SIN-PH160酸碱度/氧化还原在线分析仪
使用说明书
标志
危险警示
使用时请遵守本说明书之操作规程及注意事项。
故或损坏其它设备，需设置
的后果，本公司概不负责。
本仪器只有一个电极输入端，在选择PH模式时应安装PH
为使测量更精确,玻璃电极的保质期为一年，出厂一年以后，不
读此部分。
安装注意事项
，本仪表配有继电器开关输出，一般用于报警提示为主，若用户将此功能用于参与回路控制，若仪表的故障可能导致重大事故或
常见安装方式示意图
2.3仪表接线
接线图
—————————————杭州联测自动化技术有限公司———————————————
主菜单画面
系统设置:蜂鸣器和背光的设置、密码修改及出厂设置。信号设置:电极类型的切换以及温补的手自动切换。
在线标定:PH及ORP信号的标定或修正。
［转贴]氧化还原电位及其实际意义 氧化还原电位就是水质中一个重要指标,它虽然不能独立反应水 质得好坏,但就是能够综合其她水质指标来反应水族系统中得生态环境。 什么就是氧化还原电位呢?在水中,每一种物质都有其独自得氧化还原特性。简单得,我们可以理解为:在微观上,每一种不同得物质都有一定得氧化-还原能力,这些氧化还原性不同得物质能够相互影响,最终构成了一定得宏观氧化还原性。所谓得氧化还原电位就就是用来反应水溶液中所有物质反应出来得宏观氧化-还原性、氧化还原电位越高,氧化性越强,电位越低,氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定得氧化性,为负则说明溶液显示出还原性、 我们得过滤系统,除去反硝化,实际都就是一种氧化性得生化过滤 装置。对于有机物来说,微生物通过氧化作用断开较长得碳链(或者打开各种碳环),再经过复杂得生化过程最终将各种不同形式得有机碳氧化为二氧化碳;同时,这些氧化作用还将氮、磷、硫等物质从相应得碳键上断开,形成相应得无机物。对于无机物来说,微生物通过氧化作用将低价态得无机物质氧化为高价态物质。这就就是氧化性生化过滤得实质(这里我们只关心那些被微生物氧化分解得物质,而不关心那些被微生物吸收、同化得物质)。可以瞧到,在生化过滤得同时,水中物质不断被氧化、生化氧化得过程伴随着氧化产物得不断生成,于就是在宏观上来瞧,氧化还原电位就是不断被提高得。因此,从这个角度上瞧,氧化还原点位越高,显示出水中得污染物质被过滤得越彻底。 回到我们始终关注得一个焦点-—无机氮上,从无机氮得产生与转化过程就能很容易瞧出氧化还原点位所表征得意义。无机氮得来源就是
有机氮,比如蛋白质(氨基酸缩聚物)、杂环化物(碳、氮共同构成得环)、重氮、偶氮化物(含有氮—氮三键与氮—氮双键得物质)等。由于这些有机氮都就是还原性得(这些物质得化学键不饱合或者不够饱与,键能不够大,能够与氧形成更饱与、更稳定得化学键,因此认为她们具有还原性),容易被氧化,因此显示出较低得氧化还原电位、经过氨化细菌得氧化作用,有机氮被转化为无机氮。由于,氨、亚硝酸与硝酸得氧化性就是逐渐增强得,随着硝酸得产生,氧化还原电位将被显著提高。我们都知道,硝酸就是一种氧化性很强得酸,如果水溶液中大量存在硝酸,那么有机碳就是很难存在得,这就就是说,较高得氧化还原电位表征出水溶液中有机物被分解得较为完全。 但就是,氧化还原电位就是多种物质共同影响得。硝酸根离子在不同得酸碱度下显示出来得氧化性就是完全不同得,酸性越强,氧化还原电位越高,反之则越低。换句话说,同样得水质,通过改变氢离子浓度就能够改变其氧化还原电位。这说明我们不能仅用氧化还原电位来简单得说硝酸根离子浓度或者说水质得好坏。或者说氧化还原电位得高低并不就是水质好坏得比较标准,氧化还原电位并不能单独用于表征水质好坏,只就是一个参考标准。 那么我们如何来瞧氧化还原电位得实际意义呢?总结下来,可以有下面几种情况: １.间接反映水中硝酸等物质得浓度积累程度。在鱼缸中,水质就是相对稳定得,随着生化过滤得不断进行,氧化态得不断提高,溶液得氧化还原电位就是不断提高得。这个点位得提高与水中高价态得无机离子浓
实验五氧化还原反应与电极电势 一、实验目的 1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。 2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。 3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。 4、通过实验了解原电池的装置。 二、实验原理 氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。 利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。根据能斯特方程： 其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。 三、仪器和药品 仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿，U形管 药品：2 mol·L-1 HCl，浓HNO3， 1mol·L-1 HNO3，3mol·L-1HAc，1mol·L-1 H2SO4，3mol·L-1 H2SO4，0.1mol·L-1 H2C2O4，浓NH3·H2O（2mol·L-1），6mol·L- 1NaOH，40%NaOH。 1mol·L-1 ZnSO4，1mol·L-1 CuSO4，0.1mol·L-1KI，0.1mol·L-
Standard electrode potential (data page) From Wikipedia, the free encyclopedia (Redirected from Table of standard electrode potentials) Jump to:navigation,search Main article:standard electrode potential The values of standard electrode potentials are given in the table below in volts relative to the standard hydrogen electrode and are for the following conditions: A temperature of 298.15 K (25°C); An effective concentration of 1 mol/L for each aqueous species or a species in a mercury amalgam; A partial pressure of 101.325kPa (absolute) (1atm, 1.01325bar ) for each gaseous reagent. This pressure is used because most literature data are still given for this value rather than for the current standard of 100 kPa. An activity of unity for each pure solid,pure liquid,or for water (solvent). Legend: (s ) – solid;( l ) – liquid; g– gas; aq– aqueous (default ( )( ) for all charged species); (Hg– amalgam. ) Half-reaction E° (V) [note 1]Ref. 322g + e- 3 aq - 3.09 ??N( )+?H +?HN() Li + + e- Li( s )- 3.0401 ? 2g2e - 2aq- - 3.04 N()+4 ?HO+2?2?NHOH()+2 ?OH + e- Cs(s )- 3.026 Cs +? + e- Rb(s )- 2.98 Rb +?[1][2] [2] [1] [2] [2]
[转贴]氧化还原电位及其实际意义 氧化还原电位是水质中一个重要指标，它虽然不能独立反应水质的好坏，但是能够综合其他水质指标来反应水族系统中的生态环境。 什么是氧化还原电位呢？在水中，每一种物质都有其独自的氧化还原特性。简单的，我们可以理解为：在微观上，每一种不同的物质都有一定的氧化-还原能力，这些氧化还原性不同的物质能够相互影响，最终构成了一定的宏观氧化还原性。所谓的氧化还原电位就是用来反应水溶液中所有物质反应出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。 我们的过滤系统，除去反硝化，实际都是一种氧化性的生化过滤装置。对于有机物来说，微生物通过氧化作用断开较长的碳链（或者打开各种碳环），再经过复杂的生化过程最终将各种不同形式的有机碳氧化为二氧化碳；同时，这些氧化作用还将氮、磷、硫等物质从相应的碳键上断开，形成相应的无机物。对于无机物来说，微生物通过氧化作用将低价态的无机物质氧化为高价态物质。这就是氧化性生化过滤的实质（这里我们只关心那些被微生物氧化分解的物质，而不关心那些被微生物吸收、同化的物质）。可以看到，在生化过滤的同时，水中物质不断被氧化。生化氧化的过程伴随着氧化产物的不断生成，于是在宏观上来看，氧化还原电位是不断被提高的。因此，从这个角度上看，氧化还原点位越高，显示出水中的污染物质被过滤得越彻底。
回到我们始终关注的一个焦点——无机氮上，从无机氮的产生和转化过程就能很容易看出氧化还原点位所表征的意义。无机氮的来源是有机氮，比如蛋白质（氨基酸缩聚物）、杂环化物（碳、氮共同构成的环）、重氮、偶氮化物（含有氮-氮三键和氮-氮双键的物质）等。由于这些有机氮都是还原性的（这些物质的化学键不饱合或者不够饱和，键能不够大，能够与氧形成更饱和、更稳定的化学键，因此认为他们具有还原性），容易被氧化，因此显示出较低的氧化还原电位。经过氨化细菌的氧化作用，有机氮被转化为无机氮。由于，氨、亚硝酸和硝酸的氧化性是逐渐增强的，随着硝酸的产生，氧化还原电位将被显著提高。我们都知道，硝酸是一种氧化性很强的酸，如果水溶液中大量存在硝酸，那么有机碳是很难存在的，这就是说，较高的氧化还原电位表征出水溶液中有机物被分解得较为完全。 但是，氧化还原电位是多种物质共同影响的。硝酸根离子在不同的酸碱度下显示出来的氧化性是完全不同的，酸性越强，氧化还原电位越高，反之则越低。换句话说，同样的水质，通过改变氢离子浓度就能够改变其氧化还原电位。这说明我们不能仅用氧化还原电位来简单的说硝酸根离子浓度或者说水质的好坏。或者说氧化还原电位的高低并不是水质好坏的比较标准，氧化还原电位并不能单独用于表征水质好坏，只是一个参考标准。 那么我们如何来看氧化还原电位的实际意义呢？总结下来，可以有下面几种情况：
氧化还原反应与电极电位 难题解析[TOP] 例8-1 写出并配平下列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。 （1）(-) Ag(s)│AgCl(s) │HCl(sln)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) （2）(-) Pb(s)│PbSO4(s)│K2SO4(sln)‖KCl(sln)│PbCl2(s)│Pb(s) (+) （3）(-) Zn(s)│Zn2+(c1)‖MnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4)│Pt(s) (+) （4）(-) Ag(s) | Ag+ (c1) ‖Ag+(c2) │Ag(s) (+) 分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。 解（1）正极反应Cl2(g)+2e-→ 2 Cl－(aq) 属于气体电极 负极反应Ag(s)+Cl-(aq) → AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应2Ag（s）+ Cl2(g) →2AgCl(s) n=2 （2）正极反应PbCl2(s)+2e-→Pb(s)+2Cl- (aq) 属于金属-难溶盐-阴离子电极 负极反应Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-属于金属-难溶盐-阴离子电极 电池反应PbCl2(s) +SO42-(aq)→PbSO4(s) +2Cl-(aq) n=2 （3）正极反应MnO4-(aq) +8H+(aq)+5e-→Mn2+(aq)+ 4H2O(l) 属于氧化还原电极 负极反应Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应2MnO4- (aq)+16H+(aq)＋5Zn(s)→2Mn2+(aq)＋8H2O(l)＋5Zn2+ (aq)n=10 （4）正极反应Ag+(c2) +e- → Ag(s) 属于金属-金属离子电极 负极反应Ag(s) → Ag+ (c1) + e-属于金属-金属离子电极 电池反应Ag+(c2) → Ag+ (c1) n=1 例8-2 25℃时测得电池(-) Ag(s)│AgCl(s)│HCl(c)│Cl2(100kp)│Pt(s) (+) 的电动势为1.136V，已知θ ?( Cl2/Cl-)=1.358V, θ?( Ag+/Ag)=0.799 6V，求AgCl的溶度积。 ?AgCl/Ag 。其次：AgCl的分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出θ 平衡AgCl(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq)，方程式两侧各加Ag： AgCl(s) + Ag(s)Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s) AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物Ag与Ag+组成Ag+/Ag电对。AgCl(s)的溶度积常数为：
关于氧化还原电位（ORP、Eh）去极化测定法的二十个问题 方建安 （中科院南京土壤研究所技术服务中心，南京传滴仪器设备有限公司）经常有人打电话或网上发Email于我，询问有关氧化还原电位（ORP）测定，特别是ORP去极化测定法的有关问题，为此把问题与答复集中成文，供大家参考和讨论。 一氧化还原电位是指什么？ 氧化还原电位，简称ORP （是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写）或Eh，作为介质（包括土壤、天然水、培养基等）环境条件的一个综合性指标，已沿用很久，它表征介质氧化性或还原性的相对程度。 二氧化还原电位的传统测定方法是什么？ 长期以来氧化还原电位是采用铂电极直接测定法。即将铂电极和参比电极直接插入介质中来测定。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。参比电极是饱和甘汞电极或银/氯化银电极。 三氧化还原电位的传统测定法有什么特点？ 氧化还原电位的传统测定法十分简单，它由ORP复合电极和mV计组成。但达到平衡电位值的时间较长，特别在测定弱平衡体系时，由于铂电极并非绝对的惰性，其表面可形成氧化膜或吸附其它物质。影响各氧化还原电对在铂电极上的电子交换速率，因此平衡电位的建立极为缓慢，在有的介质中需经几小时甚至一、二天, 而且测定误差甚大，通常40-100mV。因此通常在ORP测定中人为规定一个读数时间，如5分钟，或者10分钟，或者30分钟------等。在发表文章或上报数据时，必须标识读数时间。 四用什么方法可以得到相对精确的测定结果？ 如果充分考虑了铂电极的表面性质和电极电位建立的动力学过程，对复杂的介质，如果采用了去极化法测定氧化还原电位，可以在较短时间2分钟内得到较为精确的结果，这个结果相当于传统测定方法平衡48小时的电位，通常两者小于10mV或更好。 五什么是氧化还原电位去极化法测定法？ 将极化电压调节到600-750mV,以银—氯化银电极作为辅助电极，铂电极接到电源的正端，阳极极化（极化时间5-15秒中自由选择），接着切断极化电源（去极化时间在20秒以上自由选择），去极化时监测铂电极的电位（对甘汞电极）。电极电位E（毫伏）和去极化时间的对数logt之间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化监测。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。二条曲线的方程为： E阳=a1+b1logt阳E阴=a2+b2logt阴 求解此二直线方程可得到平衡电位公式E=(a2b1-a1b2)/(b1-b2) 平衡电位加上该温度下 参比电极的电位值，即 可求出ORP值。 将有关两条去极化曲线 的数据输入计算机，即 可自动算出土壤的ORP 值。 这种方法如果用手工测 定，不但过程操作紧张， 测定误差大，而且数学 处理繁重。 六现在有这种ORP去 极化法自动测定仪器 吗？ 这种方法是中国科 学院南京土壤研究所电
第八章
1 1.1 基本要求 [TOP]
氧化还原反应与电极电位
掌握离子-电子法配平氧化还原反应式、电池组成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应 方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关 计算。
1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元素氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应 的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自由能变的关系。 1.3 了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义；了解电化学 与生物传感器及其应用。 2 重点难点 [TOP]
2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3
讲授学时 建议 6 学时
[TOP]
4
内容提要
[TOP]
第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
4.1 第一节 氧化还原反应 4.1.1 氧化值
1
氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子 而求得。确定元素氧化值的规则：1）单质中原子的氧化值为零。2）单原子离子中原子的氧化值等于离 子的电荷。3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1。4）氢的氧化值在大多数化合 物中为+1，但在金属氢化物中为-1。5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1，其它卤原子的 氧化值在二元化合物中为-1，但在卤族的二元化合物中，列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1；在含氧 化合物中按氧的氧化值为-2 决定。6）电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零。 4.1.2 氧化还原反应 元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。 半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原 反应同时存在，还原剂被氧化，氧化剂被还原，且得失电子数相等。 半反应的通式为 或 氧化型 + ne Ox + ne
-
还原型 Red
式中 n 为得失电子数，氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质，还原型(Red)包括还原剂及相关介质。氧化 型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red） 。 4.1.3 氧化还原反应方程式的配平 离子-电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：1）写出氧化还原反应的离子方程 式。2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。3)根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意 不同介质中配平方法的差异） 。4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等，找出两个半反应的最小公倍数， 并把它们配平合并。5)可将配平的离子方程式写为分子方程式。 4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池 将化学能转化成电能的装置称为原电池。原电池中电子输出极为负极；电子输入极为正极。正极发 生还原反应；负极发生氧化反应，正极反应和负极反应构成电池反应，即氧化还原反应。 常用的电极有金属-金属离子电极、气体电极、金属-金属难溶盐-阴离子电极、氧化还原电极四种 类型。 将两个电极组合起来构成一个原电池，原电池可用电池组成式表示。习惯上把正极写在右边，负极 写在左边；用“|”表示两相之间的界面；中间用“‖”表示盐桥。如 Zn-Cu 电池的电池组成式： (-) Zn(s)│Zn (c1) ‖Cu (c2)│Cu(s) 4.2.2 电极电位的产生和电池电动势
2+ 2+
[TOP]
(+)
2
第八章 氧化还原反应与电极电位
首页
基本要求
重点难点
讲授学时
内容提要
1 基本要求 [TOP] 1.1 掌握离子-电子法配平氧化还原反应式、电池组成式的书写；根据标准电极电位判断氧化还原反应
方向；通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数；电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关 计算。 1.2 熟悉氧化值的概念和氧化还原反应的定义，熟练计算元素氧化值；熟悉原电池的结构及正负极反应 的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉电池电动势与自由能变的关系。 1.3 了解电极类型、电极电位产生的原因；了解电位法测量溶液 pH 的原理及 pH 操作定义；了解电化学 与生物传感器及其应用。
2 重点难点 [TOP] 2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3 讲授学时 [TOP] 建议 6 学时
4 内容提要 [TOP] 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
1
4.1 第一节 氧化还原反应
4.1.1 氧化值
氧化值是某元素原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把化学键中的电子指定给电负性较大的原子
而求得。确定元素氧化值的规则：
1）单质中原子的氧化值为零。
2）单原子离子中原子的氧化值等于离子的电荷。
3）氧的氧化值在大多数化合物中为-2，但在过氧化物中为-1。
4）氢的氧化值在大多数化合物中为+1，但在金属氢化物中为-1。
5）卤族元素：氟的氧化值在所有化合物中均为-1，其它卤原子的氧化值在二元化合物中为-1，但
在卤族的二元化合物中，列周期表靠前的卤原子的氧化数为-1；在含氧化合物中按氧的氧化值为
-2 决定。
6）电中性化合物中所有原子的氧化值之和为零。
4.1.2 氧化还原反应
元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应可被拆分成两个半反应。
半反应中元素的氧化值升高称为氧化，元素的氧化值降低称为还原。氧化还原反应中，氧化反应和还原
反应同时存在，还原剂被氧化，氧化剂被还原，且得失电子数相等。
半反应的通式为 氧化型 + ne-
还原型
或
Ox + ne-
Red
式中 n 为得失电子数，氧化型(Ox)包括氧化剂及相关介质，还原型(Red)包括还原剂及相关介质。氧化
型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red）。
4.1.3 氧化还原反应方程式的配平
离子-电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的方法是：
1）写出氧化还原反应的离子方程式。
2)将离子方程式拆成氧化和还原两个半反应。
3)根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（注意不同介质中配平方法的差异）。
4)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等，找出两个半反应的最小公倍数，并把它们配平合并。
5)可将配平的离子方程式写为分子方程式。
4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池
[TOP]
2
第八章
首 页 基本要求
氧化还原反应与电极电位
重点难点 讲授学时 内容提要
1
基本要求
[TOP]
1.1 掌握离子电子法配平氧化还原反应式，计算元素氧化值；电池组成式的书写。 1.2 掌握以标准电极电位判断氧化还原反应方向。 1.3 掌握通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数； 掌握电极电位的 Nernst 方程、 影响因素及有关 计算。 1.4 熟悉氧化值和氧化还原反应的意义， 1.5 熟悉原电池的结构及正负极反应的特征；熟悉标准电极电位概念；熟悉 pH 操作定义。 1.6 了解电极类型、电极电位产生的原因，了解电动势与自由能的关系。 1.7 了解电位法测量溶液 pH 的原理， 1.8 了解电化学和生物传感器的一般原理与应用。
2
重点难点
[TOP]
2.1 重点 2.1.1 标准电极电位表的应用。 2.1.2 电极反应与电池反应，电池组成式的书写。 2.1.3 通过标准电动势计算氧化还原反应的平衡常数。 2.1.4 电极电位的 Nernst 方程、影响因素及有关计算。 2.2 难点 2.2.1 电极电位的产生 2.2.2 用设计原电池的方法计算平衡常数 2.2.3 Nernst 方程的推导
3
讲授学时 建议 6 学时
[TOP]
1
4
内容提要
[TOP]
第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
4.1 第一节 氧化还原反应 4.1.1 氧化值 氧化值（又称氧化数）是某元素一个原子的表观荷电数，这种荷电数是假设把每个键中的电子指定 给电负性较大的原子而求得。根据此定义，确定元素氧化值的规则：①在单质中，原子的氧化值为零。 ②在电中性的化合物中，所有原子的氧化值之和为零。③单原子离子的氧化值等于它所带的电荷数；多 原子离子中所有原子的氧化值之和等于该离子所带的电荷数。④氢在化合物中的氧化值一般为+1；氧在 化合物中的氧化值一般为-2； 氟在化合物中的氧化值均为-1。原子的氧化值可以是整数也可以是分数或 小数。 4.1.2 氧化还原反应 元素的氧化值发生了变化的化学反应称为氧化还原反应。任何一个氧化还原反应均可被拆成两个半 反应，其中一个是元素的氧化值升高的反应，称为氧化反应，另一个是元素的氧化值降低的反应，称为 还原反应。被氧化的物质称为还原剂，被还原的物质称为氧化剂。氧化还原反应中，氧化反应和还原反 应必定同时存在，反应过程中得失电子的数目相等。 半反应的通式为 或 氧化型 + neOx + ne还原型 Red
式中：n 为半反应中电子转移的数目，氧化型(Ox)应包括氧化剂及其相关介质，还原型(Red)应包括 还原剂及其相关介质。同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对（Ox/Red） 。 4.1.3 氧化还原反应方程式的配平 离子—电子法（或半反应法）配平氧化还原反应方程式的原则是：①反应中氧化剂和还原剂得失电 子数相等；②反应前后原子的种类和数目相等。具体步骤如下：①写出正确的离子方程式。②将离子方 程式拆成氧化和还原两个半反应。③根据物料平衡和电荷平衡，分别配平半反应（尤其应注意不同介质 中半反应配平方法的差异） 。④根据氧化剂和还原剂得失电子数相等的原则，找出两个半反应的最小公 倍数，并把它们合并成一个配平的离子方程式。⑤将配平的离子方程式写为分子方程式，注意反应前后 氧化值没有变化的离子的配平。 4.2 第二节 原电池与电极电位 4.2.1 原电池 [TOP]
2
土壤氧化还原电位测定 电位法 1 方法提要 将铂电极与饱和甘汞电极插入土壤样品中平衡后，通过氧化还原电位计或酸度计的表头读数，再换算成土壤Eh值。 2 适用范围 除某些土壤中因含有高浓度的硫化氢等物质易引起铂电极“中毒”外，本方法适用于各类土壤氧化还原电位的测定。 3 主要仪器设备 3.1 铂电极； 3.2 饱和甘汞电极； 3.3 电极架：可将铂电极和饱和甘汞电极固定在带夹子的架上，夹子可上下移动，以便于操作； 3.4 氧化还原电位计或酸度计； 3.5 温度计：测土壤或水溶液温度之用。 4 试剂 4.1 酸性重铬酸钾洗液：称取化学纯重铬酸钾50g，置于100mL蒸馏水中，加热溶解，冷却后，在搅拌条件下缓慢地加入浓硫酸900mL。 4.2 脱膜溶液[c(HCl)=0.2mol·L-1一c(NaCl)=0.1mol·L-1]：量取8.5mL浓盐酸，倒人400mL 蒸馏水中，再加入2.92g氯化钠，搅匀后定容到500mL。 4.3 pH4.01缓冲溶液：称取经105℃烘干的10.21g苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)溶于蒸馏水中并定容至1L。 4.4 氧化还原标准缓冲液：在30mL pH4.01缓冲液中，加入少量醌氢醌固体粉末，使溶液中有不溶的固体存在。 4.5 氯化钾饱和溶液：称取氯化钾（KCl）35g，溶于100mL蒸馏水中，搅匀后仍有固体KCl 存在。 4.6 固体亚硫酸钠Na2SO3、醌氢醌。 5 分析步骤 将铂电极和饱和甘汞电极固定在电极架上，并分别与氧化还原电位计或酸度计的接线柱的正、负端相连(铂电极接正极，甘汞电极接负极)，选择开关置于＋mV档。然后将两电极插入土壤或其它介质中，平衡2min或10 min后读数。如土壤Eh值低于甘汞电极电位，指
氧化还原电位 第一节 概 述 化学氧化还原是转化废水中污染物的有效方法。废水中呈溶解状态的无机物和有机物，通过化学反应被氧化或还原为微毒、无毒的物质，或者转化成容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。 按照污染物的净化原理，氧化还原处理方法包括药剂法、电化学法(电解)和光化学法三大类。在选择处理药剂和方法时，应当遵循下面一些原则： ①处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理。 ②处理费用合理，所需药剂与材料易得。 ②操作特性好，在常温和较宽的pH 值范围内具有较快的反应速度；当提高反应温度和压力后，其处理效率和速度的提高能克服费用增加的不足；当负荷变化后，通过调整操作参数，可维持稳定的处理效果。 ④与前后处理工序的目标一致，搭配方便。 与生物氧化法相比，化学氧化还原法需较高的运行费用。因此，目前化学氧化还原法仅用于饮用水处理、特种工业用水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理等有限场合。 简单无机物的化学氧化还原过程的实质是电子转移。失去电子的元素被氧化，是还原剂；得到电子的元素被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的，某一元素失去电子，必定有另一元素得到电子。氧化剂的氧化能力和还原剂的还原能力是相对的， 其强度可以用相应的氧化还原电位的数值来比较。许多种物质的标准电极电位θE 值可以在 化学书中查到(本书引用还原电位)。θE 值愈大，物质的氧化性愈强，θ E 值愈小，其还原性愈强。例如， ()V S S E 36.1//2=-θ，其氧化态Cl 2转化为Cl -时，可以作为较强的氧化剂。相反， ()V S S E 48.0//2-=-θ，其还原态S 2-转化为氧化态S 时，可以作为较强的还原剂。两个电对的电位差愈大，氧化还原反应进行得越完全。 标准电极电位θE 是在标准状况下测定的，但在实际应用中，反应条件往往与标准状况 不同，在实际的物质浓度、温度和pH 值条件下，物质的氧化还原电位可用能斯特方程来计算： [][]还原态氧化态ln nF RT E E +=θ (6-1) 式中n 为反应中电子转移的数目。 应用标准电极电位θE ，还可求出氧化还原反应的平衡常数K 和自由能变化ΔG θ ???? ??=RT nFE K θ exp (6-2) K RT nFE G ln -=-=?θθ (6—3) 式(6-2)，式(6-3)表明氧化还原反应在热力学上的可能性和进行的程度。 对于有机物的氧化还原过程，由于涉及共价键，电子的移动情形很复杂。许多反应并不发生电子的直接转移。只是原子周围的电子云密度发生变化。目前还没有建立电子云密度变化与氧化还原反应的方向和程度之间的定量关系。因此，在实际上，凡是加氧或脱氢的反应称为氧化，而加氢或脱氧的反应则称为还原，凡是与强氧化剂作用而使有机物分解成简单的无机物如CO 2、H 2O 等的反应，可判断为氧化反应。 有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。甲烷的降解大致经历下列步骤： 无机物酸醛醇烷?????????????????????????????????????+→→→→O H CO HCOOH O CH OH CH CH 22234 复杂有机化合物的降解历程和中间产物更为复杂。通常碳水化合物氧化的最终产物是
ORP是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写,它表示溶液的氧化还原电位。ORP值是水溶液氧化还原能力的测量指标,其单位是mv。它由ORP复合电极和mv计组成。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。参比电极是和pH电极一样的银/氯化银电极。 在自然界的水体中,存在着多种变价的离子和溶解氧,当一些工业污水排入水中,水中含有大量的离子和有机物质,由于离子间性质不同,在水体中发生氧化还原反应并趋于平衡,因此在自然界的水体中不是单一的氧化还原系统,而是一个氧化还原的混合系统。测量电极所反映的也是一个混合电位,它具有很大的试验性误差。另外,溶液的pH值也对ORP值有影响。因此,在实际测量过程中强调溶液的绝对电位是没有意义的。我们可以说溶液的ORP值在某一数值点附近表示了溶液的一种还原或氧化状态,或表示了溶液的某种性质(如卫生程度等),但这个数值会有较大的不同,你无法对它作出定量的确定,这和pH测试中的准确度是两个概念。另外,影响ORP值的温度系数也是一个变量,无法修正,因此ORP计一般都没有温度补偿功能。 不同的原水水质，ORP的背景值(也就是不含氯的原水的ORP值)应该是不同的。 在反渗透进水的控制中ORP低于背景值就可以了. 电极的安装与检查 1.氧化还原电极可以使用于任何pH/mv测定计上。 2.ORP计使用时无需标定,直接使用即可,只有对ORP电极的品质或测试结果有疑问时,可用ORP标准溶液检查电位是否在200-275mv之间,以判断ORP电极或仪器的好坏。 3.ORP测量电极(铂或金),其表面应该是光亮的,粗糙的或受污染的表面会影响电极的电位(mv)。可用以下方法清洗活化。 (1)对无机物污染,可将电极浸入0.1mol/L 稀盐酸中30分钟,用纯水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后使用。 (2)对有机油污和油膜污染,可用洗涤剂清洗铂或金表面后用纯水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后用。 (3)铂金表面污染严重形成氧化膜,可用牙膏对铂或金表面进行抛光,然后用纯水清洗，再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后使用。 ORP是水质指标之一，主要是检测废水的，但它可以反映污泥活性。在好氧池中，ORP高，出水水质好。污泥活性也较高 对于好氧，如果OPR太低，当然要加大曝气；对于厌氧，如果ORP太高，自然一是延长停留时间，或接种污泥提高厌氧生物活性。 氧化还原电位(Eh或ORP)的单位为mv,有正电位和负电位之分,污水氧化还原电位高低可以间反应其中氧化性物质和还原性物质的相对比例. 微生物的种类 Eh 呼吸类型 好氧微生物300~400mv
解释 氧化还原电位 oxidation-reduction poten-tial，redox potential 不论反应形式如何，所谓氧化即失去电子，所谓还原即得到电子，一定伴有电子的授受过程。当将白金电极插入可逆的氧化还原系统AH2 A 2e 2H 中，就会将电子给与电极，并成为与该系的还原能力大小相应电位的半电池。将它与标准氢电极组合所测得的电位即为该系的氧化还原电位。氧化还原电位值Eh是由氧化型 H2 还原型的自由能（或平衡常数），pH，氧化型与还原型量的比[ox]/[red]等因子所决定，并得出下式： （R是气体常数， T是绝对温度，F是法拉第常数，n是与系的氧化还原有关的电子数）。E′是氧化型和还原型等量时的Eh。在pH为F时称为标准电位是表示该系所特有的氧化还原能力的指标。将Eh对应还原率做成曲线图，则得以E0为对称点的S型曲线。Eh高的系能将Eh低的系氧化，当两者的Eh相等时则达到平衡。但是，这只是在热力学上所出现的现象。 所谓的氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。 编辑本段应用 实际上，特别是对大多数生物学上的系统来说，如不加酶和电子传递体，就不会发生可认出的反应。氧化还原电位除能直接对电位测定外，尚可根据平衡常数的计算，使用氧化还原指示剂(是指本身具有氧化还原性质的一类有机物，这类指示剂的氧化态和还原态具有不同的颜色。当溶液中滴定体系电对的点位改变时，指示剂电对的浓度也发生改变，因而引起溶液颜色变化，以指示滴定终点。)求得。一般生物体内的电子传递是从氧化还原电位低的方向朝高的方向，例如，有以NAD→黄素酶→细胞色素C系→O2这样的方式进行的倾向，但也有因酶的特异性及其抑制而不按这种方式进行的，由于反应成分的浓度，也有可能标准电位低的系统将高的系统氧化的情况。在生物体的氧化还原系统中，多酚类和细胞色素C、a等是在 200-300mV附近，细胞色素 b和黄素酶在 0—-100mV，在-330mV位置的是NAD，在-420mV位置的是铁氧化还原蛋白。在活细胞中，好氧性的细胞电位高，厌氧性的电位低，酶的活性和细胞同化能力以及微生物的生长发育等也有受氧化还原电位影响的情况。 编辑本段水和废水监测中的氧化还原电位测定 测定意义：
第八章氧化还原反应与电极电位 一、判断题 1.已知θ?Fe2+/Fe=-0.41V，θ?Ag+/Ag=0.80V，θ?Fe3+/Fe2+=0.77V,标准状态下，上述电对中最强的氧化剂和还原剂分别是( ) A. Ag+,Fe2+ B. Ag+,Fe C. Fe3+,Fe D. Fe2+,Ag E. Fe3+,Fe2+ 2.其他条件不变时，能使电对Cr2O72-/Cr3+的电极电位增大的方法是( ) A. 增大pH B. 降低pH C. 增大Mn2+浓度 D. 前三个都可以 E. 前三个都不对 3.下列电对中，有关离子浓度减少时，电极电位增大的是( ) A. Cl2/Cl- B. Sn2+/Sn C. Fe2+/Fe D. H+/H2 E. Cu2+/Cu 4.已知θ?（Fe3+/Fe2+）= 0.77V, θ?（Fe2+/Fe）= -0.41V, θ?（Sn4+/Sn2+）= 0.15V, θ?（Sn2+/Sn）= -0.14V,在标准状态下，下列各组物质中能共存的是( ) A. Fe3+，Fe B. Fe3+，Sn2+ C. Fe3+，Sn D. Sn4+，Sn E. Sn2+，Sn 5.已知θ?MnO4-/Mn2+=1.49V,若其他物质均处于标态，当pH=2时，此电对的电极电位是( ) A. 1.30V B. 1.03V C. 1.50V D. 0.89V E.1.39V 6.已知θ?（Cl2/Cl-）= 1.36V, θ?（I2/I-）= 0.535V, θ?（Fe3+/Fe2+）= 0.770V, θ?（Sn4+/Sn2+）= 0.15V,下列四种物质：Cl2，I2，FeCl3，SnCl4 ，在标准状态下按氧化能力由高到低的顺序排列为( ) A. SnCl4, I2, FeCl3, Cl2, B. Cl2, I2,SnCl4, FeCl3, C. Cl2,FeCl3,I2,SnCl4, D. Cl2, I2,FeCl3, SnCl4, E. FeCl3, Cl2,I2,SnCl4, 7.下列原电池的符号中，书写正确的是( ) A. (-) Zn|Zn2+(c)‖Cu2+(c)|Cu (+) B. (-) Zn2+(c)|Zn‖Cu2+(c)|Cu (+) C. (-) Zn|Zn2+(c)‖Cu| Cu2+(c) (+) D. (-)Zn2+(c)|Zn‖Cu| Cu2+(c) (+) E. (-) Zn,Zn2+(c)‖Cu2+(c),Cu (+)
标准氧化还原电位表
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
标准氧化还原电位 From Wikipedia, the free encyclopedia (Redirected from Table of standard electrode potentials ) Jump to: navigation , search Main article: standard electrode potential The values of standard electrode potentials are given in the table below in volts relative to the standard hydrogen electrode and are for the following conditions: ? A temperature of 298.15 K (25 °C); ? An effective concentration of 1 mol/L for each aqueous species or a species in a mercury amalgam ; ? A partial pressure of 101.325 kPa (absolute) (1 atm , 1.01325 bar ) for each gaseous reagent. This pressure is used because most literature data are still given for this value rather than for the current standard of 100 kPa. ? An activity of unity for each pure solid, pure liquid, or for water (solvent). Legend: (s ) – solid; (l ) – liquid; (g ) – gas; (aq ) – aqueous (default for all charged species); (Hg ) – amalgam . Half-reaction E° (V)[note 1] Ref. 3 ?2?N 2(g ) + H + + e ? HN 3(aq ) ?3.09 [1][2] Li + + e ? Li(s ) ?3.0401 [2] N 2(g ) + 4?H 2O + 2?e ? 2?NH 2OH (aq ) + 2?OH ? ?3.04 [1] Cs + + e ? Cs(s ) ?3.026 [2] Rb + + e ? Rb(s ) ?2.98 [2] K + + e ? K(s ) ?2.931 [2]