水分析化学课件7-1
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水分析化学ppt课件完整版
•水分析化学概述•水样的采集与处理目录•水质指标与测定方法•水体中常见离子的分析方法•有机污染物的分析方法•水质综合评价与监测01水分析化学概述水分析化学的定义与任务定义水分析化学是研究水及其所含组分的化学组成、结构、性质及其变化规律的科学。
任务通过对水样的采集、处理和分析，了解水体的化学性质、污染状况及其变化趋势，为水资源保护、水环境治理和水质监控提供科学依据。
包括地表水（河流、湖泊、水库等）和地下水，研究其化学组成、性质及变化规律。
天然水废水饮用水工业废水、生活污水等，研究其污染物的种类、浓度及迁移转化规律。
研究其水质标准、处理工艺及对人体健康的影响。
030201化学分析法仪器分析法生物分析法物理分析法利用化学反应原理进行定性或定量分析，如沉淀法、络合滴定法等。
利用生物体或生物组织对水样中的某些物质进行识别或测定，如生物传感器法、酶分析法等。
借助各种仪器设备对水样进行分析，如光谱法、色谱法、电化学法等。
通过测量水样的物理性质来推断其化学组成和性质，如电导率法、折射法等。
02水样的采集与处理水样的采集采样点的选择根据水体类型、污染状况和研究目的，选择合适的采样点，确保水样具有代表性。
采样时间和频率根据水体变化规律和污染物排放情况，确定采样时间和频率，以反映水体的真实状况。
采样器具的选择与清洗选用合适的采样器具，如玻璃瓶、聚乙烯瓶等，并确保器具干净、无污染。
根据水样性质和分析项目要求，选择合适的保存方法，如冷藏、冷冻、加入保存剂等。
保存方法确保水样在运输过程中不受污染、不发生变化，选择合适的运输方式和包装材料。
运输要求在保存和运输过程中，需记录水样信息、保存条件等，以便后续分析。
注意事项水样的保存与运去除水样中的悬浮物、颗粒物等杂质，提高分析的准确性。
过滤与离心调节pH 值消解与蒸馏富集与分离根据分析项目要求，调节水样的pH 值，以确保分析的准确性。
对于某些难以直接分析的项目，需进行消解或蒸馏处理，以消除干扰物质或提高检测灵敏度。
《水质分析化学》PPT课件
酸碱反应
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25
溶剂的质子自递反应
质子溶剂
质子自递常数
平衡常数：
（1）酸碱的离解常数越大酸碱性越强 （2）酸强度>H3O+ （3）碱强度>OH-
Kw = Ka × Kb
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26
一元酸分布分数的计算
HAC为例 δHAc+ δAc-= 1
pH值为X轴，δi为Y轴的分布图 对称分布
lgαY(H)≤ lgKMY – 8
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50
EDTA酸效应曲线的使用
1. 络合滴定的最小pH值 2. 查出干扰离子
例如对Ca2+的滴定过程中，干扰离子？
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1
2）. 滴定分析法
容量分析法，将一已知准确浓度的试剂溶液和 被分析物质的组分定量反应完全，根据反应完成时 所消耗的试剂溶液的浓度和用量（体积），计算出 被分析物质的含量的方法。
几个概念：标准溶液（纯度、化学式、稳定） 滴定 化学计量点 滴定终点
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2
四大滴定法：
酸碱滴定法：利用质子传递反应进行滴定的方法 沉淀滴定法：利用生成反应进行滴定的方法
pKi 4
滴总量的判断
强度最弱的酸碱进行判断
C sp n K a （ n C s或 p n K b） n 1 1 00
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38
以NaOH滴定H3PO4为例
是否满足分级滴定的条件？
（1）第一计量点 （2）第二计量点 （3）第三计量点：CaCl2强化
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39
3.7 水中的碱度和酸度
• 真色：除去悬浮杂质后的水，由胶体及溶 解杂质所造成的颜色。
黄君礼《水分析化学》课件讲义
方法：用具塞比色管（瓶）配制标准浊度阶，水样用目 视对比清晰程度。 2.分光光度法： 甲橬浊度单位：1.25mg硫酸肼+12.5mg六次甲基四胺/L。 方法：用分光光度计在680nm处测定吸光度 3.散射法：浊度仪，测水对光的散射效应，单位：NTU
12
n 残渣(Residue)…水中除溶解性气体外的杂质。
1.总残渣(Total Residue )（总固体Total Solid ）
…水中固体物质总量。
2.总可滤残渣(Totalid）
…能通过0.45um滤器的固体物质。
3.总不可滤残渣(Total Unfilterable Residue) (悬浮固体 Suspended Solid )
…不能通过0.45um滤器的固体物质。
4.挥发性残渣(Volatile Residue)…600 ℃能挥发的物质。
5.固定性残渣(Fixed Residue)…600 ℃不能挥发的物质。
6.可沉降物（Settleable Matter)
13
1.总残渣(Total Residue ) 蒸发皿105℃烘干、称重—W1 蒸发皿装水样水浴蒸干 105℃烘干、称重—W2
紫外吸光度值 UVA —利用有机物在紫外光 区的吸收，间接反应水 中有机物的量。
氧化还原电位 ORP
—与水中氧化剂、还原 剂有关，是废水生物处 理过程重要控制参数 。
9
n 臭味（Odor)
1.文字描述 （20℃，摇荡） 无 微弱 弱 明显 强 很强 2.臭阈值(Odor Threshold Value)
v 物理指标 (Physical Index) 不涉及化学反应，测定后被测组分形态不发生 变化。
v 化学指标 (Chemical Index) 表示水中杂质及污染物的化学成分和特性。
12
n 残渣(Residue)…水中除溶解性气体外的杂质。
1.总残渣(Total Residue )（总固体Total Solid ）
…水中固体物质总量。
2.总可滤残渣(Totalid）
…能通过0.45um滤器的固体物质。
3.总不可滤残渣(Total Unfilterable Residue) (悬浮固体 Suspended Solid )
…不能通过0.45um滤器的固体物质。
4.挥发性残渣(Volatile Residue)…600 ℃能挥发的物质。
5.固定性残渣(Fixed Residue)…600 ℃不能挥发的物质。
6.可沉降物（Settleable Matter)
13
1.总残渣(Total Residue ) 蒸发皿105℃烘干、称重—W1 蒸发皿装水样水浴蒸干 105℃烘干、称重—W2
紫外吸光度值 UVA —利用有机物在紫外光 区的吸收，间接反应水 中有机物的量。
氧化还原电位 ORP
—与水中氧化剂、还原 剂有关，是废水生物处 理过程重要控制参数 。
9
n 臭味（Odor)
1.文字描述 （20℃，摇荡） 无 微弱 弱 明显 强 很强 2.臭阈值(Odor Threshold Value)
v 物理指标 (Physical Index) 不涉及化学反应，测定后被测组分形态不发生 变化。
v 化学指标 (Chemical Index) 表示水中杂质及污染物的化学成分和特性。
水分析化学课件PPT课件
不可分辨多组分
方法简便，灵敏度高
C0 C1 C2 C3 C4
C5
标准系列
观察方向
未知样品
27
第27页/共47页
2） 光电比色法
通过滤光片分出一窄范围的光(几十nm，近似单色 光)，照射样品池，测量的是吸收光的强度
吸收滤光片：只允 许指定的窄范围波 长光透过，其他波 长的光均被吸收
光电比色法的局限性：
400 ～ 450
黄绿
450 ～ 480
黄
480 ～ 490
橙
490 ～ 500
红
500 ～ 560 560 ～ 580
红紫 KMnO4 紫
580 ～ 610
蓝
610 ～ 650
绿蓝
650 ～ 760
蓝绿
物质呈现透过光的颜色，被吸收的光与透过光呈互补色 6
第6页/共47页
3 物质对光选择吸收
光的波粒二象性
15
吸光系数ε
A CL
越大, 灵敏度越高: <104 为低灵敏度; 104～105 为中等灵敏度;
>105为高灵敏度.
L ：吸光液层的厚度，光程， cm C：吸光物质的浓度， g / L, mol / L
ε ：比例常物数质的性质 入射光波长 温度 取值与浓度的单位相关
c：mol / L
摩尔吸收系数， L ·mol –1 ·cm -1
22
第22页/共47页
吸光度的测量 A lg I0 CL
It
除被测组分对波长为的光有吸收外，还有其他干扰吸收：
1）吸收池对光的反射、吸收； 2）样品中样品基体、显色剂(或其它试剂）和共存组分对光的 吸收
消除措施：用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸 光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸 收等。
方法简便，灵敏度高
C0 C1 C2 C3 C4
C5
标准系列
观察方向
未知样品
27
第27页/共47页
2） 光电比色法
通过滤光片分出一窄范围的光(几十nm，近似单色 光)，照射样品池，测量的是吸收光的强度
吸收滤光片：只允 许指定的窄范围波 长光透过，其他波 长的光均被吸收
光电比色法的局限性：
400 ～ 450
黄绿
450 ～ 480
黄
480 ～ 490
橙
490 ～ 500
红
500 ～ 560 560 ～ 580
红紫 KMnO4 紫
580 ～ 610
蓝
610 ～ 650
绿蓝
650 ～ 760
蓝绿
物质呈现透过光的颜色，被吸收的光与透过光呈互补色 6
第6页/共47页
3 物质对光选择吸收
光的波粒二象性
15
吸光系数ε
A CL
越大, 灵敏度越高: <104 为低灵敏度; 104～105 为中等灵敏度;
>105为高灵敏度.
L ：吸光液层的厚度，光程， cm C：吸光物质的浓度， g / L, mol / L
ε ：比例常物数质的性质 入射光波长 温度 取值与浓度的单位相关
c：mol / L
摩尔吸收系数， L ·mol –1 ·cm -1
22
第22页/共47页
吸光度的测量 A lg I0 CL
It
除被测组分对波长为的光有吸收外，还有其他干扰吸收：
1）吸收池对光的反射、吸收； 2）样品中样品基体、显色剂(或其它试剂）和共存组分对光的 吸收
消除措施：用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸 光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸 收等。
大学课件《水分析化学》(第四版)x(二)2024
大学课件《水分析化学》(第四版)x（二）引言概述：水分析化学是化学专业中的重要课程之一，它是研究水样品中各种化学成分及其浓度的方法和技术的学科。
本文档旨在介绍《水分析化学》(第四版)课件的第二部分，该部分主要涵盖了以下五个主要内容。
正文：一、水样采集与保存1. 确定水样采集的目的与方法2. 选择合适的水样采集器具与容器3. 使用适当的方法进行水样保存4. 避免污染和误差的常见注意事项5. 不同水样类型的采集要点和特殊处理方法二、水样前处理1. 澄清与过滤处理水样2. 酸碱调节与溶解水样中的固体物质3. 高浓度物质的稀释方法4. 去除水样中的干扰物质5. 常见前处理技术的优缺点及适用范围三、水样分析方法1. 重量法分析水样中的溶解性物质2. 显色法和比色法分析水样中的有机物3. 比重法和折光法测定水样中的密度与折射率4. 离子选择电极测定水样中的离子浓度5. 分光光度法和原子吸收光谱法等仪器分析方法的应用与操作技巧四、水质评价与监测1. 水质评价的基本指标与评价标准2. 常见水体污染物的监测与分析方法3. 原位监测技术在水质监测中的应用4. 水质监测数据的处理与解读5. 制定合理的水质改善措施的基本原则与方法五、水分析化学的新技术与发展趋势1. 环境友好型水样前处理新技术2. 快速分析方法在水质分析中的应用3. 近红外光谱法和电化学分析技术的新进展4. 智能化分析仪器与数据处理方法5. 水分析领域的新兴研究和发展趋势总结：本文档详细介绍了《水分析化学》(第四版)课件的第二部分内容，包括水样采集与保存、水样前处理、水样分析方法、水质评价与监测、水分析化学的新技术与发展趋势等五个大点。
通过学习本课程，学生将掌握水样分析的基本理论与方法，为深入研究水质分析和环境保护等领域打下坚实基础。
给排水基础水分析化学PPT课件
＝K HAc
V n Ac－
V
pH＝4.74－lg 0.1 0.02 ＝7.74 0 .1 1 9 .9 8
化学计量点： NaAc 〔OH－〕＝ K C Ac－ Ac－
p OH＝
1（p 2
K
Ac－－lg
n Ac－ V
） ＝ 1（1 4 2
4.7 4－lg
0.1 20
2 0） ＝5.2 8 20
pH＝14－pOH＝14 - 5.28＝8.72
100%
第3页/共89页
2. 精密度：偏差 绝对偏差d＝测量值（X）－平均值（ ）
X Xi
n
相对偏差＝d 100％ X
平均偏差d＝ X－X ,相对平均偏差d（％）＝d 100％
n
X
标准偏差：
(1)有限次测量s
(Xi X)2
n 1
(2)无限次测定：lim X＝（总体平均值） n
＝ （X－）2
• 滴定曲线：pM(－lg[M])～V（EDTA） 1.滴定前 2.开始～化学计量点前 3.化学计量点 4.计量点之后
例 5 - 2 6 ： 0 . 0 1 0 0 0 m o l / L E DTA 滴 定 2 0 m l C a 2+ 滴定突跃：pCa＝5.3第～30页7/共.6899页，计量点6.49
由（V1
O
23
）
+
V2
）
算
总
➢算CO总32碱- ＋度
，H C2OV31-
（V1<V
算
C
O
23
2， pH 8.3～9.5 ， （V2-V1）算
， H
由（V1+ CO3- ）
V
《水分析化学》课件
《水分析化学》PPT课件
这份《水分析化学》PPT课件将带你深入了解水分析的原理与方法、水样的 采集与处理、水质指标与污染评价、水分析仪器与设备，以及实验注意事项 与安全操作。
课程介绍
课程目标
掌握水分析的基本原理与 方法，了解水质指标与污 染评价方法，掌握常见水 分析仪器的操作与维护。
课程内容
包括水分析的原理与方法、 水样的采集与处理技术、 水质指标与污染评价方法、 使用常见水分析仪器与设 备的操作与维护。
学习重点
水分析的基本原理与方法、 常用分析方法、水样采集 与处理技术、水质指标与 污染评价方法、常见水分 析仪器的操作与维护。
水分析的原理与方法
1
基本原理
介绍水分析的基本原理，包括化学反应原理和仪器分析原理。
2
常用分析方化学分析等。
3
实验示范
演示一些水分析实验的步骤和操作要点，以及实验数据的处理和结果分析。
实验操作演示
演示一些常见水分析仪器的操作步骤 和注意事项。
实验注意事项与安全操作
1 实验室安全注意
提醒学生注意实验室的安全事项，如佩戴防护用具、注意实验室危险品的存储和使用。
水样的采集与处理
水样采集技术
介绍水样采集的方法和技 术，如自动采样器、手动 取样等。
水样处理方法
介绍水样处理的常用方法， 如过滤、浓缩、前处理等。
实验案例
分享一些水样采集与处理 的实验案例，包括环境水 样、饮用水样、工业废水 等。
水质指标与污染评价
常见水质指标
水质污染评价方法
介绍常见的水质指标，如pH值、 溶解氧、高锰酸盐指数等。
介绍水质污染的评价方法，如 水质类别划分、污染指数计算 等。
应用案例
这份《水分析化学》PPT课件将带你深入了解水分析的原理与方法、水样的 采集与处理、水质指标与污染评价、水分析仪器与设备，以及实验注意事项 与安全操作。
课程介绍
课程目标
掌握水分析的基本原理与 方法，了解水质指标与污 染评价方法，掌握常见水 分析仪器的操作与维护。
课程内容
包括水分析的原理与方法、 水样的采集与处理技术、 水质指标与污染评价方法、 使用常见水分析仪器与设 备的操作与维护。
学习重点
水分析的基本原理与方法、 常用分析方法、水样采集 与处理技术、水质指标与 污染评价方法、常见水分 析仪器的操作与维护。
水分析的原理与方法
1
基本原理
介绍水分析的基本原理，包括化学反应原理和仪器分析原理。
2
常用分析方化学分析等。
3
实验示范
演示一些水分析实验的步骤和操作要点，以及实验数据的处理和结果分析。
实验操作演示
演示一些常见水分析仪器的操作步骤 和注意事项。
实验注意事项与安全操作
1 实验室安全注意
提醒学生注意实验室的安全事项，如佩戴防护用具、注意实验室危险品的存储和使用。
水样的采集与处理
水样采集技术
介绍水样采集的方法和技 术，如自动采样器、手动 取样等。
水样处理方法
介绍水样处理的常用方法， 如过滤、浓缩、前处理等。
实验案例
分享一些水样采集与处理 的实验案例，包括环境水 样、饮用水样、工业废水 等。
水质指标与污染评价
常见水质指标
水质污染评价方法
介绍常见的水质指标，如pH值、 溶解氧、高锰酸盐指数等。
介绍水质污染的评价方法，如 水质类别划分、污染指数计算 等。
应用案例
水分析化学 课件
2013-7-13
29
2-3 酸碱指示剂
2.两种最常见的酸碱指示剂： (1)酚酞：三苯甲烷类。 变色范围：8～10，无色变红色。 酚酞指示剂结构与颜色：
2013-7-13
30
2-3 酸碱指示剂
(2)甲基橙：偶氮类结构。 变色范围：3.1～4.4，黄色变橙红色。 甲基橙指示剂结构与颜色：
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31
2-3 酸碱指示剂
二、酸碱指示剂的变色范围 以HIn表示弱酸型指示剂，其在溶液中的 平衡移动过程，可以简单表示如下： HIn + H2O = H3+O + InKHIn = ([In-][H+] ) / [HIn] KHIn / [H+] = [In-] / [HIn] [In-]为碱色的浓度;[HIn]为酸色的浓度。 指示剂的颜色转变依赖于:[In-] / [HIn] 。
12
2.2 酸碱平衡中有关组分浓度的计算
H 2CO3 2
C
[H ] 2 [ H ] Ka1[ H ] Ka1K 2
2
[ HCO3 ] Ka1[ H ] 1 2 C [ H ] Ka1[ H ] Ka1K 2
[CO3 ] Ka1Ka 2 0 C [ H ]2 Ka1[ H ] Ka1K 2
HA HA C HA HA A A A C HA HA A
HA A 1
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9
2.2 酸碱平衡中有关组分浓度的计算
HAc溶液的分布曲线
2013-7-13
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①将电极浸入第一种标准缓冲溶液中，调节“温度” 旋钮，使之与被测溶液温度一致。然后调“定位”钮， 使pH读数与已知pH值一致。校正后切勿再动“定位” 钮
②将电极取出，洗净、吸干，再浸入第二种标准缓冲 溶液中，测定pH值， pH值之差应小于0.1。
2．测量
（1）准备操作：更换标准缓冲液或样品时，应 用蒸馏水充分淋洗电极，用滤纸吸去电极上 的水滴，再用待测溶液淋洗，以消除相互影 响。这一点对缓冲能力较弱的溶液尤为重要
盐桥制备：
产生的液接 电位可忽略
溶液之间存在 双电层结构
3、电极电位的测定
❖ 一般情况下，电极电位由三种方法得到： （1）由欲测电极与标准氢电极组成电池，
测出该电极的电极电位。 （2）可利用稳定的参比电极与欲测电极组
成电池，测出该电极的电极电位。 （3）电热力学数据计算出。
原电 池的 装置 组成
pH 水 样 pH 标 电样 0 池 .0 5 电 9 标 池
二、pH计使用
1. 仪器的定位与校正
（1）测量前检查仪器、电极、标准缓冲液是否正常。
（2）选用标准缓冲溶液：根据待测样品的pH值范围， 在其两端选用两种pH标准缓冲溶液（标准缓冲溶液可 自配或购买pH基准试剂）
（3）仪器定位与校正：
ion selective electrode, ISE
膜电极
电极上无电子转移 提供对离子敏感的表面
膜电位 因离子交换和扩散产生
电极帽 电极杆
内参比电极 内参比溶液
组成：敏感膜、内参比电极、内 参比液
Ag-AgCl 根据电极种类决定
敏感膜
目前已有测定各种阴阳离
膜对某种物质有选择性响应 子的选择电极，如氟、氯、
电位分析法分类
间接电位法（电位滴定法）
采用滴定剂的电位分析法。 在滴定过程中，根据电极电 位的“突跃”来确定滴定终 点，并由滴定剂的用量,求出 被测物质的含量。
直接电位法
通过测定原电池电 极电位直接测定水 中被测离子的活度 和浓度
直接电位法
测定原电池电极电位
在t、p一定时，准确已知，且不随 一、参比电极 待测液组成而变化
（2）用标准缓冲溶液“定位”和测试样品时，要注 意使溶液温度保持一致，减少测量误差。
（3）球泡厚度约为0.03～0.1mm，易于损坏，使用过 程中要严防与硬物触碰。冲洗时也要小心，擦干时要 用小滤纸片轻轻的吸去残留的水分，勿将滤纸边缘直 接擦拭球泡，以免损伤电极。
四、玻璃电极的清洗：电极表面受到污染后， 可用下述方法清洗：
铜离子、 pH、pNa、pK、
M=k - 0.059 lg
硝酸根、Ca2+、氨等离子 选择电极
玻璃电极 在pH1~9范围内，对H+有很好的响应
0.05~0.1mm
响应机理
1—电极接头；2—导线；3—电极帽； 4—内参比电极（Ag—AgCl）； 5—内参比溶液0.1mol/L硅H氧结C构l与；H+键合强度大于与Na+ 6—玻璃膜球状或平板、H锥++状NaGi===Na++HGi
一个指示电极 一个参比电极
E = 阴- 阳
指示电极：电位随溶液中 被测离子的活度或浓度的 变化而改变的电极。
参比电极：电极电位为已 知的恒定不变的电极
当这两个电极一起浸入被测溶液 中构成原电池时，通过测定原电 池的电动势，即可求得被测溶液 的离子活度或浓度
7.1 电位分析法的原理
利用电极电位与溶液中待测物活度或浓度的关 系来求得物质活度或浓度的方法
思考题： （1）如何测定原电池的电位？ （2）为什么玻璃电极使用前要用蒸 馏水充分浸泡？ （3）如何测定水样的pH？ （4）如何测定水样的电导率？ （5）何谓电位滴定法？
作业：教材P275，1
❖ 氧膜只能透过氧和其它气体，水和可溶解物质不能 透过。透过氧膜的氧气产生微弱的扩散电流，在一 定温度下其大小和水样溶解氧含量成正比。定量测 定出此扩散电流即可测定出水样的溶解氧的mg／L 值。
其他离子选择性电极
氟离子电极等阴离子选择电极 银等金属离子电极 氨等气敏电极等
7.3 电位滴定法
❖ 电位滴定法：采用滴定剂的电位分析法。在 滴定过程中，根据电极电位的“突跃”来确 定滴定终点，并由滴定剂的用量,求出被测物 质的含量。
多孔物质
3、Ag-AgCl电极：常作为玻璃电极的内参比电极 0.1971
二、指示电极
将溶液中被测离子浓度转变成电信 号的一种传感器，一种指示电极只 能指示一种符合能斯特方程
对有关离子的响应快，有重现性 结构简单，便于使用
❖ 有两类可基本满足以上要求： 金属电极 膜电极
（2）测量pH时，溶液应适度搅拌，以使溶液 均匀和达到电化学平衡，静置片刻后再读取 数据。
（3）测量时，甘汞电极内的KCl溶液液面应高 于被测溶液的液面，以防止被测溶液向甘汞 电极内扩散。
三、玻璃电极的使用和维护
（1）初次使用或久置不用的电极重新使用时，玻璃 球泡要在蒸馏水中浸泡至少24小时，使球泡形成水化 层才能显示其良好的pH电极功能。每次使用后需浸于 去离子水中。电极不得在非水溶液中使用。
2.相间电位
忽略
两种不同金属接触产生的
接触电位
E为电池中各相间电位的代数和 1）电极电位
金属和溶液之间的电位
电极电位
不同溶液接触产生的液接电位 液接电位
阳极金属
Zn - 2e = Zn2+
化学势:金属中Zn2+ >溶液中Zn2+ Zn2+ 不断溶解进入溶液，电子留在金属上 界面上金属带负电，溶液带正电
Ψ负 Zn
Zn2++2e
ψ正 Cu2+ + 2e
Cu
发生氧化反应 阳极_为负极 发生还原反应 阴极_为正极
原电池的图解表示（-）Zn | Zn2+ || Cu 2+ | Cu (+)
金属与溶液界面 盐桥
原电池的电动势为电池中各相间电位的代数和
E = 正- 负+ 液
E>0为原电池，电池反应自发进行 E<0为电解电池，须加>E 的V外
已知常数
电池= 甘- M = 甘 - （k-0.059pH） =K + 0.059pH
pH= （ 电池 - K ）/ 0.059
K值的确定： 通过测定已知pH 值的标准溶液校正仪器 电池 标准 = K标准 + 0.059 pH标准
电池 水样 = K水样 + 0.059 pH 水样
假设：K标准 = K水样 , 则：
1、标准氢电极 SHE
要求： 电位稳定，可逆性好
重现性好
基准电极：0.0000
装置简单，使用寿命长
2、饱和甘汞电极 SCE
Hg Hg2Cl2 ( 固）,KCl
饱和
Hg2Cl2+2e
2Hg+2Cl-
25℃
Hg/Hg2Cl2=Hg/Hg2Cl2 -0.059lg[Cl-]
0.2415
导线 绝缘体 汞-甘汞 KCl溶液
++++ 双电层
相间平衡电极电位电位 Mn+ + ne ===M
= + —0.—0n5—9 lgaMn+
离子活度
AgNO3 AgNO3
2）液接电位 浓度不同的同一电解质溶液
++++
浓度相同的不同电解质溶液 AgNO3 ++++
HNO3
盐桥
高浓度KCl溶液 扩散作用以KCl为主 Cl-和K+扩散速度相近
基础知识回顾 1.电化电池 化学能 电能
电解电池 直流电源提供电能使物质分解 电能
化学能
原电池 外电路接通时可产生电流 化学能
电能
(Cu2+/Cu) = 0.337 V， = (Zn2+/Zn) = - 0.763V
Zn
Cu
阳极
阴极
电位较高的电极为 正极，易接受电子
电位较低的电极为负 极，易失去电子
1、金属基电极
（1）金属-金属离子电极： 将金属浸入该金属离子的 溶液中达到溶解平衡
（2）金属-金属微溶盐电极：将金属及其微溶 盐浸入含该微溶盐的阴离子溶液中达到沉淀溶解平衡
AgCl/Ag 0 .0(5l K s 9 g ,A pg C lg C l ] [l)
2、膜电极--离子选择电极 电位型电化学传感器
21.4%NaO 6.4%CaO 72.2%SiO2（石英）
玻璃—由固定的、带负电荷的硅酸离子晶格组成
晶格中主要是体积小、活动能力强的Na+
H+可进入晶格并代替Na+的点位
阴离子被带负电的硅酸晶格排斥
高价阳离子不能进入晶格
使用前需将玻璃膜浸泡于水中一段时间
内、外表面形成10-4 10-5mm水化层 内、外表面被H+占据,中间Na+占据 由于C H+（膜外溶液） C H+(膜内溶液） 膜外固液相界面、膜内固液界面及膜内外界 面之间产生三个双电层
膜内外产生两个相间电位和 扩散电位（常数）： 内（内参比溶液pH为定值， 内常数）、外 、 扩
外
M
内
M = 外+ 扩 + 内
=
0+ H /H2
+0.059lgαH+
+
常数
= k – 0.059pH
7.2 直接电位分析法
——水中pH值的测定(玻璃电极法)
一、测定原理：直接电极法测定水样的pH值，是以 玻璃电极为指示电极（负极）与饱和甘汞电极为参 比电极（正极）和被测溶液组成原电池
②将电极取出，洗净、吸干，再浸入第二种标准缓冲 溶液中，测定pH值， pH值之差应小于0.1。
2．测量
（1）准备操作：更换标准缓冲液或样品时，应 用蒸馏水充分淋洗电极，用滤纸吸去电极上 的水滴，再用待测溶液淋洗，以消除相互影 响。这一点对缓冲能力较弱的溶液尤为重要
盐桥制备：
产生的液接 电位可忽略
溶液之间存在 双电层结构
3、电极电位的测定
❖ 一般情况下，电极电位由三种方法得到： （1）由欲测电极与标准氢电极组成电池，
测出该电极的电极电位。 （2）可利用稳定的参比电极与欲测电极组
成电池，测出该电极的电极电位。 （3）电热力学数据计算出。
原电 池的 装置 组成
pH 水 样 pH 标 电样 0 池 .0 5 电 9 标 池
二、pH计使用
1. 仪器的定位与校正
（1）测量前检查仪器、电极、标准缓冲液是否正常。
（2）选用标准缓冲溶液：根据待测样品的pH值范围， 在其两端选用两种pH标准缓冲溶液（标准缓冲溶液可 自配或购买pH基准试剂）
（3）仪器定位与校正：
ion selective electrode, ISE
膜电极
电极上无电子转移 提供对离子敏感的表面
膜电位 因离子交换和扩散产生
电极帽 电极杆
内参比电极 内参比溶液
组成：敏感膜、内参比电极、内 参比液
Ag-AgCl 根据电极种类决定
敏感膜
目前已有测定各种阴阳离
膜对某种物质有选择性响应 子的选择电极，如氟、氯、
电位分析法分类
间接电位法（电位滴定法）
采用滴定剂的电位分析法。 在滴定过程中，根据电极电 位的“突跃”来确定滴定终 点，并由滴定剂的用量,求出 被测物质的含量。
直接电位法
通过测定原电池电 极电位直接测定水 中被测离子的活度 和浓度
直接电位法
测定原电池电极电位
在t、p一定时，准确已知，且不随 一、参比电极 待测液组成而变化
（2）用标准缓冲溶液“定位”和测试样品时，要注 意使溶液温度保持一致，减少测量误差。
（3）球泡厚度约为0.03～0.1mm，易于损坏，使用过 程中要严防与硬物触碰。冲洗时也要小心，擦干时要 用小滤纸片轻轻的吸去残留的水分，勿将滤纸边缘直 接擦拭球泡，以免损伤电极。
四、玻璃电极的清洗：电极表面受到污染后， 可用下述方法清洗：
铜离子、 pH、pNa、pK、
M=k - 0.059 lg
硝酸根、Ca2+、氨等离子 选择电极
玻璃电极 在pH1~9范围内，对H+有很好的响应
0.05~0.1mm
响应机理
1—电极接头；2—导线；3—电极帽； 4—内参比电极（Ag—AgCl）； 5—内参比溶液0.1mol/L硅H氧结C构l与；H+键合强度大于与Na+ 6—玻璃膜球状或平板、H锥++状NaGi===Na++HGi
一个指示电极 一个参比电极
E = 阴- 阳
指示电极：电位随溶液中 被测离子的活度或浓度的 变化而改变的电极。
参比电极：电极电位为已 知的恒定不变的电极
当这两个电极一起浸入被测溶液 中构成原电池时，通过测定原电 池的电动势，即可求得被测溶液 的离子活度或浓度
7.1 电位分析法的原理
利用电极电位与溶液中待测物活度或浓度的关 系来求得物质活度或浓度的方法
思考题： （1）如何测定原电池的电位？ （2）为什么玻璃电极使用前要用蒸 馏水充分浸泡？ （3）如何测定水样的pH？ （4）如何测定水样的电导率？ （5）何谓电位滴定法？
作业：教材P275，1
❖ 氧膜只能透过氧和其它气体，水和可溶解物质不能 透过。透过氧膜的氧气产生微弱的扩散电流，在一 定温度下其大小和水样溶解氧含量成正比。定量测 定出此扩散电流即可测定出水样的溶解氧的mg／L 值。
其他离子选择性电极
氟离子电极等阴离子选择电极 银等金属离子电极 氨等气敏电极等
7.3 电位滴定法
❖ 电位滴定法：采用滴定剂的电位分析法。在 滴定过程中，根据电极电位的“突跃”来确 定滴定终点，并由滴定剂的用量,求出被测物 质的含量。
多孔物质
3、Ag-AgCl电极：常作为玻璃电极的内参比电极 0.1971
二、指示电极
将溶液中被测离子浓度转变成电信 号的一种传感器，一种指示电极只 能指示一种符合能斯特方程
对有关离子的响应快，有重现性 结构简单，便于使用
❖ 有两类可基本满足以上要求： 金属电极 膜电极
（2）测量pH时，溶液应适度搅拌，以使溶液 均匀和达到电化学平衡，静置片刻后再读取 数据。
（3）测量时，甘汞电极内的KCl溶液液面应高 于被测溶液的液面，以防止被测溶液向甘汞 电极内扩散。
三、玻璃电极的使用和维护
（1）初次使用或久置不用的电极重新使用时，玻璃 球泡要在蒸馏水中浸泡至少24小时，使球泡形成水化 层才能显示其良好的pH电极功能。每次使用后需浸于 去离子水中。电极不得在非水溶液中使用。
2.相间电位
忽略
两种不同金属接触产生的
接触电位
E为电池中各相间电位的代数和 1）电极电位
金属和溶液之间的电位
电极电位
不同溶液接触产生的液接电位 液接电位
阳极金属
Zn - 2e = Zn2+
化学势:金属中Zn2+ >溶液中Zn2+ Zn2+ 不断溶解进入溶液，电子留在金属上 界面上金属带负电，溶液带正电
Ψ负 Zn
Zn2++2e
ψ正 Cu2+ + 2e
Cu
发生氧化反应 阳极_为负极 发生还原反应 阴极_为正极
原电池的图解表示（-）Zn | Zn2+ || Cu 2+ | Cu (+)
金属与溶液界面 盐桥
原电池的电动势为电池中各相间电位的代数和
E = 正- 负+ 液
E>0为原电池，电池反应自发进行 E<0为电解电池，须加>E 的V外
已知常数
电池= 甘- M = 甘 - （k-0.059pH） =K + 0.059pH
pH= （ 电池 - K ）/ 0.059
K值的确定： 通过测定已知pH 值的标准溶液校正仪器 电池 标准 = K标准 + 0.059 pH标准
电池 水样 = K水样 + 0.059 pH 水样
假设：K标准 = K水样 , 则：
1、标准氢电极 SHE
要求： 电位稳定，可逆性好
重现性好
基准电极：0.0000
装置简单，使用寿命长
2、饱和甘汞电极 SCE
Hg Hg2Cl2 ( 固）,KCl
饱和
Hg2Cl2+2e
2Hg+2Cl-
25℃
Hg/Hg2Cl2=Hg/Hg2Cl2 -0.059lg[Cl-]
0.2415
导线 绝缘体 汞-甘汞 KCl溶液
++++ 双电层
相间平衡电极电位电位 Mn+ + ne ===M
= + —0.—0n5—9 lgaMn+
离子活度
AgNO3 AgNO3
2）液接电位 浓度不同的同一电解质溶液
++++
浓度相同的不同电解质溶液 AgNO3 ++++
HNO3
盐桥
高浓度KCl溶液 扩散作用以KCl为主 Cl-和K+扩散速度相近
基础知识回顾 1.电化电池 化学能 电能
电解电池 直流电源提供电能使物质分解 电能
化学能
原电池 外电路接通时可产生电流 化学能
电能
(Cu2+/Cu) = 0.337 V， = (Zn2+/Zn) = - 0.763V
Zn
Cu
阳极
阴极
电位较高的电极为 正极，易接受电子
电位较低的电极为负 极，易失去电子
1、金属基电极
（1）金属-金属离子电极： 将金属浸入该金属离子的 溶液中达到溶解平衡
（2）金属-金属微溶盐电极：将金属及其微溶 盐浸入含该微溶盐的阴离子溶液中达到沉淀溶解平衡
AgCl/Ag 0 .0(5l K s 9 g ,A pg C lg C l ] [l)
2、膜电极--离子选择电极 电位型电化学传感器
21.4%NaO 6.4%CaO 72.2%SiO2（石英）
玻璃—由固定的、带负电荷的硅酸离子晶格组成
晶格中主要是体积小、活动能力强的Na+
H+可进入晶格并代替Na+的点位
阴离子被带负电的硅酸晶格排斥
高价阳离子不能进入晶格
使用前需将玻璃膜浸泡于水中一段时间
内、外表面形成10-4 10-5mm水化层 内、外表面被H+占据,中间Na+占据 由于C H+（膜外溶液） C H+(膜内溶液） 膜外固液相界面、膜内固液界面及膜内外界 面之间产生三个双电层
膜内外产生两个相间电位和 扩散电位（常数）： 内（内参比溶液pH为定值， 内常数）、外 、 扩
外
M
内
M = 外+ 扩 + 内
=
0+ H /H2
+0.059lgαH+
+
常数
= k – 0.059pH
7.2 直接电位分析法
——水中pH值的测定(玻璃电极法)
一、测定原理：直接电极法测定水样的pH值，是以 玻璃电极为指示电极（负极）与饱和甘汞电极为参 比电极（正极）和被测溶液组成原电池