电位法测定溶液的pH值

直接电位法测定溶液的PH 直接电位法测定溶液的PH一、直接电位法测定溶液的PH测定原理：1、测定PH的工作电池利用各种氢离子指示电极与参比电极（一般是用饱和甘汞电极做参比电极）构成电池，由测得的电动势算出溶液的pH值。

常用的氢离子指示电极有氢电极、醌—氢醌电极、玻璃电极等。

氢电极测溶液的pH值比较麻烦，需要供给稳定的氢气流冲打铂黑电极，使氢气被铂黑吸附并与待测H+溶液达成平衡：H+（aH+）+e1/2H2（g）氢电极与甘汞电极构成电池：Pt|H2（PH2）|H+||KCl（饱和）|Hg2Cl2|Hg（l）E＝K总+0.0592PH2、溶液PH的电位测定方法以玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，用电位法测量溶液的pH值，常采纳相对方法，即选用pH值已经确定的标准缓冲溶液进行比较而得到欲测溶液的pH值。

为此，pH值通常被定义为其溶液所测电动势与标准溶液的电动势差有关的函数，其关系式为：式中，pHｘ和pHs分别为欲测溶液和标准溶液的pH值；Ex和Es分别为其相应电动势。

该式常称为pH值的应用定义。

二、PH标准缓冲溶液pH缓冲溶液是一种能使pH值保持稳定的溶液。

若向这种溶液中加入少量的酸或碱，或者在溶液中的化学反应产生少量的酸或碱，以及将溶液适当稀释，这个溶液的pH值基本上稳定不变，这种能对抗少量酸或碱或稀释，而使pH值不易发生变化的溶液就称为pH缓冲溶液。

pH标准缓冲溶液特点：标准溶液的pH值是已知的，并达到规定的精准度。

标准溶液的pH值有良好的复现性和稳定性，具有较大的缓冲容量，较小的稀释值和较小的温度系数。

溶液的制备方法简单三、测量仪器1.pH计的工作原理水的pH值随着所溶解的物质的多少而定，因此pH值能灵敏地指示出水质的变化情况。

pH值的变化对生物的繁殖和生存有很大影响，同时还严重影响活性污泥生化作用，即影响处理效果，污水的pH值一般掌控在6.5～7之间。

水在化学上是中性的，某些水分子自发地依照下式分解：H2O=H++OH—，即分解成氢离子和氢氧根离子。

使用酸度计（溶液pH 值测定）一、电位分析法电位分析法是一种电化学分析法,它包括电位测定法（或称直接电位法）和电位滴定法两种。

电位测定法是通过测量电池电动势来确定待测离子的浓度(严格说是活度)的方法；电位滴定法是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定终点的滴定方法。

电位分析法具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、设备简单、操作方便的特点，因此是一种应用面很广的分析方法。

电位分析法需要使用电极、酸度计、电位滴定仪等仪器设备来完成分析工作。

二、电极电位与溶液浓度的关系电极的电位与其相应离子活度的关系可以用能斯特(Nernst)方程表示。

例如，对于氧化还原体系Ox+ne=Red ，dOx NF RT Re ln ααϕϕθ+= 式中θϕ是标准电极电位；R 是摩尔气体常数〔8.314J ·(mol ·K)-1〕；F 是法拉第常数(96500C ·mol -1)；T 是热力学温度；n 为电极反应时转移电子数；αox 为电极反应平衡时氧化态Ox 的活度，αRed 为电极反应平衡时还原态Red 的活度。

在具体应用能斯特方程时常用浓度代替活度（当离子浓度很小时，活度系数接近1，浓度与活度相近，可将活度近似看作为浓度）；用常用对数代替自然对数，在25℃时，能斯特方程可近似地简化成下式：][Re ][lg 059.0d Ox n +=θϕϕ 式中，[Ox]、[Red]表示电极反应达平衡时氧化态和还原态的物质的量浓度。

如果参与电极反应的组分为气体，则表示以1.01325×105Pa 为基准的气体分压；如果参与电极反应的组分不溶于水，而以纯固体或纯液体的形态出现，其活度为常数，定为1。

例如金属电极的电极反应为：M n+ + ne=M由于还原态为纯金属，因此在25℃时：++=N M c nlg 059.0θϕϕ 可见，电极电位ϕ与离子浓度的对数成线性关系。

测出电极电位，就可以确定出离子浓度（严格说是活度）。

测量ph值的方法pH值是衡量溶液酸碱性的重要指标，它对于许多领域的研究和应用都具有重要意义。

如何准确地测量pH值，是实验室工作中的一项基本技能。

本文将介绍几种测量pH值的方法，包括电位法、指示剂法、电极法等。

一、电位法电位法是测量pH值的常用方法之一，它利用电极的电势变化来测量溶液中的氢离子浓度。

电位法的原理是：当电极与溶液接触时，电极表面会与溶液中的氢离子产生反应，使得电极表面的电位发生变化。

根据电极电位变化的大小，可以计算出溶液中的氢离子浓度，从而得到pH值。

电位法的优点是精度高、灵敏度好，可以测量非常小的pH值变化。

但是电位法也有其缺点，比如需要较长时间的稳定时间，以及对电极的维护和校准要求较高等。

二、指示剂法指示剂法是一种简单而常用的测量pH值的方法。

它利用指示剂的颜色变化来判断溶液的酸碱性。

指示剂是一种有机物质，它的颜色会随着溶液中氢离子浓度的变化而发生改变。

通常使用的指示剂有酚酞、甲基橙、溴酚蓝等。

指示剂法的优点是简单易行，不需要特殊的仪器设备，而且可以在短时间内获得较准确的pH值。

但是指示剂法的缺点也很明显，它对于溶液的颜色变化的判断需要一定的经验和技巧，而且不适用于测量极小或极大的pH值。

三、电极法电极法是一种比较精确的测量pH值的方法，它利用玻璃电极的响应来测量溶液中的氢离子浓度。

玻璃电极是一种特殊的电极，它的内部涂有一层玻璃膜，可以与溶液中的氢离子进行反应，从而产生电势变化。

电极法的优点是精度高、稳定性好，可以测量非常小的pH值变化，而且对于不同的溶液也具有较好的适应性。

但是电极法也有其缺点，比如需要对电极进行定期的维护和校准，以及对于高温、高压等特殊条件的适应性不强等。

综上所述，测量pH值的方法有很多种，每种方法都有其优缺点。

在实际应用中，应根据具体情况选择合适的方法。

同时，无论采用哪种方法，都需要注意操作规范，保证测量结果的准确性和可靠性。

实验1 电位法测定水溶液的pH值一、实验目的1．掌握用玻璃电极测量溶液pH值的基本原理和测量技术；2．学会怎样测定玻璃电极的响应斜率，进一步加深对玻璃电极响应特性的了解。

二、方法原理以玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，用电位法测量溶液的pH值，组成测量电池的图解表示式为：电池的电动势等于各相界电位的代数和。

即，其中为试液与饱和氯化钾溶液之间的液接电位E j，于是当测量体系确定后，式中E(电池)、E(Ag,AgCl)及E j均为常数，而合并常数项，电动势可表示为：其中0.059为玻璃电极在25℃的理论响应斜率。

由于玻璃电极常数项，或说电池的“常数”电位值无法准确确定，故实际中测量pH值的方法是采用相对方法。

即选用pH值已经确定的标准缓冲溶液进行比较而得到欲测溶液的pH值。

为此，pH值通常被定义为其溶液所测电动势与标准溶液的电动势差有关的函数，其关系式是： (1)式中pH x和pH s分别为欲测溶液和标准溶液的pH值，E x和E s分别为其相应电动势。

该式常称为pH值的实用定义。

测定pH用的仪器－pH电位计是按上述原理设计制成的。

例如在25℃时，pH计设计为单位pH变化58mV。

若玻璃电极在实际测量中响应斜率不符合58mV的理论值，这时仍用一个标准pH缓冲溶液校准pH计，就会因电极响应斜率与仪器不一致引入测量误差。

为了提高测量的准确度，需用双标准pH缓冲溶液法将pH计的单位pH的电位变化与电极的电位变化校为一致。

当用双标准pH缓冲溶液法时，电位计的单位pH变化率S可校定为： (2)式中pH(s,1)和pH(s,2)分别为标准pH缓冲溶液1和2的pH值，E(s,1)和E(s,2)分别为其电动势。

代入（1）式，得：从而消除了电极响应斜率与仪器原设计值不一致引入的误差。

显然，标准缓冲溶液的pH值是否准确可靠，是准确测量pH值的关键。

目前，我国所建立的pH标准溶液体系有7个缓冲溶液，它们在0～95℃的标准pH值可查阅相关文献。

测定溶液ph的正确方法pH是衡量溶液酸碱性的重要指标，准确测定溶液pH对于许多实验和研究都是必要的。

本文将介绍几种测定溶液pH的常用方法和技巧。

一、酸碱指示剂法常用的酸碱指示剂有酚酞、溴酚绿、甲基红、甲基橙等。

通常将少量指示剂加入待测溶液中，根据指示剂显色的颜色，即可判断溶液的酸碱性质。

不过，使用指示剂法的缺点是精度不够高，适用于一般分析实验和定性分析。

二、电位计法电位计法是一种准确测定溶液pH的方法，它利用了电极的电势与溶液中的氢离子浓度之间的关系。

电位计法需要使用一组特殊的氢离子电极（如玻璃电极），放置在待测溶液中，然后测量电位差，结合标准化溶液，算出溶液pH值。

电位计法在精确度上优于酸碱指示剂法，但需要高精确度、高价格的仪器和适当的维护和保养。

三、色度法色度法是一种依靠溶液中的酸或碱与化学试剂发生反应（如酚酞、溴酚绿、游离酚等）从而改变溶液颜色的方法，通过比色法测量发生反应后颜色的深浅，进而确定pH值。

这种方法因为技术简便、易操作、不需使用昂贵的仪器等优点，因此广泛应用于一些工业质量检测中。

色度法是一种简单易行的测定溶液pH的方法，但在一些精确的实验和分析中，精度和重复性受到限制。

四、电极阻抗法电极阻抗法是一种常用的测定水溶液pH值的方法。

它是通过测量电极与溶液之间的交流阻抗来得到pH值的测量结果。

与电位计法相比，电极阻抗法受到温度、溶液浓度、盐度、溶液中的杂质离子和电极材料的影响，但是由于其快速、灵敏和易于操作，因此在许多情况下被广泛应用。

需要注意的是，使用电极阻抗法测定溶液pH时，必须使用标准化的电解质溶液来制备参考电极和样品电极，并在实验过程中注意环境温度和样品的制备和保存，以保证测量结果的准确性和重复性。

五、红外光谱法红外光谱法是一种通过测量吸收红外辐射的方法来确定化学物质的分子结构和成分的方法。

对于水溶液来说，红外光谱法也可以用于测定溶液的pH值。

这种方法基于pH值对溶液中的化学物质的结构和形态的影响，因此可以准确地检测不同pH值溶液中具有不同结构和组合的分子。

直接电位法测定PH值一、测定原理以pH玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，与待测溶液组成工作电池，用精密毫伏计测量电池的电动势。

电池为：pH玻璃电极| 试液|| 饱和甘汞电极25℃时，E =φSCE - φ玻璃+φ液接=φSCE - K玻璃+ 0.0592 pH试液+φ液接=K’ + 0.0592 pH试液（公式一）式中，K’在一定条件下是常数，包括外参比电极电位、内参比电极电位、不对称电位和液接电位。

可见电池电动势E在一定条件下与溶液的pH成线性关系，据此可进行溶液pH 的测定。

另外，也可以使用E-209-C9复合电极与待测溶液组成工作电池进行测量。

该复合电极是pH玻璃电极和银-氯化银电极组合在一起的塑料壳可充式复合电极，使用更方便。

二、测量仪器及使用方法（1）测量仪器电位法测定溶液pH的仪器称为酸度计或pH计。

酸度计是一种高阻抗的电子管或晶体管式的直流毫伏计，既可用于测量水溶液的酸度，又可用作毫伏计测量电池电动势。

酸度计分为普通型、精密型和工业型3类。

读数值精度为0.1~0.001pH。

实验室用酸度计型号很多，但其构造一般均由两部分组成，即电极系统和高阻抗毫伏计。

电极与待测溶液组成原电池，以毫伏计测量电极间电位差，电位差经放大电路放大后，由电流表或数码管显示。

目前应用较广的是数显式的pHS-3系列的精密酸度计。

（2）pHS-3F型酸度计的主要部件、调节钮、开关和使用方法——CAI（3）离子计：离子选择性电极法测量离子活（浓）度（pX、pH）和电池电动势。

电位测量精度高于一般的酸度计，稳定性好。

国产型号较多，如821、PXD-12等。