第六章电分析概论

1、Company Logo概论概论电解和库电解和库仑分析法仑分析法电位分电位分析法析法极谱分析极谱分析法法2008.5.27电分析化学电分析化学电导分电导分析法析法Company Logo第六章第六章 电化学分析概论电化学分析概论原电池和电解池1电极电位与液体接界电位电极电位与液体接界电位2电极的种类电极的种类32008.5.2724电导分析法电导分析法Company Logo 电化学分析法电化学分析法是利用物质的是利用物质的电化学性质及其电化学性质及其变化规律变化规律来进行分析的一类仪器分析来进行分析的一类仪器分析方法。方法。 通常将待测物质组成一个化学电池通常将待测物质组成一个化学电池( (

2、原电池或原电池或电解池电解池) )，通过测量电池的，通过测量电池的电位、电流、电导和电电位、电流、电导和电量量等电化学参数，并根据电化学参数与待测物质的等电化学参数，并根据电化学参数与待测物质的某些量之间的关系，实现对待测物质的分析。某些量之间的关系，实现对待测物质的分析。Company Logo一、历史发展一、历史发展1、初期阶段，方法原理的建立、初期阶段，方法原理的建立 1800年，意大利物理学家伏特年，意大利物理学家伏特(A. Volta)制造了伏特堆制造了伏特堆电池，出现了电池，出现了电源电源。 1801年，年，W.Cruikshank，发现金属的电解作铜和银，发现金属的电解作铜和银的

3、定性分析方法。的定性分析方法。 1834年，法拉第年，法拉第(M. Faraday)发表了发表了“关于电的实验关于电的实验研究研究”提出提出“电解质电解质”、“电极电极”、“阳极阳极”、“阴极阴极”、 “离离子子”、阴、阳离子、阴、阳离子”等概念。提出等概念。提出Faraday定律定律Q=nFM。 6-1 电化学分析法的发展与分类发展与分类Company LogoA. Volta (伏特）伏特）1745-1827Volta PileCompany LogoVolta PileCompany Logo 1864年年Gibbs首次利用电解法测定铜，用称量方法测首次利用电解法测定铜，用称量方法测定沉

4、积物的重量。定沉积物的重量。 1889年，年，W.Nernst提出提出能斯特方程能斯特方程。 1908年年H. J. S. Sand使用控制电位方法进行了电解分析。使用控制电位方法进行了电解分析。 1922年，年，J.Heyrovsky，创立极谱学。，创立极谱学。 1925年，志方益三制作了第一台极谱仪。年，志方益三制作了第一台极谱仪。 1934年，年，D.Ilkovic提出提出扩散电流方程扩散电流方程。(Id = k C) 1942年，年，A. Hickling研制成功三电极恒电位仪。研制成功三电极恒电位仪。 上世纪上世纪50年代后普遍应用运算发达电路，恒电位仪、恒电年代后普遍应用运算发达电

5、路，恒电位仪、恒电流仪和积分仪成型。为控制电位电解和库仑分析提供方便。流仪和积分仪成型。为控制电位电解和库仑分析提供方便。Company Logo2、电分析方法体系的发展与完善、电分析方法体系的发展与完善 电分析成为独立方法分支的电分析成为独立方法分支的标志标志是什么呢？就是上述是什么呢？就是上述三大定量关系三大定量关系(恒电位仪、恒电流仪和积分仪恒电位仪、恒电流仪和积分仪)的建立。的建立。3、近代电分析方法、近代电分析方法 固体电子线路出现固体电子线路出现，从仪器上开始突破，克服充电电，从仪器上开始突破，克服充电电流的问题流的问题. 1952年，年，G.C.Barker提出方波极谱。提出方波

6、极谱。 1966年，年，S.Frant和和J.Ross提出提出单晶单晶(LaF3)作为作为F-选择选择电极电极，“膜电位膜电位”理论建立完善。其它分析方法，催化波理论建立完善。其它分析方法，催化波和溶出法等的发展，主要从提高灵敏度方面作出贡献。和溶出法等的发展，主要从提高灵敏度方面作出贡献。Company Logo 时间和空间上体现时间和空间上体现“快快”，“小小” 与与“大大” 。（1）化学修饰电极（）化学修饰电极（chemically modified electrodes）（2）生物电化学传感器（）生物电化学传感器（Biosensor）（3）光谱）光谱-电化学方法电化学方法 （ Elec

7、trospectrochemistry）（4）超微电极（）超微电极（Ultramicroelectrodes） （5）另一个重要内容是微型计算机的应用，使电分析）另一个重要内容是微型计算机的应用，使电分析 方法产生飞跃。方法产生飞跃。 4、现代电分析方法、现代电分析方法Company Logo二、分类二、分类1 1、按、按IUPACIUPAC的推荐分类的推荐分类: :第一类第一类.既不涉及双电层也不涉及电极反应既不涉及双电层也不涉及电极反应 如电导分析和高频滴定第二类第二类.涉及双电层但不涉及电极反应涉及双电层但不涉及电极反应 如表面张力的测定如表面张力的测定第三类第三类.涉及电极反应涉及电极

8、反应 如电位分析法如电位分析法.电解分析法电解分析法.库仑分析法库仑分析法. 极谱和伏安分析法极谱和伏安分析法Company Logo2 2、按测量的电学参数分类、按测量的电学参数分类: :1.电导分析法电导分析法-测量溶液的电导测量溶液的电导2.电位分析法电位分析法-测量电池电动势或电极电位测量电池电动势或电极电位3.电解分析法电解分析法-将电子作为将电子作为“沉淀剂沉淀剂”使被测物在电极使被测物在电极上上 析出，再进行称量析出，再进行称量4.库仑分析法库仑分析法-依据电解过程中消耗的电量求算依据电解过程中消耗的电量求算5.伏安法伏安法-电解过程中电流随电压变化的曲线进行测定电解过程中电流随

9、电压变化的曲线进行测定6.极谱法极谱法-伏安法伏安法中使用滴汞电极进行测定中使用滴汞电极进行测定Company Logo二. 电化学分析法的特点（1 1）灵敏度、准确度高，选择性好灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可以达到被测物质的最低量可以达到1010-12-12mol/Lmol/L数量级。数量级。（2 2）电化学仪器装置较为简单，操作方便电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。控制和在线分析。（3 3）应用广泛应用广泛 传统电化学分析：无机离子的分析；传统电化学分析：无机

10、离子的分析； 测定有机化合物也日益广泛；测定有机化合物也日益广泛； 有机电化学分析；药物分析；有机电化学分析；药物分析； 电化学分析在药物分析中也有较多应用。电化学分析在药物分析中也有较多应用。 活体分析。活体分析。Company Logo一、化学电池及其分类：一、化学电池及其分类：1 1、化学电池定义、化学电池定义 化学电池是化学能与电能互相转换的装置化学电池是化学能与电能互相转换的装置 它是由一对电极、电解质和外电路三部分组成。它是由一对电极、电解质和外电路三部分组成。化学能电能电解池电能化学能原电池按能量转化分接触方式分按电解质的盐桥等连接。用半透膜、烧结玻璃或溶液中两电极浸在不同电解质

11、有液接电池溶液中两电极浸在同一电解质无液接电池,6-2 化学电池化学电池2、电池分类、电池分类电导池电导池Company Logo锌电极，锌电极，负极负极( (阳极阳极) )：ZnZn2+ 2e 氧化反应氧化反应铜电极，铜电极，正极正极( (阴极阴极) )：Cu2+2eCu 还原反应还原反应原电池的总反应：原电池的总反应：ZnCu2+Zn2+Cu此电池反应可以此电池反应可以自发进行自发进行。 二、原电池二、原电池图图6.1 Cu-Zn原电池示意图原电池示意图1-素烧瓷片或盐桥；素烧瓷片或盐桥；2-检流计检流计Company Logo原电池的两个条件原电池的两个条件: : 1.反应物中的氧化剂和

12、还原剂须分隔开来，不能使反应物中的氧化剂和还原剂须分隔开来，不能使其直接接触；其直接接触； 2.电子由还原剂传递给氧化剂要通过溶液之外的导电子由还原剂传递给氧化剂要通过溶液之外的导线（外电路）线（外电路）Company Logo锌电极，锌电极，负极负极( (阴极阴极) )：Zn2+2eZn 还原反应还原反应铜电极，铜电极，正极正极( (阳极阳极) )：CuCu2+2e 氧化反应氧化反应电解池的总反应：电解池的总反应： Zn2+CuZnCu2+ 此反应不能自发进行。此反应不能自发进行。 二、电解池二、电解池图图6.2 Cu-Zn电解池示意图电解池示意图1-素烧瓷片或盐桥；素烧瓷片或盐桥；2-外电

13、源外电源如果外电源的电如果外电源的电压稍大于原电池压稍大于原电池的电动势，且方的电动势，且方向相反时。向相反时。Company Logo原原电电池池与与电电解解池池的的对对比比 原原 电电 池池 电电 解解 池池 电电子子流流动动的的方方向向 由由负负极极流流向向正正极极 由由阳阳极极流流向向阴阴极极 电电极极名名称称 电电极极反反应应 负负极极（电电子子流流出出的的极极） 氧氧化化反反应应 正正极极（电电子子流流入入的的极极） 还还原原反反应应 阴阴极极（接接电电源源负负极极） 还还原原反反应应 阳阳极极 （接接电电源源正正极极） 氧氧化化反反应应 正、负极和阴、阳极的区分正、负极和阴、阳极

14、的区分（正、负极是物理学上的分类，阴、阳极是化学上常用的称呼）（正、负极是物理学上的分类，阴、阳极是化学上常用的称呼）电位电位高的为正极，电位低的为负极；高的为正极，电位低的为负极；发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极。发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极。三、原电池和电解池的比较三、原电池和电解池的比较表表6.1 Company Logo电池的表示方法电池的表示方法原电池原电池 (阳-)Zn|ZnSO4(xmol/L) | CuSO4(ymol/L)|Cu (阴极+)电解池电解池 (阳+) Cu|CuSO4(ymol/L) | ZnSO4(xmol/L)|Zn (阴极-) Com

15、pany Logo书写电池式的规则书写电池式的规则v (1)左边电极进行氧化反应，右边电极进行还原反应。左边电极进行氧化反应，右边电极进行还原反应。v (2) 电极的两相界面和不相混的两种溶液之间的界面、电极的两相界面和不相混的两种溶液之间的界面、都都 用单竖线用单竖线“”表示。当两种溶液通过盐桥连接时，表示。当两种溶液通过盐桥连接时，已消除液接电位时，则用双竖线已消除液接电位时，则用双竖线“”表示。表示。v (3)电解质位于两电极之间。电解质位于两电极之间。v (4)气体或均相电极反应，反应本身不能直接作电极，气体或均相电极反应，反应本身不能直接作电极，要用惰性材料作电极，以传导电流，在表示

16、图中要指出要用惰性材料作电极，以传导电流，在表示图中要指出何种电极材料（如何种电极材料（如Pt, Au, c等）。等）。v (5)电池中的溶液应注明浓电池中的溶液应注明浓 (活活) 度，如有气体则应注明度，如有气体则应注明压力，温度，若不注明系指摄氏压力，温度，若不注明系指摄氏25oC和和1大气大气压。Company Logov半电池反应的书写半电池反应的书写IUPAC规定规定: 半电池反应写成还原过程半电池反应写成还原过程 OX+ne-Red锌电极，锌电极，负极负极(阳极阳极)：ZnZn2+ 2e 氧化反应氧化反应铜电极，铜电极，正极正极(阴极阴极)：Cu2+2eCu 还原反应还原反应锌电极

17、，锌电极，负极负极(阴极阴极)：Zn2+2eZn 还原反应还原反应铜电极，铜电极，正极正极(阳极阳极)：CuCu2+2e 氧化反应氧化反应Company Logo例例1 1： 2Ag + Hg2Cl2 2Hg + AgCl 阳极：阳极：Ag + Cl- - e AgCl 阴极：阴极：Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl-原电池表示为：原电池表示为： Ag AgCl(s), Cl-(1)Cl-(2), Hg2Cl2(s) Hg(l)Company Logo例例2： H2 (P1) + Cl2 (P2) 2HCl 阳极阳极 H2 2e 2H+ 阴极阴极 Cl2 + 2e 2Cl- 原电池表示

18、：原电池表示： Pt H2(P1), H+(1)Cl-(2), Cl2(P2) PtCompany Logo6-3 电极电位与液体接界电位电极电位与液体接界电位一、电极电位一、电极电位(平衡电极电位平衡电极电位)以锌以锌-硫酸锌为例硫酸锌为例 当锌片与硫酸锌溶液接触时，金属锌中当锌片与硫酸锌溶液接触时，金属锌中Zn2+的化学的化学势大于溶液中势大于溶液中Zn2+的化学势的化学势,则锌不断溶解到溶液中则锌不断溶解到溶液中,而电而电子留在锌片上。子留在锌片上。结果：结果：金属带负电，溶液带正电；形成金属带负电，溶液带正电；形成双电层。双电层。 当当Zn2+ 的迁移的迁移达到动态平衡时，相间平衡电位

19、达到动态平衡时，相间平衡电位成为成为平衡电极电位。平衡电极电位。Company Logo二、电极电位的测量二、电极电位的测量相对电极电位相对电极电位 规定：将规定：将标准氢电极标准氢电极作为负极与待测电极组成电池，电位作为负极与待测电极组成电池，电位差即该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为差即该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之为负；正，反之为负； Pt H2(101 325 Pa ),H+(1mol/L) Ag2+(1mol/L) Ag 电位差：电位差：+0.799 V；银电极的；银电极的标准电极电位：标准电极电位：+0.799 V。 常温条件下常温条件下

20、(298.15K)，以水为溶剂，当氧化态和还原态，以水为溶剂，当氧化态和还原态的活度的活度a等于等于1，气体分压为，气体分压为101.325kPa时的电极电位称为时的电极电位称为标准标准电极电位。电极电位。条件电电位：条件电电位：氧化态和还原态的浓度均等于氧化态和还原态的浓度均等于1，活度系数为常，活度系数为常数时，在特定介质中测得的电极电位数时，在特定介质中测得的电极电位Company Logo 标准氢电极标准氢电极当当H2气的压力为气的压力为101325Pa，H+离子的活度为离子的活度为1mol/L时的氢电极，规定其电极电位在所时的氢电极，规定其电极电位在所有温度下都为零。有温度下都为零。

21、 电极反应：电极反应： 2H+ + 2e H2图6.3Company LogoTable 6.2Company Logo （电极电位与溶液中待测离子间的定量关系）。（电极电位与溶液中待测离子间的定量关系）。 对于氧化还原体系：对于氧化还原体系：Ox + ne- = ReddOxdOxaanFRTEEReRe/ln三、三、Nernst 方程方程理论基础理论基础Company Logo对于金属电极（还原态为金属，活度定为对于金属电极（还原态为金属，活度定为1 1）：）：nnMO/MMlnanFRTEE+ 待测溶液待测溶液电池电池测定测定 E 求求aX CX （+）参比电极）参比电极 (或标液或标液

22、)第一次课Company Logo活度系数活度系数 i i的计算的计算iiiZcI221IZii25 . 0lg1512. 0lg2IBIZii德拜德拜-休克尔公式休克尔公式德拜德拜- -休克尔极限公式休克尔极限公式c ci复习复习Company Logo定义定义：在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液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。称之为接触界面上，存在着微小的电位差。称之为液体接界液体接界电位电位。1、液接电位的形成、液接电位的形成 各种离子具有不同的迁移速率而引起。各种离子具有不同的迁移速率而引起。2、液接电位的消除、液接电位的消除盐桥盐桥盐桥：

23、盐桥：饱和饱和KCl溶液中加入溶液中加入3%琼脂；琼脂； K+、Cl-的扩散速度接近的扩散速度接近,液接电位保持恒定液接电位保持恒定1-2mV。四、液接电位与盐桥四、液接电位与盐桥Company Logo图6.4Company Logo注意：注意： a.盐桥中电解质不含有被测离子。盐桥中电解质不含有被测离子。 b.电解质的正负离子的迁移率应该基本相等。电解质的正负离子的迁移率应该基本相等。 c.要保持盐桥内离子浓度的离子强度要保持盐桥内离子浓度的离子强度510倍于被测溶液。倍于被测溶液。常用作盐桥的电解质有：常用作盐桥的电解质有：KCl，NH4Cl，KNO3等。等。问题：在何种情况下要用双盐桥

24、甘汞电极？问题：在何种情况下要用双盐桥甘汞电极？ 若待测液含有与甘汞电极的盐桥（若待测液含有与甘汞电极的盐桥（KCl）相同的待测离子）相同的待测离子或与盐桥发生反应时，可用双盐桥甘汞电极作为参比电极，即或与盐桥发生反应时，可用双盐桥甘汞电极作为参比电极，即在在KCl盐桥外部再加第二盐桥，常选用盐桥外部再加第二盐桥，常选用KNO3和和NH4NO3等作为等作为第二盐桥溶液。第二盐桥溶液。Company Logo(1) 电极的极化：电极的极化：当较大的电流流过电池时，电极电位将偏离可当较大的电流流过电池时，电极电位将偏离可逆平衡电极电位的现象逆平衡电极电位的现象(2) 极化的分类极化的分类浓差极化：

25、浓差极化：有电流流过电极时，由于溶液中离子的扩散速度跟有电流流过电极时，由于溶液中离子的扩散速度跟不上电极反应速度，导致电极表面附近溶液的浓度和主体溶液不上电极反应速度，导致电极表面附近溶液的浓度和主体溶液的浓度发生了差别所引起的电极电位偏离平衡电位的现象。的浓度发生了差别所引起的电极电位偏离平衡电位的现象。电化学极化电化学极化：当电流通过电极时，由于电极反应中某一步骤进当电流通过电极时，由于电极反应中某一步骤进行的迟缓性所引起的电极带电程度与可逆情况下不同而导致电行的迟缓性所引起的电极带电程度与可逆情况下不同而导致电极电位偏离平衡电位的现象极电位偏离平衡电位的现象(3) 极化的结果极化的结果

26、：阴极电位更负；阳极电位更正。：阴极电位更负；阳极电位更正。五、电极的极化与超电位五、电极的极化与超电位Company Logo(4) 影响因素：影响因素： 电极大小和形状、电解质溶液组成、搅拌情况、温电极大小和形状、电解质溶液组成、搅拌情况、温度、电流密度、电池中反应物与生成物的物理状态、电度、电流密度、电池中反应物与生成物的物理状态、电极成份。极成份。 可通过增大电极面积，减小电流密度，提高溶液温可通过增大电极面积，减小电流密度，提高溶液温度，加速搅拌来减小极化。度，加速搅拌来减小极化。 Company Logo1 1、定义：、定义： 由于极化，使实际电位和可逆的平衡电位之间存在差异，由于

27、极化，使实际电位和可逆的平衡电位之间存在差异，此差异即为超电位此差异即为超电位( (过电位、超电压过电位、超电压) ) 。 浓差过电位浓差过电位和和活化过电位活化过电位：在电化学分析中，如果没有指明，过电位一：在电化学分析中，如果没有指明，过电位一般指活化过电位，过电位的数值无法从理论上进行计算。般指活化过电位，过电位的数值无法从理论上进行计算。2 2、影响规律：、影响规律： 电流密度电流密度 ， T T ， 电极化学成份不同，电极化学成份不同， 不同不同 产物是气体的电极，其产物是气体的电极，其 大；金属电极和仅仅离子价态改大；金属电极和仅仅离子价态改变的电极过程，变的电极过程， 较低；较低

28、；2、超电位、超电位 Company Logo电解分析法电解分析法分解电压和析出电位分解电压和析出电位()()E阳分理阴()()()()acE阳分阴()()()()acEiR阳外阴通常通常, ,可设可设iR0, ,则则()()()()acEE阳外分阴注意：注意： 为阳极过电位，为正值，为阳极过电位，为正值， 为阴极过电位，为负值为阴极过电位，为负值acCompany Logo6-4 电极的种类电极的种类v 第一类电极第一类电极(Electrode of the first kind)：亦称金属基电极：亦称金属基电极(M Mn+) 第二类电极第二类电极：亦称金属：亦称金属-难溶盐电极或络离子（难

29、溶盐电极或络离子（M MXn，X）/0.059lgnnoMMMaz00,00.059lg0.059lg0.059lg()nnnMMMsp MXnXazaazKza一、根据电极的组成体系及作用原理分类一、根据电极的组成体系及作用原理分类Company Logo224224,0,0.0590.059lglg22sp Ag C OCasp CaC OKaK第三类电极第三类电极：M (MX+NX+N+)其中其中MX，NX是难溶化合物或难离解配合物。是难溶化合物或难离解配合物。 Ag|Ag2C2O4,CaC2O4,Ca2+电极反应：电极反应：Ag2C2O4+2e=2Ag+ + C2O42- 2Ca 0a

30、lg20592. 0 Company Logo 22Ca 0CaCaYHgYHgY,fCaY,f0alg20592. 0alg20592. 0aalg20592. 0KKlg20592. 0 对于难离解的配合物，如对于难离解的配合物，如Hg|HgY2-,CaY2-,Ca2+电极电极电极反应：电极反应：HgY2- + 2e =Hg + Y4-(四四) 零类电极零类电极(Metallic redox indicators)：亦称惰性电极。：亦称惰性电极。电极本身不发生氧化还原反应，只提供电子交换场所起传电极本身不发生氧化还原反应，只提供电子交换场所起传导电流的作用。如导电流的作用。如Pt|Fe3+

31、,Fe2+电极电极, Pt|Ce4+,Ce3+电极等。电极等。 23FeFe0aalg0592. 0 （五）膜电极（离子选择性电极）（五）膜电极（离子选择性电极）Company Logo1、正极和负极、正极和负极2、阳极和阴极、阳极和阴极3、指示电极和工作电极，参比电极和辅助电极、指示电极和工作电极，参比电极和辅助电极 在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极，称在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极，称为为指示电极指示电极。 当有较大电流通过，溶液的主体浓度发生显著变化的电极，当有较大电流通过，溶液的主体浓度发生显著变化的电极，称为称为工作电极工作电极。 在测量过程中，具有

32、恒定电位的电极称为在测量过程中，具有恒定电位的电极称为参比电极参比电极，是测量，是测量电极电位的参考标准。电极电位的参考标准。 辅助电极辅助电极与工作电极组成电池，形成通路，但电极上进行的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，它电化学反应并非实验所需研究或测试的，它只是提供电子传递的场所。二、电极的名称二、电极的名称Company Logo4、极化电极和去极化电极、极化电极和去极化电极 在电解过程中，电极的电位完全随着外加电压的变化而变化，或在电解过程中，电极的电位完全随着外加电压的变化而变化，或当电极的电位改变很大而电流改变很小时，这一类电极称为当电

33、极的电位改变很大而电流改变很小时，这一类电极称为极化电极极化电极。 当电极电位不随外加电压的变化而改变，或当电极的电位改变很当电极电位不随外加电压的变化而改变，或当电极的电位改变很小而电流改变很大时，这一类电极称为小而电流改变很大时，这一类电极称为去极化电极去极化电极。5、微电极和超微电极。、微电极和超微电极。 根据测量所用电极的尺寸大小分类根据测量所用电极的尺寸大小分类6、裸电极和修饰电极。、裸电极和修饰电极。 根据测量所用电极是否修饰进行分类根据测量所用电极是否修饰进行分类7、根据电极材料的不同来分类、根据电极材料的不同来分类 如碳电极、铂电极、金电极、汞电极如碳电极、铂电极、金电极、汞电

34、极 如电位分析法中饱如电位分析法中饱和甘汞电极和离子和甘汞电极和离子选择性电极。选择性电极。如普通极谱中所用的滴汞电极。如普通极谱中所用的滴汞电极。 库仑分析中的两只铂电极。库仑分析中的两只铂电极。Company Logo标准氢电极标准氢电极 基准，电位值为零基准，电位值为零( (任何温度任何温度) )。 甘汞电极甘汞电极 电极反应电极反应：Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl- 半电池符号半电池符号：Hg|Hg2Cl2（固），（固），KCl 电极电位电极电位（25）：）：222222O22Hg Cl/Hg22HgCl/HgOHg Cl/HgHgCl/Hg(Hg Cl )0.05

35、9lg2(Hg)(Cl )0.059lg (Cl )aEEaaEEa参比电极参比电极Company Logo表表6.3 甘汞电极的电极电位（甘汞电极的电极电位（ 25）温度校正，对于温度校正，对于SCE，t 时的电极电位为：时的电极电位为：Et= 0.2438- 7.610-4(t-25) （V）Company Logo银银- -氯化银电极氯化银电极温度校正温度校正，（标准，（标准Ag-AgCl电极），电极），t 时的电极电位为：时的电极电位为： Et= 0.2223- 610-4(t-25) （V） 银丝镀上一层银丝镀上一层AgCl沉淀沉淀,浸在一定浓度浸在一定浓度的的KCl溶液中即构成了银

36、溶液中即构成了银-氯化银电极氯化银电极。0.1mol/LAg-AgCl电极标准Ag-AgCl电极饱和Ag-AgCl电极KCl浓度 0.1 mol / L 1.0 mol / L 饱和溶液电极电位（V） +0.2880 +0.2223 +0.2000电极反应电极反应：AgCl + e- = Ag + Cl- 半电池符号半电池符号：Ag|AgCl（固）（固），KCl 电极电位电极电位（25）：）： EAgCl/Ag = E AgCl/Ag - 0.059lgaCl- 表表6.4 银银-氯化银电极的电极电位（氯化银电极的电极电位（25）Company Logo图图6.5 甘汞电极和银甘汞电极和银-氯

37、化银电极氯化银电极Company Logo 1)电极内部溶液的液面应始终高于试样溶液液面！电极内部溶液的液面应始终高于试样溶液液面！（防止试样对内部溶液的污染或因外部溶液与（防止试样对内部溶液的污染或因外部溶液与Ag+、Hg2+发生反应而造成液接面的堵塞，尤其是后者，可能发生反应而造成液接面的堵塞，尤其是后者，可能是测量误差的主要来源）。是测量误差的主要来源）。 2)上述试液污染有时是不可避免的，但通常对测定上述试液污染有时是不可避免的，但通常对测定影响较小。但如果影响较小。但如果用此类参比电极测量用此类参比电极测量K+、Cl-、Ag+、Hg2+ 时，其测量误差可能会较大。这时可用盐桥（不含时

38、，其测量误差可能会较大。这时可用盐桥（不含干扰离子的干扰离子的KNO3或或Na2SO4）来克服。）来克服。参比电极使用注意事项参比电极使用注意事项Company Logo6-5 电导分析法：以测量溶液的电导为基础的分析方法。直接电导法：是直接测定溶液的电导值而测出被测 物质的浓度。电导滴定法：是通过电导的突变来确定滴定终点， 然后计算被测物质的含量。 Company Logo微机型电导仪微机型电导仪 数字式电导仪数字式电导仪 笔笔式式电电导导仪仪便便携携式式电电导导仪仪 图图6.6 常用的电导仪常用的电导仪Company LogoLARG11一、基本概念一、基本概念 电解质溶液导电并遵循欧姆定

39、律。电解质溶液导电并遵循欧姆定律。1、电阻、电阻(R) ：在一定温度下，一定浓度电解质溶液的电在一定温度下，一定浓度电解质溶液的电阻阻与电极间的距离与电极间的距离L(cm)成正比，与电极面积成正比，与电极面积A(cm2)成反比成反比2、电导、电导(G) ：是电阻的倒数。单位：西门子（是电阻的倒数。单位：西门子（S） 是衡量电解质溶液导电能力的物理量。是衡量电解质溶液导电能力的物理量。ALR)(:cm电阻率Company Logo13、电导率电导率( ) ：是是电阻率的倒数。电阻率的倒数。单位：单位：S cm-1 电解质溶液的导电是通过离子来进行的，电解质溶液的导电是通过离子来进行的， 与电解质

40、与电解质溶液的的性质和浓度有关。溶液的的性质和浓度有关。电导率电导率- -是指一定体积（是指一定体积（1cm1cm3 3）溶液在距离为溶液在距离为1cm1cm的两电的两电极间的电导极间的电导，电解质的含量可以不同。，电解质的含量可以不同。 k溶液的浓度 k离子迁移速度 k离子所带电荷越高Company Logo图图6.7 Company Logo定义：定义：含有含有1mol电解质的溶液电解质的溶液，在，在距离为距离为1cm的的两电极间两电极间所所 具有的电导具有的电导。3、摩尔电导率、摩尔电导率( m)-为为比较不同电解质的导电能力比较不同电解质的导电能力 m：S cm2 mol-1v：cm3

41、c ：mol cm-3m1000mvcm溶液的浓度0达到最大极限值溶液浓度无限稀时m摩尔摩尔电导率电导率( m)：是指一定量溶质（是指一定量溶质（1mol）溶液的电导。溶液的电导。溶液的体积可以不同。溶液的体积可以不同。Company Logo图图6.8Company Logo1. 直接电导法直接电导法(1) 高纯水质的测定高纯水质的测定 水的纯度取决于水中可溶性电解质的含量。通过测定电导率可以鉴定水的纯度。并可以电导率作为水质标准。 普通蒸馏水的电导率 210-6 S cm-1 离子交换水的电导率 510-7 S cm-1 超纯水的电导率 510-8 S cm-1 (2) 强电解质溶液总浓度

42、的测定强电解质溶液总浓度的测定 土壤,海水的盐度(3) 大气污染物测定大气污染物测定 SO3 NO2, 吸收后测量电导变化；监测酸雨。二、电导分析法应用二、电导分析法应用Company Logo2、电导滴定法电导滴定原理：电导滴定原理：根据滴定过程中溶液电导的突变来确定滴定终点，根据滴定过程中溶液电导的突变来确定滴定终点，然后计算被测物质的含量。然后计算被测物质的含量。酸碱滴定曲线：酸碱滴定曲线：电导滴定常用于稀酸、弱酸、电导滴定常用于稀酸、弱酸、 混合酸等的测定。混合酸等的测定。Company Logo电导滴定测定稀酸、弱酸、混合酸时的滴定曲线形状。电导滴定测定稀酸、弱酸、混合酸时的滴定曲线

43、形状。Company Logo 沉淀滴定沉淀滴定 络合滴定络合滴定H+GAgClVNaClAgNO3+ NaClAgCl NaNO3CN-Hg2+GVCN-Hg22CN- Hg(CN)2GH+OH-VNaOH等当点等当点 酸碱滴定酸碱滴定以NaOH滴定HCl等当点时电导最低Company Logo三、高频电导法1. 1. 特点特点电极不与溶液直接接触；不发生电解、极化、吸附等作用 2. 2. 高频电导分析原理高频电导分析原理振荡频率1兆赫时，离子：不移动，中心离子与离子氛之间的相对振动，正、负电荷重心的相互交变；偶极分子：随电场变化频率快速取向和变形；分子或离子定向极化和变形极化均产生瞬间电流

44、-极化电流，频率小(1兆赫时：与电导电流具有相同数量级；Company Logo练习练习1、无论是原电池还是电解池，发生氧化反应的电极、无论是原电池还是电解池，发生氧化反应的电极都称为（都称为（ ），发生还原反应的电极都称为（），发生还原反应的电极都称为（ ）。）。2、甘汞电极或银、甘汞电极或银-氯化银电极的电极电位值，主要取氯化银电极的电极电位值，主要取决于（决于（ ）。）。3、化学电池通常分为（）、（）、（）。、化学电池通常分为（）、（）、（）。4、超电位的产生是由于（）引起的。、超电位的产生是由于（）引起的。 A外加电压过高外加电压过高 B外加电压过低外加电压过低 C电化学极化和浓差极化

45、电化学极化和浓差极化 D整个电路回路中产生的电压降。整个电路回路中产生的电压降。Company Logo5.已知电极反应已知电极反应Ag+ + e- Ag的的 为为0.799V，电极，电极 反应反应Ag2C2O4+2e- 2Ag+C2O42-的标准电极电位的标准电极电位 为为0.490V，求，求Ag2C2O4的溶度积常数。的溶度积常数。EOAg+,AgEOAg2C2O4,AgCompany Logo解解 提示：标准电极电位提示：标准电极电位 是电对是电对Ag+/Ag在化学在化学反应：反应：2Ag+ C2O42- Ag2C2O4平衡平衡时时,C2O42-=1molL-1的电极电位。的电极电位。

46、根据能斯特方程：根据能斯特方程： = E Ag+ , Ag = = =已知已知 =0.490V, =0.799,令令C2O42-=1EOAg2C2O4,AgEOAg2C2O4,AgEOAg+,AgEOAg+,Ag21242)lg(059. 0OCKspEOAg2C2O4,AgEOAg+,Ag0.059lgAgCompany Logo得到得到 0.490=0.799+0.59lg(ksp/1)1/2 lgKsp=-0.3092/0.059=-10.475 Ksp=3.4 10-11Company Logo6.计算计算AgCl+e- Ag+Cl-电极反应的标准电极电位电极反应的标准电极电位 ( EAgCl,Ag =0.799V,氯化银的氯化银的Ksp=1.810-10)EOAgCl,AgCompany Logo解解 提示：标准电极电位是指电极反应中个组分活度等提示：标准电极电位是指电极反应中个组分活度等于于1时的电极电位时的电极电位.本题中本题中,Ag和和AgCl是固体，活度是常是固体，活度是常数，作为数，作为1。故只要计算出。故只要计算出Cl-=1时银电极的电极电位，时银电极的电极电位，就是该电极反应的标准电极电位。就是该电极反应的标准电极电位。根据能斯特方程，银电极的电极电位