电位分析法(实例)

分析化学电位分析法

分析化学电位分析法是一种基于电位的分析方法，通过测量化学反应中的电位差异，从而快速准确地分析物体的成分、浓度以及其他相关信息。本文将介绍分析化学电位分析法的原理、应用以及优势。

一、原理

分析化学电位分析法是建立在电化学原理的基础上的。当一个物质在溶液中发生化学反应时，通常会伴随着电子的转移。这些电子转移会导致电位的变化，因此我们可以通过测量这种电位变化来分析化学反应的过程和特性。

二、应用

1. 离子浓度分析：分析化学电位分析法可以快速准确地测量溶液中的离子浓度。以 pH 测定为例，我们可以通过测量溶液的电位来推导出溶液的酸碱性质，并计算出溶液中的氢离子浓度。这对于环境监测、水质检测等领域具有重要意义。

2. 金属腐蚀分析：金属在腐蚀过程中也会伴随着电位变化。通过测量金属电位的变化，我们可以了解金属腐蚀的程度、速率以及影响因素。这有助于制定合适的防腐措施，延长金属材料的使用寿命。

3. 化学反应研究：在化学反应中，往往会伴随着各种电位变化。利用分析化学电位分析法，我们可以实时监测化学反应中的电位变化，揭示反应过程中的动力学和热力学信息，为反应条件的优化提供依据。 4. 生物传感器：分析化学电位分析法在生物传感器中也得到了广泛应用。通过测量生物体内的电位变化，我们可以得到有关生物体状态、代谢活性等信息。这对于疾病诊断、药物研发等具有重要意义。

三、优势

1. 快速：分析化学电位分析法具备快速分析的优势，可以在短时间内得到准确结果。这对于实时监测、快速检测等领域非常有用。

2. 灵敏：分析化学电位分析法对微弱的电位变化具有较高的灵敏度。这使得它可以测量低浓度物质或微量物质，并对微小变化做出准确响应。

3. 高准确性：分析化学电位分析法在仪器设备和测量技术方面都非常精确，可以保证分析结果的准确性。这对于科研、工业生产等领域至关重要。

4. 非破坏性：与一些传统分析方法相比，分析化学电位分析法具有非破坏性的特点。它可以对样品进行不破坏性分析，保持样品的完整性，可重复使用。

第八章 电位分析法

(书后习题参考答案)

1.下述电池用于测定p24CrO

Ag︱Ag2CrO4(饱和)，24CrO(x mol·L-1)‖SCE

（1）不计液接电位导出电池电动势与p24CrO的关系式。

（2）测得电池电动势为-0.285V，计算p24CrO。

已知 Ag+ + e ⇌Ag Eo＝0.799 V ； 12CrOAgSP,101.142K

解：(1)]lg[059.0/0/AgEEEEEAgAgSCEAgAgSCE电池

Ksp=[Ag+]2[CrO42-] 所以

242059.0204.0]lg[2059.0)101.1lg(2059.0799.0242.0][lg2059.0241224/0CrOspAgAgSCEpCrOCrOKEEE电池

(EpCrO9.3392.624)

(2)E电池=－0.285V

75.2)285.0(9.3392.624CrOp ([CrO42-]=1.80×10-3mol·L-1 )

2．一个天然水样中大约含有1.30l03μg·mL-1 Mg2+ 和4.00l02 g·mL-1Ca2+，用Ca2+离子电极直接法测定Ca2+ 浓度。求有Mg2+ 存在下测定Ca2+ 含量的相对误差。已知Ca2+电极对Mg2+的选择性系数为0.014。

解：%6.7%100401000.4241030.1014.023D

3．测得下述电池的电动势为0.275 V.

Mg2+ 离子选择电极︱Mg2+（a=1.15l0－2 mol·L－1）‖ SCE

（1）用未知溶液取代已知镁离子活度的溶液后，测得电池的电动势为0.412V，问未知液的pMg是多少？

（2）假定由液接电位造成的误差为±0.002 V，则Mg2+ 离子活度的真实值在什么范围以内？

朱明华编《仪器分析》(第四版) 电位法伏安法库仑法作业解答

~ 1 ~

第三章 电位分析法

p.147~149

1、电位测定法的根据是什么?

答：对于一个氧化还原体系：Ox + ne- = Red

根据能斯特方程式：E = E0Ox/Red + TR/nF log (aOx/aRed)

对于纯金属，活度为1，故上式变为：

可见，测定了电极电位，即可测定离子的活度(或浓度)，这就是电位测定法的理论依据。

2、何谓指示电极及参比电极？试各举例说明其作用。

答：指示电极：用来指示溶液中离子活度变化的电极，其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化，在一定的测量条件下，当溶液中离子活度一定时，指示电极的电极电位为常数。例如测定溶液pH时，可以使用玻璃电极作为指示电极，玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系，可以指示溶液酸度的变化。

参比电极：在进行电位测定时，是通过测定原电池电动势来进行的，电动势的变化要体现指示电极电位的变化，因此需要采用一个电极电位恒定，不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准，这样的电极就称为参比电极。例如，测定溶液pH时，通常用饱和甘汞电极作为参比电极。

3、试以pH玻璃电极为例简述膜电位的形成。

答：玻璃电极的基本结构是由特殊玻璃制成的薄膜球，球内贮以0.1mol/LHCl，作为恒定pH值的内参比溶液，并插入镀有AgCl的Ag丝，构成 Ag/AgCl 内参比电极。内参比电极电位是恒定的，与被测溶液的pH值无关。在硅酸盐玻璃中，Si一O键在空间形成网状结构的骨架，各种金属离子则按照配位数的规律，与氧原子以离子键的方式结合，存在于网状空间结构的空隙之中。当pH玻璃电极经过水浸泡后形成硅胶层，网状结构中存在的金属离子就与水生成水化离子进入溶液，它们的位置就被来自溶液中的水合氢离子所替代，硅胶层中的H+也能与溶液中的H+ 进行交换。硅胶层与溶液的界面之间，由于离子交换而产生了电位差，在交换过程中硅胶层得到或失去H+ 都会影响界面上的电位。玻璃膜的内表面与内参比溶液接触时，同样形成硅胶层，在离子交换过程中，也会影响界面上的电位。玻璃膜的内、外层所形成的硅胶层是极薄的，膜的中间仍然是干玻璃层。当玻璃电极的内参比溶液的pH值与外部试液的pH值不同时，在膜内外的界面上的电荷分布是不同的，这样就使跨越膜的两侧具有一定的电位差，形成膜电位。

第九章 电位分析法

1、试以pH玻璃电极为例简述膜电位的形成机理。

答：纯SiO

2制得的石英玻璃不具有响应H+

的功能，在石英中加入Na

2O，引起Si－O－Si

键断裂，形成荷电的硅氧交换Si－O－Na+

位。当玻璃电极浸泡水中，H+

可进入玻璃膜与Na+

交换，占据Na+

的点位，当电极与试液接触时，由于H+

活度不同发生扩散，产生相界电位。

‘

,,

lg059.0

外外

外外





HH

aa

KE

‘

,,

lg059.0

内内

内内





HH

aa

KE

内外

内外膜

,,

lg059.0





HH

aa

EEE

作为为玻璃电极整体，而E

参和

内,

Ha

为常数，合并常数项

pHKaKEEE

H059.0lg059.0

,



外膜内参玻

2、在用电位法测量溶液pH时，为什么必须使用标准缓冲溶液。

答： E

玻 = K － 0.059pH 由于K无法测量，实际测定中，未知液pH

x 的测量是与

标准缓冲溶液的pH

s相比较测定的，且E

玻须与参比电极组成电池，通过E

电池测定。若SCE

为正极：

pHKaKEKEEEEEEEEEE

外

H膜膜

AgClAgSCESCE

059.0lg059.0

,/



液接不对称液接不对称玻电池

由 E

x = K +0.059pH

x E

s = K +0.059pH

s

整理得：

059.0sx

sxEE

pHpH



3、在下列滴定体系中应选择什么电极作指示电极？

（1）用S2

－

滴定Ag+

； （2）用Ag+

滴定I－

；（3）用F－

滴定Al3+

；（4）用Ce4+

滴定Fe2+

答：（1）银电极； （2）银电极； （3）Al3+

选择性电极； （4）铂电极

4、用玻璃电极作指示电极，以0.2000mol/L KOH溶液滴定0.0200mol/L苯甲酸溶液。从滴

定曲线上求得终点时溶液的pH为8.22，二分之一终点时溶液pH为4.18，试计算苯甲酸的

解离常数。

解：二分之一终点时

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lgHAA

HAA