第二课-电位法的基础知识
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电化学分析方法之一电位分析法
)
(K2
0.0592
lg
aH 内 aH 内表面
)
K
0.0592
lg
a H
外
K
0.0592
pH
C、PH玻璃电极的电极电位：
E玻 E内参 E膜 E内参 K 0.0592 pH试
E玻 K玻 0.0592 pH试
D、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
极作批示电极，饱和甘汞电极作参比电 极，浸入试液中构成原电池： E = E甘 – E玻
电位滴定法中拟定终点的办法重 要有下列几个：
第一种办法：以测得的电动势和 对应的体积作图，得到E～V曲线， 由曲线上的拐点拟定滴定终点。
第二种办法：作一次微商曲线， 由曲线的最高点拟定终点。具体 由△E/△V对V作图，得到△E/△V 对V曲线，然后由曲线的最高点拟 定终点。
第三种办法:由二次微商求终点
其中，批示电极是看待测离子的 浓度变化或对产物的浓度变化有 响应的电极，参比电极是含有固 定电位值的电极。
在滴定过程中，随着滴定剂的加 入，待测离子或产物离子的浓度 要不停地变化，特别是在计量点 附近，待测离子或产物离子的浓 度要发生突变，这样就使得批示 电极的电位值也要随着滴定剂的 加入而发生突变。
惯用的有Ag/AgCl、甘汞电极 （Hg/Hg2Cl2电极）。
对于甘汞电极，其电极反映为： Hg2Cl2＋2e=2 Hg＋2Cl－
3. 第三类电极：它由金属，该金属 的难溶盐、与此难溶盐含有相似阴离 子的另一难溶盐和与此难溶盐含有相 似阳离子的电解质溶液所构成。表达 为M (MX，NX，N+)。如： Zn| ZnC2O4(s)，CaC2O4(s)，Ca2+ Ca2+ + ZnC2O4 +2e CaC2O4+ Zn
电位分析法的基本原理
电位分析法的基本原理首先，我们需要了解电位的概念。
电位是指电极表面的电荷状态与标准电极之间的差异，通常用电压来表示。
在电化学分析中，我们常用的是标准氢电极作为参比电极，其电位被定义为0V。
其他电极的电位则相对于标准氢电极而言，可以是正值，也可以是负值。
其次，电位分析法的基本原理与电极反应有关。
在电化学分析中，电极上发生的反应可以分为氧化和还原两种类型。
氧化反应是指电极上的物质失去电子，而还原反应则是指电极上的物质获得电子。
这些电极反应会导致电极的电位发生变化，而电位的变化可以反映出物质的性质和浓度。
基于以上原理，电位分析法可以分为两种基本类型，一种是直接测量电极的电位变化来分析物质的浓度，比如PH计和离子选择电极；另一种是通过控制电位来促使特定的电极反应发生，然后测量电流来分析物质的性质，比如极谱法和循环伏安法。
在实际应用中，电位分析法具有许多优点。
首先，它具有高灵敏度和高选择性，可以对微量物质进行准确测定。
其次，电位分析法的操作简便，不需要复杂的仪器和昂贵的试剂，因此成本较低。
此外，电位分析法还可以应用于各种不同的物质，包括有机物、无机物和生物分子等。
然而，电位分析法也存在一些局限性。
首先，它对环境条件比较敏感，如温度、PH值等，需要严格控制。
其次，一些物质可能会与电极发生非特异性的反应，导致测定结果的误差。
因此，在实际应用中需要进行严格的实验设计和数据处理，以确保测定结果的准确性和可靠性。
总的来说，电位分析法是一种重要的电化学分析方法，它基于电极的电位变化来分析物质的性质和浓度。
通过理解其基本原理和特点，我们可以更好地应用电位分析法进行实验研究和数据分析，为科学研究和工程实践提供有力的支持。
10、电位法1-2
0.059 lg aCl
2
0 或： Hg Cl
2
Hg
0.059 lg CCl
0 Hg2Cl 2 Hg
0.2801伏
25oC时 KCl浓度 0.1mol/L 0.3337伏 1mol/L 0.2801伏 饱和 0.2412伏 温度不同按下式估算 2 4 6 0.2412 6.6110 t 25 1.75 10 t 25
2.303RT aCu 2 0 0 Cu 2 Cu Zn 2 Zn lg nF aZn 2
当 aZn2 aCu 2 1mol / L 时
Ε=0.337-(-0.763)=1.100伏
二、指示电极与参比电极 指示电极： 电极的电位随溶液 中待测离子活度（或浓 度）的变化而变化。
0.059 lg a Ag
或 0
Ag
0.059 lg C Ag Ag
2、金属-金属难溶盐电极 有两个相界面，称第二 类电极。
如：Ag-AgCl电极： 或Ag AgCl Cl-
电极反应： AgCl + e Ag + Cl电极电位： 1 0 AgCl Ag 0.059 lg aCl
0 AgCl Ag
0.059 lg aCl
或 0 AgCl Ag 0.059 lg CCl
3 、惰性金属电极 称零类电极或氧化还原 电极
如：Pt Fe3+,Fe2+
电极反应： Fe3+ + e 电极电位：
Fe2+
或
0 Fe3 Fe2
0.059 lg
只有可逆电极的电位才符合 Nernst方程。
第二章 电位分析法
第三节 直接电位法及应用
直接电位法：由电极电位的变化直接求出 被测离子活度或浓度的分析方法。 应用：pH值 离子浓度的测量
一、测定pH值
是一种应用最早、应用最广泛的电位测定法。
㈠pH值定义
pH log10 aH log10 f [H ]
PH pH ph
pNa pCl
pX
㈡基本原理
三．确定终点的方法
1.E-V曲线法
特点：简便，但准确性稍差。
E
平行平分线
45°
V
ΔE/ΔV
2.一级微商法
Δ E：E的变化值 Δ V：相应的滴定剂体积的增加量 V ：平均体积 特点:准确性比E-V曲线法高，稍 麻烦些。
V终
V
3.二级微商法
①二级微商曲线法 Δ2E/ΔV2：ΔE/ΔV之差与ΔV 之比。 ②二级微商内插法（计算 方法，准确而且方便） 理论论据：二级微商 Δ2E/ΔV2=0时，为终点。 特点：准确可靠。
2.303RT E 池 常数 lga nF
在一定实验条件下：
E池与lga呈线性关系。可得出a值。 ——电位分析法的理论依据。
二、电极
1、参比电极： 测量电极电位时，与所研究电极配对
作为电位参比标准的电极。
IUPAC规定，①以标准氢电极（NHE）作为参比电极。并规 定，②氢离子活度为1和氢气压力为1个大气压的标准氢 电极在任何温度下的电极电位为零。表示为：φ NHE=0 实际应用中多以甘汞电极（SCE）代替NHE作为参比电极。 因为，NHE尽管有优点（电位稳定、重现性好），但是 使用不方便；SCE使用方便，且电极电位也较易稳定， 可以方便地换算成以NHE作为参比的电极电位值（氢标 电位）。
第四章电位分析法2
液通过盐桥连接时，用“||”表示。 3）电解质溶液位于电极之间，并应注明活度（或
浓度）。若有气体，应注明其分压、温度，若 不注明，则指25℃，101325Pa
原电池的表示方法： (-) Zn(s)|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu(s) (+)
10
(-) Zn(s)|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu(s) (+) 电池电动势： E电池= 右- 左 = +－ -
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
30
(b) 参比电极
31
(b) 参比电极的原理 甘汞电极结构图
32
在测量过程中，具有已知、恒 定电位的电极称为参比电极。
甘汞电极是常用的参比电极， 它的电极电位取决于氯离子活度， 使用不同浓度的KCl溶液可以得到不 同电极电位的甘汞电极
电子转移而产生电位 第五类电极是由于离子交换和扩散产生
的电极
22
(a) 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℃
M n / M
M n / M
0.059 lg a(M n ) n
M
M n+
23
如 ： Ag+/Ag 组 成 的 银 电 极 ， 电 极 反 应 是 ： Ag+ + e- = Ag
2、电位滴定法 (potentiometric titration): 是借助测
量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点，再根
据反应计量关系进行定量的方法。
37
电位分析法的实质是通过在零电流条件下测定 两电极间的电位差(即所构成原电他的电动势) 进 行分析测定。
浓度）。若有气体，应注明其分压、温度，若 不注明，则指25℃，101325Pa
原电池的表示方法： (-) Zn(s)|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu(s) (+)
10
(-) Zn(s)|ZnSO4(a1)||CuSO4(a2)|Cu(s) (+) 电池电动势： E电池= 右- 左 = +－ -
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
30
(b) 参比电极
31
(b) 参比电极的原理 甘汞电极结构图
32
在测量过程中，具有已知、恒 定电位的电极称为参比电极。
甘汞电极是常用的参比电极， 它的电极电位取决于氯离子活度， 使用不同浓度的KCl溶液可以得到不 同电极电位的甘汞电极
电子转移而产生电位 第五类电极是由于离子交换和扩散产生
的电极
22
(a) 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℃
M n / M
M n / M
0.059 lg a(M n ) n
M
M n+
23
如 ： Ag+/Ag 组 成 的 银 电 极 ， 电 极 反 应 是 ： Ag+ + e- = Ag
2、电位滴定法 (potentiometric titration): 是借助测
量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点，再根
据反应计量关系进行定量的方法。
37
电位分析法的实质是通过在零电流条件下测定 两电极间的电位差(即所构成原电他的电动势) 进 行分析测定。
3.2.1直接电位法的基本概念及原理
内参比电极， 电位恒定
• • • • • • • • • •
Ag | AgCl，HCl | 玻璃膜 | 试液‖KCl（饱和），Hg2Cl2 | Hg △ EM △El ← 玻璃电极 → ← SCE→ △ EM : 膜电位 △ EM =(2.303RT/F)lg（αH+,试 / αH+,内） αH+,内 是常数，所以： △ EM =K + (2.303RT/F) lg αH+,试 =K – (2.303RT/F) pH试 △ E不对称： 不对称电位（因为△ EM不等于0） △ El ： 液接电位 （扩散） EL是液体接界电位，简称液接电位。当两种组成不同或浓度不同的 溶液相接触时，由于正负离子扩散速度的不同，在两种溶液的界面 上电荷分布不同，从而产生电位差，即为液接电位EL。在电池中通 常用盐桥连接两种电解质溶液，使EL减至最小。但在电位测定中， 严格地讲，仍不能忽略这种电位差，不过在一定条件下EL为一常数。
直接电位法的基本概念及原理一能斯特方程二ph值的测定及膜电位一能斯特方程一能斯特方程?1电位分析法的实质??电位分析法的实质是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差电池电动势所进行的分析动势所进行的分析测定
直接电位法的基本概念及原理
一、能斯特方程 二、pH值的测定及膜电位
一、能斯特方程
• 1、电位分析法的实质 • • 电位分析法的实质是通过在零电流 条件下测定两电极间的电位差（电池电 动势）所进行的分析测定。通常是由指 示电极、参比电极和待测溶液构成原电 池.
K ' ESCE E AgCl/Ag K E L E不对称
比较法测定待测溶液的pH 测定步骤：有两种溶液，一种是pH已知的标准
缓冲溶液s，另一种是pH待测的试液x。用电位
电位法及永停滴定法—电位滴定法(分析化学课件)
电位滴定法测亚铁离子含量 三、操作步骤 1.仪器准备 （1）安装滴定台 连接电极杆，
装入搅拌器、溶液杯支架，在溶液杯 中放入搅拌珠，锁紧搅拌器和溶液杯。
电位滴定装置图
14
电位滴定法测亚铁离子含量 （2）安装滴定管 在溶液杯中插入 滴定管，连接输液管，利用接口螺 母旋紧，不得有泄漏现象，插入温 度计传感器，接口插入对应的插座，连接搅拌器接 口。
1.在待测溶液中插入合适的指示电极和参比电极组成 原电池；
2.待测溶液与滴定液发生化学反应，使待测离子的浓 度不断变化；
3.指示电极的电位也相应发生变化；
4.在化学计量点附近，指示电极的电位发生突然变 化，导致电池电动势发生突变；
5.通过测量电动势的变化，可确定终点。
8
电位滴定法原理
1.准确度高 电
尖峰所对应的V值即为
化学计量点的体积
△E/△V- 曲线
3
确定化学计量点的方法（三） 2E / V—2 V 曲线法
又称二阶微商法，用 2E / V 2 对滴定液体积作图，得 到一条具有两个极值的曲线，如下图所示。
曲线上为零时所对 应的体积，即为化 学计量点的体积。
4
确定化学计量点的方法 在实际的电位滴定中传统的操作方法正逐渐被 自动电位滴定所取代，自动电位滴定能判断滴定终 点，并自动绘制出E-V曲线，E / V - V 曲线，在很大 程度上提高了测定的灵敏度和准确度。
确定化学计量点的方法 进行电位滴定时，每加一次滴定剂，测量一次 电动势，直到超过化学计量点为止。这样就得到一 系列的滴定剂用量V和相应的电动势E数据。下面介 绍几种图解法确定化学计量点的方法：
1
确定化学计量点的方法
（一）E-V曲线法
以滴定液体积V为横坐标，电位计读数值（电池
电位分析法
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一、背景知识
• 电位滴定法是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定滴定终点 的分析方法。与化学分析法中滴定分析不同的是电位滴定的终点是由 测量电位突跃来确定，而不是由观察指示剂颜色变化来确定。因此， 电位滴定法分析结果准确度高，容易实现自动化控制，能进行连续和 自动滴定，广泛应用于酸碱、氧化还原、沉淀、配位等各类滴定反应 终点的确定，特别是那些滴定突跃小，溶液有色或浑浊的滴定，使用 电位滴定法可以获得理想的结果。此外，电位滴定法还可以用来测定 酸碱的离解常数、配合物的稳定常数等。
模块三电位分析法
• 一、背景知识 • 二、项目化教学参考方案
一、背景知识
• (一)电位分析法的基本原理
• 1.概述 • 电位分析法是电化学分析法的一个重要组成部分。电化学分析是利用
物质的电学及电化学性质进行分析的一类分析方法，是仪器分析的一 个重要分支。 • 电化学分析法的特点是灵敏度高，选择性和准确度都很高，适用面广。 由于测定过程中得到的是电信号，因而易于实现自动化、连续化和遥 控测定，尤其适用于生产过程的在线分析。随着科学技术的发展，近 年来电化学分析在方法、技术和应用上也得到了长足进展，并呈蓬勃 发展的趋势。
所示。 • (2)响应机理。 • 当电极进入水溶液时玻璃外表面吸收水产生溶胀，形成很薄的水合硅
胶层(见图3-6)。
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一、背景知识
• 2)氟电极(晶体膜电极) • (1)结构。 • 氟离子选择性电极是典型的单晶膜电极，氟离子选择性电极的敏感膜
为氟化斓单晶(掺有EuF2的LaF3单晶切片)，单晶膜封在硬塑料管的一 端，管内装有0.1 mol / L的NaCI和0.10 mol/ L的NaF混合溶液作内参 比溶液，以Ag-AgCI电极作内参比电极，其结构如图3-7所示。 • (2)响应机理。 • LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F一可以移入晶格邻近的空穴而导 电。对于一定的晶体膜，离子的大小、形状和电荷决定其是否能够进 入晶体膜内，故膜电极一般都具有较高的离子选择性。
一、背景知识
• 电位滴定法是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定滴定终点 的分析方法。与化学分析法中滴定分析不同的是电位滴定的终点是由 测量电位突跃来确定，而不是由观察指示剂颜色变化来确定。因此， 电位滴定法分析结果准确度高，容易实现自动化控制，能进行连续和 自动滴定，广泛应用于酸碱、氧化还原、沉淀、配位等各类滴定反应 终点的确定，特别是那些滴定突跃小，溶液有色或浑浊的滴定，使用 电位滴定法可以获得理想的结果。此外，电位滴定法还可以用来测定 酸碱的离解常数、配合物的稳定常数等。
模块三电位分析法
• 一、背景知识 • 二、项目化教学参考方案
一、背景知识
• (一)电位分析法的基本原理
• 1.概述 • 电位分析法是电化学分析法的一个重要组成部分。电化学分析是利用
物质的电学及电化学性质进行分析的一类分析方法，是仪器分析的一 个重要分支。 • 电化学分析法的特点是灵敏度高，选择性和准确度都很高，适用面广。 由于测定过程中得到的是电信号，因而易于实现自动化、连续化和遥 控测定，尤其适用于生产过程的在线分析。随着科学技术的发展，近 年来电化学分析在方法、技术和应用上也得到了长足进展，并呈蓬勃 发展的趋势。
所示。 • (2)响应机理。 • 当电极进入水溶液时玻璃外表面吸收水产生溶胀，形成很薄的水合硅
胶层(见图3-6)。
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一、背景知识
• 2)氟电极(晶体膜电极) • (1)结构。 • 氟离子选择性电极是典型的单晶膜电极，氟离子选择性电极的敏感膜
为氟化斓单晶(掺有EuF2的LaF3单晶切片)，单晶膜封在硬塑料管的一 端，管内装有0.1 mol / L的NaCI和0.10 mol/ L的NaF混合溶液作内参 比溶液，以Ag-AgCI电极作内参比电极，其结构如图3-7所示。 • (2)响应机理。 • LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F一可以移入晶格邻近的空穴而导 电。对于一定的晶体膜，离子的大小、形状和电荷决定其是否能够进 入晶体膜内，故膜电极一般都具有较高的离子选择性。
电位分析法
EK
2.303RT nF
lg ai
二、直接电位法测定离子活度（浓度）
的原理和方法
• 25C 时，上式简化为：
•
E=K±0.059lgai
• 式中ai ----为待测离子的活度
•
K-----为与测量条件和测量装置
有关的常数。
• 离子选择性电极作正极时，对阳离子响 应的电极，取正号；对阴离子响应的电 极，取负号。
• 对于pH值已知的标准缓冲溶液S
ES
KS'
2.303RT F
pHS
• 对pH值待测的试液X
EX
KX'
2.303RT F
pHX
（二）溶液pH值的测定方法—pH标度法
• 因为测定条件完全一致，
•则
Ks′=K x′, 两式相减得：
pHX
pHS
EX ES 2.303RT /
F
(2-8)
• 25℃ 时， 式（2-8）可简化为：
加入适当的pH缓冲剂和消除干扰 的掩蔽剂。 • 这种混合溶液称为总离子强度调 节缓冲液（简称TISAB）。
（二）总离子强度调节缓冲液
• 例如，如测 F- 离子所使用的TISAB典型 组成为：
• 1mol/L的NaCl，使溶液保持ol/L的NaAc, 使溶液pH在5左右；
斜率调节钮； • 11-功能选择键； 12-温度补偿钮；13-数字显示窗；14-电极接线座
（四）测量仪器及使用方法
• 图中，参比电极和指示电极的引线端通 过仪器背面电极接线座上相应的接线柱 与仪器连接。
• 接线座上还有调零电位器，用于仪器置 零，方法是：在仪器接通电源后、电极 插入前，若仪器显示不为零，则可通过 此调节钮，使仪器显示为零，调零后应 锁紧此电位器。
电工基础-节点电位法
课题节点电位法课型新授
授课日期授课时数（总第~ ）教学目标能运用节点电位法来分析计算不太复杂的电路
教学重点节点电位法
教学难点节点电位法的应用
板书设计一．定义：[例]
教学程序教学内容教学方法与教学手段
新授：一．定义：
如果复杂电路中只有两个节点（记住这个条件），尽管支路、网孔较多，我们不用解联立方程式也可求解支路
电流，即可先求出各节点的电位，然后再求出各支路的电
流，这种方法叫节点电位法。
如图3-9所示，设B点的电位V B=0，
则U AB = V A– V B = E1 + I1R1
因为V B = 0 所以I1 =
11
R E
V
A
教后记
教学手段
小结：
作业:
I3 = A
R
E
V
A88
.2
5
12
4.2
3
3=
+
=
+
I4 = A
R
V
A96
.0
5.2
4.2
4
=
=
I1、I2为负值，说明实际电流方向和标定方向相反。
在求电位时，节点电位法比较简单、易懂，希望同学能够
掌握。
如图所示的电路中，已知电源电动势E1= 42V，E2=
21V，电阻R1= 12Ω，R2= 3Ω，R3= 6Ω，用节点电位法求
各电阻的电流。
教后记。
《直接电位法》课件
02
03
04
食品工业
用于检测食品中的添加剂、防腐 剂等成分，确保食品安全。
02
直接电位法的基本原理
电位的概念
总结词
电位是描述电场中某一点电荷所具有 的能量状态，是电场中某点对参考点 的电势差。
详细描述
在电场中，电位是指电荷在某一点所 具有的能量状态，通常用符号表示。 电位的大小与参考点的选择有关，其 值等于电荷在该点所具有的势能。
拓展应用范围
深入研究直接电位法在不同条件下的 适用性和应用效果。
加强与其他学科的交叉研究
学科交叉融合
加强与其他相关学科的交叉融合 ，推动多学科协同创新。
跨学科合作
积极开展跨学科合作，共同研究 解决复杂问题。
促进学科发展
通过交叉研究，推动直接电位法 的理论和应用研究不断发展。
感谢您的观看
THANKS
《直接电位法》ppt课件
目录
• 引言 • 直接电位法的基本原理 • 直接电位法的实验方法 • 直接电位法的应用实例 • 直接电位法的优缺点 • 未来展望与研究方向
01
引言
什么是直接电位法
直接电位法是一种电化学分析方法，通过测 量电极电位来推算溶液中离子的浓度。
它基于能斯特方程，通过测量电极电位与离 子浓度的关系，计算出离子的浓度。
配合物研究
该方法还可以用于研究配 合物的组成和性质，如络 合物的稳定常数、解离常 数等。
在生物医学研究中的应用
生物样品分析
直接电位法可用于测定生物样品 中的离子浓度，如血浆、尿液等 ，对于疾病诊断和生理研究具有
重要意义。
药物分析
在药物研发和质量控制过程中，该 方法可用于测定药物中的有效成分 和杂质含量。
分析化学课件-电位法的基本原理
例如：用pH玻璃电极测量pH=4.00的缓冲溶液时， 测得电池的电动势为0.064V，测量pH=9.18的缓冲 溶液时的电动势为0.360V，测量未知溶液的pH值时， 电动势为0.281V。计算未知溶液的pH值和H活度。
解：pHx = pHs+EX ES ＝9.180.＋059（0.281－0.360） /0.059＝
电解池：Daniell电池
Zn棒
V Cu棒
盐桥
ZnSO4
CuSO4
化学电池
原电池：电极反应自发进行，化学能转变为 电能。
电解池：电极反应不能自发进行，必须有外 加电压电极反应方可进行，电能转 变为化学能的装置。
原电池与电解池的比较
作用 条件
电极名称
电极反应 电子流动
方向
原电池
电解池
化学能转变为电能
2.303RT
pH = K -
pH
F
F
pH玻璃电极的性能
①转换系数S：S = 2.303RT，φ pH曲线的斜率。
F
②碱差与酸差
③不对称电位：使用前水中充分浸泡一定时间消除。
④电极内阻： 内阻很大(50~500MΩ)，组成电池测量 电动势时只允许微小电流通过。
⑤使用温度：0~50℃范围使用。
酸差和碱差 酸差
解：E-V曲线法略。由题设数据可得如下数据处理表：
V（ml）
E (mV)
ΔE
ΔV
E V
V
（ml）
( E ) V
△V
2E V 2
29.90 240
10
0.1
100
29.95
30.00 250
16
0.1
160
30.05 60 0.1 600
电位滴定及电流滴定法
Ag-Ag＋组成的银电极：Ag│Ag＋（a），
Ag＋ ＋e
Ag
E ＝ E 0 Ag+／Ag ＋0.0592lg a Ag+
该类电极的电极电位能反映相应金属离 子的活（浓）度，是该离子的指示电极
（二）第二类电极 1.由金属和金属难溶盐组成。
Ag-AgCl电极：Ag,AgCl|KCl（a）
AgCl＋e
第二节 电化学电池
一、原电池和电解池
原电池(galvanic cell) 自发地将化学能变成电能 的装置
电解池(electrolytic cell) 实现电化学反应的 能量由外电源供给, 将电能转变成化学能的装置 。
二、液接电位
当组成不同或浓度不同的两种电解质溶液接触形成界面 时，在界面两侧产生的电位差称为液体接界电位,记为Ej
2.由金属和金属难溶氧化物组成。
如锑电极，Sb2O3制成：Sb，Sb2O3│H＋（a） 其电极反应与电极电位为
Sb2O3＋6 H＋＋6e
2Sb＋3H2O
E ＝ E 0 Sb O／Sb＋0.059lg a H+
＝ E 0 Sb O ／Sb－0.0592pH
锑电极是氢离子的指示电极
因氧化锑能溶于强酸性或强碱性溶液，所以锑电极 只宜于在pH3~12的溶液中使用
（四）离子选择电极（ISE） 一般由对待测离子敏感的膜制成，亦称为膜电极。 电极电位是响应离子在膜上交换和扩散等作用的结果
与待测离子活（浓）度的关系符合Nernst方程式
E ＝K±
0.059
n
lg a
K为电极常数，阳离子取“＋”，阴离子取“－”
；n是待测离子电荷数。
ISE是电位法中最常用的指示电极，商品电极已有很 多种类，如pH玻璃电极、钾电极、钠电极、钙电极 、氟电极和在药学研究领域中使用的多种药物电极 等等。
分析化学PPT课件：第八章-电位分析法-第二节-电极的构造和原理-2
（将两个电极先后一起插入pH已知的标液和未知的待测溶液）
EX 参 玻 参 K'0.059 pHX K''0.059 pHX
ES 参 玻 参 K'0.059 pHS K''0.059 pHS
EX ES 0.059( pH X pH S )
玻璃电极定义式pHX
pHS
EX ES 0.059
• 软质球状玻璃膜：含Na2O、CaO和SiO2 厚度小于0.1mm 对H+选择性响应
• 内部溶液：pH 6-7的膜内缓冲溶液 0.1 mol/L 的KCl内参比溶液
• 内参比电极：Ag-AgCl电极
玻璃电极——组成电池的表示形式
(-)Ag,AgCl︱缓冲溶液(PH 4或7)︱膜︱H+(x mol/L)‖KCl(饱和)︱Hg2Cl2,Hg (+)
0.059lg aCl ' 0.059lgCCl
(3) 惰性电极：
✓ 应用：测定氧化型、还原型浓度或比值 ✓ 例如：Pt︱Fe3+ (aFe3+)，Fe2+ (aFe2+)
Fe3+ + e → Fe2+
0.059 lg aFe3 aFe2
(4) 膜电极：
✓ 应用：测定某种特定离子 ✓ 例如：玻璃电极；各种离子选择性电极 ✓ 特点（区别以上三种）：
液体接界电位：
在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面 上，存在着微小的电位差，称之为液体接界电位。 液体接界电位产生的原因：
各种离子具有不同的迁移速率而引起。
（动画）：液接电位的产生
实际的液接电位是难以准确计算和单独测量的。因此，在 实验中常用盐桥将两溶液相连，以降低或消除液接电位。
EX 参 玻 参 K'0.059 pHX K''0.059 pHX
ES 参 玻 参 K'0.059 pHS K''0.059 pHS
EX ES 0.059( pH X pH S )
玻璃电极定义式pHX
pHS
EX ES 0.059
• 软质球状玻璃膜：含Na2O、CaO和SiO2 厚度小于0.1mm 对H+选择性响应
• 内部溶液：pH 6-7的膜内缓冲溶液 0.1 mol/L 的KCl内参比溶液
• 内参比电极：Ag-AgCl电极
玻璃电极——组成电池的表示形式
(-)Ag,AgCl︱缓冲溶液(PH 4或7)︱膜︱H+(x mol/L)‖KCl(饱和)︱Hg2Cl2,Hg (+)
0.059lg aCl ' 0.059lgCCl
(3) 惰性电极：
✓ 应用：测定氧化型、还原型浓度或比值 ✓ 例如：Pt︱Fe3+ (aFe3+)，Fe2+ (aFe2+)
Fe3+ + e → Fe2+
0.059 lg aFe3 aFe2
(4) 膜电极：
✓ 应用：测定某种特定离子 ✓ 例如：玻璃电极；各种离子选择性电极 ✓ 特点（区别以上三种）：
液体接界电位：
在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面 上，存在着微小的电位差，称之为液体接界电位。 液体接界电位产生的原因：
各种离子具有不同的迁移速率而引起。
（动画）：液接电位的产生
实际的液接电位是难以准确计算和单独测量的。因此，在 实验中常用盐桥将两溶液相连，以降低或消除液接电位。
第2章23节点电位法
点之一作参考点，如选4作为参考点，这时节点1的电位
v1=2V，可少列一个方程。设节点 2、3 的电位分别为v2、v3,
由电路可写方程组：
1 2
1 2
v
2
1 2
2
4
1 1
1 1
v
3
1 1
2
4
v25V , v31V
例 2. 对图所示电路，求 u 与 i。 (1) 若原电路没有指定参考点，可选理想电压源支路两个节
数值，列写电位方程。（看图写式） 第三步：解方程组，求出各节点电位。
第四步：由各节点电位，求出题目中所求量。
1.不含电压源、受控源电路节点方程的列写
例1 求电导G1、G2、G3 中的电流及3个电流源分别产生的功率。
解： 看图说话，先写出自电导、互电导及电流源数值。
GGG 111111333444777SSS,,, GGG 11212233S3SS,,, GGG 11313344S4SS GGG 22121133S3SS,,, GGG 22222211122233366S6SS,,, GGG 22323322S2SS GGG 33131144S4SS,,, GGG 33232222S2SS,,, GGG 3333335552224441111S1S1S isi1iss111113338881111A1A 1A ,,, isii2ss22222333AAA ,,, isii3ss333332225A55AA
化简： 3 11 v1 4 v2 2
3 4
v1
9 10
v2
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2020年5月18日
半电池 Zn l Zn 2+
Zn= Zn 2+ + 2e
放出
Zn → Zn 2+ + 2e倾向
∨ 多余e
Zn 2+ + 2e → Zn倾向
e
-+
15
电极电位值
1. 一个孤立电极的电极电位值无法测量的 2. 用相对数值来表示一个电极的电极电位值 3. 使用标准氢电极（S.H.E）作为测量标准
2020年5月18日
13
要点
1. 半电池不能单独进行反应 2. 有液接界的电池，没有液接界的电池 3. 阴极阳极 ，正极负极 4. 电池电动势的计算，自发电池的判别 5. 电池的可逆性
2020年5月18日
14
➢电位分析法的理论依据
电极电位来源
e
Zn
Zn 2+
Zn
Zn 2+
Zn
Zn 2+
-+
-+
-+ （1 – 8 nm )
半电池反应
Ag
Ag+ +e
氧化反应 阳极
电解池反应
2020年5月18日
Zn + 2 Ag +
Zn 2+ + 2 Ag
11
➢电化学电池
两者关系 (△G)P.T = - nEF
化学能
原电池 电解池
电能
（﹣）负极
半电池反应
Zn
Zn2+ + 2e
氧化反应 阳极
（﹢）正极
半电池反应
Ag+ +e
Ag
还原反应 阴极
电极电位
液接界电位
电极电位
(L-S) (25℃, a = 1mol/L )
(L-L)
(L-S)
阳极 = - 0.763 V
j = 0
阴极= 0.799V
E = 阴极 阳极 + j = 0.799 - ( - 0.763 )+ 0 =1.562 V
计算 E 得正值，原电池(自发电池)
计算 E 得负值，电解池。
Zn2+ + 2e 还原反应
Zn 阴极
Ag
Ag+ +e
氧化反应 阳极
电池总反应 Zn + 2 Ag +
Zn 2+ + 2 Ag
2020年5月18日
12
原电池表示法
(-)Zn l Zn 2+(a Zn 2+ mol/L) l l Ag + (a Ag + mol/L) l Ag (+)
阳 (氧化)
阴(还原)
2020年5月18日
8
电化学电池
B）非液接电池：两电极分别与不同溶液接触。如图所示。
根据能量转换方式亦可分为两类： A）原电池(Galvanic or voltaic cell)：化学能——电能 B）电解池(Electrolytic cell)：电能——化学能
2020年5月18日
9
➢电化学电池 原电池
2020年5月18日
3
第1章
电位分析法 及离子选择性电极
Potentiometry and Ion Selective Electrade
主要内容
1 电分析概述 2 电化学电池 3 电位分析法的理论依据 4 常用电极
2020年5月18日
5
➢电分析概述
一、电化学分析( electrochemical analysis )
Pt, H2(p=101325Pa) ︱H + (a H+ =1 mol·L-1) H2 = 2H++ 2e
任何温度下 H2 = 0
4. 标准电极的条件：电位稳定，重现性好，容易制备. Ag / AgCl , Hg / Hg2Cl2
2020年5月18日
16
电极电位值符号
Zn→Zn 2++2e 氧化反应 (25℃,1mol/L)
2020年5月18日
2
上次课重点
3.为什么仪器分析测微量，化学分析测常量？ 仪器分析误差大，测定常量测不准；化学分析测微量，
消耗标准溶液少（不到1滴）检测不出来 4.仪器分析有哪些特点？
灵敏度高、选择性高、误差较大、操作简便、样品用 量少、价格高 5.仪器分析测定一般过程是什么？
待测试样x——转换器——电信号——测定电信号求出 被测物质含量。
根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方
法称电化学分析。
它是以溶液电导、电位、电流和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。电化学分析方法主要有下
面几类：
1.电导分析法： 测定电阻参量
2.电位分析法： 测定电压参量
3.电解分析法： 测定电量参量
4.库仑分析法： 测定电流-时间参量
（﹣）负极
半电池反应
Zn
Zn 2+ + 2e
氧化反应 阳极
化学能
电能
（﹢）正极
半电池反应
Ag + +e 还原反应
Ag 阴极
电池 反应 Zn + 2 Ag +
2020年5月18日
Zn 2+ + 2 Ag
10
➢电化学电池 电解池
（﹣）负极 半电池反应
Zn2++2e Zn 还原反应 阴极
化学能
电能
（﹢）正极
1
仪器分析检验技术
工业分析与检验专业 白立军
2020年5月18日
上次课重点
1、什么是仪器分析？ 基于物质的物理性质和物理化学性质而建立起来的分析方 法。
2.仪器分析与化学定量分析关系是什么？ （1）化学分析是基础，仪器分析是发展方向 （2）两者互补，不能相互取代。化学分析测定常量，仪器分
析测定方微法量分（类1%临界）和复杂体系 （3）（根分据析所化用学标包准溶含液化）学分析和仪器分析
2020年5月18日池是化学能与电能互相转换的装置。 2、组成化学电池的条件：1) 电极之间以导线相联；2)电解质溶 液间以一定方式保持接触使离子从一方迁移到另一方；3) 发生 电极反应或电极上发生电子转移。
3、电池分类： 根 据 电 解 质 的 接 触 方 式 不 同 ， 可分为液接电池和非液接电池。 A) 液接电池：两电极共同一种溶 液。
E= Zn /Zn 2+= - 0. 673 V
e Zn→Zn 2+
(H2) Pt H+
2020年5月18日
Ag+ +e →Ag 还原反应(25℃,1mol/L)
E= Ag/Ag+= + 0.779 V
(H2) Pt
H+
e Ag +→Ag
17
5.极谱法和伏安： 测定电压-电流参量
2020年5月18日
6
➢电分析概述
二、电分析方法特点 1) 分析检测限低； 2) 元素形态分析：如Ce(III)及Ce(IV)分析 3) 产生电信号，可直接测定。仪器简单、便宜； 4) 多数情况可以得到化合物的活度而不只是浓度，如在生理 学研究中，Ca2+或K+的活度大小比其浓度大小更有意义； 5) 可得到许多有用的信息：界面电荷转移的化学计量学和速 率；传质速率；吸附或化学吸附特性；化学反应的速率常数 和平衡常数测定等； 6)都是建立在一种电化学反应装置上进行的。
半电池 Zn l Zn 2+
Zn= Zn 2+ + 2e
放出
Zn → Zn 2+ + 2e倾向
∨ 多余e
Zn 2+ + 2e → Zn倾向
e
-+
15
电极电位值
1. 一个孤立电极的电极电位值无法测量的 2. 用相对数值来表示一个电极的电极电位值 3. 使用标准氢电极（S.H.E）作为测量标准
2020年5月18日
13
要点
1. 半电池不能单独进行反应 2. 有液接界的电池，没有液接界的电池 3. 阴极阳极 ，正极负极 4. 电池电动势的计算，自发电池的判别 5. 电池的可逆性
2020年5月18日
14
➢电位分析法的理论依据
电极电位来源
e
Zn
Zn 2+
Zn
Zn 2+
Zn
Zn 2+
-+
-+
-+ （1 – 8 nm )
半电池反应
Ag
Ag+ +e
氧化反应 阳极
电解池反应
2020年5月18日
Zn + 2 Ag +
Zn 2+ + 2 Ag
11
➢电化学电池
两者关系 (△G)P.T = - nEF
化学能
原电池 电解池
电能
（﹣）负极
半电池反应
Zn
Zn2+ + 2e
氧化反应 阳极
（﹢）正极
半电池反应
Ag+ +e
Ag
还原反应 阴极
电极电位
液接界电位
电极电位
(L-S) (25℃, a = 1mol/L )
(L-L)
(L-S)
阳极 = - 0.763 V
j = 0
阴极= 0.799V
E = 阴极 阳极 + j = 0.799 - ( - 0.763 )+ 0 =1.562 V
计算 E 得正值，原电池(自发电池)
计算 E 得负值，电解池。
Zn2+ + 2e 还原反应
Zn 阴极
Ag
Ag+ +e
氧化反应 阳极
电池总反应 Zn + 2 Ag +
Zn 2+ + 2 Ag
2020年5月18日
12
原电池表示法
(-)Zn l Zn 2+(a Zn 2+ mol/L) l l Ag + (a Ag + mol/L) l Ag (+)
阳 (氧化)
阴(还原)
2020年5月18日
8
电化学电池
B）非液接电池：两电极分别与不同溶液接触。如图所示。
根据能量转换方式亦可分为两类： A）原电池(Galvanic or voltaic cell)：化学能——电能 B）电解池(Electrolytic cell)：电能——化学能
2020年5月18日
9
➢电化学电池 原电池
2020年5月18日
3
第1章
电位分析法 及离子选择性电极
Potentiometry and Ion Selective Electrade
主要内容
1 电分析概述 2 电化学电池 3 电位分析法的理论依据 4 常用电极
2020年5月18日
5
➢电分析概述
一、电化学分析( electrochemical analysis )
Pt, H2(p=101325Pa) ︱H + (a H+ =1 mol·L-1) H2 = 2H++ 2e
任何温度下 H2 = 0
4. 标准电极的条件：电位稳定，重现性好，容易制备. Ag / AgCl , Hg / Hg2Cl2
2020年5月18日
16
电极电位值符号
Zn→Zn 2++2e 氧化反应 (25℃,1mol/L)
2020年5月18日
2
上次课重点
3.为什么仪器分析测微量，化学分析测常量？ 仪器分析误差大，测定常量测不准；化学分析测微量，
消耗标准溶液少（不到1滴）检测不出来 4.仪器分析有哪些特点？
灵敏度高、选择性高、误差较大、操作简便、样品用 量少、价格高 5.仪器分析测定一般过程是什么？
待测试样x——转换器——电信号——测定电信号求出 被测物质含量。
根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方
法称电化学分析。
它是以溶液电导、电位、电流和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。电化学分析方法主要有下
面几类：
1.电导分析法： 测定电阻参量
2.电位分析法： 测定电压参量
3.电解分析法： 测定电量参量
4.库仑分析法： 测定电流-时间参量
（﹣）负极
半电池反应
Zn
Zn 2+ + 2e
氧化反应 阳极
化学能
电能
（﹢）正极
半电池反应
Ag + +e 还原反应
Ag 阴极
电池 反应 Zn + 2 Ag +
2020年5月18日
Zn 2+ + 2 Ag
10
➢电化学电池 电解池
（﹣）负极 半电池反应
Zn2++2e Zn 还原反应 阴极
化学能
电能
（﹢）正极
1
仪器分析检验技术
工业分析与检验专业 白立军
2020年5月18日
上次课重点
1、什么是仪器分析？ 基于物质的物理性质和物理化学性质而建立起来的分析方 法。
2.仪器分析与化学定量分析关系是什么？ （1）化学分析是基础，仪器分析是发展方向 （2）两者互补，不能相互取代。化学分析测定常量，仪器分
析测定方微法量分（类1%临界）和复杂体系 （3）（根分据析所化用学标包准溶含液化）学分析和仪器分析
2020年5月18日池是化学能与电能互相转换的装置。 2、组成化学电池的条件：1) 电极之间以导线相联；2)电解质溶 液间以一定方式保持接触使离子从一方迁移到另一方；3) 发生 电极反应或电极上发生电子转移。
3、电池分类： 根 据 电 解 质 的 接 触 方 式 不 同 ， 可分为液接电池和非液接电池。 A) 液接电池：两电极共同一种溶 液。
E= Zn /Zn 2+= - 0. 673 V
e Zn→Zn 2+
(H2) Pt H+
2020年5月18日
Ag+ +e →Ag 还原反应(25℃,1mol/L)
E= Ag/Ag+= + 0.779 V
(H2) Pt
H+
e Ag +→Ag
17
5.极谱法和伏安： 测定电压-电流参量
2020年5月18日
6
➢电分析概述
二、电分析方法特点 1) 分析检测限低； 2) 元素形态分析：如Ce(III)及Ce(IV)分析 3) 产生电信号，可直接测定。仪器简单、便宜； 4) 多数情况可以得到化合物的活度而不只是浓度，如在生理 学研究中，Ca2+或K+的活度大小比其浓度大小更有意义； 5) 可得到许多有用的信息：界面电荷转移的化学计量学和速 率；传质速率；吸附或化学吸附特性；化学反应的速率常数 和平衡常数测定等； 6)都是建立在一种电化学反应装置上进行的。