氧化还原电位（ORP）
控制发酵过程氧化还原电位优化酿酒酵母乙醇生产
摘要利用氧化还原电极,研究了在厌氧条件下将氧化还原电位值(ORP)控制在不同水平( -50mV、-100mV、-150mV、-230mV)对乙醇发酵过程的影响。试验结果表明,不同的ORP值水平对乙醇得率,甘油形成、有机酸分泌、生物量和菌体死亡率的影响有明显的差异。当ORP为-50mV时的生物量是ORP为-100mV时的1.26 倍、ORP为-150mV时的1.86 倍、ORP为-230mV时的2.59倍,甘油浓度分别是后三者的1.2倍、1.1倍、1.7倍,而乙醇浓度却分别只有后三者的0.87 倍、0.49 倍、0.51倍。综合考虑生物量、乙醇浓度、甘油产量、残糖的测定结果,表明将ORP控制在-150mV时对乙醇发酵极为有利。说明可以用ORP电极来精确控制厌氧发酵条件,从而为酵母细胞合理分配代谢流以实现乙醇生产最优化的宏观控制提供了一种有效的手段。
氧化还原电位(ORP)是指水溶液或培养基中可得到或失去的自由电子,一般以毫伏(mV)为单位,可以为正值也可以为负值。ORP值越高说明溶液的氧化水平越高,相对容易失去电子,反之亦然。在微生物的发酵过程中,发酵液一般来说并不处于氧化还原平衡的状态。这是因为微生物细胞吸收培养基中的营养成分,通过内部的氧化还原
反应与其胞内的代谢过程相连来获取能量用于生长,维持和产物的合成。在培养过程对氧化电位进行检测具有非常重要的生物学意义。它可以: (1)给操作人员提供必要的信息以保证微生物生长在合适的氧化还原环境下; (2)在厌氧条件下测定溶氧电极检测限之外的痕量氧值; (3)在生物工程下游技术中,监测ORP值可以提供某种化学物质是否存在或化学物质之间转换的证据; (4)一定的ORP值是蛋白质正确折叠,尤其是二硫键形成的关键因素。Yun-HuinLin等[1]利用氧化还原电极监测克拉维酸的生产过程,发现ORP对克拉维酸的生成有着比溶氧更好的关联性,利用氧化还原电极进行调控将克拉维酸的产量提高了96%。在微生物培养过程中,氧化还原电极所测的电位反映了进行最快的氧化还原电对,因此可以利用该电极对正在变化的化学物质的相对浓度进行检测。由于培养基中O2/H2O 氧化还原电对的氧化性要远大于培养基中存在的其他物质,因此即使培养基中仅仅含有痕量氧,也可以在氧化还原电极上产生信号。所以,可以用氧化还原电极检测痕量的溶氧,得到溶氧电极检测限之外的测量值。ORP电极的检测原理是基于溶液中的金属电极上进行的电子交换达到平衡时具有的氧化还原电位(ORP)值,此值与溶氧、pH和温度有关:
E=E0 + (RTP nF) ln ( α oP αR)
= (RTP 4F) ln pO2 +RTP F) ln[H+]
[2]
其中E0 :标准氧化还原电位值;αo :氧化型物质
的活度;αR :还原型物质的活度; p O2 :溶液中溶氧
平衡的氧分压。
由上式可以看出若控制好发酵液的温度和pH值,氧化还原电位值就仅仅与溶氧相关。本文利用这一特点,研究了在乙醇发酵过程中控制氧化还原电位ORP对乙醇生产过程的影响。
由于控制不同的ORP值主要影响的是发酵液中的溶氧水平,而溶氧水平对酿酒酵母乙醇生产而言有利有弊:一方面微量的溶氧是酿酒酵母保持细胞活性,提高对乙醇的耐受性所必须的[6];而另一方面如果溶氧水平过高则氧会抑制糖酵解途径的活性[7],取代乙醛作为电子受体直接减少乙醇合成的前体物质,生长大量菌体,浪费碳源,降低乙醇得率。因此,当ORP值维持在-150mV 和-230mV 时,乙醇途径是主要的产能途径,所以qethanol在整个发酵期间降幅较小;而在ORP 值维持在-50mV和-100mV时,由于菌体产能对乙醇途径的依赖性减弱所以qethanol 降幅较大。
ORP值越低乙醇的得率系数越高(表2) ,说明厌氧程度越深乙醇途径的效率越大。当ORP 值为-230mV时,其得率系数YPP S(WP W)最高(0.47) ,但其乙醇浓度较ORP值为-150mV 时低,究其原因是残糖浓度达到了3.2%( WP W) ,而残糖浓度高对工业生产而言是不能容忍的。因此,综合得率系数、最终的乙醇浓度和残糖,我们得出控制ORP 值在-150mV是极为有利的。所以,对酒精生产而言,控制发酵液中的溶氧水平是必须的,但传统的溶氧电极无法在较低溶氧值的情况下读数,因此无法对厌氧发酵过程进行监测,而氧化还原电极给
我们提供了一个新的精细监测手段,可以对厌氧程度进行定量。
超高压处理对蒸馏白酒氧化还原电位的影响。
新酒的氧化还原电位为980 mV，高于陈酒的氧化还原电位940 mV。超高压处理使新酒的氧化还原电位下降，并随处理压力的升高逐浙接近于陈酒的氧化还原电位。氧化还原电位的高低反映体系的反应趋势。氧化还原电位越大，体系越易发生化学反应；反之，体系不易发生化学反应。新酒的氧化还原电位较高，体系易发生化学反应，酒体成分不稳定。陈酒的氧化还原电位低，不易发生化学反应，酒体成分稳定。同时氧化还原电位的大小还与人体的味觉感受有关，氧化还原电位越大，对人体的味觉刺激也越大；氧化还原电位越小，对人体味觉刺激也越小。由于陈酒的氧化还原电位低，对人体味觉刺激小，入口温和绵甜，口味好。超高压处理能降低新酒的氧化还原电位，从而提高了新酒的稳定性，改善了口感。
丁耐克. 食品风味化学[M] . 北京：中国轻工出版社，2001. 12~100
低温抑制果肉中单宁等多酚物质的氧化系统，同时由于氧化还原电位低，使果酒处于低氧化状态，在此条件下则有利于酯类等芳香成分的合成[6]，故其发酵果酒的酒质亦好。亚硫酸钠的浓度越高，果酒氧化程度越低，可能原因是SO2 可与草莓中所含的活性羰基化合物反应生成α- 羟基磺酸化合物，减缓美拉德反应。另外，SO2 还
可与果酒中的有机过氧化物的氧结合，使其不生成过氧化氢，则过氧化酶便失去氧化作用[10]。高浓度的糖主要是抑制导致果肉褐变的酶类，浓度越高，酶的活性越低，在酿造过程中，果汁和果酒混合物均保持低氧化状态，故果酒的氧化程度也低；乙醛含量低，酒色泽好。为防止SO2 和糖浓度过高影响酵母发酵和酒的质量，在接种前须测定果汁中SO2和糖的浓度，作适宜的调整。因此，果肉预贮采用低温加糖和加适宜浓度的SO2 是必需的，不仅可以有效地抑制草莓果肉中多酚氧化酶的活性，抑制有害微生物的繁殖，而且可使果汁和果酒混合物均保持低氧化状态，从而保持草莓果酒的品质。
3 陈酿
311 陈酿的目的
发酵所得的新酒香浓味粗, 且浑浊, 不适宜饮用。经一定时期储藏和适当的工艺处理, 在储藏期发生一系列理化及生化的变化, 酒质变得香浓醇和清晰色美, 此过程称为酒的老熟或陈酿。陈酿的本质是物理上的分子重排与化学上的氧化和合成的过程。
陈酿是为了促进酒液的澄清和提高酒的稳定性, 促使香味的形成和酒的成熟。在发酵结束后, 酒中尚存在一些不稳定物质, 在储藏中这些不稳定物质沉淀析出, 再辅以强化措施, 保证酒液的澄清和稳定。经过陈酿过程的氧化还原、酯化以及聚合沉淀等作用, 新酒中的不良风味物质减少, 芳香物质得到加强和突出, 各种物质之间达
到平衡,酒体变得和谐、柔顺、细腻、醇厚, 并表现出各种酒的典型风格。
312 陈酿的工艺要点
31211储藏容器最理想的储藏容器当数橡木桶, 橡木所含芳香物质可在储藏期逐渐溶入酒液中, 并与酒液的某些成分反应、协调, 产生特殊的香味物质, 酒液中较多的内酯和酚类便来自于储存的橡木桶。橡木桶中的酚类尤其是单宁还对保证酒液稳定, 促进酒液老熟起一定的作用。
31212温度果酒的陈酿首先受到温度的制约, 稍高的温度(18～20 ℃) 可加速老熟, 尤其会加速香气的形成, 但同时也会缩短了果酒的储藏期, 反之, 过低的温度( <10 ℃) , 会减慢陈酿过程。影响陈酿最严重的因素是温度变化引起瓶内酒的膨胀与收缩, 并将O2 吸入。陈酿的温度一般以8～15 ℃为宜。
31213氧装瓶前将果酒用空气饱和, 可使酒香很好形成并加速色泽的变化, 但装瓶后, 氧的存在不会促进陈酿, 反而会使不良菌生长, 升高氧化还原电位, 并引起早熟,产生氧化味。因此, 进入陈酿期的酒必须严格密封。
31214 SO2 当混有相当O2 时,SO2 可防止果酒在陈酿期的所谓“瓶内病”(BottleSick-ness的暂时氧化作用) , 但装瓶几个月后,瓶内SO2 不再起作用, 成品酒的SO2 含量须严格控制, 根据中华人民共和国行业标准,果酒规定SO2 <250mgL -1。
31215 换桶换桶是为了分离酒液和酒泥,并使任何挥发性物
质蒸发逸出, 从而溶解适量的新鲜空气, 每次换桶必须进行挥发酸和SO2 的分析并适当补充SO2。
31216 添桶由于蒸发和容器的吸收作用,桶内酒面会逐渐下降, 为避免菌膜及醋酸菌生长, 必须随时使储酒桶内装满, 不与空气接触。添桶用酒至少要求中等质量、澄清、稳定、香气不大、滋味柔和、浓淡适中。
31217湿度一般要求储酒间的相对湿度应大于50%, 但应考虑到过大的湿度有利软木塞上的微生物繁殖, 因此有人建议酒储25年要更换新木塞。
313 陈酿期间的物化反应
陈酿发生着一系列酯化、氧化、还原等化学反应, 使酒中的醇、醛、酯等成分达到新的平衡。
果酒中各种有机酸与乙醇结合、各种高级醇与高级脂肪酸化合生成缩醛等的酯化作用的产物是陈酿的主要芳香成分。醋酸和醛类经氧化作用而减少, 醇(特别是甲醇) 经氧化成醛或酸, 降低了风味不良的甲醇、杂醇油、挥发酸、鞣质等的含量, 从而改善了果酒风味。
另外, 水和酒精分子都是极性分子, 有很强缔合能力。陈酿期间, 由于水和酒精的混合使相同分子间距增大, 同分子间氢键减弱而主要形成水和酒精的缔合物, 使得酒的刺激性减弱, 气味绵柔。
314 陈酿期间果酒香气的形成及变化
果酒在瓶内老熟的重要变化就是形成果酒风味, 即“酒香”的芳香物质, 果酒的芳香由果实的原始果香和酿造形成的香味及与栎木接触形成的香味组成。各种果酒香味的不同, 一方面是由于某些酒存在一些特殊的微量成分, 更重要的在于各种芳香组分存在量比关系上的差别。与白酒相比, 果酒中醇类品种很多, 除一般高级脂肪醇外还有芳香醇、烯醇、含硫醇、乙氧基丙醇等, 且大部分来自水果原料。长期陈酿时糖苷水解还会产生少量乙醇、高级醇。醇类本身不仅有可人的香味,而且能溶解其它的挥发性成分。陈酿期间, 由于葡萄苷的水解, 还原糖略有增加, 若采用热处理, 果糖则会在酸条件下脱水生成羟甲基糖醛, 反应如下:
因此, 许多高档果酒不主张使用热处理, 以避免美拉得反应带来的黄褐色泽及焦糖香。
果酒香味组成的一个特点是酸的比重很大, 陈酿使柠檬酸起缓慢的脱羧作用形成柠苹酸(或2-甲基苹果酸) , 乳酸在陈酿期间会慢慢增加, 部分单宁酸也逐渐溶解, 因此陈酿时酸增加, 此时的苹果酸—乳酸发酵是果酒减酸的主要原因, 此反应产物对风味的影响很微
妙, 主要的产物双乙酰可增加果酒的良好风味, 苹果酸—乳酸发酵如下:
L2苹果酸—→L2乳酸+CO2
L2苹果酸—→丙酮酸+NADH2 +CO2
很多老的葡萄酒酿造均认为磷酸含量与酒有关, 但无确切证据。含N 物质有直接或间接左右酒香的作用, 陈酿后的葡萄酒平均含氮0.027%～0.05%, 其中脯氨酸、色氨酸占氨基酸的70%, 而氨基酸含量与酒的芳香有关。
陈酿工艺存在许多复杂的物化、生化反应, 至今只知道当无氧且氧化还原电位足够低时, 果酒才会发生还原作用而形成酒香。
因此, 酒香是缘于可被氧化物质所形成的氧化还原系统, 由此可见, 成熟后的酒在倒出饮用前不应搅动, 但在罐装前有控制地通风能形成具有还原作用的化合物, 以降低酒的氧化还原电位。酒香的强弱还与果实本身的特征、金属离子、软木塞、储温等有关。
4 讨论
果酒的风味好坏, 香味占很大比重。根据中华人民共和国行业标准对不同果酒的香气规定, 无论是清晰爽怡香型还是醇厚浓郁香型, 都要求香味和谐、协调、典型突出。因此, 酿造优质果酒应该从原料、菌种的筛选入手, 尤其应考虑适宜的陈酿环境, 如储藏温度与湿度、通风条件、储放木桶、软木塞等, 从中探讨出理想的发酵及陈酿工艺。
1.3.1葡萄酒的陈酿
新酿制的酒，不论是发酵酒、蒸馏酒或配制酒，冲味辣、苦涩、香气不协调或漂浮，比较淡薄，饮后润。因新酒具有上述缺陷，故需要经过一定时间的贮成的葡萄酒经过一定时期的存放，风味乃至整个品质酒的陈酿或老熟。陈酿是葡萄酒生产过程中十分
1.3.1.1陈酿的目的
葡萄酒是一个处于不断变化过程中的有机体，壮年期、衰老期和死亡期的整个过程处于成长及出而陈香不够，口感粗糙生涩，不协调。壮年期的葡佳，此时的葡萄酒口感醇和，陈香浓郁，酒体丰满协期。但葡萄酒的贮存时间并非越长越好，当葡萄酒超败，甚至可能发生氧化和褐变等不良反应，导致口感目的就在于缩短酒体的成长发育期，去除发酵过程中除酵母对口味和外观的不良影响以及鲜酒的生涩味广度、深度和复杂性，使其变得更加丰满诱人，口味的壮年期，延长不同葡萄品种所特有的果香和风味
[1.3.1.2陈酿的机理
葡萄酒中水和乙醇的含量在90%以上，它们都有较强的缔合能力，平时这两种分子是靠氢键各自缔在,陈酿过程中，水分子和乙醇分子相互重新组合，逐度增加，乙醇分子受到束缚，自由度减少，这样酒的中各种微量物质的化学反应靠共价键结合产生，而较缓慢，因此说葡萄酒在陈酿过程中会发生一系列复杂化（如：氧化、酯化、缩合等）具体化学反应过程
①醇氧化为醛：RCH2OH→RCHO
②醛氧化为酸：RCHO→RCOOH
③醇与酸酯化为酯:ROH＋RCOOH→RCOOR
④醇与醛缩合为缩醛：ROH＋RCHO→RCH
通过这些变化使葡萄酒中的醇、醛、酸、酯等从而增加香气，使酒味更为醇和，也使得葡萄酒中的酒石酸盐析出，酒液更加澄清透明。
1.3.2人工催陈技术的概述
在自然陈酿条件下，葡萄酒中的极性水分子和乙醇分子之间会形成多聚氢键，而这些由氢键缔合成的分子群较为稳定，限制了各种陈熟反应的进行。同时，在自然条件下，陈熟反应所需的能量只能靠自然温度供给，这就导致了自然陈酿过程缓慢，一般来说需要一年、数年,甚至数十年。这样生产企业就要备有大的库房和大量的盛酒容器，不仅占地面积大、生产周期长、耗资多，同时在长期的贮酒过程中，势必会造成葡萄酒的挥发耗损，也影响了企业资金的周转。在保证葡萄酒质量的前提下，为了加快资金周转速度，缩短产品生产和上市的周期，努力提高设备利用率，缩短投资回报周期和提升企业的经济效益，对葡萄酒进行人工催陈日益受到葡萄酒生产企业的重视。
所谓葡萄酒的人工催陈，就是采用人工方法加速葡萄酒的陈化，缩短其陈酿时间，使其品质在较短时间内得到一定的改善
1.3.
2.1人工催陈技术的研究进展
关于酒类的人工催陈技术，我国早在80年代就开始盛行，并于80年代中期达到高峰，当时有大量的文章发表，并有许多与之相关的专利获得批准
但由于当时的人工催陈技术都有一个致命的缺点，就是经催陈处理后的酒自然放置一段时间后，会发生“返生”现象，得不到实用性的效果。因此在1988年以后，关于酒类的人工催陈技术研究逐步降温。直至90年代中期，才又有了较多的报道出现。近年来，国内在白酒、发酵型调味品（如腐乳和食醋等）的人工催陈处理方面有许多报道，而对葡萄酒的催陈研究并未成为热点。同时，由于国外崇尚自然陈酿效果，对人工催陈的研究并不热衷。
1.3.
2.2人工催陈方法
（1）冷热处理催陈
热处理和冷处理均有助于促进葡萄酒的成熟、提高葡萄酒的风味，并能提高其生物和非生物稳定性。通常采用先热处理再冷处理的工艺，效果较好。热处理是通常在密闭容器内，将葡萄酒间接加热至67℃，保持15分钟；或加热至70℃，保持10分钟即可。冷处理是将葡萄酒冷却至高于其冰点0.5-1.0℃，这样的冷处理效果最好。
水分子和乙醇分子之间的亲和力很强，在常温下两者缔合后一般可以稳定地存在。如果从外部适当地供给能量，可以破坏水分子和乙醇分子各自赖以缔合成分子群的氢键，使其成为自由态的水分子和乙醇分子，这样二者就会重新缔合。温度对酒的陈熟有直接的影响，温度升高不但可以从外部供给能量促进分子之间的重新缔合，还可以加快低沸点成分的挥发和化学反应的速度，从而达到催陈的目的。
冷热处理催陈法曾用于葡萄酒生产，但是由于催陈效果不稳定，引起的热效应大,会对葡萄酒中的活性成分造成破坏,导致其功能性作用的
降低或丧失,且有可能造成葡萄酒色泽的劣变和异味的产生，因此没有大规模应用。
（2）臭氧催陈
臭氧是一种不稳定的气态物质，在水中容易分解为氧气和一个原子的氧，而原子氧是一种强氧化剂，具有很强的氧化作用。在酒老熟的过程中，前期要经历一系列的氧化过程，而加速氧化反应速率，提高氧化进程也能在一定程度上实现催陈的目的。臭氧由臭氧发生器通过高频电极放电产生，再将臭氧泵入氧化塔，通过布气系统与待处理液体样品接触,混合达到一定浓度后,经过适当的时间和剂量处理，可以减轻新酒的刺激性，增加其陈酒感。臭氧还可以使酒中的高级脂肪酸乙酯（引起酒浑浊失光的主要物质）分解，提高酒的澄清度。这里所说的酒指的是蒸馏白酒，而不是葡萄酒。葡萄酒的成分远比蒸馏白酒要复杂，而臭氧的氧化性又极强，用臭氧催陈葡萄酒很容易造成葡萄酒香气和色泽的破坏。
基于以上因素，臭氧多用于蒸馏白酒的催陈与除浊，在葡萄酒生产中则多用于杀菌，而且在杀菌处理过程中还必须要严格控制臭氧的使用量和处理的时间。
（3）微波催陈
微波催陈技术是近代科技发展的成就之一。水分子和乙醇分子都是强缔合性的极性分子，水分子群在常温下由于氢键作用使分子缔合，如果一个氢键被切断，它会在瞬间再度缔合。乙醇分子间在常温下也是通过氢键缔合，但断裂后再与其它分子缔合较为困难，需要经过很长
的时间。强烈的微波冲击，会破坏酒中分子群的缔合,在某一瞬间，将乙醇分子和水分子切成单个或2～3个分子的小块，这样它们之间相互缔合的几率大为增加，在短时间内乙醇分子即可与水分子结合成稳定的缔合分子群。缔合后分子活度减少，酒的刺激性也随之减小，酒的口感变得醇和。另外，吸收微波能后，分子的内能增加，化学反应速度也相应提高，醇的酯化反应有所加强。新酒经过微波催陈处理，酒精度略有下降，但总酯增加，因而酒的香味增加，香气变得协调、醇和。有些杂味还由于氧化还原反应而减弱或消失，从而实现了对酒的催陈。
微波催陈还可以与化学催陈方法结合使用，具体来说也就是往酒中添加适当的催化剂，而催化剂能在微波辐射下加速酒中有机物的酯化。因为催化剂在微波场有诱导催化的作用，即微波可以先激活催化剂，再由该催化剂催化相应的化学反应，从而加速酯化反应，这样就要求所选用的催化剂能与微波发生较强的相互作用。能与微波产生强作用的物质一般为P区的过渡金属及其氧化物，在一定条件下，这类物质不同价态的离子可共存于同一晶体中，形成非化学计量比的缺陷结构，从而产生偶极子。在微波辐射的情况下，电子能从一17种价态的离子转移到另一种价态的离子上，从而产生松弛的极性效应，在微波场中，这类物质产生表面电磁场，同时升温引起能量耗损。这种表面电磁场可以改变固体的表面效应，改变分子的能量类型和碰撞方位，提高分子的碰撞概率，使原来没有催化活性或催化活性不强的物质产生较强的催化活性。将催化剂通过固载和活化加入到葡萄酒中，
然后再进行微波处理，可以充分提高催陈效果。
目前微波催陈技术还多应用于处理白酒，将其用于葡萄酒催陈还尚未见报道。微波催陈的效果虽好,但是成本较高,而且在催陈过程中需要添加催化剂，且添加量需严格控制，故此不适合企业投产使用。（4）电场催陈
使用电场催陈，在高电位的推动下，可促进乙醇分子和水分子的缔合作用，增强极性分子间的亲和力，形成更大更牢固的分子之间的缔合群，还可以增强各类物质的分子活化能，提高分子间的有效碰撞，加速酯化、缔合、氧化还原等反应，还可以加速低沸点物质的挥发，从而起到加速陈化的作用。目前国内外多有报道的电场催陈方法主要有高压电场催陈、高压静电场催陈。
葡萄酒是一种液体电介质，当高压静电场作用于酒时，静电场力使酒中的部分氢键发生断裂，酒中的极性分子与其他分子，以及水分子之间相互渗透，缔合成大分子群，它们既可以是同分子之间的缔合，也可以是不同分子之间的缔合，这样就构成了错综复杂的缔合现象。这些缔合体系的形成，减少了自由分子的数量，从而减少了酒的刺激性。同时，极性分子在外电场中获得能量，为参加化学反应提供了条件，尤其是促进了酯化和缩合反应的速度，增加了酒的香气，实现了催陈的目的。
烟台师范学院的郝宪孝教授等采用烟台白兰地作为样品进行试验，经高压静电场处理后，总酸、总酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯均有不同程度的提高；总醛、甲醇、异丁醇、正丁醇、异戊醇和乙醛均
有不同程度的减少，其结果也达到了催陈的目的。用高压静电场催陈葡萄酒,耗电量少,尽管初次投入成本稍高,但一次投入可以长期使用,总的来说,也是一种经济适用的好方法。
（5）磁场催陈
磁场催陈是让新酒通过可透磁场的管道,先对酒进行预处理,然后再向酒中加入适量的助剂,通过改变磁场强度来对葡萄酒进行处理。酒中的极性分子在磁场作用下，极性键能减弱，产生微量的H2O2-O，促进氧化反应进程。新酒经处理后，酒度和干浸出物没有明显变化，总酸和总酯则呈上升趋势。适当的磁场处理，能明显改变葡萄酒的口感，使酒的陈香增加，刺激性减小，入口更为柔和，酒体变得更为饱满壮实，结构更为丰满。
磁场催陈效果较好，但是所需的设备庞大且造价高，不利于中小型葡萄酒生产企业使用。磁场很少单独用于催陈处理，更多的是与电场结合构成电磁场。新天国际葡萄酒业有限公司就曾与华南理工大学联合开展了电磁场催陈葡萄酒的研究。
（6）超高压催陈
超高压处理在食品行业中是一项新兴技术,它属于一种纯物理的中低温加工技术,在不破坏食品营养成分的前提下,使食品中的部分成分发生不可逆的生化反应和一些组织结构的变化,从而改善食品的品质。葡萄酒陈酿过程中的物理变化主要是完成乙醇分子之间以及水分子和乙醇分子之间的缔合，从而使酒的口感更为柔和协调。在超高压作用下，葡萄酒的体积由于压力的增大而减小，酒中各分子之间的距离
也因被压缩而减小，乙醇分子和水分子被重新排列。同时，超高压提供的能量可以被各组分的分子基团吸收并转化为后续反应所需要的活化能，从而促进缔合反应的进行，加速葡萄酒的陈化。
在超高压处理的整个过程中，温度变化不大，因此由温度变化所引起的热效应很小，发生不利化学反应的可能性也较小。超高压处理能破坏高分子的氢键、离子键，而对共价键的影响较小，尤其是对小分子色素、维生素、氨基酸、多肽、果酸及香气成分几乎没有破坏作用，很适合用于葡萄酒的催陈处理。目前西北农林科技大学李绍峰等人已经将超高压催陈技术应用于葡萄酒当中，
并取得了良好的效果。
（7）红外线催陈
红外线是电磁波的一种，介于可见光波和微波之间。当用一定波长的红外线辐射新酒时，不仅能因为温度升高而使分子运动速度加快，增加单位时间的碰撞次数，更主要的是因为温度升高和能量增加，会使一些原来非活化的分子因获得足够的能量而活化，相应增加活化分子的百分数，大大缩短新酒陈酿过程中物理和化学变化的时间，从而加快酒的陈酿速度。红外线催陈，能够大大缩短葡萄酒的陈酿时间，而且该技术设备简单，造价低廉，操作方便，安全无污染，耗能少，不仅适合大型葡萄酒生产企业，也适合中小型葡萄酒生产企业。
（8）声波催陈
声波可以增强各类物质的分子活化能，提高分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化还原等反应加速进行，有利于形成酒的醇酯酿制香味。
超声波还能够促进缔合作用，增强水、醇、醛、酸、酯等极性分子间的亲和力。这样不仅增强了乙醇分子和水分子之间的缔合度，还能够形成更大且更稳固的极性分子缔合群。因此适当地超声波处理能够加速葡萄酒的陈化，改善葡萄酒的品质和口感。
（9）γ射线催陈
高能量的γ射线对酒中的某些化学键可以产生有力的碰撞，致使这些化学键断裂，使某些大分子变成小分子或络合物，以利于它们自行络合成新的分子。利用γ射线在常温下就能为水和乙醇的相互渗透提供活化能，使水分子不断解体成游离态氢氧根，同乙醇分子亲和，完成渗透过程。用这种方法处理酒，照射几秒钟就以使酒产生窖藏几年的效果，处理后的酒，香味有所增加，味比原酒醇和，从而达到催陈的目的。但是用γ射线催陈，必须建一个投资很大的钴辐射源,而钴放射性的衰减周期短,使用照射剂量难以控制,容易造成环境污染和使处理酒的成本较高。
（10）激光催陈
用激光照射新酒,让酒液流动通过激光照射区或将酒液装在透光容器内,在照射过程中不断搅动容器内的酒液,使之得到均匀照射,照射激光功率和时间与酒的浓度及重量有关。激光催陈可以使酒的香气增加,鲜美度提高,柔和度改善,丰满度增进,氨基酸和总酯增加,提高酒的品质,催陈效果十分明显。
（11）生物催陈
向酒液中添加生物催陈增香剂(多为酶或植物水解蛋白),通过所添加
制剂中多种微生物的生物化学反应，使酒的苦味减轻、甜味增加，冲辣味强的醛类、杂醇油类等有害物质部分被还原或被酯化，使酒不仅变得绵软，而且纯净、爽口，实现了加速陈酿的目的。同时，因为增香剂中含有多种纯生物抑制或杀灭杂菌的成分（这些成分尤其对细菌有很强的抑制作用），所以采用这种方法还能够起到抑菌控酸的作用。（12）高压脉冲电场催陈
高压脉冲电场技术是近年来发展起来的一项很有前景的技术,因其具有传递均匀、处理时间短、产热少，对食品营养成分和色泽影响小，能克服食品加热处理或化学单元操作带来的不良影响等特点，已经成为国际食品科技界最为活跃的研究领域之一。高压脉冲电场处理过程能耗小，整个过程在常温下进行，处理后既能达到催陈的目的，又能保证葡萄酒的营养成分不被破坏，且处理时间短，设备简单，非常适合企业大规模生产使用。
目前，国内外尚无利用高压脉冲电场技术催陈葡萄酒的相关报道，本文将对这一领域进行初步探讨。
6.1.1葡萄酒自然陈酿的物理过程
葡萄酒是由水、乙醇和一些高级醇、酯、醛、酸等成分组成，其中水乙醇的含量占90%以上，是葡萄酒中起主要作用的成分。水分子和乙醇分都是极性分子，水分子由氢键缔合成分子群，因乙醇分子缔合度低，氢键易断裂，断裂后重新复合的时间比水分子长（水分子氢键断
裂复合时间6×10-23s，乙醇分子氢键断裂复合时间为7×10-12s），所以葡萄酒中乙醇的自分子较多。葡萄酒在贮存过程中，水分子与乙醇本身的分子群逐渐散开形成两者结合的新群，乙醇分子受到水分子束缚，因而刺激性减弱。
乙醇和水分子都具有极性基团——羟基，由于氧的负电性较大，所以形特有的氢键，在氢键的作用下，葡萄酒中乙醇与水分子发生缔合现象，其缔体如下所示：
水分子缔合：
乙醇分子缔合：
乙醇分子与水分子缔合：
对于乙醇和水分子的缔合作用一般都比较了解，但对葡萄酒中主要呈香质，如酸，酯，醛等的缔合作用则介绍得不多。其实，这些物质的缔合作用葡萄酒质量的影响是很大的。举例来说，醛中的羰基是一个极性基团,羰基相对带负电，碳原子带正电，由于诱导效应的影响,醛
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-
氧化还原电位(ORP)的重要作用 氧化还原电位(ORP)的重要作用 大家逐渐认识到氧化还原电位在水产养殖上的意义，可是这个指标对于学过（水）化学的来说，理解起来都有点费力气，更不用说咱们大多数养殖户朋友了。技术员到塘口跟养殖户说：咱们这个药是氧化型的药，能提高水体氧化还原电位，很不错！养殖户听的一头雾水，而实际上很多技术人员对氧化还原电位本身也不是很清楚。 1.那么什么是氧化还原电位 在水中，每种物质都有独立的氧化还原特性，可以简单理解为在微观上，每一种不同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，最终构成一定的宏观氧化还原性。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。 2.哪些是氧化物质、那些是还原物质 ⑴水体中常见处于氧化态（直接点就是溶氧充足的状态）的物质有： O2（氧气当然是）；硫酸根、硝酸根、磷酸根和铁离子、锰离子、铜离子、锌离子等； ⑵常见处于还原态（简单说就是缺氧状态存在的）的物质： 氯离子、氮气、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、甲烷、亚铁离子、多数有机化合物（包括我们的残饵、粪便、池底有机质淤泥）等。 氮在水体中存在的形式：一般未受污染的天然水域中，由于溶氧丰富，氮主要以硝酸根存在；在养殖池水中氮通常有4种存在形态：硝酸根、亚硝酸盐、氮气、氨氮。 3.为什么氧化还原电位很重要氧化还原电位怎么测 海水与淡水体系氧化还原电位实测值通常约为（400mv）（V 伏特，氧化还原电位的单位），好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV为最适。 处于氧化态的物质在适当的条件（缺氧）下可以被还原，例如无毒的硝酸盐被还原成有毒的亚硝酸盐和氨氮；同样处于还原态的物质在适当条件（富氧）下被氧化，例如硫化氢被氧化成硫酸根。 随着氧化还原电的降低，出现铁锰呼吸，干塘晒塘时被氧化成三价的铁，此时逐渐被还原成二价铁，这个过程耗氧产酸，所以底泥pH值下降。氧化还原电位继续降低，当氧化还原电位环境为-200～-250mV，专性厌氧微生物出现生长，硫酸还原菌进行硫呼吸，原本存在的硫酸根被还原成硫化氢，硫化氢跟亚铁离子、锰离子反应，生成FeS、MnS，土壤变黑（见图2）。当氧化还原电位环境为-300～-400mV，底泥处于极度缺氧状况，专性厌氧产甲烷菌即开始分解底泥中的有机质产生甲烷。淤泥厚的池塘用竹竿捅了后水面冒气泡，这种气泡即是底泥产生的
［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
氧化还原电位(ORP)的重要作用 大家逐渐认识到氧化还原电位在水产养殖上的意义，可是这个指标对于学过（水）化学的来说，理解起来都有点费力气，更不用说咱们大多数养殖户朋友了。技术员到塘口跟养殖户说：咱们这个药是氧化型的药，能提高水体氧化还原电位，很不错！养殖户听的一头雾水，而实际上很多技术人员对氧化还原电位本身也不是很清楚。 1.那么什么是氧化还原电位？ 在水中，每种物质都有独立的氧化还原特性，可以简单理解为在微观上，每一种不同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，最终构成一定的宏观氧化还原性。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。 2.哪些是氧化物质、那些是还原物质？ ⑴水体中常见处于氧化态（直接点就是溶氧充足的状态）的物质有： O2（氧气当然是）；硫酸根、硝酸根、磷酸根和铁离子、锰离子、铜离子、锌离子等； ⑵常见处于还原态（简单说就是缺氧状态存在的）的物质： 氯离子、氮气、氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、甲烷、亚铁离子、多数有机化合物（包括我们的残饵、粪便、池底有机质淤泥）等。 氮在水体中存在的形式：一般未受污染的天然水域中，由于溶氧丰富，氮主要以硝酸根存在；在养殖池水中氮通常有4种存在形态：硝酸根、亚硝酸盐、氮气、氨氮。 3.为什么氧化还原电位很重要？氧化还原电位怎么测？ 海水与淡水体系氧化还原电位实测值通常约为（400mv）（V 伏特，氧化还原电位的单位），好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV为最适。 处于氧化态的物质在适当的条件（缺氧）下可以被还原，例如无毒的硝酸盐被还原成有毒的亚硝酸盐和氨氮；同样处于还原态的物质在适当条件（富氧）下被氧化，例如硫化氢被氧化成硫酸根。 随着氧化还原电的降低，出现铁锰呼吸，干塘晒塘时被氧化成三价的铁，此时逐渐被还原成二价铁，这个过程耗氧产酸，所以底泥pH值下降。氧化还原电位继续降低，当氧化还原电位环境为-200～-250mV，专性厌氧微生物出现生长，硫酸还原菌进行硫呼吸，原本存在的硫
O R P氧化还原电位集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
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。 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。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L 稀盐酸中30分钟,用纯水清洗,再浸入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
[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
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：
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
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 好氧呼吸 兼性厌氧微生物大于100mv 有氧呼吸 小于100mv 无氧呼吸
多参数水质分析仪(氨氮/硝氮/氯化物/酸碱度/氧化还原电位/酸碱度/氧化还原电位/溶解氧/ 温度4M 线缆美国型号：YSI-Pro1020 产品简介: 用于测量任一离子参数（包括：氨氮、硝氮、氯化物、酸碱度、氧化还原电位、酸碱度/氧化还原电位）、溶解氧（原电池法与极谱法可选）和温度。 内置气压计 软件可升级 可存储50组数据 显示屏、键盘双背景光，便于昏暗环境下操作 按人体工程学设计，手感舒适，外观精致 电缆、探头均可在野外自行更换，无需工具 主机、电缆、探头三体分离：主机可配长1米/4米/10米/20米/30米的电缆以满足不同应用需要电池仓与仪器主体各自水密分隔，即使电池仓进水也不影响仪器电路 寿命长、耗材少，平均使用成本低 MS 军方接头，快速插拔，防水，连接可靠稳固 接头的电缆部分可耐受30万次弯折，经久耐用 不锈钢探头保护套，坚固耐撞，更易于沉入水中 技术参数
溶解氧(%空气饱和度 测量范围：0至500% 分辨率：0.1%或1%空气饱和度（可选） 准确度：0至200%：读数之±2%或2%空气饱和度，以较大者为准；200至500%：读数之±6%校准：1点或0点 溶解氧(毫克/升 测量范围：0-50毫克/升 分辨率：0.01毫克/升或0.1毫克/升（可选） 准确度：0-20毫克/升；读数之±2%或0.2毫克/升，以较大者为准；20-50毫克/升：读数之±6%校准：1点或0点 温度（野外耐用型电缆） 测量范围：-5至70℃ 分辨率：0.1℃ 准确度：±0.2℃ 温度（实验室级别电缆） 测量范围：-5至70℃ 分辨率：0.1℃ 准确度：±0.35℃ 酸碱度
第八章 氧化还原反应与电极电位
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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
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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
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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
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
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基本要求
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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。
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重点难点
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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
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讲授学时 建议 6 学时
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内容提要
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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]
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1．The chlorine residuals measured when various dosages of chlorine were added to a wastewater are given below. Determine (a) the breakpoint dosage and (b) the design dosage to obtain a residual of 0.75mg/L free available chlorine 2 strain at 10 ℃.Using these data develop a general relationship that can be used to model the observed data. Using the relationship developed, determine the chlorine 1. 2.试讨论其他消毒剂的发展前途。 第七章氧化还原 1.如何运用氧化还原电位数值判断氧化还原反应的可行性？ 2.离子交换反应和氧化还原反应的区别是什么？ 3.用氯处理含氰废水时，为何要严格控制溶液的pH值？ 4.电解可以产生哪些反应过程？对水处理可以起什么作用？
第八章膜技术 1．电渗析膜与离子交换树脂在离子交换过程中的作用有何异同？ 2. 什么是电渗析的极化现象？它对电渗析器的正常运行有何影响？如何防止？ 3. 利用电渗析法处理工业废水有何特点？ 4. 电渗析器的电流效率与电能效率有何区别？ 5.反渗透与超滤在原理、设备构造、运行上有何区别？有何联系？ 6.反渗透法除盐与其它除盐方法相比有何特点？ 第九章软化与除盐 1．石灰软化处理水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？ 2．水质资料如下： CO230mg/L HCO3- 3.6mmol/L Ca2+ 1.4mmol/L SO42-0.55mmol/L Mg2+0.9mmol/L Cl-0.3mmol/L Na++K+0.4mmol/L Fe2+0 计算石灰软化时石灰投加量。如果市售石灰含CaO50%，实际石灰投加量为多少？ 3．水质资料同习题1，试计算经RH软化后产生的CO2和强酸（H2SO4+HCl）各为多少毫升？ 4．软化水量50立方米每小时，水质资料为：HCO3-283mg/L，SO42-67mg/L，Cl-13mg/L，软化后要求剩余碱度为0.3meq/L，采用H-Na并联软化系统，计算经RH和RNa软化的水量及每小时产生的CO2的量。 5．在固定床逆流再生中，用工业盐酸再生强酸阳离子交换树脂。若工业盐酸中HCl含量为31％，而NaCl含量为3％，试估算强酸树脂的极限再生度（K Na+H+＝1.5）。 6．以RNa交换水中Ca2+为例，推导不等价离子交换的平衡关系式，并画出其概括性平衡曲线。 7．离子交换速度有什么实际意义？影响离子交换速度的因素有哪些？ 8．强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂的交换特性有什么不同？在实际应用中应如何选择？ 9．固定床离子交换器中树脂层的工作过程怎样？什么是树脂工作层高度？它有什么使用意义？
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
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 (+)