《仪器分析》课程实施大纲.docx

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1、仪器分析课程实施大纲目录1 .教学理念1.课程介绍21.1 课程的性质课程在学科专业结构中的地位、作用1.2 课程的前沿及发展趋势学习本课程的必要性2 .教师简介3教师的职称、学历2.1 教育背景研究兴趣（方向）3 .先修课程3.课程目标33.1 知识与技能方面过程与方法方面3.2 情感、态度与价值观方面.课程内容43.3 课程的内容概要教学重点、难点3.4 学时安排2.课程介绍（课程描述）2.1 课程的性质仪器分析是分析化学最为重要的组成部分，是应用化学、环境安全工程、化学工程 与工艺专业的生的一门重要专业基础课。本课程涉及分析方法是依据物质的物理性质或 物理化学性质对物质的组成、结构、信息

2、进行表征和测量而建立起来的，是学生必须掌 握的现代分析测试技术。本课程对学生知识的学习、运用能力和综合素质的培养具有十 分重要的作用。2. 2课程在学科专业结构中的地位、作用仪器分析课程作为材料化学与工艺专业的必修课程，使学生掌握现代实验室测试及 表征的常规分析方法，是有利的分析检测工具，为其他学科提供丰富的检测数据，进而 为其提供直接的实验理论依据。要求学生熟练掌握各类仪器分析方法的基本原理、测定 方法以及仪器的重要的组成部分，并了解分析方法的对象和过程，为以后工作、科研及 进一步深造做好必要的铺垫。2. 3课程的前沿及发展趋势随着科技的发展和社会的进步，分析化学将面临更深刻、更广泛和更激烈

3、的变革。 现代分析仪器的更新换代和仪器分析新方法、新技术的不断创新与应用，是这些变革的 重要内容。因此，仪器分析在高等院校分析化学课程中所处的地位日趋重要。现代仪器 分析的发展也正想着更高灵敏度、复杂体系的快速分离分析、微型化及微型环境的测定、 生物大分子的实时在线无损检测、自动化智能化等方向飞速发展。2. 4学习本课程的必要性仪器分析是化学、医学、生命科学等相关专业的重要基础课程,该课程的教学对于培 养学生的实践能力和独立创新能力的培养具有重要作用。也是大学毕业生以后从事相关 分析测试工作、科研及进一步深造所必备的一项基本能力，因此，熟练掌握各类仪器分 析方法的基本原理、测定方法以及仪器的重

4、要的组成部分，对当代大学生来讲，是很有 必要的。4 .预修课程（先修课程）先修课程为分析化学、无机化学、物理化学、有机化学等。5 .课程目标5.1 知识与技能方面通过本门课程的学习，掌握仪器分析的基础知识、基本理论、基本技能，受到一定 的科学实验训练，具备运用所学知识正确选择分析方法的能力，以及进行简单分析方法 研发的能力。1 .通过本课程知识的系统学习，培养学生解决实际问题的能力，具备运用所学知识 正确选择分析方法的能力，依据实际工作需要，研究开发简单的新分析方法的能力；2 .通过学习一些不同模块的基本分析方法，具备在不同场合选用不同分析方法处理 实际问题的能力；3 .通过对基本原理、基本实

5、验的讲授，培养学生从分析方法的基本原理出发，观 察、分析、综合、归纳众多影响因素，从中找出问题的主要方面，运用所学知识解决分 析问题的科学思维能力和创新思维能力；4、通过本课程学习，培养学生的自学能力和独立工作能力，能根据所处理问题的 需要，寻找、阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。5.2 过程与方法方面通过本课程的学习，让学生了解仪器分析在科学研究中的作用以及仪器分析的发展 趋势。课程的基本任务是使学生掌握基本的仪器分析方法和原理，能根据实际任务合理 选择分析方法和测试条件，解决生产和科研中的测试问题。通过本课程的学习，使学生 了解一个问题从基础理论到解决方案实现的过程，培养学生的思

6、维能力，使学生在运用 所学知识处理实际问题具有科学的方法和手段。5.3 情感、态度与价值观方面培养学生学习的热忱，探究科学问题的精神，积极进取的学习态度，以及实事求是的价 值观。6-课程内容6.1 课程的内容概要说明：针对不同专业的学生，讲授的具体内容将根据实际情况有所微调。表1仪器分析课程的内容概要章节教学内容第一章绪论第二章紫外可 见吸收光谱分第三章电位分 析法第四章气相色 谱分析1 .仪器分析的内容和分类；2 .仪器分析方法的特点；3 .仪器分析在科学研究中的作用以及仪器分析的发展趋势。L概述；4 .光吸收的基本定律；5 .分光光度法及仪器；6 .显色反应及其影响因素；7 .光度测量误差

7、和测量条件的选择；8 .常用几种定量分析方法；9 .光度法测定络合物的组成及弱酸的离解常数。1 .电位分析法概要；2 .指示电极与参比电极；3 .电位法测定溶液的pH值；4 .测定离子活（浓）度的方法；5 .电位滴定法。1 .气相色谱法概述；2 .气相色谱分析理论基础；3 .色谱分离条件的选择；4 .固定相及其选择；5 .气相色谱检测器；第五章高效液 相色谱分析第六章原子吸 收光谱法6 .气相色谱定性方法；7 .气相色谱定量方法。1 .高效液相色谱法的特点；2 .高效液相色谱法的主要类型；3 .液相色谱法固定相；4 .液相色谱法流动相；5 .高效液相色谱仪。1 .原子吸收光谱分析概述；2 .原

8、子吸收光谱分析基本原理；3 .原子吸收分光光度计；4 .定量分析方法。教学重点、难点及参考学时表2仪器分析课程教学重点、难点及参考学时章节参考学 时教学重点、难点第一章2学时重点、难点：仪器分析的概念、仪器分析的分类。绪论重点：第二章1.吸收定律；紫外可6学时2.摩尔吸光系数；见吸收3.定量分析法。光谱分难点：析1.吸收定律；2.光度测量误差和测量条件的选择；3.光度法测定络合物的组成及弱酸的离解常数。第三章电位分析法4学时重点：1 .参比电极；.指示电极；2 . pH实用定义。难点：1 .离子选择性电极的分类及响应机理;.测定离子活（浓度）的方法。第四章气相色谱分析6学时重点：1 .气相色谱

9、分析法的原理过程；.气相色谱定性及定量分析方法;2 .操作条件的选择。难点：1 .色谱基本理论；.定性、定量分析方法；2 .气相色谱检测器。第五章高效液相色谱分析第八草原子吸收光谱法重点：1 .高效液相色谱分析法的原理过程；.固定相和流动相的选择原则。2学时难点：1 .固定相和流动相的选择原则。重点：1 .原子吸收光谱分析的原理过程及定量分析方法。难点：2学时.峰值吸收测量原理；2 .定量分析方法。7.课程教学实施7.1 教学单元一学院教师姓名课程名 称学分/学时课程性 质课次/学时日期化学工程 学院谢云涛仪器分 析1.5/24专业必 修1/2本讲教学目标(1) 了解本门课程是一门什么样的课程

10、；(2) 了解仪器分析方法的分类及特点；(3) 了解仪器分析法在科学研究中的应用；(4) 了解仪器分析法的发展趋势，计算机技术的应用，不同方法联用，各学科互 相渗透。本讲教学内容知识点：仪器分析方法的概念、分类及特点。重点：仪器分析相关概念。难点：仪器分析法的发展趋势。本讲教学过程及教学方法用幻灯片给出知识要点： 什么是仪器分析 仪器分析与化学分析的关系 仪器分析的分类 仪器分析的特点(1)介绍仪器分析的概念(讲授法)(2)介绍仪器分析的种类(举例法)(3)介绍仪器分析的发展史(讲授法)(4)介绍仪器分析与化学分析的关系(启发式)对学生的基本要求：1 .做好笔记；2 .课后要复习，课前要预习;

11、3 .按时完成作业。本讲师生互动引导学生学习仪器分析课程的兴趣，从化学分析着手引入仪器分析的概念，向 学生传达这样的理念：仪器分析是现代工业生产和科学研究不可或缺的手段。作为 工科化学化工专业学生，应对仪器分析方法有一定程度的了解。本讲作业安排及课后反思课后作业：1.仪器分析的特点。4 .仪器分析的用途。作业递交时间：下一次课前交。课后反思：学习仪器分析的目的是什么？课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生回顾分析化学的相关知识。本讲教学单元的参考资料本课程使用教材；第一章“绪论”部分，P1-3O7. 2教学单元二学院教师姓名课程名 称学分/学时课程性 质课次/学时日期化学工程 学院谢云涛仪器分

12、 析1.5/24专业必 修2/2本讲教学目标(1)掌握光吸收的基本定律：朗伯-比尔定律；(2) 了解分光光度仪的工作过程和构造。本讲教学内容知识点：1.光的概念；.光吸收的基本定律；2 .分光光度法及仪器。重点和难点：朗伯-比尔定律。本讲教学过程及教学方法教学方法：多媒体教学结合书面板书，课堂提问。教学过程：回顾上次课的内容，接下来开始讲授光分析。1 .电磁波的基本性质；（讲授法）电磁波谱是将各种电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列所成的图或表。5X00. 1-10102002004000. 1名称名称波长名称Y射线400750可见光x射线7501.0X106红外光远紫外光1.0X106 1.

13、0X109微波近紫外光1.0X109-1.0X1012无线电波2 .分子吸收光谱的产生；（讲授法）分子光谱产生于分子能级的跃迁,分子能级比较复杂，因而分子光谱也比较复杂。 根据光谱产生的机理不同，分子光谱可分为分子吸收光谱、分子发光光谱和拉曼光谱。 3.有机化合物的紫外一可见吸收光谱；（讲授法）分子的紫外-可见光谱法是利用物质的分子对紫外和可见光谱区（一般认为 200800nm）辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的一种仪器分析方法。分子在紫外-可见光区的吸收与其电子结构紧密相关，这种分子吸收光谱产生于 价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，故属于电子光谱。（此处特别强调） 4.吸收曲线（

14、吸收光谱）及最大吸收波长；（举例法、讲授法）吸收曲线：每一种物质对不同波长光的吸收程度是不同的。如果我们让各种不同 波长的光分别通过被测物质，分别测定物质对不同波长光的吸收程度。以波长为横坐 标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线。例：丙酮九max = 279nm (s =15)Cr2O72 MnCU-的吸收光谱力nma)oUBqosq4特别提示：吸收曲线的作用：定量分析的基础。5 .光的选择性吸收与物质颜色的关系；（讲授法，重点介绍）声 KMnO4A E=hc/ 入声 KMnO4A E=hc/ 入物质颜色的产生：是由其主要吸收光的互补色光决定的。6 .光吸收的基本定律一一朗伯一比耳定律；A=-lg

15、T=Kbc ；（讲授法）从朗伯-比耳定律引申出透光率和吸光度的概念。基本概念：当强度为Io的一定波长的单色入射光束通过装有均匀待测物的溶液介质时，该光束将被部分吸收la,部分反射Ir ,余下的则通过待测物的溶液It ,即有：Io=Ia + It +Ir如果吸收介质是溶液（测定中一般是溶液），式中反射光强度主要与器皿的性质及溶液的性质有关，在相同的测定条件下，这些因素是固定不变的，并且反射光强度 一般很小。所以可忽略不记，这样：Io=Ia+It即：一束平行单色光通过透明的吸收介质后，入射光被分成了吸收光和透过光。待测物的溶液对此波长的光的吸收程度可以透光率T和 吸光度A用来表示。透光率透光率表示

16、透过光强度与入射光强度的比值，用T来表示，计算式为：T= It /IoT常用百分比(T%)表示。吸光度透光率的倒数的对数叫吸光度。用A表示：A=-lgT.吸收定律的适用条件：(讲授法)(1)必须是使用单色光为入射光；(2)溶液为稀溶液；(3)吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分溶液。它们的吸光度具有加合性， 且对每一组分分别适用，即：A 总=A1+A2+A3.+An二 lbci+ 2bc2+ 3bc3.+ nbcn(4)吸收定律对紫外光、可见光、红外光都适用。7 .分光光度法及仪器；(图片显示)光源 单色 I 检测 显 器 U 器 示吸收 池.分光光度计的主要部件和工作原理。(图片显示)7.

17、课程实施77.1 教学单元一7教学日期7.1.1 教学目标教学内容（含重点、难点）7.1.2 教学过程教学方法7.1.3 作业安排及课后反思课前准备情况及其他相关特殊要求7.1.4 参考资料7.2 教学单元二9721教学日期7.2.1 教学目标教学内容（含重点、难点）7.2.2 教学过程教学方法7.2.3 作业安排及课后反思课前准备情况及其他相关特殊要求7.2.4 参考资料7.3 教学单元三13教学日期本讲师生互动课堂提问：朗伯-比尔定律的适用条件，加深对光吸收定律的理解。讨论：光吸收曲线的作用？在测试具体的样品之前为什么要确定最大吸收波长？本讲作业安排及课后反思1 .作业：教材p44思考题：

18、1和2。递交作业时间：下一次课课前。2 .课后反思：每一个仪器分析方法都有其基本原理，紫外-可见光吸收的基本原理是 什么？课前准备情况及其他相关特殊要求课前准备：要求学生预习光分析的相关内容。本讲教学单元的参考资料王炳强主编.仪器分析-光谱与电化学分析技术（第一版）.北京：化学工业出 版社,2010,第二章.7. 3教学单元三学院教师姓名课程名 称学分/学时课程性 质课次/学时日期化学工程 学院谢云涛仪器分 析1.5/24专业必 修3/2本讲教学目标(1)掌握显色反应及其影响因素；(2)掌握光度测量误差和测量条件的选择。本讲教学内容知识点：(1)显色反应及其影响因素；(2)光度测量误差和测量条

19、件的选择；(3)常用几种定量分析方法。重点和难点：(1)显色反应及其影响因素；(2)光度测量误差。本讲教学过程及教学方法教学方法：多媒体教学结合书面板书，课堂提问。教学过程：对朗伯-比尔定律做简单的回顾，接下来进行下面内容的讲授：1 .显色反应和显色剂问题引导：为什么可见光光度法分析样品的制备要有显色反应这个步骤，哪些样品必 须要进行显色处理？概念：(1)显色反应：在光度分析中将试样中的待测组分转变成有色化合物的反应叫 显色反应。(2)显色剂：与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂。知识点：显色反应的种类，显色剂的种类。2 .选择显色反应的标准(1)选择性要好；(2)灵敏度要高；(3)有色化合

20、物的组成要恒定，化学性质稳定；(4)显色剂的颜色与有色化合物的颜色差别要大；(5)反应的条件要易于控制。3 .影响显色反应的因素(1)显色剂用量；(2)溶液酸度；(3)显色时间；(4)温度；(5)溶剂的影响；(6)干扰离子的影响和消除方法。以上影响因素对显色方应的具体影响是什么？上述对学生进行提示:任何分析方法都有误差,上述因素对测量的影响属于什么误差？(答 案：化学因素引起的误差。)4 .光度测量误差和测量条件的选择光度分析的误差来源于两方面：一方面是各种化学因素引入的误差；另一方面是 仪器测量不准引入的误差。对于化学因素，前面已经讲过，现在我们来看仪器测量不 准引入的误差。光度计的测量误差

21、：de _ dTT- TlnT下表列出了在一定时不同透光率所对应的浓度误差：在透光率等于0.368时一，误差最小。在实际操作中，透光率应控制在2060%, 或吸光度控制在0.20.7。5 .常用几种定量分析方法(1)单组份定量方法单组份定量方法包括标准曲线法和标准对比法。标准曲线法：配制一系列浓度不同的标准溶液，显色后，用相同规格的比色皿，在相同条件下 测定各标液的吸光度，以标液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图，理论上应该得到 一条过原点的直线，称为标准曲线。然后取被测试液在相同条件下显色、测定，根据 测得的吸光度在标准曲线上查出其相应浓度从而计算出含量，如图所示。（2）多组分定量方法由于吸光

22、度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组分。X、Y组分最大 吸收波长不重叠，相互不干扰，可以按两个单一组分处理。X、丫相互干扰，此时可 通过解联立方程组求得X和丫的浓度。习题讲解：（1）已知某化合物的相对分子量为251,将此化合物用已醇作溶剂配成浓度为0.150 mmol -L1溶液，在480nm处用2.00 cm吸收池测得透光率为39.8%,求该化合物在 上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。（2）某显色化合物，测得其吸光度为4,经第一次稀释后，测定吸光度为A2,再稀 释一次测得吸光度为已知4/2=0.500, A2-A3=0.250,试求透射比比值乃：力。 本讲师生互动课堂提问：（1）显

23、色反应的作用是什么？加深学生对分光光度基本分析步骤的理解。 （2）具体测量时，透光率在什么值时，误差最小？本讲作业安排及课后反思作业：教材P44思考题5；习题4、7、9o提交时间：下一次课课前。综合训练：查阅资料，设计测试方案：紫外分光光度法测定苯甲酸含量，要求写出实 验方法、原理、分析步骤、数据处理方法。课前准备情况及其他相关特殊要求课前准备：简单回顾上一个教学单元的内容。本讲教学单元的参考资料王炳强主编.仪器分析-光谱与电化学分析技术（第一版）.北京：化学工业出 版社，2010,第二章.学院教师姓名课程名 称学分/学时课程性 质课次/学时日期化学工程 学院谢云涛仪器分 析1.5/24专业必

24、 修4/2本讲教学目标(1)掌握光度法测定络合物的组成及弱酸的离解常数。本讲教学内容知识点：(1)光度法测定络合物的组成；(2)光度法测定弱酸的离解常数。重点和难点：(1)光度法测定弱酸的离解常数。本讲教学过程及教学方法教学方法：多媒体教学结合书面板书，课堂提问。教学过程：对上一讲内容做简单的回顾，接下来进行下面内容的讲授:(1)络合物组成的测定饱和法连续变化法(又称Job法)(图片显示)应用：络合物离解常数的测定：离解度：仪=土亘A络合物的条件稳定常数：MRoM + R总浓度c平衡浓度c(l-a) ca ca._ _MR _l-a 稳M x? 蕊7 弱酸弱碱离解常数的测定（重点讲授）在分析化

25、学中所用的指示剂或显色剂大多是有机弱酸或弱碱，若它们的酸色形和 碱色形的吸收曲线不重叠，就可能用分光光度法测定其离解常数。该法特别适用于溶 解度较小的有机弱酸或弱碱.设有一元弱酸其离解反应如下：HA +K 口 =HApKa =“HAclA=HA + AHA =篇+WCha x K。Ka+H+分光光度法测离解常数：（难点，推导过程需详细介绍）设用1.0cm吸收池，在特定波长下测得试液的吸光度为A,则:X ChaXKqKa+H+ x r h+1A = haxHA + a.xA- = hax: +； + J其中，为分析浓度，令4M，4r =3- x,A一分别为弱酸在高酸度和强碱性时的吸光度，溶液中该

26、弱酸则几乎全部分别以HA或A-形式存在（此处强调 为什么可以这样推导）。吸光度可以写做：A = 21：詈 * 储 n Ka=X “+ n PKa= -lg(-) + pH储+田A-A*A-七一根据上述公式，启发学生思考：用分光光度法测得弱酸离解常数需要测定哪些参数, 如何设计测定方案？本讲师生互动课堂提问：（1）饱和法和连续变化法的适用条件?本讲作业安排及课后反思教材p44习题11。本章结束，作小结。递交时间：下一次课课前。课前准备情况及其他相关特殊要求课前准备：简单回顾上一教学单元内容。本讲教学单元的参考资料王炳强主编.仪器分析-光谱与电化学分析技术(第一版).北京：化学工业出 版社，201

27、0,第二章.7. 5教学单元五教学方法：多媒体教学结合书面板书，课堂提问。学院教师姓名课程名 称学分/学时课程性 质课次/学时日期化学工程 学院谢云涛仪器分 析1.5/24专业必 修5/2本讲教学目标(1)掌握指示电极与参比电极的概念；(2)掌握电位法测定溶液的pH值。本讲教学内容知识点：(1)电位分析法的原理；(2)指示电极与参比电极。重点：(1)电位分析法的概念，能斯特方程式；(2)参比电极；指示电极；(3)电位法测定溶液的pH值。难点：(1)能斯特方程，电位的概念；(2)膜电位的响应机理，离子选择性电极的性能参数；(3) pH的测定原理，pH的实用定义。本讲教学过程及教学方法教学过程：（

28、1）电位分析法概要以测定化学电池两电极间的电位差或电位差的变化为基础的电化学分析法叫电 位分析法。电位分析法的种类:直接电位法：根据电极电位与待测组分活度之间的关系，利用测得的电位差值（或 电极电位值）直接求得待测组分的活度（或浓度）的方法。电位滴定法：当滴定反应平衡常数较小，滴定突跃不明显，或试液有色、浑浊，用 指示剂终点法有困难时，可以采用电位滴定法，即根据滴定过程中等当点附近的电位突跃来确定终点。电位分析实验室（2）电位分析法的理论基础电位分析法是利用电极的电极电位与待测组分的活度之间的关系来进行测定的。能斯特方程式:电极电位的产生（举例法）两种导体接触时，其界面的两种物质可以是固体-固

29、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O若进行迁移的物质带有电荷, 则在两相之间产生一个电位差。如锌电极浸入ZnSO4溶液中，铜电极浸入CuSO4溶 液中。因为任何金属晶体中都含有金属离子自由电子，一方面金属表面的一些原子，有 一种把电子留在金属电极上，而自身以离子形式进入溶液的倾向，金属越活泼，溶液 越稀，这种倾向越大；另一方面，电解质溶液中的金属离子又有一种从金属表面获得 电子而沉积在金属表面的倾向，金属越不活波，溶液浓度越大，这种倾向也越大。这 两种倾向同时进行着，并达到暂时的平衡：若金属失去电子的倾向大于获得电子的倾向，达到平衡时将是金属离子进入

30、溶 液，使电极上带负电，电极附近的溶液带正电；反之，若金属失去电子的倾向小于获 得电子的倾向，结果是电极带正电而其附近溶液带负电。因此，在金属于电解质溶液 界面形成一种扩散层，亦即在两相之间产生了一个电位差,这种电位差就是电极电位。 实验表明：金属的电极电位大小与金属本身的活泼性，金属离子在溶液中的浓度，以 及温度等因素有关。铜与CuS04界面所产生的电极电位小于锌与ZnS04界面 所产生 的电极电位。Zn2+(Cu2+)浓度越大，则平衡时电极电位也越大。指示电极与参比电极(重点讲授,难点在于如何理解指示电极和参比电极的概念, 为什么在电位分析中要用到参比电极和指示电极，其作用是什么。)参比电

31、极甘汞电极Hg,Hg2c侬固）I KC1Hg2Cl2+2e- =2Hg+2Cl-_ .0.0592%2a2/%一2cl21Hg Z- 1g acr辘汞和翅辘汞和翅银-氯化银电极Ag,AgCl （固）I KC1AgCl+e-=Ag+Cl-（pAgQ/Ag =%Q/Ag -0.0591g 6ZC/指示电极(特别强调，参比电极和指示电极的作用)金属-金属离子电极第一类电极：金属与其离子的溶液处于平衡状态所组成的电极。用(M|Mn+)表示。电极反应为：Mn+ne=M 其电极电位可由下式计算： EMn+/M=Eo+(O.O59/n) lgaMn+ 例如 Ag+|Ag电极Ag+ +e Ag(pA +/4+

32、 0.0591g 6Z +Ag /Ag Ag /AgD Ag金属-金属难溶盐电极1.1.1 学内容（含重点、难点）教学过程1.1.4 教学方法作业安排及课后反思1.1.5 课前准备情况及其他相关特殊要求参考资料7.4 教学单元四16教学日期742教学目标教学内容（含重点、难点）7.4.3 教学过程教学方法7.4.4 作业安排及课后反思课前准备情况及其他相关特殊要求7.4.5 参考资料7.5 教学单元五18751教学日期7.5.2 教学目标教学内容（含重点、难点）7.5.3 教学过程教学方法7.5.4 作业安排及课后反思属于第二类电极：由金属及其难溶盐及与含有难溶盐相同阴离子溶液所组成的电极。表

33、示为M/MnXm,Xn，电极反应为： MnXm + me = nM + mXn- 常用的有Ag/Ag。、甘汞电极(Hg/Hg2c12电极)。 对于甘汞电极，其电极反应为： Hg2Ch+2e -=2 Hg+2C12a2，g的 a2/弦0.059161ga(CT)甘汞电极的电极电位取决于电极内参比溶液中的ac，当ac一定，甘汞电极的 电极电位恒定。第三类电极由金属与两种具有相同阴离子的难溶盐或难解离的配离子组成的电极体系如：汞-草酸亚汞-草酸钙-钙离子电极 Hg | Hg2c2O4 I CaC2O4 I Ca2+存在如下平衡： Hg2c2。4 = Hg22+C2O42- Hg22+ 2e- = 2

34、HgCa2+ + C2O42- = CaC2O4三式相加 Hg2c2。4+ Ca2+ + 2e- = 2Hg +CaC2O425时电极电位=(ff +-“ 0.059=K+220.05%20.05%20.05%20.05%Iga4-Igan等 igCCzbD 丫 0.05% 0.059, 、lgKs/ - KSP2 h - - lg(7(C)零类电极 由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极，称为零类电极。电极反应Fe3+ + e- = Fe2+%吠 2 =/廿 /用2+ + 0.059161g 与前两类不同，惰性电极不参加电子得失，只转递电子。膜电极（离子选择性电极）（重点，着

35、重讲授pH玻璃膜电极）基本概念：离子选择性电极是一类具有薄膜的电极。其电极薄膜具有一定的膜电位, 膜电位的大小就可指示出溶液中某种离子的活度，从而可用来测定这种离子。电极构造：离子选择性电极基本上都是由薄膜、内参比电极、内参比溶液、电极腔体构成。离子选择性电极的电极电位：对阳离子，电极电位为:0.0591E = K +%aMn对阴离子，电极电位为:式中：E为离子选择性电极的电极电位；K为常数；aM、aN为阳离子和阴离子的活度; n为离子的电荷数。玻璃膜电极 响应机理（膜电位的产生）: 当球状玻璃膜的内外玻璃表面与水溶液接触时，MZ2S1O3晶体骨架中的Na+与水中的发生交换: G-Na+ +

36、H+-G-H+ + Na+E膜=后外-E内=(K、+ 0.0592 1g 仪，外)+外表面-(K? + 0.0592 Ig “史).内衣面=K +0.0592 Iga ,外=K 0.0592PHpH玻璃电极的电极电位:E玻=E内参+膜= /参+K-0.0592”试电位法测定溶液pH的基本原理：电位法测定溶液的pH,是以玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，浸入 试液中组成原电池：E二E甘一E玻E = 甘 一 K 玻 + 0.0 5 9 2 p”试=K + 0 .0 5 9 2 p 4 乂难溶盐晶体膜电极晶体膜电极的敏感膜一般为难溶盐加压或拉制成的薄膜。根据膜的制备方法可分为单晶膜电极和多

37、晶膜电极两类。单晶膜电极：电极的整个晶体膜是由一个晶体组成，如F-电极；多晶膜电极：电极的整个晶体膜是由多个晶体在高压下压制组成，如 C,Br-,Cu2+,Pb2+,Cd2+等离子选择性电极的晶体膜分别用相应的卤化银或硫化物晶 体压制而成。氟离子选择性电极是目前最成功的单晶膜电极。结构为：掺EuF?的LaR单晶Ag/AgCl 内叁比电极干中内充液 (NaF+NaQ)将氟化锢单晶片封在硬塑料管的一端，内充溶液为0.1O.Olmol/LNaF和0.lmol/LNaCl,内参比电极为Ag/AgCl电极。 它的电极电位可由下式计算：6 膜二K0.0591gaF=K+0.059pF酸度影响：OH与LaF

38、3反应释放F,使测定结果偏高；田与F反应生成HF或HF 降低F活度，使测定偏低。(4)选择性系数Kij ：(5)电位法测定溶液的pH值0.059nZi也4+%(%)pH的实用定义(比较法确定待测溶液的pH)：pHx pHs+ ExEs s 23Q3RT/F本讲师生互动课堂提问：(1)电位分析与光度分析的区别?(2)玻璃膜电极的机理是什么？讨论：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. Kij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而与干扰离子活度药的比值：Kij= */仃c.通常值越小，表明电极的选择

39、性越高。例如：Kij= 0.001时，意味着干扰离子/的活度比待测离子，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。至相对误差 = K/apz，/,. xlOO%本讲作业安排及课后反思教材P189思考题1、2、3,习题7。递交时间：下一次课课前。课后反思：如何利用电位分析法测定水中的氟离子浓度？提醒学生下一堂课将进行中期小测验，时间为20分钟。课前准备情况及其他相关特殊要求课前准备：简单回顾电化学相关知识。本讲教学单元的参考资料王炳强主

40、编.仪器分析-光谱与电化学分析技术(第一版).北京：化学工业出 版社，2010,第五章.7. 6教学单元六学院教师姓名课程名 称学分/学时课程性质课次/学时日期化学工程 学院谢云涛仪器分 析1.5/24专业必修6/2本讲教学目标(1)掌握指测定离子活(浓)度的方法；(2)掌握电位法测定溶液的pH值。本讲教学内容知识点：(1)电位分析法的原理；(2)电位滴定终点的确定方法。重点和难点：(1)标准曲线法、标准加入法；(2)电位滴定终点的确定方法。本讲教学过程及教学方法教学方法：多媒体教学结合书面板书，课堂提问。教学过程：（1）电位分析法测定pH原理与方法指示电极：pH玻璃膜电极参比电极：饱和甘汞电

41、极pH的实用定义（比较法确定待测溶液的pH）：两种溶液:pH已知的标准缓冲溶液s和pH待测的试液x,测定各自的电动势为:pH的实用定义（比较法确定待测溶液的pH）：两种溶液:pH已知的标准缓冲溶液s和pH待测的试液x,测定各自的电动势为:万 - 2.303RT” pHs 口2.303RT 口Ex = Kx+一pHx若测定条件完全一致，则4 s二4 x ,两式相减得:口 yr Ex - EspHx = pH。Hs 2.303RT/F（2）测定离子活（浓）度的方法标准曲线法用测定离子的纯物质配制一系列不同浓度的标准溶液，并用总离子强度调节缓冲溶液 （Totle Ionic Strength Adj

42、ustment Buffer简称TISAB）保持溶液的离子强度相对稳定, 分别测定各溶液的电位值，并绘制- Ige关系曲线。标准加入法（重点介绍）设某一试液体积为Vo,其待测离子的浓度为小，测定的工作电池电动势为田，则：2.303HTnFig(zzg)式中：Xi为游离态待测离子占总浓度的分数；方是活度系数，CX是待测离子的总 浓度。往试液中准确加入一小体积Vs（约为V0的1/100）的用待测离子的纯物质配制的标准溶液，浓度为Cs（约为“的100倍）。由于VoVs,可认为溶液体积基本不变。浓度增量为：/c= CsVs / Vo再次测定工作电池的电动势为2：e2 = k+2.303RT-nF -l

43、g(x2/2c + x2/2Ac)可以认为y2y ri,Q,则电位变化量:all l 2.303R7 “ Ac、AE = E2- Ex =lg(l + )nFcx人。2.3Q3RT 令：S =-; nr Ar*则：AE = Slg(l + )G. cv=Ac(10AE/5-ir，(3)电位滴定法每滴加一次滴定剂，平衡后测量电动势。滴定过程的关键：确定滴定反应的化学计量点时，所消耗的滴定剂的体积。寻找化学计量点所在的大致范围。突跃范围内每次滴加体积控制在0.1mL。滴定剂用量(V)和相应的电动势数值(E),作图得到滴定曲线。将滴定的突跃曲线上的拐点作为滴定终点，该点与化学计量点非常接近。电位分析

44、实验室滴定装置电位滴定装置与滴定曲线电位与活度关系曲线通常采用三种方法来确定电位滴定终点：E-V曲线法习题讲解：（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？（2）将钙离子选择电极和饱和甘汞电极插入100.00 mL水样中，用直接电位法测定 水样中的Ca2+25。时，测得钙离子电极电位为-0.0619V（对SCE）,加入0.0731mol/L 的Ca（NO3）2标准溶液1.00 mL,搅拌平衡后，测得钙离子电极电位为-0.0483 V（对 SCE）O试计算原水样中Ca2+的浓度？本讲师生互动课堂提问：（1）总离子强度调节缓冲溶液的作用？课堂讨论：当测的是阴离子时，标准加入法浓度公式的表达式是什么？本讲作业安排及课后反思作业：教材pl89习题6、7o本章结束，做小结。综合训练：乙酸的电位滴定分析及其离解常数的测定，设计实验方案，写出实验原理、 步骤、数据处理。课后反思：pH的实用定义，如何利用电位分析法测定离子的活度。课前准备情况及其他相关特殊要求课前准备：简单