确的是: (1)对于氢离子来说，玻璃电极是最重要的指示电极； (2)小型玻璃电极可用于牙齿空洞中检测pH; (3)玻璃电极不能用来检测粘胶纤维液的pH A.(1) B.(2); C.(3); D.(1)和(2) 4、采用pH的实用定义主要是因为: A.单个离子的活度目前用电化学方法不能测量； B.液体接界电位的变化和理论上难以计算； C.K'不能准确的测定和计算，并经常发生变化； D.不对称电位可能随时间而变化 5、如果在一含有铁(Ⅲ)和铁(Ⅱ)的溶液中加入配位剂，此配位剂只配合铁(Ⅱ)，则铁电对的电极电位将升高，只配合铁(Ⅲ)，电极电位将:

A.升高；

B.降低；

C.时高时低；

D.不变

6、晶体膜是电极的灵敏度主要取决于

电位分析法

是非判断：

1.电位测量过程中，电极中有微小电流流过，产生电极电位。 (N)

2.液体接界电位产生的原因是两种溶液中存在的各种离子具有不同的迁移速率。 (Y) 3．等电位点是指在该点电位值不随浓度改变。（N）

4.晶体膜电极具有很高的选择性，这是因为晶体膜只让特定离子穿透而形成一定的电位。(N) 5．从玻璃电极的膜电位产生原理来看，膜电位与玻璃层厚度无关，故玻璃电极膜可做得厚一些，防

止破碎。（N）

6．液膜电极是通过在玻璃电极表面涂布一不溶于水的有机化合物薄层制成。（N ） 7.改变玻璃电极膜的组成可制成对其他阳离子响应的玻璃电极。（Y） 8．甘汞电极和Ag-AgCl电极只能作为参比电极使用。（N）

9．在电位分析过程中，氧化还原反应发生在电极选择膜表面，并产生微电流，形成电极电位。（N） 10. 氟离子选择电极的晶体膜是由高纯LaF3晶体制作的。.( N ) 11. 离子选择电极的功能膜性质决定了电极的选择性。(Y) 12．饱和甘汞电极的电位取决于内部溶液的KCl溶液的浓度。（Y ）

13.电位分析法主要用于低价离子测定是由于测量最高价离子产生较大的误差。（Y ） 14.由于高价离子的电极极不易制作，故电位分析法主要用于低

第四章 习题解答

1.电位测定法的根据是什么?

对于一个氧化还原体系:Ox + ne- = Red

根据能斯特方程式:E = E0Ox/Red + TR/nF log (aOx/aRed) 对于纯金属,活度为1,故上式变为:

E?E

0Mn?/M可见,测定了电极电位,即可测定离子的活度(或浓度),这就是电位测定法的理论依据. 2.何谓指示电极及参比电极?试各举例说明其作用.

解:指示电极:用来指示溶液中离子活度变化的电极,其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化,在一定的测量条件下,当溶液中离子活度一定时,指示电极的电极电位为常数.例如测定溶液pH时,可以使用玻璃电极作为指示电极,玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系,可以指示溶液酸度的变化.

参比电极:在进行电位测定时,是通过测定原电池电动势来进行的,电动势的变化要体现指示电极电位的变化,因此需要采用一个电极电位恒定,不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准,这样的电极就称为参比电极.例如,测定溶液pH时,通常用饱和甘汞电极作为参比电极.

3.为什么离子选择性电极对欲测离子具有选择性?如何估量这种选择性? 解:因为离子选择性电极都是由对特定离子有特异响应的敏感膜制成. 可以用

H题目：电位分析法

1122 在直接电位法中的指示电极，其电位与被测离子的活度的关系为 ( ) (1) 无关 (2) 成正比 (3) 与其对数成正比 (4) 符合能斯特公式 1123 M1| M1n+|| M2m+ | M2在上述电池的图解表示式中，规定左边的电极为( ) (1) 正极 (2) 参比电极 (3) 阴极 (4) 阳极

1124 玻璃膜钠离子选择电极对钾离子的电位选择性系数为 0.002，这意味着电极对钠离子的敏感为钾离子的倍数是 ( ) (1) 0.002 倍 (2) 500 倍 (3) 2000 倍 (4) 5000 倍

1125 下列强电解质溶液在无限稀释时的摩尔电导?∞/S·m2·mol-1分别为： ( )

。

?∞(NH4Cl)=1.499×10-2，?∞(NaOH)=2.487×10-2，?∞(NaCl)=1.265×10-2所以 NH3

电化学与电位分析法

一、简答题

⒈ 化学电池由哪几部分组成？如何表达电池的图示式？电池的图示式有那些规定？

⒉ 电池的阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？阳极就是正极，阴极就是负极的说法对吗？为什么？

⒊ 电池中\盐桥\的作用是什么？盐桥中的电解质溶液应有什么要求？ ⒋ 电极电位及电池电动势的表示式如何表示？应注意什么问题？何谓式量电位？如何表示？

⒌ 电极有几种类型？各种类型电极的电极电位如何表示？ ⒍ 何谓指示电极、工作电极、参比电极和辅助电极？

⒎ 何谓电极的极化？产生电极极化的原因有哪些？极化过电位如何表示？ ⒏ 写出下列电池的半电池反应和电池反应，计算电动势。这些电池是原电池还是电解池？极性为何？（设T为25℃,活度系数均为1）

⑴ Pt│Cr3+（1.0×10－4mol·L－1），Cr2+（0.10mol·L－1）‖Pb2+(8.0× 10－2mol·L－1)│Pb 已知： ⑵

已知： EVO2?/VO2??1.00V,EFe3?/Fe3??0.77V

⑶ Pt,H2(20265Pa)│HCl(0.100mol·L－1)‖HClO4(0.100mol·L－1)│Cl2(50663Pa),Pt 已知： EH?/H2?0.0V,E

化学

第9章 电位分析法 Potentiometric Analysis

化学

电位分析原理principle of potentiometry analysis 电位分析是通过在零电流条件下测

定两电极间的电位差(电池电动势)所进行的分析测定。 ΔE = E+ - E- + E液接电位

装置：参比电极、指示电极、电位差计； 当测定时，参比电极的电极电位保 持不变，电池电动势随指示电极的电极 电位而变，而指示电极的电极电位随溶 液中待测离子活度而变。

化学

§9-0 膜电位和离子选择性电极一、扩散电位在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上， 存在着微小的电位差，称之为液体接界电位。产生的原因： 各种离子具有不同的迁移速率而引起。 由于液接电位不只出现在两个液体界面，也可以出现在 其他界面之间，所以这类电位通称扩散电位。 这类扩散属于自由扩散，正、负离子都可以通过界面， 没有强制性和选择性。

化学

二、道南(Donnan)电位将 渗透膜放在浓度不相同的两溶液中间时，由于渗透膜允许离子选择性通过，使得两溶液交界 面上的电荷分布不平衡，产生电位差，称为道南电 位。膜与溶液界面上的电位具有这一性质。RT a 2 ED E1 E2