电化学分析测试仪器的现状和发展趋势
XXX 有色金属冶金20132XXXX
摘要：随着对分析测试仪器的需求不断地增长，我国的电化学分析仪器的研制开发有了很大发展。本文通过对恒电位仪、极谱仪、分析测试系统三大主要电化学仪器进行分析，综述了电化学分析测试仪器的现状和发展趋势
关键词：电化学分析测试系统；恒电位仪；极谱仪；发展趋势
1引言
随着国家对食品安全、环境、能源、新材料和人类健康的重视，对分析测试仪器的需求不断地增长[1]，同时对分析测试仪器的要求也越来越高。分析测试仪器的发展除了继续追求更低的检出限、更高的灵敏度和分辨率外,有如下一些特点:小型化和便携式；自动化和智能化；通用型和专用型；联用；原位、在线；快速、高通量。
近代电分析化学的研究不仅能对组成和形态进行分析，而且对电极过程理论，对生命科学、能源科学、信息科学和环境科学的发展有重要作用[2]。而恒电位仪、极谱仪恒电位仪、极谱仪、电化学分析测试系统是进行电化学分析、测试、研究的基本工具。PC微机的迅速普及和发展为电化学分析测试系统的微机化提供
了非常好的应用平台,使电化学分析测试仪器更加广泛地应用于化学、生物学、
材料学、环境科学等领域,也使现代电化学仪器步入了新的发展阶段[3]。
2电化学分析仪器的发展现状
经过多年发展, 目前, 我国电化学分析仪器工业已经具有一定的研究、开发和生产能力, 但主要产品总体技术水平与国际先进水平还有一定的差距。目前生产和使用的国产电化学测量仪器的种类很多, 但是性能比较单一, 准确度也不高, 具体表现在技术系统性差、集成度不够、持续创新能力不强等方面。约73%的分析测试仪器需要进口, 其中电化学高档精密仪器进口比例份额还要更高。
随着电化学测量的应用越来越广泛, 对测量仪器的要求也逐步提高, 高灵敏度、专一性、低成本、速度快、取样少、简易便携的电化学分析测量仪器是研究和展的方向。近年来, 随着计算机和集成模块的大量使用, 仪器更新换代的速度也逐渐加快, 大量自动快速新型的测量仪器不断问世。从酸度计的发展历程来看, 20世纪80年代前后, 为指针式仪表, 准确度低, 误差大; 进入20世纪90年代后期, 数显式酸度计逐渐取代了指针式的仪器; 近几年酸度计更是快速发展, 集成模块的应用使操作更加简单, 使测量数据更加准确[4]。
为此本文拟从恒电位仪、极谱仪、微机化电化学分析测试系统等三个方面综述国内电化学分析测试仪器的发展现状。
2.1 恒电位仪
恒电位仪是电化学测试中最重要的仪器,其性能的优良直接影响电化学测试结果的准确度。恒电位装置在教学、科研、冶金、石油化工、原子能、医药等领域有着十分广泛的应用。早起由于半导体集成技术相对落后，恒电位仪主要由大量的分立元件构成，存在体积庞大、机构复杂、恒电势控制差等不足，限制了其应用范围[5]，随着微电子和计算机技术的蓬勃发展，恒电位仪在便携性、低功耗、精度方面有了很大进步，涌现出一批新型的恒电位仪，比如基于无线遥控技术的双通道恒电位仪和高性能芯片级恒电位仪[6]。
溶液电阻R的存在是造成恒电位仪电位控制误差的主要因素。许多课题组从不同方面研究了消除R引起的电势误差的方法。从样品溶液阻抗角度出发，一般可以用增加样品溶液的浓度或降低其黏度等方法来提高介质的电导率，以减小溶液的总电阻进而降低R值；另外，研究表明，移动参比电极的位置，使其尽可能地接近工作电极，可以使R所占比例减小[7]。Bruckenstein等人[8]提出并验证了使用微电极的优越性，主要是因为使用微电极产生的电流非常小，这样不仅简化了实验设计，而且无须考虑参比电极的位置，可以极大地减R值，进一步降低了电势控制误差。以上这些解决方案在实际应用上都难以推广，一方面由于检测对象的多样化和复杂性，只针对某一测试体系设计检测溶液，不可能满足通用测试的需求；另一方面微电极制作不仅造价昂贵，而且受制造工艺水平的限制，难以在实际应用中推广[9]。
目前许多研究者更偏向于运用电子学手段对溶液电阻R进行补偿，这种方法具有设计灵活、制作简易，成本低、恒定控制效率高等优势。
随着超大规模集成(VLSI)技术和微机电系统(MEMs)技术的发展，芯片级恒电位仪开始见诸报道。这类芯片有别于传统的恒电位仪电路，它功耗低，具有超高灵敏度，稳定性好，能最大限度地降低器件本身的耦合噪声，同时可以结合微电极阵列，搭建一先进的微型检测系统。Prakash等人基CMO工艺技术设计出芯片级恒电位仪(见图1a)，它主要由电压跟随器O P1、基于运放OP2和R1的反馈电路、基于运放OP3与反馈电阻R f的电流跟随器等三部分组成[10]。要达到恒电位仪的设计性能，运放部分必须满足如下要求；高增益( >50dB)，以实现电位恒定；轨对轨输入输出，尽量满足输入输出动态变化范围；具备大电流处理能力，从而驱动传感器阵列发生电化学反应。但是基于CMOS技术集成的芯片供电电源电压通常比较低，一般采用0.18μm CMOS技术设计的标准单端型恒电位仪，其最大供电电压为1.8V，将无法驱动大部分样品溶液发生电化学反应。针对这问题，Martin等人基CMOS技术设计一种新型的全差分恒电位仪(见图1b)，主要利用全差分运放OP6来动态控制工作电极与辅助电极之间的电压，达到增大信号摆幅的目的[11]。
图1 基于CMOS技术的恒电位仪电路原理图
在使用同样供电电源的条件下，全差分型恒电仪的信号摆幅几乎是标准单端型恒电位仪的两倍，极大地提高了检测范围。除此之外，在低电压电源条件下，不仅整个电路功耗低，而且有效地抑制了共模噪声，这种设计非常适合微型电化学检测系统的要求。
2.2极谱仪
自从1922年海洛夫斯基提出极谱法,极谱分析很快成为电分析化学中最重要和最成功的一种分析方法。极谱仪的应用也更加广泛,并成为测量微量元素的常用分析仪器。它能测量纯金属中的杂质,检测有机物、无机物中金属类微量元素(如金、银等)和非金属微量元素(如砷、硅等)的含量。
近二十年来,人们围绕极谱仪的改进与微机化开展了许多工作。1980年代初,极谱仪的记录方式发生重大改变,从原始的人工记录转变为记录仪记录或示波器显示,如慢扫的笔录式极谱仪和快扫的示波极谱仪。随着微电子技术的不断发展,数字式、微机化的示波极谱仪也就孕育而生了。裘民洲研制了可直接读取元素含量的数字快速极谱测定仪。吕民达等人将JP-2型示波极谱仪与紫金-òB微机进行联机,不仅减轻了劳动强度,而且提高了分析速度。龚学贤[12]采用Z-80ò型单板计算机控制方波极谱分析仪,使测量速度提高,输出结果直观,自动化程度提高,尤其是保证了方波电压、固体开关的通断和采样三者之间严格的时序关系,使电容电流的影响减到最小。这种方法是常规仪器较少采用的。但是,以Z-80ò型单板计算机控制的极谱仪仍然存在局限性,功能单一,数据分析效率低,仪器体积大,操作复杂[13]。在这样的背景下,1990年代的极谱仪又派生出许多新技术和新方法。如天津职大研制的MC98-A型多功能极谱仪采用了STD标准总线结构和宽带放大器,把新极谱法和方波、微分脉冲技术结合起来,提高了仪器的灵敏度,并集多种功能为一体。李申等[14]研制了CP-A微机极谱仪。成都仪器厂的JP-303极谱仪是专用微机控制自动分析仪,其可靠性、稳定性、重现性和准确度较好;江苏电分厂的XJP-821新极谱仪的最小检测电流可达10pA,具有扫描幅度宽、扫描速度快等特点[15];国土资源部南京地质矿产研究所的JPS全微机化极谱仪和江苏金坛市荣华仪器制造有限公司生产的AD系列极谱仪也有其特点。此外,采用APPLE II 和PC微机的多功能电位溶出分析仪[16]则是溶出分析检测不断发展的结果,微机化的计时库仑仪[17]、XHX-1型便携式电化学分析仪[18]等也有所报道。
2.3 微机化电化学测试系统
电化学分析测试方法主要包括:恒电位、恒电流、线性扫描、脉冲、方波、交流技术、阻抗测试等,人们使用这些测试方法可以得到电化学体系较全面的信息。若不用微机来组成包含这些技术的电化学综合测试仪则是相当复杂的。1980-1990年代PC微机在国内的普及,大大地加快了电化学综合分析测试系统的微机化进程,20世纪80年代初期,江苏电分析仪器厂与中国科学技术大学合作开发和生产的MEC-12A多功能微机电化学分析仪是我国自行研制的第一代微机化电化学分析系统,并在1990-2000年出现了研制开发智能化、多功能、微机自动控制电化学综合分析测试系统的一个小高潮[19]。1997年,中国科学技术大学化学系研制的KD586微机电化学分析系统通过成果鉴定,其主要性能已达到国际同类产品的先进水平。
自1990年以来,我国在电化学测试仪的微机化方面进行了大量工作,将微机化电化学分析与微机化电化学测试有机结合,研制出可满足不同需求的多功能微机电化学分析测试系统。例如:朱迎春[20]将MEC-12A多功能微机电化学分析仪与APPLE-ò型微型计算机配套应用于腐蚀中;许荣达[21]研制的微机化多功能电化学分析仪还可进行(多扫描)电位溶出和计时电位溶出实验;还有计算机化的多功能超微电极电化学仪器[22]、计算机控制的腐蚀电化学测量与分析系统[23]、智能电化学分析系统[24]等。
在电化学测试仪的微机化过程中,曾出现以单片机为前端机,结合HDV-7恒电位仪研制的微机化电化学测试系统,电位分辨可达0.1mV,输出信号放大10倍[25]。但是,从微机化电化学分析测试系统的实用性和商业化的角度来看,单板机控制恒电位仪的电化学测试系统仍然存在问题:首先单板机的支持软件少;其次,系统是利用自制专用接口与计算机连接,但这些接口一般是针对某种机型的计算机设计的。因此,人们又改进了微机化电化学分析测试系统,于是形成了现在以单片机为下位机,以微机为上位机的二级系统。单片机进行数据的采集与存贮,微机进行数据的管理和分析处理。例如,于庆泽等[26]研制了适应性广的腐蚀电化学测试分析系统,并配置有专门研制的恒电位/恒电流仪。
到1990年代末期, 我国的微机化电化学分析测试系统不断完善, 逐步走向成熟, 如天津兰力科公司生产的LK98 系列微机电化学分析系统。他们首先推出的主要是用于电化学分析的LK98A, 恒电位范围为±4V, 电流为100mA, 电流检测下限≤200p A; 随后与长春应化研究所研制的ECS2000电化学测试系统相结合又推出LK98B微机电化学分析测试系统，恒电位范围提高到±10V。随着电子技术的不断进步和软件开发力度加大, 他们生产的LK98∥系统能够进行30多种不同方法的电化学与电分析化学测试，系统稳定，性能上也有明显的改进，恒电流范围达到±500mA，电流灵敏度也可达到≤50p A , 软件的数据处理功能明显增强。另外，还有江苏电分仪器厂MEG-12B多功能微机电化学分析仪、中腐公司的PS-168系列电化学测量系统、郑州杜甫仪器厂的DF-2002电化学工作站等，这都展现出我国微机电化学分析系统已迈向自动化、智能化。
交流阻抗测定是微机化电化学综合分析测试系统的重要组成部分。在研究复杂电极表面动力学行为、金属腐蚀等方面，交流阻抗技术是强有力的手段。国外的微机化交流阻抗测试仪相对成熟，但价格较高。国内的电化学分析测试系统中也逐渐融入交流阻抗测试技术，如林广等[27]研制的电化学暂态联机测试、隋
青美等研制的微机自动控制电化学测试系统等。另外，人们对独立的交流阻抗测定系统也做了大量研究工作，例如，张小武等[28]发明了采用LAPLACE变换的交流阻抗微处理机测量系统(0. 01kH-10kHz，董泽华等[29]基于高速数据采集并采用计算机拟合研制了频域法的阻抗测试系统, 徐和春等[30]则提出一种高精度测量阻抗实部的新方法。总之, 交流阻抗测试的研究引起广泛关注, 但进一步提高频率测量范围和准确度、缩短在低频区的测量时间和改进仪器设备将是这一领域的主要发展方向。
3 电化学分析仪器发展趋势
业内专家认为，21世纪分析仪器的发展将向在线分析倾斜，并向综合、联用、信息网络化方向发展，同时更趋微型化和智能化。近期行业的发展重点将围绕科研、生产、人类环境三大领域的需求以基础工业和支柱产业的产品质量控制及环保、医疗等领域需要的分析仪器和技术含量高的中档产品为主。重点开发的产品将包括在线检测与质量控制仪器，人类健康与环境检测仪器等。快速、准确、便携将成为电化学测量的宗旨。有专家预测，作为中国仪器仪表工业重要组成部分的电化学分析仪器，将在未来几年内快速发展。
主要表现在以下几个方面：
( 1 ) 采用新技术、电子集成化新型电化学测量仪器。目前，字图像处理式的电化学计量仪器正在开发和试用中。其可通过计算机控制器和数字模型进行数据采集、运算、统计、分析、处理，提高了分析仪器的数据处理能力。
这些仪器大多采用微电脑处理系统和数字显示，在分析信号处理的方法上，引入小波分析( wavelet analysis )，为分析信号的压缩、去噪、分辨及背景肖除等带来了新思路和新方法。从近年来此方面的研究成果看，我国在分析信号处理的研究方面处于国际先进水平。用这些方法生产的测量仪器量程宽泛、线性好、重现性高、价格低廉、维修方便。
( 2 ) 特殊行业使用的电化学测量仪器的开发。这些仪器可以测量非水溶液的电化学指标，测量误差小、便于测量不确定度的估算。
( 3 ) “测量过程控制”方法的引用，测量和控制一体化。可以从根本上实现生产的自动化和实时监控。大量在线仪器的使用。使计量控制一体化得以真正的实现。此外，还可通过生产过程的监控，实现参数反馈，从而提高产品质量．减少人为误差，提高生产效率。
( 4 ) 适应新型仪器的计量标准和检测方法将出台，并可以进行量值传递与溯源。
4 结论
综上所述, 电化学测量的发展前景是乐观的, 测量仪器的研发和使用会更加宽泛、精密和便捷, 操作也会更加简单方便。虽然目前有些计量检定的方法和仪器的发展还不同步, 个别计量检定和测试项目还不能满足测量仪器的需要, 尤其是在线仪器的计量检定和实际工作还有一定的距离, 但是随着我国电化学测量
的发展, 在广大化学计量工作者的共同努力下, 相信在不远的将来, 电化学测量技术将会发展到一个更高的层次。
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色谱和电化学部分自测题一 班级姓名分数 一、选择题( 共10题每小题2分共20分) 1. 在气相色谱分析中, 为了测定微量含磷农药的含量, 最合适的检测器为( ) (1) 热导池 (2) 氢火焰离子化 (3) 电子捕获 (4) 火焰光度 2. 当载气线速越小, 范式方程中, 分子扩散项B越大, 所以应选下列气体中哪一种作载气最有利？( ) (1)H2 (2)He (3)Ar (4)N2 3. 在气-液色谱分析中, 组分与固定相间的相互作用主要表现为下述哪种过程? （） (1)吸附-脱附 (2)溶解-挥发 (3)离子交换 (4)空间排阻 4. 在GC中, 程序升温适用于分离( ) (1)几何异构体 (2)沸点不同官能团相同的试样 (3)沸点相近官能团相似的试样 (4)沸点范围很宽的复杂试样 5. 在LC中, 提高色谱柱的柱效率最有效的途径是( ) (1)减小载体粒度 (2)适当升高柱温 (3)降低流动相的速度 (4)降低流动相的粘度 6. 经典填充柱, 在固定液含量较高, 中等线速时, 塔板高度的主要控制因素是 ( ) (1)涡流扩散项 (2)分子扩散项 (3)气相传质阻力项 (4)液相传质阻力项 7. 在气-液色谱法中, 首先流出色谱柱的组分是( ) (1)吸附能力小
(2)吸附能力大 (3)溶解能力大 (4)溶解能力小 8. 当载气线速较小, 范氏方程中的分子扩散项起控制作用时, 采用下列哪一种气体作载气对提高柱效有利?( ) (1) 氢气 (2) 氮气 (3) 氧气 (4) 氦气 9. 在气相色谱法中, 适于用氢火焰离子化检测器分析的组分是( ) (1) CS2 (2) CO2 (3) CH4 (4) NH3 10. 对聚苯乙烯相对分子质量进行分级分析, 应采用下述哪一种色谱方法? ( ) (1) 离子交换色谱法 (2) 液-固色谱法 (3) 空间排阻色谱法 (4) 液-液色谱法 二、填空题( 共10题每题2分共20分) 11. 气相色谱的炭质吸附剂通常用于分离______________和____________。 12. 电化学分析法是建立在 基础上的一类分析方法. 13. 在用归一化法进行色谱定量分析时,进样量重现性差将不影响_______________ . 14. 分离非极性组分, 可选择非极性固定液, 则组分分子与固定液分子之间的作用力主要为 ____________________________________________. 15. 在液相色谱中, 流动相在使用之前, 必须进行_________________处理。 16. 指出下述情况下，色谱出峰次序的大致规律： ─────┬─────┬────── 混合物性质│固定液性质│出峰次序规律 ─────┼─────┼──────
材料科学与工程学科发展历程和趋势 摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。 关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势 Abstract In this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected. Keywords:materials science and engineering,development process,trend 1 引言 上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。 2 材料科学与工程学科发展历程 “材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。 材料学科的发展过程遵循了现代科学发展的普遍规律，也是从细分走向综合。各门材料学科通过相互交叉、渗透、移植，由细分最终走向具有共同理论和技术基础的全材料科学[1]。20世纪40年代以前，基础科学和工程之间的联系并不十分紧密。在20世纪20年代固体物理和材料工程两学科是分离的，到40年代两学科才有交叉。从60年代初开始出现了材料科学，到了70年代，材料科学和材料工程的学科内涵大部分重叠，材料科学兼备自然科学和应用科学的属性，故“材料科学与工程”(MSE)作为一个大学科逐步为科技界和教育界所接受[2]。 2.1 国外材料科学与工程学科发展历程 美国西北大学M.E.Fine教授等人首先于20世纪60年代初提出了材料科学与 工程(MSE)这一概念。在上20世纪60年代以前，国内外高校均没有明确完整的MSE教育。此时，材料科学与技术人才的培养分属冶金、化工或机械等专业。从60年代初起，欧美等国家高校中冶金、机械或化工等与材料有关的系或相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”、“材料科学系”、“材料工学系”。至80年代中后期，欧美等国大部分高校已完成此项工作。这种教育符合材料科学技术发展趋势。近年来，美国与欧洲在材料教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。在大学不再需要专门的材料主题。这些材料不再是冶金、陶瓷或电子材料学，而统称为材料，材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、
北京化工大学 仪器分析习题解答 董慧茹编 2010年6月
第二章 电化学分析法习题解答 25. 解： pHs = 4.00 , Es = 0.209V pHx = pHs ＋059 .0Es Ex - (1) pHx 1 = 4.00 + 059.0209 .0312.0- = 5.75 (2) pHx 2 = 4.00 ＋059 .0209 .0088.0- = 1.95 (3) pHx 3 = 4.00 ＋059 .0209 .0017.0-- = 0.17 26. 解： [HA] = 0.01mol/L , E = 0.518V [A -] = 0.01mol/L , ΦSCE = 0.2438V E = ΦSCE － Φ2H+/H2 0.518 = 0.2438 － 0.059 lg[H +] [H +] = k a ][] [- A HA = 01.001.0k a 0.518 = 0.2438 － 0.059 lg 01 .001 .0k a lg k a = - 4.647 k a = 2.25×10-5 27. 解： 2Ag + + CrO - 24 = Ag 2CrO 4 [Ag +]2 = ] [24- CrO Ksp
Ag CrO Ag SCE E /42φφ-= - 0.285 = 0.2438 - [0.799 + 2 24)] [lg(2059.0-CrO Ksp ] ][lg 24-CrO Ksp = - 9.16 , ] [24- CrO Ksp = 6.93×10-10 [CrO - 24 ] = 10 1210 93.6101.1--?? = 1.59×10-3 (mol/L) 28. 解：pBr = 3 , a Br- = 10-3mol/L pCl = 1 , a Cl- = 10-1mol/L 百分误差 = - - --?Br Cl Cl Br a a K ,×100 = 3 1 31010106---??×100 = 60 因为干扰离子Cl -的存在，使测定的a Br- 变为： a -Br = a -Br ＋K --Cl Br .×a -Cl = 10-3＋6×10-3×10-1=1.6×10-3 即a -Br 由10-3mol/L 变为1.6×10-3mol/L 相差3.0 - 2.8 = 0.2 pBr 单位 29. 解：
第一章绪论 问答题 1. 简述仪器分析法的特点。 第二章色谱分析法 1．塔板理论的要点与不足是什么? 2．速率理论的要点是什么? 3．利用保留值定性的依据是什么? 4．利用相对保留值定性有什么优点? 5．色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题? 6．什么叫死时间?用什么样的样品测定? ． 7．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率?为什么? 8．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上柱效并不高，试分析原因。 9．某人制备了一根填充柱，用组分A和B为测试样品，测得该柱理论塔板数为4500，因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离，该人推断正确吗?简要说明理由。 10．色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种?当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法? 11．气相色谱仪一般由哪几部分组成?各部件的主要作用是什么? 12．气相色谱仪的气路结构分为几种?双柱双气路有何作用? 13．为什么载气需要净化?如何净化? 14．简述热导检测器的基本原理。 15．简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。 16．影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些?分别是如何影响的? 17．为什么常用气固色谱分离永久性气体? 18．对气相色谱的载体有哪些要求? 19．试比较红色载体和白色载体的特点。
20．对气相色谱的固定液有哪些要求? 21．固定液按极性大小如何分类? 22．如何选择固定液? 23．什么叫聚合物固定相?有何优点? 24．柱温对分离有何影响?柱温的选择原则是什么? 25．根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类? 26．毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点? 27．为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置? 28．在下列情况下色谱峰形将会怎样变化?(1)进样速度慢；(2)由于汽化室温度低，样品不能瞬间汽化；(3)增加柱温；(4)增大载气流速；(5)增加柱长；(6)固定相颗粒变粗。 29．二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的沸点分别为40℃，62℃，77℃，试推测它们的混合物在阿皮松L柱上和在邻苯二甲酸二壬酯柱上的出峰顺序。 30．流动相为什么要预先脱气?常用的脱气方法有哪些? 31．高压输液泵应具备什么性能? 32．在HPLC中，对流动相的要求是什么? 33．何谓梯度洗脱?适用于哪些样品的分析?与程序升温有什么不同? 33．什么是化学键合固定相?化学键合相的特点有哪些? 34．反相键合相色谱法具有哪些优点? 35．为何高效液相色谱法一般采用全多孔微粒型固定相? 36．指出下列物质在正相色谱和在反相色谱中的洗脱顺序： 37．在硅胶柱上，用甲苯为流动相时，某物质的保留时间为28 min，若改用CCl4或CHCl3。为流动相，指出哪一种溶剂能减少该物质的保留时间? 第三章光学分析法导论 一、选择题 1.在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是( ) (1)原子光谱(2)分子光谱(3)可见分子光谱(4)红外光谱 2.可见光的能量应为( ) (1) 1.24×104～1.24×106eV (2) 1.43×102～71 eV (3) 6.2 ～3.1 eV (4) 3.1 ～1.65 eV 3.已知：h=6.63×10-34 J×s则波长为0.01nm的光子能量为( )
第二章电化学分析法概论 教师：李国清 一. 教学目的： ⑴掌握电化学电池的结构和表示方法 ⑵了解电极电位、液体接界电位、电极极化的形成过程 ⑶了解电极的作用及分类 二. 教学重点： ⑴掌握电池的表示方法 ⑵了解电极的极化和电极的分类 三．教学难点： 电池的表示方法、电极的分类 四．教具：多媒体计算机。 五．教学方法：讲授、演示、提问、讨论。 六．教学过程： §1. 电化学分析的定义及特点： 一、电化学分析： 根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法称电化学分析。它是以溶液电导、电位、电流和电量等电化学参数与被测物质含量之间的关系作为计量基础。 二、电化学分析法优点： 1、准确度高 精密的库仑滴定分析法，不需要标准物质做比较，仅参考法拉第常数，误差为0.0001% 2、灵敏度高； 一般可测到10-4 ~ 10-8 mol/L，伏安分析法可测到10-10 ~ 10-12 mol/L 3、选择性好 可通过控制化学电池的某些条件，大大提高测定的选择性 4、分析速度快； 5、测定范围宽：电导、电位、电解分析法可测定常量组分，而极谱和伏安分析法可以测定痕量组分 6、仪器设备简单
§2. 电化学分析方法分类 电化学分析方法主要有下面几类： 1.电导分析法 2.电位分析法 3.电解分析法 4.库仑分析法 5.极谱法和伏安法 1．电导分析法 （1）电导滴定法：通过电导的突变来确定滴定终点，然后计算被测物质的含量。（2）直接电导法：直接测定溶液的电导值而测出被测物质的浓度。 2．电位分析法 电位分析法：用一指示电极和一参比电极与试液组成电化学电池，在零电流条件下测定电池的电动势，依此进行分析的方法。包括：⑴直接电位法⑵电位滴定法3．电解分析法 电解分析法：应用外加电源电解试液，电解后称量在电极上析出的金属的质量，依此进行分析的方法。也称电重量法。 4. 库仑分析法 库仑分析法：应用外加电源电解试液，根据电解过程中所消耗的电量来进行分析的方法。分为： ⑴控制电位库仑分析法：直接根据被测物质在电解过程中所消耗的电量来求含量。 ⑵库仑滴定法：用恒电流在100%的电流效率下进行电解，使电解过程中产生一种物质，该物质与被测物进行定量的化学反应，反应的化学计量点可用指示剂或电化学方法来指示，根据电解电流和电解消耗的时间按法拉第电解定律计算分析物的量。 5．极谱法和伏安法 两者都是以电解过程中所得的电流—电压曲线为基础来进行分析的方法。 ⑴极谱法：使用滴汞电极或其它表面能够周期性更新的液体电极，称为极谱法。 ⑵伏安法：使用表面静止的液体或固体电极，称为伏 安法。
有机电化学合成及其发展方向 摘要 介绍有机电化学合成的原理，研究内容。有机电化学合成与传统合成的优势，介绍中国有机电化学合成的发展以及有机电化学的新进展。有机电化学的高效、经济、无污染性。还有有机电化学合成的若干发展方向。 关键词 有机电化学发展方向绿色化学 Review on organic electrosynthesis and its Development trend Abstract In this paper，the principle and the research method of organic electro- ynthesis---one of the most efficient green technology was discussed. The principle of organic electrosynthesis, applications, and the advantages co- mparing to the tradition organic synthesis were expounded. Introduction to Chinese organic electrosynthesis development and advancement of organic electrochemistry. Organic electrosynthesis of high efficiency, no pollution. There are several development directions of organic electrosynthesis. Key words：organic electrosynthesis；developments of research；Green Chemistry; 引言部分 以电化学方法合成有机化合物称为有机电合成，它是把电子作为试剂，通过电子得失来实现有机化合物合成的一种新技术，这是一门涉及电化学、有机合成及化学工程等学科的交叉学科。由于电化学早已有之，合成技术、化学工程技术和化学材料不断更新，因而，有人称之为“古老的方法，崭新的技术”[1]。 有机电合成是有机合成的一个分支学科，有其独特的优点和优势。有机电合成与一般有机合成相比，有机电合成反应是通过反应物在电极上得失电子实现的，一般无需加入氧化还原试剂，可在常温常压下进行，通过调节电位、电流密度等来控制反应，便于自动控制。这样，简化了反应步骤，减少物耗和副反应的发生。可以说有机电合成完全符合“原子经济性”要求，而传统的合成催化剂和合成“媒介”是很难达到这种要求的。从本质来说，有机电合成很有可能会消除传统有机合成产生环境污染的根源。有机电化学合成也是一种绿色化学，中国走可持续发展战略，在化学合成中有机电合成将会占很大比例。将是未来的合成化学的
复习题库 绪论 1、仪器分析法： （）2、以下哪些方法不属于电化学分析法。 A、荧光光谱法 B、电位法 C、库仑分析法 D、电解分析法（）3、以下哪些方法不属于光学分析法。 A、荧光光谱法 B、电位法 C、紫外-可见吸收光谱法 D、原子吸收法 （）4、以下哪些方法不属于色谱分析法。 A、荧光广谱法 B、气相色谱法 C、液相色谱法 D、纸色谱法 5、简述玻璃器皿的洗涤方法和洗涤干净的标志。 6、简述分析天平的使用方法和注意事项。 第一章电位分析法 1、电化学分析法： 2、电位分析法： 3、参比电极： 4、指示电极： 5、pH实用定义： （）6、以下哪些方法不属于电化学分析法。 A、荧光光谱法 B、电位法 C、库仑分析法 D、电解分析法（）7、在电位分析法，作为指示电极，其电极电位应与测量离子的活度。 A、符合能斯特方程式 B、成正比 C、与被测离子活度的对数成正比 D、无关 （）8、饱和甘汞电极的外玻璃管中装的是。 A、0.1mol/L KCl溶液 B、1mol/L KCl溶液 C、饱和KCl溶液 D、纯水 （）9、关于pH 玻璃电极膜电位的产生原因，下列说法正确的是。 A、氢离子在玻璃表面还原而传递电子 B、钠离子在玻璃膜中移动 C、氢离子穿透玻璃膜而使膜内外氢离子产生浓度差 D、氢离子在玻璃膜表面进行离子交换和扩散的结果 （）10、下列不是直接电位法中常用的pH标准缓冲溶液。
A、pH=4.02 B、pH=6.86 C、pH=7.00 D、pH=9.18 （）11、实验室常用的pH＝6.86（25℃）的标准缓冲溶液为。 A、0.1 mol/L 乙酸钠+ 0.1 mol/L 乙酸 B、0.025 mol/L 邻苯二甲酸氢钾 C、0.1 mol/L 氢氧化钠 D、0.025 mol/L 磷酸二氢钾和磷酸氢二钠 （）12、pH复合电极的参比电极是。 A、饱和甘汞电极 B、银－氯化银电极 C、铂电极 D、银电极 （）13、经常不用的pH复合电极在使用前应活化。 A、20min B、30min C、12h D、8h （）14、pH复合电极在使用前应用下列哪种溶液活化。 A、纯水 B、饱和KCl 溶液 C、0.1mol/L KCl 溶液 D、0.1mol/LHCl溶液 （）15、已知待测水样的pH大约为5左右，定位溶液最好选。 A、pH4 和pH7 B、pH2 和pH7 C、pH7 和pH9 D、pH4 和pH9 （）16、已知待测水样的pH大约为8左右，定位溶液最好选。 A、pH4 和pH7 B、pH2 和pH7 C、pH7 和pH9 D、pH4 和pH9 （）17、用离子选择性电极进行测量时，需用磁力搅拌器搅拌溶液，这是为了。 A、减小浓差极化 B、加快响应速度 C、使电极表面保持干净 D、降低电极电阻 20、一般测量电池电动势的电极有电极和电极两大类。 21、直接电位法中，常用的参比电极是，常选用的敏感电极是。 22、在电位分析法中，对参比电极的主要要求是电极的电位已知且，最常用的参比电极有电极和电极。 23、电位分析法是通过测定来求得物质含量的方法，此方法又可分为电位法和电位法两大类。 25、溶液pH测定的基本原理是什么？怎样用pH计测定溶液的pH值？ 28、玻璃电极与饱和甘汞电极组成化学电池，在25℃时测得pH=4.00的标准缓冲溶液的电池电动势为0.209V。当下列未知溶液的电动势为：（1）0.088V；（2）－0.17V，求未知溶液的的pH 值。（10分）
一、色谱法主要有几种，各有甚么特点？适用于哪种类型物质的分析？ 1)气相色谱：适用于气体与低沸点有机化合物的分析，可以在不同温度下使用。 2)液相色谱：适用于高沸点，不易气化，热不稳定的以及具有生物活性物质的分析。 3)离子色谱：以离子交换树脂作为固定相，不同PH的水溶液作为流动相，适用于各种无 机离子化合物。 4)薄层色谱和纸色谱：在长条形的层析纸和色层滤纸上进行，适合于非挥发性物质的分离。 二．气相色谱仪由哪几个主要部分组成？各个部分的作用是什么？核心部分是哪一部分？气相色谱仪有以下6个组成部分： 1)载气系统：包括气源，净化干燥管和载气流速控管。 2)进样系统：进样室以及气化室。 3)色谱柱：填充柱（柱内填充固定相）或毛细管柱（内壁涂有固体液） 4)检测器：可连接各种检测器，包括热导检测器或氢火焰检测器. 5)记录系统：放大器，记录仪或数据处理仪。 6)温度控制系统：色谱柱，气化室及检测器三者的温度控制。 其中色谱柱与检测器最为关键。 4．分光光度计主要有哪些部分组成？说明各部分的作用？ 1). 光源。温度升高有力与实验，现在一般使用氘灯。 2). 单色器：由入射狭缝，准光装置，色散元件，聚焦系统，出射狭缝。单色光的纯度主要取决于色散元件和出射狭缝的宽度。 3）.样品室。在紫外区采用石英池，可见光采用玻璃池。 4）.检测器。利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号。常见的有光电池，光电管和光电倍增管。 5）.结果显示记录系统。 1．简述原子吸收光谱仪的基本部件及其作用。 1).光源，供给原子吸收所需要的谱带宽度很窄和强度足够的共振线，用空心阴极灯，阳极为钨棒，阴极为待测元素的合金材料制成，内充低压惰性气体。 2).原子化器。雾化器，要求喷雾稳定，雾粒微细均匀，雾化效率高。燃烧器的作用是利用火焰加热，释放的能量使试样原子化。 3）。光学分光系统。外电路;汇聚收集光源所发射的光线，引导光线准确地通过原子化区，然后将其导入单色器中。 单色器：由色散元件，凹面镜和狭缝组成，作用是从光源所发出地谱线中分离单一的原子谱线。 2．简述红外分光光度计的主要部件。 1）。辐射源。凡是能发射连续光谱且辐射强度能满足检测需要的物质均可作为红外光源。2）.色散元件。有棱镜和光栅两种。 3).检测器.利用不同导体构成回路时的温差电现象将温差转变成电位差的真空热电偶是最常用的检测器。 4）。吸收池。在分析气体时用气体池，分析液体时用液体池。分析固体样品时用岩盐窗片。 1.简述质谱仪的主要部件和质量分析仪的工作原理。
教学内容 绪论 分子光谱法：UV-VIS、IR、F 原子光谱法：AAS 电化学分析法：电位分析法、电位滴定 色谱分析法：GC、HPLC 质谱分析法：MS、NRS 第一章绪论 ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同？ 经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。 仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。 ⒉仪器的主要性能指标的定义 1、精密度（重现性）：数次平行测定结果的相互一致性的程度,一般用相对标准偏差表示（RSD%），精密度表征测定过程中随机误差的大小。 2、灵敏度：仪器在稳定条件下对被测量物微小变化的响应，也即仪器的输出量与输入量之比。 3、检出限（检出下限）：在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量或最低浓度。 4、线性范围：仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的范围。 5、选择性：对单组分分析仪器而言，指仪器区分待测组分与非待测组分的能力。 ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影响 应用要求：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 应用要求：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰 第2章光谱分析法引论 习题1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系 吸收光谱：当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需要的能量满足ΔE=hv的关系时，将产生吸收光谱。M+hv→M* 发射光谱：物质通过激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低能态或某态时产生发射光谱。M*→M+hv 2、带光谱和线光谱 带光谱：是分子光谱法的表现形式。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生。 线光谱：是原子光谱法的表现形式。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的。 第6章原子吸收光谱法（P130） 熟识: 原子吸收光谱产生的机理以及影响原子吸收光谱轮廓的因素 了解: 原子吸收光谱仪的基本结构；空心阴极灯产生锐线光源的原理 掌握:火焰原子化器的原子化历程以及影响因素、原子吸收光谱分析干扰及其消除方法、AAS测量条件的选择及定量分析方法(实验操作) 1、定义：它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收来进行定量分析的方法。基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 2、原子吸收定量原理：频率为ν的光通过原子蒸汽，其中一部分光被吸收，使透射光强度减弱。 3、谱线变宽的因素(P-131)： ⑴多普勒（Doppler）宽度ΔυD：由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 Doppler宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。 ⑵压力变宽ΔυL（碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 外界压力愈大，浓度越高，谱线愈宽。 4、对原子化器的基本要求：①使试样有效原子化；②使自由状态基态原子有效地产生吸收；③具有良好的稳定性和重现形； ④操作简单及低的干扰水平等。 1．测量条件选择 ⑴分析线：一般用共振吸收线。 ⑵狭缝光度：W=DS没有干扰情况下，尽量增加W，增强辐射能。 ⑶灯电流：按灯制造说明书要求使用 ⑷原子条件:燃气：助燃气、燃烧器高度石墨炉各阶段电流值 ⑸进样量:（主要指非火焰方法） 2．分析方法 (1).工作曲线法 最佳吸光度0.1---0.5，工作曲线弯曲原因：各种干扰效应。 ⑵. 标准加入法 精品文档
第十二章 【12.5】 如果要用电解的方法从含1.00×10-2mol/L Ag +,2.00mol/L Cu 2+的溶液中，使Ag+完全析出(浓度达到10-6mol/L)而与Cu 2+完全分离。铂阴极的电位应控制在什么数值上？（VS.SCE,不考虑超电位） 【解】先算Cu 的 起始析出电位： Ag 的 起始析出电位： ∵ Ag 的析出电位比Cu 的析出电位正 ∴ Ag 应当先析出 当 时，可视为全部析出 铂阴极的电位应控制在0.203V 上,才能够完全把Cu2+ 和Ag+分离 【12.6】 （5）若电解液体积为100mL ，电流维持在0.500A 。问需要电解多长时间铅离子浓度才减小到 0.01mol/L ？ 【解】（1）阳极: 4OH - ﹣4e - →2H 2O+O 2 Ea θ =1.23V 阴极：Pb 2+＋2e - → Pb Ec θ =﹣ 0.126V ()220.059,lg 0.3462 Cu Cu Cu Cu v ??Θ++ ??=+ =??(,)0.059lg[]0.681Ag Ag Ag Ag v ??Θ++=+=6[]10/Ag mol l +-=3 3 -63 SCE =0.799+0.059lg10=0.445v 0.445v-0.242v=0.203v ????'=-=
Ea=1.23+(0.0592/4)×4×lg10﹣5=0.934V Ec=﹣0.126+（0.0592/2）×lg0.2=﹣0.147V E=Ec﹣Ea=﹣1.081V （2）IR=0.5×0.8=0.4V （3）U=Ea＋ηa﹣（Ec＋ηc）＋iR=2.25V （4）阴极电位变为：﹣0.1852 同理：U=0.934+0.1852+0.77+0.4=2.29V （5）t=Q/I=nzF/I=（0.200-0.01）×0.1×2×96487/0.500=7.33×103S 【12.7】 【12.8】用库仑滴定法测定某有机一元酸的摩尔质量，溶解 0.0231g纯净试样于乙醇与水的混合溶剂中, 以电解产生的 OH-进行滴定，用酚酞作指示剂，通过0.0427A 的恒定电流，经6min42s到达终点，试计算此有机酸的摩尔质量。【解】 m=（M/Fn）×it t=402s；i=0.0427；m=0.0231g；F=96485；n=1 解得 M = 129.8g/mol
第二章 电化学分析法 6.计算[OH –] = 0.05 mol/L ，p(O2)=1.0×103 Pa 时，氧电极的电极电势，已知O2 +2H2O+4e= 4OH –，φθ=0.40 V 。 解：根据能斯特方程 ()ln (Re )RT a Ox nF a d θ??=+ 代入数据计算得?=0.438V 7. 试从有关电对的电极电势，如?θ（Sn2+/Sn ）、?θ（Sn4+/Sn2+）及?θ（O2/H2O ），说明为什么常在SnCl2溶液加入少量纯锡粒以防止Sn2+被空气中的氧所氧化？ 答：?θ值较大的电对中的氧化态物质能和?θ值较小的电对中的还原态物质反应。所以在SnCl2溶液加入少量纯锡粒以防止Sn2+被空气中的氧所氧化\ 11. 下述电池中溶液，pH = 9.18时，测得电动势为0.418 V ，若换一个未知溶液,测得电动势为0.312 V ，计算未知溶液的pH 值 玻璃电极 ) (H x s a a 或+饱和甘汞电极 答：根据pH 的实用定义公 式: F /RT .E E 3032s x pHs pHx -+ =, 代入数据得PH=7.39 12. 将ClO4－离子选择性电极插入50.00 mL 某高氯酸盐待测溶液，与饱和甘汞电极(为负极)组成电池，测得电动势为358.7 mV ；加入 1.00 mL 、0.0500 mol ／L NaClO4标准溶液后，电动势变成346.1 mV 。求待测溶液中ClO4－浓度。 答：根据 /0.059(101)s s x n E x c V c V ±?= -，代入数据 Cx=1.50?10-3mol/L 第五章 气相色谱分析法 6.当下述参数改变时: (1)增大分配比,(2) 流动相速度增加, (3)减小相比, (4) 提高柱温,是否会使色谱峰变窄?为什么? 答:(1)保留时间延长,峰形变宽； (2)保留时间缩短,峰形变窄； (3)保留时间延长,峰形变宽； (4)保留时间缩短,峰形变窄。 11. 分析某种试样时，两个组分的相对保留值r21=1.11, 柱的有效塔板高度H=1mm ，需要多长的色谱柱才能完全分离？ 解：根据公式 21212121 11(()r r R r r --= 得L=3.67 m
电化学发展现状及展望 姓名：陈博洋专业：材料物理学号：2015302662 摘要：电化学是研究电与化学反应相互关系的科学，其在诸多科学领域都得到了 广泛的应用，本文由此介绍了当今电化学的发展现状及其在我们日常生活的应用，总结其发展特点并对其未来的发展提出了展望。 关键词：电化学工业；电解；金属腐蚀防护；生物电化学；燃料电池 引言 伴随当今科技的发展，不仅电化学理论和电化学方法不断创新，而且在应用领域，如化学工业能源材料科学和环境保护等方面同样也占有越来越重要的地位，燃料电池在发电及汽车工业的应用以及生物电化学这一新领域所取得的突出成绩都是比较典型的例子，因此应强调重视电化学新体系的研究，以面对未来能源、材料、生命、信息和环境对电化学技术的挑战. 一、现代发展回顾 20世纪后五十年，在电化学的发展史上出现了两个里程碑：Heyrovsky因创立极谱技术而获得1959年的诺贝尔化学奖，Marcus因电子传递理论而获得1992年的诺贝尔化学奖。20世纪后五十年，继20年代极谱技术创立之后，电化学系统地发展了现在称之为传统电化学研究方法的稳态和暂态技术，尤其是后者，为研究电界面结构和快速的界面传荷反应打下基础。但是，因为缺乏分子水平和原子水平的微观实验事实，电化学理论仍旧停留在宏观、唯象和经典统计处理的水平上。70年代，物理学理论的不断发展为观测微观水平提供了有力的技术手段，例如电化学现场表面光谱技术、使界面电化学的分子水平研究成为可能。80年代出现的以扫描隧道显微镜（STM）为代表的扫描微探针技术，迅速被发展为电化学现场和非现场显微技术，尤其是电化学现场STM和AFM（原子力显微镜），为界面电化学的研究提供了原子水平实验基础。总之，20世纪后五十年，由于上述各种实验技术的发展，促进了电化学由宏观研究逐渐转移到分子和原子微观水平的研究，为这一时期电化学理论和应用一些突破性进展奠定了基础。 二、应用概述 1）电化学工业 电化学在工业上起着相当重要作用，包括电解金属加工与处理电池和燃料电池水和废水处理等方面的应用。 氯碱工业――这是世界上最大的电化学工业，它是通过电解食盐水，从而获得氯气和苛性钠的过程氯气用于制备氯乙烯，进而合成得到PVC，还可用作纸浆及纸的漂白剂和杀菌剂。工业中常用的有三种电解池:汞电解池隔板电解池离子选择性电解池。由于氯的腐蚀力和电极本身的氧化，传统碳棒或石墨阳极已经远远不能满足现代工业生产的需求，而由此也催生出了一批新兴的电极材料，例如RuO2涂层的钛电极，RuO2涂层中含有一定量的过渡金属氧化物，如Co3O4等这类阳极几乎不被腐蚀，它的超电势在4～5mV之间，还有一个优点是:不希望出现的析氧副反应已被降到非常低的程度(1%～3%)。 该法不需要很多化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便。常见的方法有以下几种:电解回收——电化学方法可将溶液中的金属离子逐步除去，因此常常可以使一些可以重新利用的金属再生出来。电化学氧化，这是一种较成熟的水处理技术，并日益成为水处理的热点，研究范围涉及处理印染水制药废水制革废水和造纸黑液等。当然除此之外还有微电解法、电解气浮法和电渗析法等新兴方法。
---------------------考试---------------------------学资学习网---------------------押题------------------------------ 现代仪器分析习题解答20xx年春 第12章电位分析及离子选择性电极分析法P216 1．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？ 答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。 以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。 2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有 何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。 金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4. 何谓TISAB溶液？它有哪些作用？ 答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定 液接电位。
5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V，那么在c(HAc)=1.00×10-3 mol?L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8×10-5,设aH+=[H+]) 解：∵E1=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH1） E2=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH2） 1 / 15 ∴E2- E1= E2-0.814=0.0592(pH2- pH1) ∴E2=0.814+0.0592(-lg√Kc－4.00)=0.806（V） 6．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0.329V；③0.510V； ④0.677V，试求各试液的pH和H+活度 解：（1）ΔE1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH1=2.76 aH+=1.74×10-3 mol?L-1 （2）ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH2=7.24 aH+=5.75×10-8 mol?L-1
电化学分析习题及参考答案 一、填空题 1、原电池的写法，习惯上把极写在左边，极写在右边，故下列电池中Zn︳ZnSO4︳CuSO4︳Cu 极为正极，极为负极。 2、当加以外电源时，反映可以向相反的方向进行的原电池叫，反之称为，铅蓄电池和干 电池中，干电池为。 3、在电位滴定中，几种确定终点方法之间的关系是：在E-V图上的就是一次微商曲线上的也就 是二次微商的点。 4、极谱定性分析的依据是，定量分析的依据是。 5、电解分析通常包括法和法两类，均可采用和电解过程进行电解。 6、在电极反应中，增加还原态的浓度，该电对的电极电位值，表明电对中还原态的增 强。反之增加氧化态的浓度，电对的电极电位值，表明此电对的增强。 7、电导分析的理论依据是。利用滴定反应进行时，溶液电导的变化来确定滴定终点的方法 叫法，它包括和 8、极谱分析的基本原理是。在极谱分析中使用电极作参比电极，这是由于它不出现浓度差 极化现象，故通常把它叫做。 9、电解过程中电极的电极电位与它发生偏离的现象称为极化。根据产生极化的原因不同，主要有 极化和极化两种。 10 、离子选择性电极的电极斜率的理论值为。25℃时一价正离子的电极斜率是；二 价正离子是。 11、某钠电极，其选择性系数K Na+,H+约为30。如用此电极测定PNa等于3的钠离子溶液，并要求测定误差小 于3%,则试液的PH值应大于________。 12、用离子选择性电极测定浓度为1.0′10-4mol/L某一价离子i，某二价的干扰离子j的浓度为4.0′ 10-4mol/L，则测定的相对误差为。( 已知K ij=10-3) 13、玻璃电极在使用前，需在蒸馏水中浸泡24h以上，目的是，饱和甘汞电极使用温度不得超 过℃，这是因为温度较高时。 二、选择题 1、进行电解分析时，要使电解能持续进行，外加电压应（）。 A 保持不变 B 大于分解电压 C 小于分解电压 D等于分解电压 E 等于反电动势 2、用NaOH直接滴定法测定H3BO3含量能准确测定的方法是（） A电位滴定法 B酸碱中和法 C电导滴定法 D库伦分析法 E色谱法 3、已知在c(HCl)=1mol/L的HCl溶液中：ΦCr2O72-/Cr3+=1.00V,ΦFe3+/Fe2+=0.68V。若以K2CrO7滴定Fe2+时， 选择下列指示剂中的哪一种最适合。（） A二苯胺（Φ=0.76V）； B二甲基邻二氮菲—Fe3+（Φ=0.97V）； C次甲基蓝（Φ=0.53V）； D中性红（Φ=0.24V）； E以上都行 4、电位滴定法用于氧化还原滴定时指示电极应选用（）。 A玻璃电极 B甘汞电极 C银电极 D铂电极 E复合甘汞电极 5、在电位法中离子选择性电极的电位应与待测离子的浓度（） A.成正比 B.的对数成正比 C.符合扩散电流公式的关系 D.符合能斯特方程式 6、离子选择性电极的选择系数可用于（）。 A.估计共存离子的干扰程度 B.估计电极的检测限 C.估计电极的线性响应范围 D.估计电极的线性响应范围 7、用酸度计测定溶液的PH值时，一般选用______为指示电极。 A. 标准氢电极； B.饱和甘汞电极； C.玻璃电极。 8、用玻璃电极测量溶液pH值时，采用的定量方法为（）
第二章 电化学分析概论 6．已知（298K ） Cu 2＋ ＋2e Cu θ?＝0.337V(vs.SHE) Cu 2+＋Y 4－ CuY 2－ K 稳 ＝6.3×1018 计算： CuY 2－＋2e Cu+Y 4－ 的条件电位为多少？(参见P16例1) 解：由电极反应Cu 2＋＋2e Cu ，可知其电极电位的能斯特方程为： θ2+1θ2+2.303lg[Cu ]0.0592 lg[Cu ](T=298K) 2 RT zF ???=+ =+ ① 由Cu 2+＋Y 4－ CuY 2－ 可得， 222244CuY CuY ,[Cu ][Cu ][Y ][Y ] K K -- + +-- ????????=稳稳＝ ② 将②代入①得： 22θ θ 144CuY CuY 0.05920.05920.0592lg lg lg 2[Y ]22[Y ] K K ???----????????=+=-+稳 稳 由条件电位定义得 0'θ180.05920.0592 lg 0.337lg 6.3100.3370.5560.219(V)22K ??=- =-?=-=-稳∴电池反应CuY 2－＋2e Cu+Y 4－ 的条件电位等于－0.219V 7．298K 时电池 Cu|Cu 2＋(0.0200mol·L －1)‖Fe 2＋(0.200mol·L －1)，Fe 3＋(0.0100mol·L －1)，H ＋(1.00mol·L －1)|Pt (1) 写出该电池的电极反应和总反应。 (2) 标出电极的极性并说明电子和电流流动的方向。
(3) 计算电池的电动势并说明该电池是原电池还是电解池。 (4) 计算平衡时的平衡常数。 解：（1）电极反应： Cu 2＋＋2e Cu （负极） Fe 3++e Fe 2+（正极） 电池反应：2Fe 3++ Cu Cu 2＋+ 2Fe 2+ （2）负极：Cu|Cu 2＋(0.0200mol·L －1)；正极：Fe 2＋(0.200mol·L －1)，Fe 3 ＋ (0.0100mol·L －1)，H ＋(1.00mol·L －1)|Pt 电子流动方向：负极→正极 电流流动方向：正极→负极 （3） 2+ 2+ 2+2+Cu ,Cu θ1Cu ,Cu Cu θCu 2.303lg 0.0592 lg (T=298K)2 0.0592 0.337lg 0.02=0.287(V) 2 RT c zF c ???=+=+=+ 3+3+2+ 2+3+3+2+ 2+ 0' Fe 2Fe ,Fe Fe 0' Fe Fe ,Fe Fe 2.303lg 0.0592lg (T=298K)0.01 0.70.0592lg =0.623(V)0.2 c RT nF c c c ?? ? =+=+=+ 210.6230.2870.336(V)0E ??=-=-=> ∴该电池是原电池 （4）电池反应：2Fe 3++ Cu Cu 2＋+ 2Fe 2+的能斯特方程为： 2+2+3+2 θθθCu Fe 2Fe 0.05920.0592 lg lg c c E E E K z c z =-=- 当电池反应达到平衡时，E ＝0，则