电位分析法-贵州大学化学化工教学中心.ppt

第一章 电位分析法 1.1 电分析化学法概要 1.2 电位分析法原理 1.3 参比电极 1.4 指示电极 1.5 直接电位法 1.6 溶液pH值测定原理 1.7 电位滴定法 1.8 影响测定的因素 教学要求 1、掌握参比电极，指示电极作用原理及其特性； 2、电位法测定离子活度的方法； 3、掌握电位滴定法的原理和终点确定的方法。 1.1 电分析化学法概要一、电分析化学的定义及分类 一）、电分析化学的定义 电分析化学法又称为电化学分析法，它是应用电化学原理和实验技术建立起来的一类分析方法的总称。用电化学分析法测量试样时，通常将试样溶液和两支电极构成电化学电池，利用试液的电化学性质，即其化学组成和浓度随电学参数变化的性质，通过测量电池两个电极间的电位差（或电动势）、电流、阻抗（或电导）和电量等电学参数，或是这些参数的变化，确定试样的化学组成或浓度。 二、 电分析化学的特点 (1)分析速度快． (2)灵敏度高．被测物质的最低量可以达到 10-12mol/L数量级。 (3)选择性好． (4)仪器简单、经济，易于微型化．直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。 (5)一般测量所得到的值是物质的活度而非浓度. 三、 电化学分析的学习方法 电化学分析方法繁多，应注意归纳总结。 共性问题： 溶液的电化学性质；电极性质；基本原理；一般来说，溶液产生的电信号与检测对象的活度有关；应用均可分为直接法和滴定(电化学装置作为终点显示装置)。 个性问题： （1）电位分析：离子选择电极与膜电位 （2）电流滴定：电解产生滴定剂 （3）极谱分析：浓差极化 重点掌握：原理、特点与应用 1.2 电位分析法原理 一、 电化学电池的基本概念 电化学电池（electrochemical cell）指的是化学能与电能互相转换的装置，它通常可分为产生电能的原电池和消耗外电源的电解池两类。 二、 电池的可逆性 化学电池有可逆与不可逆之分。若将电池与外电源相连（两者正极与正极、负极与负极相连），当电池电动势比外电源电动势大时，电池中发生化学反应而放电，此时化学反应能变成电能，电池为自发电池（原电池）；相反，当外加电源电动势大于电池电动势时，电池就接收外加电能而充电，电池中的化学反应可以逆向进行，电池就成为电解电池。 三、 电池的表示 为使电池的描述简化，电池通常可按规定以图解表示，如上述铜锌电池可表示成： （-）Zn|ZnSO4（xmol/L）|| CuSO4（ymol/L） | Cu（+） 其规定为： 1）阳极及其有关的溶液都写在左边； 2）电极的两相界面和不相混的两种溶液，用一条竖线表 示，如第一条竖线表示锌电极和ZnSO4溶液两相界面；第二条竖线为铜电极和CuSO4溶液两相界面； 3）当两种电解质之间通过盐桥连接起来，消除了液接电位，则用两条竖线“||”表示，如阴极电解质和盐桥之间，以及盐桥与阳极电解质之间的界面。 四、 电极电位 一）、 电极电位的产生 两种导体接触时，其界面的两种物质，可以是固体-固体、固体-液体及液体-液体，因两相中的化学组成不同，故将在界面处发生物质迁移，若进行迁移的物质带有电荷，则将在两相之间产生一个电位差，即电极电位。 实验证明：金属的电极电位大小与金属本身的活泼性，金属离子在溶液中浓度，以及温度等因素有关。 二）、 能斯特公式 对于一个电极来说，其电极反应可以写成： 从理论上推导出电极电位的计算公式（能斯特公式）为： 在25℃时，如以浓度代替活度，则上式可写成： 三）、 电极电位的测量 单个电极的电位是无法测量的，因此，由待测电极与参比电极组成电池用电位计测量该电池的电动势，即可得到该电极的相对电位。相对于同一参比电极的的不同电极的相对电位是可以相互比较的，并可用于计算电池的电动势。 1.4、指示电极 一、金属电极 （1）惰性金属电极 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。 （2）第一类电极──金属-金属离子电极 例如：Ag-AgNO3电极(银电极)，Zn-ZnSO4电极(锌电极)等 电极电位为(25°C) ： EMn+ /M = E? Mn+ /M - 0.059lgaMn+ 第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。 1、非晶体膜电极-刚性基质电极 玻璃电极属刚性基质电极。 2、晶体（膜）电极