第7章-电位分析法课件.ppt

1、2022年12月16日3时48分第第第第第第7 7 7章章章章章章 电位分析法电位分析法电位分析法电位分析法电位分析法电位分析法7.1 7.1 7.1 概述概述概述概述概述概述7.2 7.2 7.2 参比电极参比电极参比电极参比电极参比电极参比电极7.3 7.3 7.3 指示电极指示电极指示电极指示电极指示电极指示电极7.4 7.4 7.4 电位测定法电位测定法电位测定法电位测定法电位测定法电位测定法7.5 7.5 7.5 电位滴定法电位滴定法电位滴定法电位滴定法电位滴定法电位滴定法7.6 7.6 7.6 电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示

2、例电位分析法计算示例potentionmetrypotentionmetrypotentionmetry2022年12月16日3时48分7.1 7.1 7.1 7.1 7.1 7.1 概述概述概述概述概述概述 电位分析法是电化学分析的一个重要组成部分。什么是电化学分析什么是电化学分析?应用电化学的基本原理和技术，依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法称之为电化学分析或电分析化学。电化学分析法类别：电化学分析法类别：电位分析法、库仑分析法、电解分析法、电导分析法、极谱分析法。2022年12月16日3时48分电位分析法：电位分析法：电位分析法：电位分析法：电位分析法：电位分析法：测量含

3、有待测溶液的化学电池的电动势，确定溶液中待测组分含量。电位分析法的特点：电位分析法的特点：灵敏度、选择性、准确度较高，装置简单。电位分析法的方式：电位分析法的方式：直接电位法 电位滴定电位分析装置：电位分析装置：参比电极与指示电极2022年12月16日3时48分电位分析法理论基础：电位分析法理论基础：电位分析法理论基础：电位分析法理论基础：电位分析法理论基础：电位分析法理论基础：将某金属片浸入该金属离子的水溶液,相界面处产生扩散双电层.电极电位:nnnMo/MM/MMlnanFRT 将一支参比电极(电位恒定)和一支指示电极(电位随待测离子活度变化)插入待测溶液:M|Mn+|参比电极 E=(右)

4、-(左)+L L 液接电位，较小，可忽略。2022年12月16日3时48分nnnnMMo/MM参/MM参lnlnanFRTKanFRTE E=(右)-(左)+L(1)电位测定法(直接电位法)：由 E aMn+(2)电位滴定法：滴定过程中，E 随溶液中 aMn+活度改变而变化，在化学计量点附近产生电位突变。2022年12月16日3时48分7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 参比电极参比电极参比电极参比电极参比电极参比电极(Reference electrodesReference electrodesReference electrodes)无法测出一支电极的绝对电极电位，测相对值；

5、参比电极是测量电池电动势、计算电极电位的基准；对参比电极的要求：对参比电极的要求：(1)电极电位已知，恒定；(2)有微小电流通过时，电极电位仍保持不变；(3)与不同液体间的接界电位差异很小、数值很低；(4)容易制作、寿命长；(5)最精确的参比电极：标准氢电极(SHE)，规定在任何温度下其电极电位为 0 V。2022年12月16日3时48分7.2.17.2.17.2.1 甘汞电极甘汞电极甘汞电极甘汞电极甘汞电极甘汞电极(Calomel electrodesCalomel electrodesCalomel electrodes)电电 极极 反应：反应：Hg2Cl2+2e-=2Hg+2 Cl-半电

6、池符号：半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）固）KCl电极结构：电极结构：2022年12月16日3时48分电极电位：（电极电位：（电极电位：（电极电位：（电极电位：（电极电位：（252525）)(Cllg059.0)(Cllg2059.0lg2059.0O/HgClHg2)Clsp(HgO/HgHgHgO/HgHg2222222222aaKa0.1mol/L 甘 汞 电 极标 准 甘 汞 电 极(NCE)饱 和 甘 汞 电 极(SCE)KCl 浓 度 0.1 mol/L 1.0 mol/L 饱 和 溶 液电 极 电 位（V）+0.3365 +0.2828 +0.2438温度校正，对于SCE，t

7、 时的电极电位为：t=0.2438-7.610-4(t-25)（V）2022年12月16日3时48分7.2.2 7.2.2 7.2.2 银银银银银银-氯化银电极氯化银电极氯化银电极氯化银电极氯化银电极氯化银电极(Silver-silver chloride electrodesSilver-silver chloride electrodesSilver-silver chloride electrodes)银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。电极反应：AgCl+e-=Ag+Cl-半电池符号：Ag，AgCl（固）KCl 电极电位（25）：=Ag+/Ag+

8、0.059lgaAg+=AgCl/Ag-0.059lgaCl-Clsp(AgCl)O/AgAglg0590aK.2022年12月16日3时48分表表表表表表7-2-2 7-2-2 7-2-2 银银银银银银-氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（252525）0.1mol/LAg-AgCl电极标准Ag-AgCl电极饱和Ag-AgCl电极KCl浓度 0.1 mol/L 1.0 mol/L 饱和溶液电极电位（V）+0.2880 +0.2223 +0.2000温度校正，（标准Ag-AgCl电极），t 时的电极

9、电位为：t=0.2223-610-4(t-25)(V）2022年12月16日3时48分7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 指示电极指示电极指示电极指示电极指示电极指示电极(Indicator electrodesIndicator electrodesIndicator electrodes)能快速、灵敏的对溶液中参与半反应的离子的活度或不同氧化态的离子的活度比产生能斯特响应。常用的两类指示电极：(1)金属电极：银电极；(2)膜电极：氟离子选择电极；膜电极的选择性好、灵敏度高、发展迅速；指示电极按结构可分为五类。2022年12月16日3时48分7.3.17.3.17.3.1 金属金

10、属金属金属金属金属-金属离子电极金属离子电极金属离子电极金属离子电极金属离子电极金属离子电极第一类电极例如:Ag-AgNO3电极(银电极)，Zn-ZnSO4电极(锌电极)等。Mn+ne-=M电极电位为：Mn+/M=Mn+/M+(0.059/n)lgaMn+该类电极的电位仅与金属离子的活度有关。可使用的金属：银、铜、锌及汞等；不能使用的金属：较活泼的金属 铁、钴、镍、铬等2022年12月16日3时48分7.3.27.3.27.3.2 金属金属金属金属金属金属-金属难溶盐电极金属难溶盐电极金属难溶盐电极金属难溶盐电极金属难溶盐电极金属难溶盐电极第二类电极，例：甘汞电极，银-氯化银电极。该类电极常用

11、作参比电极2022年12月16日3时48分7.3.37.3.37.3.3 汞电极汞电极汞电极汞电极汞电极汞电极 第三类电极 金属汞浸入含有少量Hg2+-EDTA配合物(110-6 mol L-1)及被测金属离子的溶液中所组成。Hg|HgY2-,MYn-4,Mn+Hg2+2 e=HglgHg2059.02O/HgHg/HgHg22 Hg2+H2Y2-=HgY2-+2H+；KHgY2-Mn+H2Y2-=MYn-4 +2H+；KMYn-42022年12月16日3时48分HgY2-测量过程中基本保持不变，MYn-4变化很小。MYMHgYlg205904nHgYn2MYO/HgHg/HgHg24-n22

12、KK.MHMYYHYHHHgYHgnMY24n2222HgY2224n2KKlgM2059.0n/HgHg2K汞电极可用于30种金属离子的电位滴定。pH2122022年12月16日3时48分7.3.4 7.3.4 7.3.4 惰性金属惰性金属惰性金属惰性金属惰性金属惰性金属电极电极电极电极电极电极 电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的场所。例：铂电极可测量溶液中Fe3+/Fe2+电对的电位。以上各类指示电极应用范围不广。2022年12月16日3时48分7.3.5 7.3.5 7.3.5 离子选择性离子选择性离子选择性

13、离子选择性离子选择性离子选择性电极电极电极电极电极电极(Ion selective electrodesIon selective electrodesIon selective electrodes)离子选择性电极又称膜电极。特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。膜电极的关键：称为选择膜的敏感元件。敏感元件：单晶,混晶,液膜,功能膜及生物膜等。膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，则:外参比电极外参比电极待待测溶液测溶液(ai未知未知)内充溶液内充溶液(ai一定一定)内参比电极内参比电极（敏感膜）（敏感膜）指示电极指示电极参比电极参比电极待测溶液

14、待测溶液2022年12月16日3时48分1.1.1.离子选择性离子选择性离子选择性离子选择性离子选择性离子选择性电极分类电极分类电极分类电极分类电极分类电极分类（IUPACIUPACIUPAC）离子选择性电极离子选择性电极(又称膜电极又称膜电极)原电极（primary electrodes）晶体膜电极（crystalline membrane electrodes）均相膜电极（homogeneous membrane electrodes）：氟电极 非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes)：氯电极 非晶体膜电极（crystalline membrane

15、 electrodes）刚性基质电极（rigid matrix electrodes）：玻璃电极 流动载体电极(electrodes with a mobile carrier)：钙电极 敏化电极（sensitized electrodes）气敏电极（gas sensing electrodes）：NH3电极；SO2电极 酶电极（enzyme electrodes）：尿素酶电极 其他电极：细菌电极、生物电极、免疫电极等2022年12月16日3时48分2.2.2.玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极(glass electrodeglass electrodeglass electr

16、ode)非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的电极。H+响应的玻璃膜电极：敏感膜厚度约为30100 m。SiO2基质中加入Na2O(21.4%)和CaO(6.4%)烧结而成的玻璃膜。水浸泡后，表面的Na+与水中的H+交换，表面形成水合硅胶层。玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡。2022年12月16日3时48分2022年12月16日3时48分玻璃膜电位的形成玻璃膜电位的形成玻璃膜电位的形成玻璃膜电位的形成玻璃膜电位的形成玻璃膜电位的形成:玻璃电极浸泡后，生成水化硅胶层，三层结构：玻璃电极浸泡后，生成水化硅胶层，三层结构：水化硅胶层厚度：水化硅胶层厚度：0.0110 m。在水化层，

17、玻璃上的在水化层，玻璃上的Na+与溶液中与溶液中H+发生离子交换而产生发生离子交换而产生相界电位相界电位(boundary potential)。溶液中溶液中H+经水化层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向经水化层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位扩散电位。两者之和构成膜电位。两者之和构成膜电位。2022年12月16日3时48分玻璃膜电位玻璃膜电位玻璃膜电位玻璃膜电位玻璃膜电位玻璃膜电位:玻璃电极放入待测玻璃电极放入待测溶液，溶液，25平衡后：平衡后：内内=k1+0.059 lg(a2/a2 ）外外=k2

18、+0.059 lg(a1/a1 ）a1 、a2 外部试液和电极内参比溶液的外部试液和电极内参比溶液的H+活度；活度；a1、a2 玻璃膜外、内水合硅胶层表面的玻璃膜外、内水合硅胶层表面的H+活度；活度；k1 、k2 则是由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。则是由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。2022年12月16日3时48分玻璃膜内、外表面的性质基本相同，玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则则：k1=k2，a1 =a2 膜膜=外外-内内 =0.059 lg(a1/a2）由于内参比溶液中的由于内参比溶液中的H+活度活度(a2)是固定的是固定的,则则:膜膜=K +0.059 lg a1 =K -0.05

19、9 pH试液试液 2022年12月16日3时48分讨论讨论讨论讨论讨论讨论:(1)玻璃膜电位与试样溶液中的玻璃膜电位与试样溶液中的pH成线性关系成线性关系。式中式中K是由玻璃膜电极本身性质决定的常数；是由玻璃膜电极本身性质决定的常数；(2)电极电位为内参比电极电位和玻璃膜电位之和电极电位为内参比电极电位和玻璃膜电位之和(3)不对称电位不对称电位(25)：膜膜=外外-内内=0.059 lg(a1/a2）如果如果:a1=a2，则理论上，则理论上膜膜=0,但实际上但实际上膜膜0 为什么？产生的原因？为什么？产生的原因？2022年12月16日3时48分讨论讨论讨论讨论讨论讨论:(4)不对称电位不对称电

20、位(asymmetry potential)产生的原因产生的原因:玻璃膜玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力以及机械内、外表面含钠量、表面张力以及机械 和化学损伤和化学损伤的细微差异所引起的的细微差异所引起的,浸泡后浸泡后(24hr)恒定恒定(130mV)；(4)高选择性高选择性：膜电位的产生不是电子的得失膜电位的产生不是电子的得失。其他。其他离子不能进入晶格产生交换。离子不能进入晶格产生交换。(5)酸差酸差(Acid error)：测定溶液酸度太大（测定溶液酸度太大（pH9产生误产生误差，主要是差，主要是Na+参与相界面上的交换所致；参与相界面上的交换所致；(7)改变玻璃膜的组成，可制成对其他阳

21、离子响应的改变玻璃膜的组成，可制成对其他阳离子响应的玻璃膜电极；玻璃膜电极；(8)优点：优点：是不受溶液中氧化剂、还原剂、颜色及沉是不受溶液中氧化剂、还原剂、颜色及沉淀的影响，不易中毒；淀的影响，不易中毒；(9)缺点：缺点：是电极内阻很高，电阻随温度变化。是电极内阻很高，电阻随温度变化。2022年12月16日3时48分表表表表表表7-3 7-3 7-3 阳离子玻璃电极的玻璃膜组成阳离子玻璃电极的玻璃膜组成阳离子玻璃电极的玻璃膜组成阳离子玻璃电极的玻璃膜组成阳离子玻璃电极的玻璃膜组成阳离子玻璃电极的玻璃膜组成2022年12月16日3时48分3.3.3.晶体膜电极晶体膜电极晶体膜电极晶体膜电极晶体

22、膜电极晶体膜电极(crystallinecrystallinecrystalline membrane electrodesmembrane electrodesmembrane electrodes)结构：右图 敏感膜：(氟化镧单晶)掺有EuF2 的LaF3单晶切片；内参比电极：Ag-AgCl电极(管内)。内参比溶液：0.1 mol L-1的NaCl和0.10.01 mol L-1的NaF混合溶液（F-用来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参比电极的电位）。2022年12月16日3时48分原理原理原理原理原理原理 LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F-可以移入晶格邻近的空穴而导电。对于一定

23、的晶体膜，离子的大小、形状和电荷决定其是否能够进入晶体膜内，故膜电极一般都具有较高的离子选择性。膜膜=K-0.059 lgaF-=K+0.059 pF 当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表面进行交换。25时：2022年12月16日3时48分讨论：讨论：讨论：讨论：讨论：讨论：(1)具有较高的选择性具有较高的选择性,比比F-量高量高1000倍的倍的Cl-、Br-、I-、SO42-、NO3-无明无明显干扰。显干扰。(2)需要在需要在pH 56使用。使用。为什么？为什么？pH低，低，生成生成HF或或HF2-；pH高，高，溶液中的溶液中的OH-与氟化镧晶体膜中的与氟化镧晶体膜中的F-交换；交换；

24、(3)干扰离子：干扰离子：Al3+、Ca2+、Mg2+，加掩蔽剂消除干扰。加掩蔽剂消除干扰。2022年12月16日3时48分4.4.4.多晶膜电极多晶膜电极多晶膜电极多晶膜电极多晶膜电极多晶膜电极 难溶盐的沉淀（AgCl、AgBr、AgI、Ag2S 等）粉末，在高压下压制成薄片作为敏感膜。Ag+起传递电荷的作用；膜电位由与Ag+有关的难溶盐的浓度积所控制；对卤离子响应的卤化银多晶膜电极的膜电位(25)：Xxsp(AgX)lg0590lg0590a.KaK.K膜2022年12月16日3时48分5.5.5.流动载体电极（液膜电极）流动载体电极（液膜电极）流动载体电极（液膜电极）流动载体电极（液膜电

25、极）流动载体电极（液膜电极）流动载体电极（液膜电极）钙电极：内参比溶液为含 Ca2+水溶液。内外管之间装的是0.1 mol L-1二癸基磷酸钙(液体离子交换剂)的苯基磷酸二辛酯溶液,其极易扩散进入微孔膜,但不溶于水，故不能进入试液溶液。RCaCa2+R2-2022年12月16日3时48分 二癸基磷酸根可以在液膜-试液两相界面间传递钙离子，直至达到平衡。由于Ca2+在水相（试液和内参比溶液）中的活度与有机相中的活度差异，在两相之间产生相界电位。液膜两面发生的离子交换反应：(RO)2PO2-Ca2+(有机相有机相)=2(RO)2PO2-(有机相有机相)+Ca2+(水相水相)钙电极适宜的pH范围是5

26、11，可测出10-5 mol L-1的Ca2+。2022年12月16日3时48分表表表表表表7-5 7-5 7-5 液膜电极液膜电极液膜电极液膜电极液膜电极液膜电极应应应应应应用一览表用一览表用一览表用一览表用一览表用一览表2022年12月16日3时48分6.6.6.敏化电极敏化电极敏化电极敏化电极敏化电极敏化电极(1)气敏电极气敏电极 基于界面化学反应的敏化电极；基于界面化学反应的敏化电极；结构特点结构特点:在原电极上覆盖一层膜在原电极上覆盖一层膜或物质，使得电极的选择性提高。或物质，使得电极的选择性提高。对电极对电极：指示电极与参比电极组装：指示电极与参比电极组装在一起；在一起；试样中待测

27、组分气体扩散通过透气膜，进入敏感膜与透气试样中待测组分气体扩散通过透气膜，进入敏感膜与透气膜之间的极薄液层内，使液层内的离子活度变化，则离子选择膜之间的极薄液层内，使液层内的离子活度变化，则离子选择电极膜电位改变，故电池电动势也发生变化。电极膜电位改变，故电池电动势也发生变化。2022年12月16日3时48分(2)(2)(2)(2)(2)(2)酶电极酶电极酶电极酶电极酶电极酶电极 基于界面基于界面酶催化酶催化化学反应的敏化电极；化学反应的敏化电极；酶特性酶特性：酶是具有：酶是具有特殊生物活性的催化剂，特殊生物活性的催化剂，对反应的选择性强，催对反应的选择性强，催化效率高，可使反应在化效率高，可

28、使反应在常温、常压下进行；常温、常压下进行；可被现有离子选择性电极检测的常见的酶催化产物可被现有离子选择性电极检测的常见的酶催化产物：CO2，NH3，NH4+，CN-，F-，S2-，I-，NO2-2022年12月16日3时48分酶催化反应酶催化反应酶催化反应酶催化反应酶催化反应酶催化反应：R-CHNH2 COO-+O2 +H2 O R-COCOO-+NH4+H2 O2 氨基酸通过以上反应后检测，或进一步氧化放出氨基酸通过以上反应后检测，或进一步氧化放出CO2，用气敏电极检测。，用气敏电极检测。葡萄糖葡萄糖+O2 +H2O 葡萄糖酸葡萄糖酸 +H2 O2 氧电极检测 CO(NH2)2 +H2O

29、2NH3 +CO2 氨电极检测葡萄糖氧化酶氨基酸氧化酶尿酶2022年12月16日3时48分表表表表表表7-7 7-7 7-7 气敏电极气敏电极气敏电极气敏电极气敏电极气敏电极应用一览表应用一览表应用一览表应用一览表应用一览表应用一览表2022年12月16日3时48分7.7.7.离子选择电极的膜电位及其选择性估量离子选择电极的膜电位及其选择性估量离子选择电极的膜电位及其选择性估量离子选择电极的膜电位及其选择性估量离子选择电极的膜电位及其选择性估量离子选择电极的膜电位及其选择性估量离子选择电离子选择电极膜电位极膜电位:阳离子膜azFRTKln阴离子膜azFRTKln 共存的其他离子对膜电位的产生有

30、贡献吗共存的其他离子对膜电位的产生有贡献吗?若测定离子为i，电荷为zi；干扰离子为j，电荷为zj。考虑到共存离子，则膜电位的一般式可写成为：jizz)(lnjijiaKazFRTK膜2022年12月16日3时48分讨论：讨论：讨论：讨论：讨论：讨论：jizz)(lnjijiaKazFRTK膜a.对阳离子响应的电极，K 后取正号；对阴离子响应的电极，K 后取负号。b.Ki j称之为电极的选择性系数，其意义为：在相同的测定条件下，待测离子和干扰离子产生相同电位时待测离子的活度i与干扰离子活度j的比值:Ki j=ai /a jZi/Zj2022年12月16日3时48分c.通常Ki j 1,Ki j值

31、越小，表明电极的选择性越高。例如：Ki j=0.001时,意味着干扰离子j 的活度比待测离子 i 的活度大1000倍 时,两者产生相同的电位。d.选择性系数严格来说不是一个常数，在不同离子活度条件下测定的选择性系数值各不相同。e.Kij仅能用来估计干扰离子存在时产生的测定误差或确定电极的适用范围。2022年12月16日3时48分例题例题例题例题例题例题1 1 1：用 pNa 玻璃膜电极(KNa+，K+=0.001)测定 pNa=3的试液时,如试液中含有 pK=2的钾离子，则产生的误差是多少?解:误差%=(KNa+，K+aK+)/aNa+100%=(0.00110-2)/10-3 100%=1%

32、2022年12月16日3时48分例题例题例题例题例题例题2 2 2：某硝酸根电极对硫酸根的选择系数：K NO3-,SO42-=4.110 5用此电极在1.0 mol L-1硫酸盐介质中测定硝酸根,如果要求测量误差不大于5%,试计算可以测定的硝酸根的最低活度为多少?解：NO3-,SO42(aSO4)zi/zj/aNO3-5%aNO3-4.11051.0 1/2/5 aNO3-8.2104 mol L-1。测定的硝酸根离子的活度应大于8.210 4 mol L-1。2022年12月16日3时48分8.8.8.离子选择电极测定的离子选择电极测定的离子选择电极测定的离子选择电极测定的离子选择电极测定的

33、离子选择电极测定的线性范围和检测下限线性范围和检测下限线性范围和检测下限线性范围和检测下限线性范围和检测下限线性范围和检测下限 线性范围线性范围:AB 段对应的检测离子的活度（或浓度）范围。检测下限检测下限:图中交点 M 对应的测定离子的活度(或浓度)。离子选择性电极一般不用于测定高浓度试液（Vs，可认为溶液体积基本不变。可认为溶液体积基本不变。浓度增量浓度增量为：为：c=cs Vs/V0再次测定工作电池的电动势为再次测定工作电池的电动势为E2：)lg(303.2212ccnFRTKEx2022年12月16日3时49分可以认为可以认为2 21 1 。则：则：)1lg(303.212xccnFR

34、TEEE 1/)110()1lg(;303.2sExxccccSEnFRTS则：令：2022年12月16日3时49分3.3.3.影响电位测定准确性的因素影响电位测定准确性的因素影响电位测定准确性的因素影响电位测定准确性的因素影响电位测定准确性的因素影响电位测定准确性的因素(1)测量温度测量温度 温度对测量的影响主要表现在对电极的温度对测量的影响主要表现在对电极的标准电极电位标准电极电位、直线直线的斜率的斜率和和离子活度离子活度的影响上，温度的波动可以使离子活度变化而的影响上，温度的波动可以使离子活度变化而影响电位测定的准确性。测量过程中应尽量影响电位测定的准确性。测量过程中应尽量保持温度恒定保

35、持温度恒定。(2)线性范围和电位平衡时间线性范围和电位平衡时间 一般一般线性范围线性范围在在10-110-6 mol/L，平衡时间越短越好。测量平衡时间越短越好。测量时可通过搅拌使待测离子快速扩散到电极敏感膜，时可通过搅拌使待测离子快速扩散到电极敏感膜，以以缩短平衡时缩短平衡时间。测量不同浓度试液时，应由间。测量不同浓度试液时，应由低到高测量低到高测量。2022年12月16日3时49分(3)溶液特性溶液特性 在这里溶液特性主要是指溶液在这里溶液特性主要是指溶液离子强度离子强度、pH及及共存组分共存组分等等。溶液的总离子强度保持恒定。溶液的溶液的总离子强度保持恒定。溶液的pH应满足电极的要求。避

36、应满足电极的要求。避免对电极敏感膜造成腐蚀。免对电极敏感膜造成腐蚀。干扰离子的影响表现在两个方面干扰离子的影响表现在两个方面：一是能使电极产生一定响应，二是干扰离子与待测离子发生络一是能使电极产生一定响应，二是干扰离子与待测离子发生络合或沉淀反应。合或沉淀反应。(4)电位读数误差电位读数误差 当电位读数误差为当电位读数误差为1mV时时，对于一价离子，由此引起结果，对于一价离子，由此引起结果的相对误差为的相对误差为3.9%,对于二价离子对于二价离子,则相对误差为则相对误差为7.8%。故电位故电位分析多用于测定低价离子。分析多用于测定低价离子。2022年12月16日3时49分7.4.37.4.37

37、.4.3 离子选择性电极的特点与应用离子选择性电极的特点与应用离子选择性电极的特点与应用离子选择性电极的特点与应用离子选择性电极的特点与应用离子选择性电极的特点与应用(1)选择性高，不必分离干扰离子；(2)可直接用于有色、不透明溶液及粘稠液的测量；(3)电极响应快，试样用量少；(4)已有商品化离子选择性电极30多种，可直接或间接测定50多种离子；研究工作发展迅速；新型膜电极不断出现（生物电极、组织电极等领域十分活跃）；直接电位法误差较大，要求相对误差小于直接电位法误差较大，要求相对误差小于2%时不能用时不能用2022年12月16日3时49分7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 电位滴

38、定法电位滴定法电位滴定法电位滴定法电位滴定法电位滴定法 (potentiometric titrationpotentiometric titrationpotentiometric titration)根据滴定过程中化学计量点附近的电位突跃化学计量点附近的电位突跃来确定终点。特点：特点：(1)以测量电位变化为基础，比直接电位法的准确度和精密度高；(2)可用于滴定突跃小或不明显的滴定反应；(3)可用于有色或浑浊试样的滴定；(4)装置简单、操作方便，可自动化；2022年12月16日3时49分7.5.1 7.5.1 7.5.1 电位滴定法的仪器装置电位滴定法的仪器装置电位滴定法的仪器装置电位滴定法

39、的仪器装置电位滴定法的仪器装置电位滴定法的仪器装置 每滴加一次滴定剂，平衡后测量每滴加一次滴定剂，平衡后测量 E。关键关键:确定滴定反应的化学计量点时确定滴定反应的化学计量点时,所消耗的滴定剂的体积。所消耗的滴定剂的体积。快速滴定寻找化学计量点大致范围。快速滴定寻找化学计量点大致范围。突跃范围内每次滴加突跃范围内每次滴加 0.1 mL。记录每次滴定时的滴定剂用量记录每次滴定时的滴定剂用量(V)和相和相应的电动势数值应的电动势数值(E)，作图得到滴定曲线。作图得到滴定曲线。2022年12月16日3时49分7.5.2 7.5.2 7.5.2 电位滴定终点确定方法电位滴定终点确定方法电位滴定终点确定

40、方法电位滴定终点确定方法电位滴定终点确定方法电位滴定终点确定方法1.E-V 曲线法曲线法：图（图（a）简单，准确性稍差。简单，准确性稍差。2.E/V-V 曲线法曲线法：图（图（b）一阶微商由电位改变量与滴定剂体积一阶微商由电位改变量与滴定剂体积增量之比计算之。增量之比计算之。曲线上存在着极值点，该点对应着曲线上存在着极值点，该点对应着E-V 曲线中的拐点。曲线中的拐点。3.2E/V 2-V 曲线法：曲线法：图（图（c）2E/V 2二阶微商。二阶微商。计算：计算：VVEVEVE 1222)()(2022年12月16日3时49分7.5.3 7.5.3 7.5.3 电位滴定法的应用电位滴定法的应用电

41、位滴定法的应用电位滴定法的应用电位滴定法的应用电位滴定法的应用1.1.酸碱滴定酸碱滴定 一般酸碱滴定都可以采用电位滴定法；一般酸碱滴定都可以采用电位滴定法；特别适合于弱酸特别适合于弱酸(碱碱)的滴定；可在非水溶液中滴定极弱酸；的滴定；可在非水溶液中滴定极弱酸；指示电极：玻璃电极，锑电极；指示电极：玻璃电极，锑电极；参比电极：甘汞电极；参比电极：甘汞电极；(1)在醋酸介质中用在醋酸介质中用HClO4滴定吡啶；滴定吡啶；(2)在乙醇介质中用在乙醇介质中用 HCl 溶液滴定三乙醇胺溶液滴定三乙醇胺(3)在异丙醇和乙二醇混合溶液中在异丙醇和乙二醇混合溶液中HCl 溶液滴定苯胺和生物碱；溶液滴定苯胺和生

42、物碱；(4)在二甲基甲酰胺介质中可滴定苯酚；在二甲基甲酰胺介质中可滴定苯酚；(5)在丙酮介质中可以滴定高氯酸、盐酸、水扬酸混合物。在丙酮介质中可以滴定高氯酸、盐酸、水扬酸混合物。2022年12月16日3时49分2.2.2.2.2.2.沉淀滴定沉淀滴定沉淀滴定沉淀滴定沉淀滴定沉淀滴定 参比电极：双盐桥甘汞电极；甘汞电极参比电极：双盐桥甘汞电极；甘汞电极(1)指示电极：银电极指示电极：银电极 标准溶液：标准溶液：AgNO3；滴定对象：滴定对象：Cl-、Br-、I-、CNS-、S-2、CN-等。等。可连续滴定可连续滴定 Cl-、Br-、I-；(2)指示电极：汞电极指示电极：汞电极 标准溶液：硝酸汞；

43、标准溶液：硝酸汞；滴定对象：滴定对象：Cl-、Br-、I-、CNS-、S-2、C2O42-等。等。(3)指示电极：铂电极指示电极：铂电极 标准溶液：标准溶液：K4Fe(CN)6；滴定对象：滴定对象：Pd2+、Cd2+、Zn2+、Ba2+等。等。2022年12月16日3时49分3.3.3.3.3.3.氧化还原滴定氧化还原滴定氧化还原滴定氧化还原滴定氧化还原滴定氧化还原滴定 参比电极：甘汞电极；参比电极：甘汞电极；指示电极：铂电极；指示电极：铂电极；(1)标准溶液：高锰酸钾；标准溶液：高锰酸钾；滴定对象：滴定对象：I-、NO3-、Fe2+、V4+、Sn2+、C2O42-。(2)标准溶液：标准溶液：

44、K4Fe(CN)6；滴定对象：滴定对象：Co2+。(3)标准溶液：标准溶液：K2Cr2O7；滴定对象：滴定对象：Fe2+、Sn2+、I-、Sb3+等。等。2022年12月16日3时49分4.4.4.4.4.4.配位滴定配位滴定配位滴定配位滴定配位滴定配位滴定 参比电极：甘汞电极；参比电极：甘汞电极；标准溶液：标准溶液：EDTA(1)指示电极：汞电极；指示电极：汞电极；滴定对象：滴定对象：Cu2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+。(2)指示电极：氯电极；指示电极：氯电极；用氟化物滴定用氟化物滴定Al3+。(3)指示电极：钙离子选择性电极；指示电极：钙离子选择性电极；滴定对象：滴定对象：C

45、a2+等。等。2022年12月16日3时49分7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示例电位分析法计算示例例例1 电池电池 SCE|cS2-=1.00 10-3 mol L-1|S2-选择电极选择电极测得电动势为测得电动势为0.315 V。用含用含S2-试液代替后测得电动势为试液代替后测得电动势为0.248 V。试计算含试计算含S2-试液的浓度。试液的浓度。解：解：)10lg(1.0002059031503-.K.-2Slg205902480a.K.cS2-=0.186 mol L-12022年12

46、月16日3时49分例例例例例例2 2 2 在在0.1000 mol L-1 Fe2+溶液中溶液中,插入插入Pt电极电极(+)和和SCE(-),在在25时测得电动势为时测得电动势为0.395V,问有多少问有多少Fe2+被氧化成被氧化成Fe3+?解解:SCEa(Fe3+),a(Fe2+)Pt E=铂电极铂电极 甘汞甘汞 =0.77+0.059 lg(Fe3+/Fe2+)0.2438 lg(Fe3+/Fe2+)=(0.395+0.243 0.771)/0.059 =-2.254 设有设有 X%的的 Fe2+氧化为氧化为 Fe3+，则：则：lg(Fe3+/Fe2+)=lg X/(1X)=-2.254

47、X/(1X)=0.00557;X=0.557%;即有约即有约 0.56%的的 Fe2+被氧化为被氧化为 Fe3+2022年12月16日3时49分例例例例例例3 3 3 将钙离子选择电极和饱和甘汞电极插入将钙离子选择电极和饱和甘汞电极插入100.00mL水样中水样中,用直接电位法测定水样中的用直接电位法测定水样中的Ca2+。25时，测得钙离子电极电时，测得钙离子电极电位为位为0.0619V(对对SCE),加入加入0.0731 mol L-1的的Ca(NO3)2标准溶标准溶液液1.00mL。搅拌平衡后搅拌平衡后,测得钙离子电极电位为测得钙离子电极电位为-0.0483V(对对SCE)。试计算原水样中

48、试计算原水样中Ca2+的浓度？的浓度？解：由标准加入法计算公式解：由标准加入法计算公式 S=0.059/2 c=(Vs cs)/Vo=1.000.0731/100 E=-0.0483(-0.0619)=0.06190.0483=0.0136V cx=c(10E/s)-1=7.31104（100.461)-1 =7.3110-4 0.529=3.87 10-4 mol L-12022年12月16日3时49分思考题思考题思考题思考题思考题思考题1.组成电池进行测定时，如何确定电池的正负极？2.为什么电位分析法主要用来测定低价离子？3.影响电位测定的主要因素有哪些？4.不对称电位可以消除吗？5.测定过程中，是否有电子流过玻璃电极膜？6.离子选择性电极的膜电位是怎样产生的？7.TISAB的作用是什么？