基础化学实验教学示范《物理化学实验》课程教学课件（PPT讲稿）实验12 氯离子选择性电极的测试和应用

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用一、实验目的1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法。2．掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理3．了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 1. 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方 法。 2. 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基 本原理。 3. 了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。 一、实验目的

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用二、实验原理离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。该技术广泛应用于海洋、土壤、地质、化工、医学等各个领域中。本实验所用的氯离子选择性电极是把AgC1和Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成。其结构如下图所示。化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 二、实验原理 离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通过简单的 电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。该技术广泛应用 于海洋、土壤、地质、化工、医学等各个领域中。 本实验所用的氯离子选择性电极是把AgCl和Ag2S的沉淀 混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制 成。其结构如下图所示

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用电极帽电极管电极引线膜片氯离子选性电极结构示意图化学化工学院

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实验12：氯离子选择性电极的测试和应用1.电极电位与离子浓度的关系离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜-液界面上产生一特定的电位响应值。电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方程来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式成立：RTE=EIn acr(1)0F由于：aCLCI(2)化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 = − − Cl 0. ln a F RT E E − = − Cl Cl a  C 1. 电极电位与离子浓度的关系 离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电化学敏感 元件，将其插入待测液中时，在膜-液界面上产生一特定的电 位响应值。 电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方程来描 述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式成立： (1) 由于： (2)

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用根据德拜一一休克尔极限公式log +=-常数/I(3)其中，为离子强度。在测定工作中，只要固定离子强度，则土可视作定值，所以式（1)可写为：RT(4)E= EIn(F由上式可知，E与1nCcl-之间呈线性关系。只要我们测出不同Cc1-值时的电位值E，作E-1nCci-图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性电极的测量范围约为10-1mo1·dm-3～~10-5mo1 : dm-3。化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 根据德拜－－休克尔极限公式： (3) 其中，I为离子强度。在测定工作中，只要固定离子强度， 则γ±可视作定值，所以式(1)可写为： (4) 由上式可知，E与lnCCl-之间呈线性关系。只要我们测出不同 CCl-值时的电位值E，作E-lnCCl-图，就可了解电极的性能，并 可确定其测量范围。氯离子选择性电极的测量范围约为 10-1mol·dm-3～10-5mol·dm-3 。 − − =  Cl C F RT E E0 ln log = −常数 I  

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用2.离子选择性电极的选择性及选择系数离子选择性电极对待测离子具有特定的响应特性，但其它离子仍可对其产生一定的干扰。电极选择性的好坏，常用选择系数表示。若以和汾别代表待测离子及干扰离子，则：RTN(5)E=E.±Ina; +kijajzjnF式中，Z;及Z分别代表i和离子的电荷数；k;为该电极对j离子的选择系数。式中的“一”及“十”分别适用于阴、阳离子选择性电极。由上式可见，ki越小，表示离子对被测离子的干扰越小也就表示电极的选择性越好。通常把ki值小于10-3者认为无明显干扰。化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 离子选择性电极对待测离子具有特定的响应特性，但其它离子 仍可对其产生一定的干扰。电极选择性的好坏，常用选择系数 表示。若以i和j分别代表待测离子及干扰离子，则： (5) 式中，Zi及Zj分别代表i和j离子的电荷数；kij为该电极对j 离子的选择系数。式中的“－”及“＋”分别适用于阴、阳离 子选择性电极。 由上式可见，kij越小，表示j离子对被测离子的干扰越小， 也就表示电极的选择性越好。通常把kij值小于10-3者认为无明 显干扰。 2. 离子选择性电极的选择性及选择系数       =  + j i Z Z 0 i i j j ln a k a nF RT E E

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用K;的测定当z,一z时，测定k最简单的方法是分别溶液法。就是分别测定在具有相同活度的离子和这两个溶液中该离子选择性电极的电位E和E，则：RT(6)InE, = E.±（nFRT(7)In(E, = E。土nFRTn kAE=E, -E,(8)三十nF化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 当zi＝zj时，测定kij最简单的方法是分别溶液法。就 是分别测定在具有相同活度的离子i和j这两个溶液中该离子 选择性电极的电位E1和E2，则： (6) (7) (8) ln( 0) 1 = 0  ai + nF RT E E ( ) i ja j k nF RT E2 = E0  ln 0 + i j k nF RT E = E1 − E2 =  ln Kij的测定

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用对于阴离子选择性电极：(E, - E2 )nF门RT化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 对于阴离子选择性电极： ( ) RT E E nF kij 1 2 ln − =

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用三、药品仪器酸度计1台；电磁搅拌器1台；217型饱和甘汞电极1支；氯离子选择性电极1支；容量瓶（1000mL，1只、100mL，10只）；移液管（50mL，1支、10mL，6支）。KC1（A.R.）；KNO3(A.R.）；0.1%Ca(Ac)2溶液；风干土壤样品。化学化工学院

化学化工学院 实验12：氯离子选择性电极的测试和应用 三、药品仪器 酸度计1台；电磁搅拌器1台；217型饱和甘汞电极1支；氯 离子选择性电极1支；容量瓶(1000mL，1只、100mL，10只)； 移液管(50mL，1支、10mL，6支)。 KCl(A.R.)；KNO3(A.R.)；0.1%Ca(Ac)2溶液；风干土壤 样品

实验12：氯离子选择性电极的测试和应用217型饱和甘汞电极（双液甘汞电极）化学化工学院

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