第八章 电化学分析法优秀课件.ppt
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1、第八章 电化学分析法第1页,本讲稿共35页第十二章 电化学分析法 1 1、电电电电化化化化学学学学分分分分析析析析:根根根根据据据据被被被被测测测测溶溶溶溶液液液液所所所所呈呈呈呈现现现现的的的的电电电电化化化化学学学学性性性性质质质质及及及及其其其其变变变变化而建立的分析方法。化而建立的分析方法。化而建立的分析方法。化而建立的分析方法。第一节第一节 概概 述述2 2、分类:、分类:、分类:、分类:根据所测电池的电物理量性质不同分为根据所测电池的电物理量性质不同分为根据所测电池的电物理量性质不同分为根据所测电池的电物理量性质不同分为(1)电导分析法)电导分析法(2)电解分析法:电重量法,库仑法
2、)电解分析法:电重量法,库仑法(3)电位分析法:直接电位法,电位滴定法电位分析法:直接电位法,电位滴定法(4)伏安分析法:极谱法,溶出法,电流滴定法)伏安分析法:极谱法,溶出法,电流滴定法 (永停滴定法)(永停滴定法)第2页,本讲稿共35页电位分析法电位分析法电位分析法电位分析法:利用电极电位与化学电池电解质溶液利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分浓度的对应关系而实现定量测量的电化中某种组分浓度的对应关系而实现定量测量的电化学分析法学分析法 电位法使用的两种电极:电位法使用的两种电极:(一)(一)(一)(一)参比电极参比电极参比电极参比电极:电极电位不随待测离子的浓度或活度电极电位不随待
3、测离子的浓度或活度电极电位不随待测离子的浓度或活度电极电位不随待测离子的浓度或活度 变化而改变的电极(变化而改变的电极(变化而改变的电极(变化而改变的电极(与与与与C C无关)无关)无关)无关)(二)(二)(二)(二)指示电极指示电极指示电极指示电极:电极电位随待测离子的浓度或活度电极电位随待测离子的浓度或活度电极电位随待测离子的浓度或活度电极电位随待测离子的浓度或活度 变化而改变的电极(变化而改变的电极(变化而改变的电极(变化而改变的电极(与与与与C C有关)有关)有关)有关)第3页,本讲稿共35页(一)参比电极(一)参比电极1 1标准氢电极(标准氢电极(标准氢电极(标准氢电极(SHESHE
4、):):):):(一级参比电极一级参比电极一级参比电极一级参比电极)电极反应电极反应电极反应电极反应 2H 2H+2e +2e H H2 22 2甘汞电极:甘汞电极:甘汞电极:甘汞电极:HgHg和甘汞糊,及一定浓度和甘汞糊,及一定浓度和甘汞糊,及一定浓度和甘汞糊,及一定浓度KCLKCL溶液溶液溶液溶液 电极表示式电极表示式电极表示式电极表示式 Hg HgHgHg2 2ClCl2 2(s)(s)KCl(x mol/L)KCl(x mol/L)电极反应电极反应电极反应电极反应 Hg Hg2 2ClCl2 2+2e+2e 2Hg+2Cl 2Hg+2Cl-2525时:时:时:时:电极内溶液的电极内溶液
5、的电极内溶液的电极内溶液的ClClClCl-活度一定,活度一定,活度一定,活度一定,甘汞电极电位固定。甘汞电极电位固定。甘汞电极电位固定。甘汞电极电位固定。第4页,本讲稿共35页3银银-氯化银电极:氯化银电极:(常作内参比电极)(常作内参比电极)1)电极电位稳定,可逆性好)电极电位稳定,可逆性好 2)重现性好)重现性好 3)使用方便,寿命长)使用方便,寿命长电极表示式电极表示式 AgAgClCl-(x mol/L)电极反应式电极反应式 AgCl+e Ag+Cl-*对参比电极的要求:对参比电极的要求:第5页,本讲稿共35页指指 示示 电电 极极离子选择电极(膜电极)离子选择电极(膜电极)金属基电
6、极金属基电极金属金属-金属离子电极金属离子电极金属金属-金属难溶盐电极金属难溶盐电极惰性金属电极惰性金属电极(二)(二)指示电极指示电极1 1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:(:(一个相界面,第一类电极一个相界面,第一类电极一个相界面,第一类电极一个相界面,第一类电极)应用应用应用应用:测定金属离子测定金属离子测定金属离子测定金属离子 例:例:AgAgAgAg+Ag Ag+e +e Ag Ag金属基电极:金属基电极:第6页,本讲稿共35页2金属金属-金属难溶盐电极(金属难溶盐电极(两个界面,第二类电极两个界面,第二类电极两个界面,第二类电极两个界面,第二类电
7、极)应用应用:测定阴离子测定阴离子测定阴离子测定阴离子例:AgAgClCl-AgCl+e Ag+Cl-第7页,本讲稿共35页3 3惰性电极(零类电极,氧化还原电极):惰性电极(零类电极,氧化还原电极):惰性电极(零类电极,氧化还原电极):惰性电极(零类电极,氧化还原电极):应用:应用:应用:应用:测定氧化型、还原型浓度或比值测定氧化型、还原型浓度或比值测定氧化型、还原型浓度或比值测定氧化型、还原型浓度或比值 例:例:例:例:PtPtFeFe3+3+(a(aFeFe3+3+),FeFe2+2+(a(aFeFe2+2+)Fe Fe3+3+e +e Fe Fe2+2+4 4膜电极(膜电极(膜电极(膜
8、电极(离子选择性电极离子选择性电极离子选择性电极离子选择性电极):):):):应用:应用:应用:应用:测定某种特定离子测定某种特定离子测定某种特定离子测定某种特定离子 例:玻璃电极;各种离子选择性电极例:玻璃电极;各种离子选择性电极例:玻璃电极;各种离子选择性电极例:玻璃电极;各种离子选择性电极第8页,本讲稿共35页 膜电极的特点(区别以上三种):膜电极的特点(区别以上三种):1)无电子转移,靠离子扩散和离子交换产生膜电)无电子转移,靠离子扩散和离子交换产生膜电位位 2 2)对特定离子具有响应,选择性好)对特定离子具有响应,选择性好)对特定离子具有响应,选择性好)对特定离子具有响应,选择性好*
9、对指示电极的要求:对指示电极的要求:电极电位与待测离子浓度或活度关系符合电极电位与待测离子浓度或活度关系符合Nernst方程方程第9页,本讲稿共35页直接电位法直接电位法直接电位法直接电位法(离子选择性电极法):(离子选择性电极法):利用电池电动势与被测组分浓度的函数关系直利用电池电动势与被测组分浓度的函数关系直接测定试样中被测组分活度的电位法。接测定试样中被测组分活度的电位法。一、溶液的一、溶液的pH测定测定指示电极指示电极指示电极指示电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极 (-);参比电极参比电极参比电极参比电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极(SCE)(+)(SCE)(+)
10、第二节第二节 直接电位法直接电位法第10页,本讲稿共35页(一)玻璃电极(一)玻璃电极1 1构造构造构造构造n软质球状玻璃膜:软质球状玻璃膜:含含Na2O、CaO和和SiO2 厚度小于厚度小于0.1mm 对对H+选择性响应选择性响应n内部溶液:内部溶液:pH 67的膜内缓冲溶液的膜内缓冲溶液 0.1 mol/L 的的KCL内参比溶液内参比溶液 n内参比电极:内参比电极:Ag-AgCL电极电极第11页,本讲稿共35页2电极电位的产生电极电位的产生(-)Ag,AgCl缓冲溶液缓冲溶液(pH 4或或7)膜膜H+(x mol/L)KCl(饱和饱和)Hg2Cl2,Hg (+)玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃
11、电极 外参比电极外参比电极外参比电极外参比电极 玻璃膜玻璃膜玻璃膜玻璃膜 内参比电极内参比电极内参比电极内参比电极 指示电极指示电极指示电极指示电极 待测溶液待测溶液待测溶液待测溶液组成电池的表示形式组成电池的表示形式第12页,本讲稿共35页n水泡前水泡前干玻璃层干玻璃层n水泡后水泡后 水化凝胶层水化凝胶层 Na+与与H+进行交换进行交换 形成双电层形成双电层 产生电位差产生电位差 扩散达动态平衡扩散达动态平衡 达稳定相界电位达稳定相界电位 (膜电位)膜电位)工作原理工作原理第13页,本讲稿共35页第14页,本讲稿共35页氢离子在玻璃膜表面氢离子在玻璃膜表面氢离子在玻璃膜表面氢离子在玻璃膜表面
12、进行离子交换和扩散进行离子交换和扩散进行离子交换和扩散进行离子交换和扩散形成双电层结构形成双电层结构形成双电层结构形成双电层结构膜电位的产生膜电位的产生膜电位的产生膜电位的产生 注:注:注:注:玻与玻与玻与玻与pHpH成线性关系,因而可用于测定溶液成线性关系,因而可用于测定溶液成线性关系,因而可用于测定溶液成线性关系,因而可用于测定溶液pHpH值值值值第15页,本讲稿共35页3.玻璃电极的性能玻璃电极的性能(1)只对)只对H+有选择性响应,可以测定有选择性响应,可以测定H+3 3)线性线性线性线性与与与与误差误差误差误差:玻与玻与玻与玻与pHpH在一定浓度范围(在一定浓度范围(在一定浓度范围(
13、在一定浓度范围(pH 1pH 19 9)成线性关系)成线性关系)成线性关系)成线性关系碱差碱差碱差碱差或或或或钠差钠差钠差钠差:若:若:若:若pH 9pH 9,则读数则读数则读数则读数pH pHpH pH实实实实负误差负误差负误差负误差 (2)电极斜率:溶液中)电极斜率:溶液中pH变化一个单位引起玻璃变化一个单位引起玻璃 电极的电位变化电极的电位变化 (电极选择性不好,对(电极选择性不好,对(电极选择性不好,对(电极选择性不好,对NaNa+也有响应)也有响应)也有响应)也有响应)酸差酸差酸差酸差:若:若:若:若pH 1pH pHpH pH实实实实正误差正误差正误差正误差第16页,本讲稿共35页
14、使用前,需长时间浸泡,活化电极,使使用前,需长时间浸泡,活化电极,使不对称电位趋于稳定。不对称电位趋于稳定。如果如果 ,则则但实际上但实际上 ,即存在不对称电位。即存在不对称电位。(4)不对称电位不对称电位 产生原因产生原因产生原因产生原因:膜两侧表面性能不一致造成膜两侧表面性能不一致造成膜两侧表面性能不一致造成膜两侧表面性能不一致造成第17页,本讲稿共35页(5 5)温度温度温度温度 一般使用温度为一般使用温度为一般使用温度为一般使用温度为5 605 60,温度过低,温度过低,温度过低,温度过低,内阻增大;温度过高,使用寿命下降。内阻增大;温度过高,使用寿命下降。内阻增大;温度过高,使用寿命
15、下降。内阻增大;温度过高,使用寿命下降。(6)应用特点应用特点 优点优点优点优点:测量直接方便,不破坏溶液,适于有色、:测量直接方便,不破坏溶液,适于有色、:测量直接方便,不破坏溶液,适于有色、:测量直接方便,不破坏溶液,适于有色、浑浊液体的浑浊液体的浑浊液体的浑浊液体的pHpH值的测定值的测定值的测定值的测定 缺点缺点缺点缺点:玻璃膜薄,易损;玻璃膜薄,易损;电极内阻很高,电阻随温度变化电极内阻很高,电阻随温度变化第18页,本讲稿共35页(二)测量原理与方法(二)测量原理与方法(二)测量原理与方法(二)测量原理与方法1原理(-)GE待测溶液(待测溶液(H+)SCE(+)(-)玻璃电极标准缓冲
16、溶液)玻璃电极标准缓冲溶液)玻璃电极标准缓冲溶液)玻璃电极标准缓冲溶液 饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极(+)(+)第19页,本讲稿共35页2方法方法两次测量法两次测量法 (将两个电极先后一起插入(将两个电极先后一起插入(将两个电极先后一起插入(将两个电极先后一起插入pHpH已知的标液和未知的待测溶液)已知的标液和未知的待测溶液)已知的标液和未知的待测溶液)已知的标液和未知的待测溶液)应用两次测定法前提:应用两次测定法前提:应用两次测定法前提:应用两次测定法前提:(消除不对称电位和常数值)(消除不对称电位和常数值)(消除不对称电位和常数值)(消除不对称电位和常数值)pHxpHx
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