第13章电分析化学导论选编
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1
试剂的组成与化学式完全相符
2
试剂的纯度足够高
3
性质稳定
4
试剂参加滴定反应时,应按反应式定量进行,没有 副反应
第1章 定量分析化学概论
2.3 标准溶液的配制和浓度的标定 2.3.2 标准溶液的配制
标准溶液的配制
直接法
标定法
第2章 滴定分析法概论
2.4 滴定分析中的计算 2.4.1 滴定分析计算的依据和常用的公式
其通式为:
第2章 滴定分析法概论
2.2 标准溶液浓度的表示方法 2.2.2 滴定度
在生产单位的例行分析中 ,为了方便计算 ,常用滴定度表示标准溶液的浓度. 滴定度是指每毫升滴定剂溶液相当于被测物质的质量. 滴定度和浓度之间互算:
第2章 滴定分析法概论
2.3 标准溶液的配制和浓度的标定 2.3.1 基准物质
（2）少量实验数据的统计处理 t分布曲线与正态分布曲线相同之处是，曲线下面一定区间内的积分面积 ，就是该区间内随 机误差出现的概率
第1章 定量分析化学概论
1.4 分析结果的数据处理 1.4.2 总体平均值的估计
（2）少量实验数据的统计处理
第1章 定量分析化学概论
1.4 分析结果的数据处理 1.4.3 平均值的置信区间
第1章 定量分析化学概论
1.4 分析结果的数据处理 1.4.5 显著性检验
（2）F检验法
第1章 定量分析化学概论
1.4 分析结果的数据处理 1.4.6 回归分析法
（1）一元线性回归方程及回归直线 回归直线可用如下方程表示：
回归直线与所有实验点的总误差即为
第1章 定量分析化学概论
1.4 分析结果的数据处理 1.4.6 回归分析法
滴定分析法又称为容量分析法 ,是将一种已知准确浓度的试剂即标准溶液滴 加到被测物质的溶液中直到所加的试剂与被测物质按化学计量关系定量反 应完为止 , 然后根据试剂溶液的浓度和用量 ,计算被测物质的含量.
07电化学分析法导论-2015
RT aOx EE ln nF aRe d
0
30
例如一金属棒插入其盐溶液中，在金属与溶液界面 建立起“双电层”，引起位差，即为电极电位。 电极电位的测定：单个电极电位无法测定！ 规定氢电极，在任何温度下的电位为零。
电极电位是反映电解质溶液性质的重要参数。
电极电位是个相对值。
31
电极电位的测量
第二种是采用盐桥的装置。 第三种是没有液体接界的情况。
21
化学电池中的电子及电荷流动
化学电池是化学能与电能互相转换的装置:
A) 在Zn、Cu电极及外接导线中，电子作为电荷载体在Zn 片与Cu片间传递． B) 在溶液中，导电由阴、阳离子的迁移来完成． 在左半电池中：Zn2+ → ←SO42在右半电池中：Cu2+ → ←SO42盐桥中：Ｋ＋→右 左←Cl-
常在无活性物质的溶液中发生
第四 AgCl(s) + e ⇋ Ag(s)+Cl-
AgCl(s) ⇋ Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp
Ag+(aq)+ e ⇋ Ag(s)
第五 IO4-+ 2H++ 2e ⇋ IO3-+ H2O
25
阳极反应:
1. Cu(s) ⇋ Cu2++ 2e 铜电极上Cu→Cu2+
22
C) 电极表面/溶液界面，通过氧化还原反应(半反应)将电子 与离子两个通道结合起来： 阳极：Zn(s) ⇋ Zn2+ + 2e 氧化反应 阴极：Cu2+ + 2e⇋ Cu(s) 还原反应
1电分析化学导论
例：甘汞电极
Hg—Hg2Cl2—Cl-
电极反应
Hg2Cl2+ 2e- = 2 Hg + 2Cl-
电极电位 （25℃）
Hg
2 Cl 2
/ Hg
Hg 2 Cl 2 / Hg
0 . 05电位取决于电极内参比溶液中的 αCl- ，当αCl-一定，甘汞电极的电极电位恒定。
衡电位（即能斯特公式计算的电位）的现象；
• 电极电位与平衡电位之差称为过（超）电位； • 极化产生的原因：浓差极化和电化学极化； • 一般阳极（正极）极化，电极电位更正，阴极（负极） 极化，电极电位更负。利用过电位的大小评价电极的极 化程度； • 一般来说，析出金属时过电位较小，但析出物为气体时， 尤其是H2（阴极析出）和O2（阳极析出），过电位很大。
减小浓差极化的方法：增大电极面积、减 小电流密度、提高温度、搅拌溶液等。
2. 电化学极化：电极反应速度慢引起的；
阴极反应：必须使阴极电位比平衡电位更 负一些；阳极反应：必须使阳极电位比平 衡电位更正，电极反应才能进行。
1. 第一类电极
由金属浸入含有该金属离子的溶液组成 电极反应 ： Mn+ + ne- = M 25℃
二、按电极用途分类
1.指示电极和工作电极
能反映溶液中待测离子的活度或浓度； 在测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极称为指
示电极；
例：电位分析中的离子选择性电极
在测试过程中，有较大电流通过，溶液的主体浓度发生
显著变化的电极称为工作电极。 例：电解分析和库仑分析中所用的Pt电极
2.参比电极
（1）作用 接通电路，消除或减小液接电位。 （2）使用条件 a.盐桥中电解质不含被测离子。
统计力学及其在物理化学中的应用
《北京大学百年化学经典》/libservice/index.php北京大学化学学科创立一百周年之际，科学出版社隆重推出《北京大学百年化学经典》系列丛书。
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这套丛书选编北大化学前辈新中国成立以来在科学出版社出版的十部著作进行再版。
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——摘自《北京大学百年化学经典》序（传承与创造）高松，中国科学院院士化学热力学导论作者：傅鹰内容简介：此书阐述经典热力学在化学中的应用。
除了阐述热力学三个基本定律外，还讨论了理想和真实气体的化学平衡，理想和非理想溶液，及表面热力学。
本书特色：●作者傅鹰教授是中国科学院院士，我国著名物理化学家和化学教育家，中国胶体科学的主要奠基人，献身科学和教育事业长达半个多世纪，对发展表面化学基础理论和培养化学人才做出了重要贡献。
●本书为傅鹰教授在北京大学的化学热力学讲义，公式推导详尽，各章附有习题，书中内容反映了作者的学术观点及教学经验。
●本书语言精彩、举例生动活泼，堪称经典。
统计力学及其在物理化学中的应用作者：唐有祺内容简介：本书针对一般物理化学工作者的基础和需要阐述了统计力学的原理和方法，并系统地介绍了统计力学在物理化学领域中的各项应用。
全书分为十四章。
从介绍玻耳兹曼分布定律的第一章到沟通热力学与统计力学的第五章以及交待系综原理的第十章是全书中阐述统计力学原理和方法的部分。
而其余八章分别介绍统计力学在平衡常数、速度常数、绝对熵、简并气体、不完全气体、稠密气体、晶体和正规溶体等方面的应用。
为了帮助和引导读者学习，还附了三百多个习题。
电分析化学法导论
第9章电分析化学法导论【9-1】解释下列名词。
原电池，电解池，电池电动势，电极电位，液接电位，标准电位，条件电位，平衡电位，浓差极化，电化学极化，超电位，指示电极，参比电极，工作电极。
答：原电池：将化学能编为电能的装置。
电解池：将电能变为化学能的装置。
电池电动势：流过电池的电流为零或接近于零时两电极间的电位差，以E池表示。
电极电位：任何电极与标准氢电极构成原电池所测得的电动势作为该电极的电极电位。
液接电位：在两个组成不同或浓度不同的电解质溶液互相接触的液-液界面间所存在的一个微小的电位差，称为液体接界电位，简称液接电位。
标准电位：298.15K时，以水为溶剂，当氧化态和还原态活度等于1时的电极电位。
条件电位：由于电极电位受溶液离子强度、配位效应、酸效应等因素的影响，因此使用标准电极电位ϕ0有其局限性。
对于一个实际体系在某一特定条件下，该电对的氧化型总浓度和还原型总浓度均为1mol·.L-1时的实际电位的实际电位。
平衡电位：在一个可逆电极中，金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，亦即正逆过程的物质迁移和电荷运送速度都相同，此时该电极上的电位值称为平衡电极电位。
浓差极化：发生电极反应时，电极表面附近溶液浓度与主体溶液浓度不同所产生的现象称为浓差极化。
电化学极化：由于电极反应的速率较慢而引起的电极电位对平衡电位值的偏离现象。
超电位：由于极化，使实际电位和可逆电位之间存在差异，此差异即为超电位η。
指示电极：用于无电极反应发生的平衡体系或在测量过程中溶液浓度不发生可觉察变化体系的电极。
参比电极：在测量过程中其电极电位几乎不发生变化的电极。
工作电极：有电极反应发生电极表面溶液浓度随电极反应发生显著变化体系的电极的电极。
【9-2】盐桥的作用是什么？对盐桥中的电解质溶液应有什么要求？答：盐桥的作用是尽可能降低液接电位。
盐桥电解质的要求是：（1）正、负离子的迁移速率大致相等（如KCl，KNO3, NH4NO3等），且可达到较高浓度；（2）与半电池中溶液不发生化学反应。
仪器分析习题 Y3习题の电化学分析法导论-电位分析法-电解与库伦分析法
选择题1.下列参量中，不属于电分析化学方法所测量的是()A电动势B电流C电容D电量2.下列方法中不属于电化学分析方法的是()A电位分析法B伏安法C库仑分析法D电子能谱3.区分原电池正极和负极的根据是()A电极电位B电极材料C电极反应D离子浓度4.区分电解池阴极和阳极的根据是()A电极电位B电极材料C电极反应D离子浓度5.衡量电极的极化程度的参数是()A标准电极电位B条件电极电位C过电位D电池的电动势6.浓差极化是由于在电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体溶液的浓度差别引起的，它的大小与哪些因素有关()A电极电位B溶液电阻C搅拌程度D电流密度7.对于极化的结果，下列说法正确的有（）A阴极电位变负B阴极电位变正C阳极电位变正D阳极电位变负8.下列不是作为一个参比电极的条件的是()A电位的稳定性B固体电极C重现性好D可逆性好9.甘汞电极是常用参比电极，它的电极电位主要取决于()A温度B氯离子的活度C主体溶液的浓度DKCl的浓度10.电位分析中所用的离子选择电极属于()A极化电极B去极化电极C指示电极D理想电极1~5：C、D、C、A、C；6~10：C、AC、B、B、C ****************************************************************** 11.下列哪项不是玻璃电极的组成部分？()AAg-AgCl电极B一定浓度的HCl溶液CKCl溶液D玻璃膜12.pH玻璃电极膜电位的产生是由于()A离子透过玻璃膜B电子的得失C离子得到电子D溶液中H+和硅胶层中的H+发生交换13.璃电极IUPAC分类法中应属于()A单晶膜电极B非晶体膜电极C多晶膜电极D硬质电极14.晶体膜电极的选择性取决于()A被测离子与共存离子的迁移速度B被测离子与共存离子的电荷数C共存离子在电极上参与响应的敏感程度D共存离子与晶体膜离子形成微溶性盐的溶解度或络合物的稳定性15.测定溶液PH值时，所用的指示电极是：()A氢电极B铂电极C氢醌电极D玻璃电极16.测定溶液PH时，一般所用的内参比电极是：()A饱和甘汞电极B银-氯化银电极C玻璃电极D铂电极17.玻璃电极在使用前，需在去离子水中浸泡24小时以上，其目的是：()A清除不对称电位B清除液接电位C清洗电极D使不对称电位处于稳定18.晶体膜离子选择电极的灵敏度取决于()A响应离子在溶液中的迁移速度B膜物质在水中的溶解度C响应离子的活度系数D晶体膜的厚度19.氟离子选择电极测定溶液中F-离子的含量时，主要的干扰离子是()ACl-BBr-COH-DNO3-20.实验测定溶液pH值时，都是用标准缓冲溶液来校正电极，其目的是消除何种的影响。
分析化学课程的参考书目
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近现代化学导论第13章-2硼课件
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*3. 单质硼的化学性质
（4） 与强碱作用
在有氧化剂存在下，与强碱共熔；无氧化剂 时，不与沸腾的或熔融状(500℃)NaOH作用；
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1. 硼的成键特征
（2）缺电子原子 electron deficient atom
美国哈佛大学无机化学教授， 阐明了硼氢化合物的分子结构 及成键情况。1954年通过实验 和理论计算，提出“三中心二 电子键”，并指出这是缺电子 化合物的一种特殊成键形式。 由于他的理论和实验研究的成 功，开创了硼化学这一新领域， 获得1976年诺贝尔化学奖。
硼的化学可与碳的化学相媲美。
利普斯科姆(1919－)
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1. 硼的成键特征
（2）缺电子原子 electron deficient atom 缺电子化合物有很强的接受电子
能力，本身易聚合，也容易与电子对 给予体形成配位化合物。
BF3 + NH3 = H3N→BF3 酸碱配合物 BF3 + HF = H+ + BF4¯ 氟硼酸根
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1. 硼的成键特征
氢桥键与氢键不同
氢桥键通常是对称的，氢键大多是不对称的； B的电 负性较小，B－H键的极性小，键能较大，远远超过氢 键的键能(但比正常的共价键的键能小)，所以B2H6不具 备生成氢键的条件。
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1. 硼的成键特征
《分析化学》下册武汉大学等编(第五版)作业参考答案
《仪器分析》作业参考答案第2章 光谱分析法导论2-1 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱； （2）试样引入系统（3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带； （4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化输出的信号； （5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。
2-2 单色器由几部分组成，它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）入射狭缝—限制杂散光进入；（2）准直装置—使光束成平行光线传播，常采用透镜或反射镜； （3）色散装置—将复合光分解为单色光；（4）聚焦透镜或凹面反射镜—使单色光在单色器的出口曲面上成像； （5）出射狭缝—将额定波长范围的光射出单色器。
2-5 对下列单位进行换算：（1）150pm Z 射线的波数（cm －1） （2）Li 的670.7nm 谱线的频率（Hz ）（3）3300 cm －1波数对应的波长（nm ） （4）Na 的588.995nm 谱线相应的能量（eV ） 参考答案：（1）171101067.61015011---⨯=⨯==cm cm λσ （2）)(1047.4)(107.670100.314710Hz Hz c⨯=⨯⨯==-λν （3）)(3030)(1003.3)(3300114nm cm cm =⨯===-νλ （4）)(1.2)(10602.110995.588100.310625.6199834eV eV ch E =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---λ 2-6 下列种类型跃迁所涉及的能量（eV ）范围各是多少？（1）原子内层电子跃迁； （4）分子振动能级跃迁； （2）原子外层电子跃迁； （5）分子转动能级跃迁； （3）分子的电子跃迁 参考答案跃迁类型 波长范围 能量范围/eV 原子内层电子跃迁 10－1 ～ 10nm 1.26×106 ～1.2×102原子外层电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子的电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子振动能级跃迁 0.75 ～ 50μm 1.7～0.02 分子转动能级跃迁50 ～ 1000μm2×10－2～4×10－7第10章 吸光光度法（上册）2、某试液用2cm 吸收池测量时，T=60%。
华中师范大学等六校合编《分析化学》(第4版)(下册)-课后习题第十一章至第二十章【圣才出品】
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在电极和溶液界面，各自带上数量相等、符号相反的过剩电荷，形成了类似于电容器的所谓 电双层。
（2）充电电流 电极和溶液界面的电双层，其电学性质似一平板电容器。当向体系施加电扰动的时候， 电双层所负载的电荷会发生相应改变，从而导致电流的产生，这一部分电流称为充电电流， 属于非 Faraday 电流。
7．写出下列电池的半电池反应及电池反应，计算其电动势，该电池是电解池还是原电 池？
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解：正极
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2 Ag 2e 2 Ag
负极
Zn 2e Zn2
电池反应
Zn 2Ag Zn2 2Ag
电动势为
E
E
0.059
10．下述电池的电动势为 0.893V，
，
，ESCE＝0.2443V，计算 CdX2 的溶度积常数。
解：
E E E 0.2443 E 0.893 E 0.6487V
E
E
0.059 2
lg
Cd
2
0.403
0.059 2
lg
K sp X 2
0.403
0.059 2
lg
K sp
0.022
0.6487V
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第十一章 电分析化学导论
1．液接电位是怎样产生的？ 答：液接电位产生于具有不同电解质或浓度不同的同种电解质溶液界面之间，由于离子 扩散通过界面的速度不同，有微小的电位差产生。
分析化学第三版下册答案
2 第一章绪论5 第二章光学分析法导论7 第三章紫外－可见吸收光谱法9 第四章红外吸收光谱法11 第五章分子发光分析法13 第六章原子发射光谱法21 第七章原子吸收与原子荧光光谱法27 第八章电化学分析导论30 第九章电位分析法34 第十章极谱分析法37 第十一章电解及库仑分析法41 第十二章色谱分析法第一章绪论1．解释下列名词：（1）仪器分析和化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限。
答：（1）仪器分析和化学分析：以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。
（2）标准曲线与线性范围：标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。
（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。
2． 对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位μg ⋅mL -1）分别为 0.36，0.38，0.35，0.37，0.39。
（1） 计算测定结果的相对标准偏差；（2） 如果试样中该成分的真实含量是0.38 μg ⋅mL -1，试计算测定结果的相对误差。
解：（1）测定结果的平均值37.0539.037.035.038.036.0=++++=x μg ⋅mL -1 标准偏差122222120158.015)37.039.0()37.037.0()37.035.0()37.038.0()37.036.0(1)(-=⋅=--+-+-+-+-=--=∑m Lg n x x s n i iμ相对标准偏差 %27.4%10037.00158.0%100=⨯=⨯=x s s r （2）相对误差 %63.2%10038.038.037.0%100-=⨯-=⨯-=μμx E r 。
电分析化学
Fig.1 循环伏安法原理：(a) 循环电位扫描 (b) 循环伏安谱
Fig.2 电解过程的伏安曲线
电极表面的传质过程
电极表面存在三种传质 过程，分别是： 1） 扩散 2.）电迁移 3） 对流 若电解采用微铂电极为工 作电极、且溶液不充分搅 拌时，会促使耗竭区提前 出现。这种现象称极化现 象。
双液接参比电极 ：
双液接参比电极常用于电动势的精确测定，其可防 止样品溶液对参比电极内充液的污染，并可降低液接电 位。
参比电极
3. 辅助电极或对电极
辅助电极也称对电极，与工作电极组成电池，形 成通路，但电极上进行的电化学反应并非实验所需研 究或测试的，它们只是提供电子传递的场所。
4. 极化电极与去极化电极
2.电解与库仑分析法
电解分析: 在恒电流或控制电位的条件下，使被测物质 在电极上析出，实现定量分离测定目的的方法。 电重量分析法: 电解过程中在阴极上析出的物质量通常可以 用称重的方法来确定。 库仑分析法: 依据法拉第电解定律，由电解过程中电极上 通过的电量来确定电极上析出的物质量的分析 方法。 电流滴定或库仑滴定： 在恒电流下，电解产生的滴定剂与被测物作 用。
3．极化与过电位（P227）
极化---电流通过电极与溶液的界面时，电极电 位偏离平衡电位 的现象。 分为：浓差极化与电化学极化 电极电位与平衡电位之差称为过电位
浓差极化
---是由于电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体 溶液的浓度差别引起的。
减小方法：
增大电极面积 减小电流密度 强化机械搅拌
电化学极化
膜内外被测离子活度的不同而产 生电位差。
膜电极
将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，组成电池。
外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极
13.3 电极类型
仪器分析仪器分析课程组第十三章电化学分析法导论第十三章电化学分析法导论13.3 电极类型1. 根据电极上是否发生电化学反应分类2. 根据电极在电分析化学中的作用分类1. 根据电极上是否发生电化学反应分类•金属基电极（特点：电极上有电子交换反应）第一类电极第二类电极第三类电极第零类电极•离子选择性电极（膜电极）•第一类电极第一类电极例•第二类电极•第三类电极•由金属，该金属的难溶盐（或难离解的络离子），与此难溶盐具有共同阴离子的另一难溶盐（或难离解的络离子）和与此难溶盐具有相同阳离子的电解质溶液组成。
M|MY, M’Y, M’n+第三类电极例O4(s),CaC2O4(s),Ca2+•Zn|ZnC2C2O4(s),CaC2O4(s),Ca2+•Ag|Ag2•Hg|HgY,CdY,Cd2+(Y=EDTA)第三类电极例•零类电极•将一种惰性金属（如铂或金）浸入氧化态和还原态同时存在的溶液中所构成的体系。
•特点：–金属不参与电极反应，仅起传递电子的作用–指示溶液中氧化态和还原态的比值零类电极例•离子选择性电极（膜电极）•20世纪60年代发展起来的一类新型电化学传感器。
•它能选择性地响应待测离子的浓度（活度）而对其他离子不响应或响应很弱，其电极电位与溶液中待测离子活度的对数有线性关系•响应机理：相界面上发生了离子交换和扩散，而非电子转移。
2. 根据电极在电分析化学中的作用分类•指示电极•参比电极•工作电极•辅助电极或对电极•指示电极•电极电位随被测电活性物质活度变化的电极称为指示电极。
（通常无电流通过）•如：pH 玻璃电极、离子选择性电极等•参比电极•在恒温恒压条件下，电极电位不随溶液中被测离子活度的变化而变化，具有基本恒定电位值的电极称为参比电极。
•常用的参比电极–甘汞电极（calomel electrode)–银-氯化银电极甘汞电极甘汞电极的能斯特方程表达式KCl浓度不同时，甘汞电极的电极电位25℃, 相对于SHEc(KCl)/(mol/L) 0.1 1.0 饱和φ/V +0.3356 +0.2828 +0.2443其中饱和甘汞电极(SCE)最为常用银-氯化银电极由一根表面镀有AgCl的银丝插入到用AgCl饱和的KCl溶液中构成。
2024版第08章电分析化学导论
生物组织和体液中的电解质成分与生理状态密切相关。通过 测量生物样本的电导率，可获取有关生物体内部环境的信息。 例如，在临床上可利用血液电导率的测量来辅助诊断某些疾 病。
极谱分析法与伏安分
05
析法
极谱分析法基本原理及操作
基本原理
极谱分析是一种基于电解过程中电极电位与电流关系的 分析方法。在极谱分析中，待测物质在滴汞电极上发生 还原反应，产生极谱电流，通过测量电流与电位的关系， 可以确定待测物质的浓度。
伏安分析法应用举例
伏安分析法可用于测定无机物、有机物和生物样品等物 质的含量。例如，在药物分析中，可以利用伏安分析法 测定药物中的有效成分含量；在生物分析中，可以利用 伏安分析法测定生物样品中的代谢物含量。
现代电分析化学技术
06
进展
生物传感器在电分析中应用
01
生物传感器基本原理
利用生物活性物质（如酶、抗体、细胞等）与待测物质之间的特异性相
互作用，将生物化学反应转化为可测量的电信号。
02
生物传感器在电分析中的应用实例
如葡萄糖生物传感器用于糖尿病患者ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ血糖监测，乳酸生物传感器用于
运动医学中的乳酸测定等。
03
生物传感器的发展趋势
提高选择性、灵敏度和稳定性，实现多组分同时测定和在线实时监测。
微流控芯片技术在电分析中应用
微流控芯片技术基本原理
要点二
库仑分析法应用举例
环境水样中重金属离子的测定、食品中添加剂的测定等。
电导分析法
04
电导率测量原理及方法
电导率定义
01
电导率是物质导电能力的量度，其大小与物质中载流子的浓度
和迁移率有关。
测量原理
《电化学分析导论》PPT课件共39页
2021/8/6
5. 电化学分析的学习参考资料
(1)《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 (2)《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 (3)《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 (4)《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等，1991
（3）依据应用方式不同可分为： 直接法和间接法。
2021/8/6
3. 电化学分析法的特点
准确度高 精密库仑滴定分析的理论相对误差为0.0001% 灵敏度较高 有些方法(脉冲伏安法测水中痕量砷, 其最
小含量达10-9%)的灵敏度可与发射光谱等 方法相当
测量范围广 视具体方法而异（可分析微量、中等含量、纯物质等) 设备较简单、操作方便、易于实现自动化 选择性较好 除电导分析和恒电流电重量分析法以外,其他都有
1. 什么是电化学分析
应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质 来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化 学。
2. 电化学分析法的重要特征
（1）直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量， 在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与 反应的化学物质的量。
（2）依据测定电参数分别命名各种电化 学分析方法：如电位、电导分析法；
《电化学分析导论》PPT课件
第一章 电化学分析导论
an introduction to electrochemical analysis
第一节 电化学分析法 概 述
generalization of electrochemical analysis
13-电化学分析法导论
二﹑电解池
将电能转换成化学能的装置。 该反应不能自发进行，必须外加能量。
阳极（正极）： Cu = Cu2+ + 2e
阴极（负极）： Zn2+ + 2e = Zn 反应： Cu + Zn2+ = Cu2+ + Zn
（氧化反应）
（还原反应）
写法：(-) Cu ׀CuSO4 (a1) ׀׀ZnSO4 (a2) ׀Zn (+)
,H 2
0.059 [ H ]2 lg 2 PH 2
13.3 离子选择性电极
1. 构成
内参比电极
内参比溶液
φm
膜(允许一定离子通过)
2. 膜电位
(1) 扩散电位（液接电位）
a1 0.1 mol/L
a2 0.05 mol/L Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl-
化学电池包括两种：原电池和电解池
一﹑原电池
能自发地将化学能转变成电能的装置。 锌-铜原电池电极反应： 阳极(负极)： Zn = Zn2+ + 2e 阴极(正极)： Cu2+ +2e = Cu 电池反应： （氧化反应） （还原反应）
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
电池写法： (-) Zn ׀ZnSO4(a1) ׀׀CuSO4(a2) ׀Cu (+) E电池 = E右-E左 = E正-E负 = 0.337-(-0.763) = 1.10V
3. 金属基电极分类
（1）第一类电极 反应：M2+ + ne M
2024年电分析化学导论教案(含多场合)
电分析化学导论教案(含多场合)电分析化学导论教案一、教学目的本课程旨在让学生了解电分析化学的基本原理和方法，掌握电化学分析的基本技术，培养学生的实际操作能力和创新思维能力，为后续专业课程学习和科研工作打下坚实基础。
二、教学内容1.电分析化学概述电分析化学是研究物质在电场作用下产生的化学现象及其应用的科学。
本课程主要介绍电分析化学的基本原理、方法和技术，包括电位法、电解法、库仑法、伏安法等。
2.电化学基础知识（1）电极与电解质溶液界面现象（2）电极过程动力学（3）电极反应类型及电极电位3.电位法（1）电极电位与溶液中离子活度的关系（2）参比电极与指示电极（3）直接电位法与间接电位法4.电解法（1）电解原理与电解过程（2）电解装置与电解操作（3）电解分析法的应用5.库仑法（1）库仑滴定原理（2）库仑滴定装置与操作（3）库仑滴定法的应用6.伏安法（1）伏安分析原理（2）伏安分析仪与操作（3）伏安分析法的应用7.电分析化学新技术及应用（1）化学修饰电极（2）生物电分析化学（3）光谱电化学（4）电化学传感器三、教学方法1.理论教学：采用课堂讲授、案例分析、小组讨论等多种教学方式，使学生在理解基本原理的基础上，掌握电化学分析的方法和技术。
2.实验教学：结合理论教学，开展实验教学，培养学生的实际操作能力和创新思维能力。
3.现代教育技术：利用多媒体、网络等现代教育技术手段，丰富教学资源，提高教学效果。
四、考核方式1.平时成绩：包括课堂表现、作业、实验报告等。
2.期中考试：笔试，主要考查学生对电化学基础知识、电位法、电解法、库仑法、伏安法等理论知识的掌握。
3.期末考试：笔试，综合考查学生对电分析化学的基本原理、方法、技术的理解和应用能力。
4.实验考核：实验操作和实验报告，主要考查学生的实际操作能力和实验结果分析能力。
五、教学进度安排1.电分析化学概述（2学时）2.电化学基础知识（6学时）3.电位法（6学时）4.电解法（4学时）5.库仑法（4学时）6.伏安法（4学时）7.电分析化学新技术及应用（2学时）8.实验教学（12学时）六、教学资源1.教材：选用权威、实用的电分析化学教材。
第十三章电分析化学导论
十三章电化学分析导论13-1为什么不能测定电极的绝对电位，我们通常使用的电极电位是如何得到的答：不能。
电池都是至少有两个电极组成的，根据它们的电极电位，可以计算出电池的电动势。
但是目前还无法测量单个电极的电位绝对值，而只能使用另一个电极标准化，通过测量电池的电动势来获得其相对值。
我们使用的电极电位是以标准氢电极作为标准，即人为规定起电极电位为零，将它与待测电极组成电池，所测得的电池电动势即为该电极的电极电位。
应该注意的是，当测量的电流较大或溶液电阻较高时，一般测量值中常包含有溶液的电阻所引起的电压降iR，所以应当加以校正。
13-2能否通过测定电池电动势求得弱酸或弱碱的电离常数、水的离子积、溶解积和络合物的稳定常数试举例说明。
答：可以。
例如：已知下列半反应以及其标准电极电位为Cu2++I-+e-=CuI (1) E⊙(1)=Cu2+ + e- = Cu+ (2) E⊙(2)=计算CuI的溶度积。
解E Cu2+/Cu+= E⊙Cu2+/Cu++ [Cu2+]/[ Cu+]∵Cu++I-+e-=CuI∴[Cu+][I-]=K SPCuI即[Cu+]= K SPCuI/[I-]E Cu2+/Cu+= E⊙Cu2+/Cu++ [Cu2+]*[I-]/K SPCuI当[Cu2+]=[I-]=1mol*L-1E= E⊙(1)=E⊙Cu2+/Cu+= E⊙(2)==+K SPCuIK SPCuI=*10-1213-3电化学中的氧化还原反应与非电化学的氧化还原反应有什么区别答:电化学的氧化还原是电子在电极上发生转移,有电流通过,方程式可写成两极的反应;而非电化学的氧化还原没有电流,方程式不能拆开写.13-4充电电流是如何形成的它与时间的关系有何特征能否通过降低和消除充电电流来发展灵敏的电分析方法答:电极表面双电层类似一个电容器,当向体系施加电扰动的时,双电层所负载的电荷会发生相应该变,导致电流的产生,这一部分电流称为充电电流.当施加一个电位阶跃,充电电流随时间成指数衰减,时间常数为RC，不能通过降低或消除充电电流来发展灵敏的电分析方法。
电化学分析法导论
在我国早期引用Kolthoff 的定义。80年代后，提出的中文定义 为：“依据电化学和分析化学的原理及实验测量技术来获取物 质的质和量及状态信息的一门科学。”
电分析化学的发展具有悠久的历史，是与尖端科学技术 和学科的发展紧密相关的。近代电分析化学，不仅进行组成 的形态和成分含量的分析，而且对电极过程理论，生命科学、 能源科学、信息科学和环境科学的发展具有重要的作用。作 为一种分析方法，早在18世纪，就出现了电解分析和库仑滴 定法。 19世纪，出现了电导滴定法，玻璃电极测pH值和高频滴 定法。 1922年，极谱法问世，标志着电分析方法的发展进入了 新的阶段。 二十世纪六十年代，离子选择电极及酶固定化制作酶电 极相继问世。 二十世纪70年代，发展了不仅限于酶体系的各种生物传 感器之后，微电极伏安法的产生扩展了电分析化学研究的时 空范围，适应了生物分析及生命科学发展的需要。
1、工作电极 2、参比电极 3、辅助电极 或对电极
四、电流的性质与符号 IUPAC规定： 阳极电流：起纯氧化反应所产生的电流，为正值； 阴极电流：起纯还原反应所产生的电流，为负值。 我国习惯： （1）原电池：阳极起氧化反应，为负值 阴极起还原反应，为正值。
Fe 3 , Fe 2 Pt
0 .0591 lg H
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化学能转化为电能
补充内容
原电池的定义
原电池：利用氧化还原反应将化学能转变成电能的 装置。
Zn
KCl
Cu
ZnSO4
CuSO4
Zn + Cu2+
Zn2+ + Cu
补充内容
原电池的组成
原电池是由两个半电池组成。半电池中 的导体称为电极。原电池的电极有正负极之 分，电子密度较大的电极称为负极，电子密 度较小的电极称为正极。
13.2.1 双电层的结构及性质
双电层中两荷电层之间的距离非常小，所涉 及到的电位差约在0.1~1V之间，产生的电场 强度非常大。
对于一个电极反应来说，它涉及到电荷在相 间的转移。在大的电场强度作用下，其电极 反应的速率必将受到电场很大的影响。
n= 6
2Cr3++7H2O
补充内容
(Cr2O72/Cr 3 )
(Cr2O
2 7
/Cr
3
)
0.05916
c2 (Cr3 )
6 lg c(Cr2O72- )c14(H )
因为: [Cr2O72-]= [Cr3+]=1mol·L-1, pH=6, [H+]=1×10-6mol·L-1
标准状态 与 标准电极电位
补充内容
标 离子：浓度为1mol·L-1；
了解内容
准 状
气体：指定温度下，分压为101325Pa；
态 固体、液体：指定温度下，101325Pa下，最稳定状态；
标准电极 ： 参与电极反应的所有物质均处于标准状态。
标准电极电位
表示为：
氧化型 还原型
非标电极电位表示为：
example 已知Ag+ + e-
Ag φ =0.7996V
若在电极溶液中加入NaCl,使其生成AgCl沉淀,并保持Cl-
浓度为1mol·L-1 ,求298.15K时的电极电位。
解:
Ag+ + e-
Ag n=1
(Ag / Ag )
(Ag
/
Ag
)
0.05916 n
lg
1 c(Ag
13.2 电极/溶液界面双电层
将电极插入电解质溶液，在电极和溶液之间 会有一个界面。无论是原电池还是电解池， 各种电化学反应都是发生在这一极薄的界面 层内。
13.2.1.双电层的结构及性质
1、双电层模型
ZnSO4 晶体放入水中 金属Zn放入水中
ZnSO4晶体溶解
？
（1）金属Zn在水中形成双电层； （2）双电层的形成建立了相间的 电位差； （3）电位差排斥Zn2+继续进入溶 液；金属表面的负电荷又吸引Zn2+； 达到动态平衡，形成相间平衡电 位——即平衡电极电位； （4）施加外电压或改变溶液组成， 则平衡被打破，电极反应开始发生。
氧化型 还原型
标准电极电位：查表获得 电极电位：利用Nernst方程计算获得
任一电极反应： aA(氧化态) + ne
bB(还原态)
RT nF
ln
[氧化态]a [还原态]b
能斯特(Nernst)方程式
式中： ：非标准状态下的电极电位
：标准电极电位 n：电极反应中的得失电子数 F： 法拉第常数 R：气体常数 8.314 J mol-1 K-1 T : 电极反应的温度
（2）两相或不相混溶的两种溶液之间的界面，用单 竖线“|”表示；使用盐桥连接，用双竖线“ ”表 示；同一相中多种组分用“，”隔开；
（3）电解质位于两电极之间；
（4）气体或均相电极反应，用惰性固体导电材料作 电极，以传导电流；
（5）电池中的溶液应标明浓（活）度，气体标明温 度和压力（分压）。
原电池的电动势——原电池中两个半电池之间电位差
第13章 电分析化学导论
色
仪器
分析
光
电
生命分析 疾病诊断
甲 醛 测 试 仪
燃 气 测 试 仪
电化学分析方法
安全生产生活 环境监测
补充内容
一、氧化还原反应的本质
2e
Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4
得电子
失电子
2H2 + O2
2 H O H δ+
* * δ2-
**
**
δ+
**
本质：电子的得失或电子对的偏移
0.05916 1 (Cr2O72 / Cr 3 ) 1.232V 6 lg (106 )14 0.404V
溶液酸度不仅影响电对电极电势的数值，还会影响氧化 还原反应的产物。如：
(三) 沉淀
在氧化还原电对中, 氧化态或还原态物质生成沉 淀将显著地改变它们的浓度,使电极电位发生变化。
3）方程式中的[氧化态]和[还原态]并非专指氧化数有变 化的物质，而是参与电极反应的所有其它物质。
例 写出298.15K时下列电极反应的能斯特方程式
2H++2e
H2
lg 0.059
[H ]2
2
PH2/P
Hg2Cl2（s）+2e
2Hg（l）+2Cl-
lg 0.059
补充内容
能斯特(Nernst)方程式：
RT nF
ln
[氧化态]a [还原态]b
298.15K 下:
注意！
0.059
n
[氧化态]a lg [还原态]b
1) 如果电对中的某一物质是固体或液体，则它们的 浓度均为常数，常认为是1。
2) 如果电对中的某一物质是气体，其浓度用分压来 表示，分压的单位为：大气压（atm）
E = φ正极 - φ负极
补充内容
电极电位的概念
金属Zn浸入ZnSO4溶液中会发生什么？
溶解
M
Mn+ + ne
沉积
与金属本身的活泼性有关 与溶液中金属离子浓度有关 与温度有关
金属电极的双电层
补充内容
电极电位的产生：金属与溶液带不同电荷——双电层——电 位差——产生电极电位。
标准电极电位及其测量：绝对电极电 位无法得到，但很容易测量两个电极 之间的电位差（比如万用表测干电池 电压）。因此，人们规定标准状态下 氢电极的电极电位为零，测量标准状 态下待测电极与标准氢电极之间的电 位差，就很容易得到该电极的标准电 极电位。
1
2
[Cl_ ]2
MnO4- + 8H+ + 5e
Mn2+ + 4H2O
lg 0.059 [MnO4 ][H ]8
5
[Mn2 ]
补充内容
电极电位的影响因素
(一) 氧化还原电对的浓度
RT nF
[氧化态]a ln [还原态]b
例 计算298K时电对Fe3+/Fe2+在下列情况下的电极电势： （1）c(Fe3+)=0.1mol.L-1， c(Fe2+)=1mol.L-1 （2）c(Fe3+)=1mol.L-1， c(Fe2+)=0.1mol.L-1
补充内容
三、原电池和电极电位
氧化还原反应的特征：强氧化剂反应生成弱氧化剂。氧化 剂的强弱什么参数来衡量？
水果电池
氧化还原电对 的电极电位
电池的概念是什么？ 电极电位的定义是什么？
补充内容
原电池的概念
CuSO
4
Zn 现象
所发生的反应
Zn-2e→Zn2+ Cu 2++2e →Cu
Zn棒逐渐溶解 溶液的天蓝色减退 有红棕色疏松的铜 在Zn棒表面析出 溶液的温度渐升
补充内容
氧化还原反应方向的影响因素：电对的浓度，溶 液酸度，沉淀以及配位反应的发生。 影响途径：通过改变电对的浓度，达到改变电对 的电极电位的目的，从而使两个电对电极电位之 间的相对大小发生改变，影响氧化还原反应的方 向。
（四）判断氧化还原反应的程度
lg K θ
nEθ 0.059
n
(正θ
电解铝车间
氯碱工业阳极板
13.1.1 电化学池的类型
13.1.2 法拉第过程与非法拉第过程
在反应中有电荷（如电子）在金属/溶液界面 上转移，电子转移引起氧化或还原反应发生。 由于这些反应遵循法拉第电解定律，故称之 为法拉第过程，其电流称法拉第电流。
在一定条件下，由于热力学或动力学方面的 原因，可能没有电荷转移反应发生，而仅发 生吸附和脱附这样一类的过程，电极/溶液界 面的结构可以随电位或溶液组成的变化而改 变，这类过程称为非法拉第过程。
θ
负
)
0.059
注：平衡常数只与Eθ有关，与浓度无关， Eθ大，Kθ大，正 反应进行的彻底。
13 电分析化学导论
基本概念
电分析化学是根据物质在 电化学池中的电化学性质及 其变化来进行分析的方法， 以电导、电位、电流、电量 等电化学参数与被测物质含 量之间的关系作为计量基础 。
13.1 电化学池
补充内容
(二) 酸度
在许多电极反应中,H+、OH-和H2O参加反应, pH 的改变会影响电极电位。
example
电极反应:
Cr2O72-+14H++6e
2Cr3++7H2O φ =1.232V
若Cr2O72-和Cr3+的浓度均为1mol·L-1, 求298.15K, pH=6时的电极电位。
解： Cr2O72-+14H++6e