氧化还原电位检测作业指导书

氧化还原电位实验氧化还原电位实验：探索化学中的电子传递在化学领域，氧化还原反应一直是研究的热点之一。

氧化还原反应中，电子的传递起着关键的作用。

而氧化还原电位实验是研究和测量反应中电子转移的一种重要方法。

本文将从实验原理、实验步骤和数据分析等方面，介绍氧化还原电位实验的内容和意义。

实验原理氧化还原电位实验是通过测量物质在标准状态下的氧化还原电位，来研究反应中的电子转移。

实验基于以下原理：在一个电池中，两种参与氧化还原反应的物质分别被放入两个半电池中。

其中一个半电池中的物质被氧化，减少其电荷；而另一个半电池中的物质被还原，增加其电荷。

通过连接两个半电池，就可以使电子从被氧化的物质转移到被还原的物质中，从而建立起一个电池电路。

实验步骤氧化还原电位实验的步骤可以分为准备实验设备、制备并测量电极电势两个主要部分。

首先，准备实验设备，包括电解池、电压表、连接电线等。

确保实验设备整洁、无损坏，并消除外界因素对实验结果的影响。

接下来，制备并测量电极电势。

选择适当的氧化剂和还原剂，将它们分别置于两个半电池中。

将电极插入溶液中，接通电源并测量电势。

通过比较各个半电池的电势，可以确定氧化还原反应的强弱和方向。

数据分析在氧化还原电位实验中，测得的电势差可以用来计算氧化还原反应中的标准电势。

根据奥姆定律和Faraday定律，假设反应在标准状态下进行，反应的氧化还原电位可以用下列方程来计算：ΔE = E（还原体）- E（氧化体）其中，ΔE是反应的电势差，E（还原体）和E（氧化体）分别是还原体和氧化体的标准电势。

通过这个方程，可以计算出氧化还原反应的电势差，从而了解反应的强弱和方向。

实验应用氧化还原电位实验在许多实际应用中发挥着重要的作用。

例如，在电池制造中，通过测量反应的电势差，可以选择合适的氧化剂和还原剂，优化电池性能。

此外，在环境保护和生物学研究中，氧化还原电位实验也被广泛应用。

它可以帮助科学家了解化学反应在不同条件下的电子转移过程，为解决环境问题和疾病治疗等提供理论基础。

FHZDZTR0028 土壤氧化还原电位的测定电位法F-HZ-DZ-TR-0028土壤—氧化还原电位的测定—电位法1 范围本方法适用于土壤氧化还原电位的测定。

2 原理土壤的成土过程，特别是水稻土的形成与氧化还原条件直接有关。

在还原条件下有机氮矿化可使铵态氮积累和硝态氮消失，并使土壤磷的有效性提高。

测定土壤的氧化还原电位，有助于了解土壤的通气、还原程度。

测定氧化还原电位的常用方法是铂电极直接测定法，方法是基于铂电极本身难以腐蚀、溶解，可作为一种电子传导体。

当铂电极与介质（土壤、水）接触时，土壤或水中的可溶性氧化剂或还原剂，将从铂电极上接受电子或给于电子，直至在铂电极上建立起一个平衡电位，即该体系的氧化还原电位。

由于单个电极电位是无法测得的，故须与另一个电极电位固定的参比电极（饱和甘汞电极）构成电池，用电位计测量电池电动势，然后计算出铂电极上建立的平衡电位，即氧化还原电位Eh值。

3 试剂3.1 酸性重铬酸钾洗液：称取50g重铬酸钾，加入100mL水，加热溶解，冷却后在搅拌下慢慢加入900 mL硫酸（ρ1.84g/mL）。

3.2 脱膜溶液：量取8.5mL盐酸（ρ1.19g/mL）置于400mL水中，再加入2.92g氯化钠，溶解后加水稀释至500mL。

3.3 氧化还原标准缓冲溶液：在30mL pH4.01缓冲溶液中，加入少量氢醌固体粉末，使溶液中有不溶的固体存在。

3.4 缓冲溶液（pH4.01）：称取10.21g在105℃烘过的苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4），精确至0.01g，用水溶解后，加水稀释至1000mL。

3.5 饱和氯化钾溶液：称取35g氯化钾，溶于100mL水中。

3.6 亚硫酸钠。

4 仪器4.1 电位计（毫伏计）或pH计（离子计）。

4.2 电极架，可将电极固定在架子上，并可上下移动。

4.3 铂电极，将直径为0.5mm~1mm、长为10mm~13mm的铂丝，封接在一根内径为3mm~4mm、长为10cm~15cm、热膨胀系数接近于铂的玻璃管的一端，并露出5mm~10mm。

氧化还原电位的测定
氧化还原电位的测定是化学分析中非常重要的一个方面，它可以用来确定物质在化学反应中失去或获得电子的能力。

通过测定物质的氧化还原电位，我们可以了解物质在溶液中的电化学性质，从而更好地理解和控制化学反应的过程。

在氧化还原电位的测定中，常用的方法是电化学法。

电化学法是利用电流和电压来测定物质的氧化还原电位的一种方法。

在电化学法中，常用的电极有玻璃电极、甘汞电极、铂电极等。

通过在不同电极上施加不同的电压，可以测定物质在不同电位下的氧化还原性质。

在实际的实验中，测定氧化还原电位需要注意一些问题。

首先，要选择合适的电极和溶液，并严格控制实验条件，以确保测定结果的准确性和可靠性。

其次，要注意测定过程中可能存在的干扰因素，如溶液的浓度、温度等，需要进行适当的校正和控制。

除了电化学法，还可以利用其他方法来测定氧化还原电位，如循环伏安法、方波伏安法等。

这些方法在不同情况下具有不同的优势和适用性，可以根据实际需要选择合适的方法进行测定。

总的来说，氧化还原电位的测定是化学分析中一项重要的技术方法，可以帮助我们更好地理解物质的电化学性质，从而指导实际应用。

通过不断地研究和探索，我们可以进一步提高氧化还原电位的测定方法的准确性和精度，为化学分析领域的发展做出更大的贡献。

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（HCI）=0.2mol • L-1一c（NaCI）=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.O1缓冲溶液：称取经105C烘干的10.21g苯二甲酸氢钾（KHC 8戚。

4）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（KCI ）35g ,溶于100mL蒸馏水中，搅匀后仍有固体KCI 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，指针向负偏转，可将电极极性开关改为- mV挡进行读数。

如仪器没有极性开关，可变换电极位置，使铂电极接负极，甘汞电极接正极。

在野外测定时，可以不用电极架，直接将铂电极和饱和甘汞电极插入土中，两者距离尽量靠近些。

氧化还原电位测定方法
氧化还原电位测定方法是一种常用的实验方法，主要用于测定物质在
溶液中的氧化还原能力。

在实验中，通常使用电极对来进行测量。

下
面将介绍一些常用的氧化还原电位测定方法。

1. 直接法
直接法是最简单、最直接的氧化还原电位测定方法。

它的原理是将待
测物质溶解在适当的溶剂中，然后用参比电极（如标准氢电极）和工
作电极（如玻碳电极）组成电池，在不同条件下（如pH值、温度等）下测量工作电极与参比电极之间的电势差，从而得到待测物质的氧化
还原电位。

2. 循环伏安法
循环伏安法是一种基于交流伏安法和直流伏安法相结合的方法。

它主
要通过改变施加在工作电极上的交流信号来探究待测物质在不同潜力
下的反应行为和表面性质。

3. 差分脉冲伏安法
差分脉冲伏安法是一种高灵敏度、高分辨率、高重现性的电化学测量方法。

它是在循环伏安法的基础上发展而来的。

该方法通过对工作电极和参比电极之间施加一定的脉冲电位，来测量待测物质的氧化还原反应过程。

4. 旋转圆盘电极法
旋转圆盘电极法是一种常用的氧化还原电位测定方法，它主要通过旋转圆盘电极来探究待测物质在不同潜力下的反应行为和表面性质。

该方法具有灵敏度高、精度高、重现性好等优点。

总之，氧化还原电位测定方法是一种非常重要、实用的实验方法，可以用于研究物质在溶液中的氧化还原能力及其反应机理。

不同的测试方法适用于不同类型的试样和研究目标，选择合适的测试方法可以更好地满足实验需求。

氧化还原电位检测标准
氧化还原电位（ORP）是描述溶液中电化学反应状态的一个参数，它是指在固定温度和压力下，溶液中氧化还原物质的还原能力相对于
标准氢电极的还原能力的电位差。

一般来说，ORP的值越高，溶液中的氧化剂越强，反之则越为还原性。

在不同的领域，针对ORP的标准也不尽相同。

例如，在饮用水处
理中，根据美国环境保护署（EPA）的标准，正常饮用水的ORP应该在
+200mV到+400mV之间；而在温泉浴场，一般认为水的ORP值应该在-200mV到-400mV之间。

此外，不同溶液的ORP还受到pH值的影响，因此在测量时需要
同时考虑pH值。

在实际应用中，可以选用氧化还原电极来测量ORP值，这种电极反应迅速，准确度较高，并可以长时间稳定使用。

总之，针对不同应用领域，需要依照相应的标准来测定ORP值，
并在测量时注意控制pH值以保证结果准确可靠。

实验八 土壤氧化还原电位的测定水田灌水后，空气中的氧由于受灌溉水层的阻隔，无法直接透入土层中，而原来闭蓄于土层内的少量游离氧以及由灌溉水带入土层的少量溶解氧，由于微生物活动的结果，在几小时至几十小时内几乎可以被全部耗竭，这样就势必造成土壤还原条件的不断发展，使土壤中一些氧化态物质逐渐还原成还原态物质。

当某一物质从其氧化态向还原态转化时，土壤溶液的电位也就有相应的改变，电位的高低由溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度比值而定，以称之为氧化还原电位，习惯上用Eh 代表之，单位为伏或毫伏。

测定土壤的氧化还原电位，可以大致了解水田土壤的通气状况，土壤中养分元素的转化及其有效性，水田土壤中亚铁、硫化氢和某些有机酸毒害物质出现的可能性，因此，氧化还原电位是淹水土壤的一项重要测定项目。

一、方法原理在一个氧化还原的可逆体系中．插入一惰性金属导体如铂丝时，当氧化态物质和铂丝接触时，使铂丝失去电子获得正电位（氧化电位）的趋势。

另一方面，当还原态物质和铂丝接触时，使铂丝获得电子而表现为负电位（还原电位）的趋势。

这两种趋势，在同一个氧化还原体系中同时并存，其最后铂丝的电位决定于两种相反趋势平衡的结果。

如果是氧化电位大于还原电位，那么最后铂丝电位为正，反之为负。

其正负的具体数值与体系的性质以及氧化态物质、还原态物质的相对浓度有关。

这一关系可用 Nenst 方程式表示之。

][][lg 059.0)(0还原态物质浓度氧化态物质浓度伏n E Eh += 由于单独的一个铂丝电极不能构成回路，无法对铂丝电位进行测量，所以在具体电位测定时，不能不在溶液中再另外引用一个已知其电位值的标准电极来作为参比电极，使构成电池，以便测定两极之间的电位差，从而算出铂丝极的真正氧化还原电位值。

在实际测定时，一般所引用的参比电极为饱和甘汞电极，它的电位（E 饱和甘汞）为已知（表8），因此从电位计上直接测得的两极间电位差（E 实测），应换算成土壤的真实氧化还原电位（Eh ±）。

氧化还原电位检测作业指导书
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1.试剂及其配制
缓冲溶液：称取1.012g邻苯二甲酸氢钾（在115±5℃干燥2~3h，于干燥器中冷却至室温），置于100ml烧杯中，加水溶解。

全量转入100ml量瓶中，加水至标线。

加入少量醌氢醌，使其饱和。

贮存于聚乙烯瓶中，此溶液pH为4.01。

2.分析步骤
电极的检查及校正，以铂电极为指示电极，连接仪器的正极，以饱和汞电极为参比电极，连接仪器的负极，接好线路，将两级浸入PH 值为4.01用醌氢醌饱和的缓冲溶液中，开启电源，测定E值，看是否与理论值相符。

当测定值于理论值之差超过5mv，应处理或更换铂电极
3.样品测定
a)取刚采集的沉积物样品迅速装入100ml烧杯中（约半杯），样品力求保存原状，避免空气进入；
b）将以固定好的铂电极和饱和甘汞电极插入样品，深度约3cm，电极间距3~5cm；
c）开启电源，按下读数开关，待电位平衡后读数；
d）改变电极位置，重复测定三次，取平均值；
e）也可在采泥器中直接测定：打开采泥器耳盖，按步
骤操作。

4.记录与计算
将测得的数据记入表中，由于仪器上测得的电位值是E值与饱和甘汞电极的电位差，需按式（33）换算得沉积物的E值：
E=Ea+Eb (33)
式中：
Ea——饱和甘汞电极的电位，单位为毫伏；
Eb——仪器桑测得的电位，单位为毫伏。

Ce3+/Ce4+氧化还原反应的循环伏安测试实验（实验设计人周德壁）铈（Ce）是我国较丰富的稀土资源之一。

Ce 在溶液中以Ce3+、Ce4+等不同价态的离子存在。

Ce3+/Ce4+构成氧化还原对，其标准还原电位较高（E= 1.715 V）。

从热力学的角度出发，铈的可溶盐的溶液可以作为高能氧化还原电池的正极材料。

有两个因素限制了铈在这方面的开发应用：（1）Ce 在水溶液中的溶解度较低；（2）与其相匹配的负极电解液的确定。

对此，近来在国外已取得了一些突破。

用甲基磺酸（MSA）配制铈的电解液已获得较为满意的溶解度。

此外，用Zn，Cr2+，V2+，Ti3+作负极材料也显示可行。

从我国的资源利用及技术可行性出发，尽快开展以铈为正极材料的研究开发具有重要的意义。

循环伏安法是一种经典的电化学研究方法，其工作原理涉及电化学领域多方面的较为成熟的理论。

这种测试对设备没有特殊要求，且实验操作简便。

.测试结果可以提供有关反应机理和反应动力学的丰富的信息。

在本实验中，学生将在教师的指导下，运用循环伏安等方法研究Ce3+/Ce4+在电极上的氧化还原反应机理和动力学。

通过实验工作，学生有机会运用电化学的基本理论知识，处理实际问题，并能亲身领略化学电源的前沿科研课题。

一、实验目的与要求在第一部分实验中，学生运用循环伏安方法对快速、可逆反应：进行测定，并作数据处理。

初步掌握循环伏安方法的运用，从实验结果获取有关反应行为的信息，巩固有关电极反应可逆性、反应速率、反应动力学等电化学基本概念。

在第二部分实验中，学生运用循环伏安方法研究Ce3+/Ce4+在电极上反应的动力学和机理；组装并测试电池的性能。

初步掌握氧化还原电池的基本概念及结构，电池基本性能的测试方法。

了解氧化还原概念与结构，以及国内外在这方面的最新进展。

要求：①学生复习电化学，循环伏安法的基本原理；②上网或通过其他途径，查阅有关稀土铈的物理化学性质，资源及应用现状；③了解氧化还原电池的基本原理、基本结构以及研究开发的最新进展。

ORP氧化还原电位，简称ORP （是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写）或Eh。

ORP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。

目录其一端与铂针相连，另一端如pH测量一样与参比电极相连。

此电容会由于铂针和溶液之间的电化学电位差进行充电。

而溶液的电位取决于对数浓度比Log COX/CRED和水中所有离子的电位差的总和。

在此同时铂也会被氧化，而且取决于氧化剂的浓度在其表面形成3～4原子层厚度的铂氧化层。

此氧化层一方面传导电子，也就是说，阻碍Redox测量过程。

但是此氧化层同时建立一个氧化存储器，当氯含量降低是会引起测量的延迟。

被测溶液越稀，这一延迟过程越长。

在高含量Redox缓冲液的条件下，此过程可被忽略。

此效应也可以用前面举的两个罐子的例子来解释。

一个罐子充满水，另一个罐子是空。

如果连接管道的口径较小，则二个罐子水位平衡的过程较慢，反之则较快。

电极表面的粗糙也会带来上述的测量惯性。

这是因为粗糙表面的坑凹也会存储效应，从而使离子交换的过程变差。

Redox电极的表面应尽量保持光洁。

由于“Helmholtze双电层”的作用就象一个电容，因此在电位变化时就会有一个充电电流流过，一直到达电化学平衡为止。

如果测量放大器对此复合层的电势不是采用零电流法进行测量，就不会达到电化学平衡。

此时，测量值便会不断漂移，并且在一定条件下，电极表面也可能发生化学变化。

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。