2023-第七章-電位分析法-作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)答案

2024-第七章-電位分析法--作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)答案第七章電位分析法作業(yè)答案

一、選擇題(每題只有1個(gè)正確答案)(2分?10=20分)

1.pH玻璃電極水化膠層傳導(dǎo)電流的離子是()。

A.只有Na+

B.只有H+

C.只有OH-

D.Na+和H+

2.測(cè)定溶液中CO2氣體的氣敏電極，其中介溶液中的平衡離子是()。

A.Cl-

B.SO42-

C.NO3-

D.HCO3-

3.氟電極的主要干擾離子是()。

A.Cl-

B.OH-

C.NO3-

D.SO42-

4.氟電極的最佳pH測(cè)量范圍為5~

5.5，當(dāng)測(cè)量pH較大時(shí)，其測(cè)量結(jié)果將比實(shí)際值()。

A.偏高

B.偏低

C.不影響

D.不能推斷

5.一種氟電極對(duì)OH-的選擇系數(shù)為0.10，如允許誤差為5％，那么在1.0??10-2mol.L-1的F-溶液中，能允許的OH-應(yīng)小于()mol.L-1。

A.5×10-2

B.5×10-3

C.5×10-4

D.5×10-5

6.某鈉電極，其選擇性系數(shù)30H,Na=++K，欲用此電極測(cè)定pNa=3的Na+溶液，并要求測(cè)量誤差小于3.0%，

則試液pH必需大于()。

A.3.0

B.6.0

C.9.0

D.10

7.以pH玻璃電極做指示電極，用0.200mol.L-1KOH溶液滴定0.0200mol.L-1苯甲酸溶液；從滴定曲線上求得終點(diǎn)時(shí)溶液的pH為8.22，二分之一終點(diǎn)時(shí)溶液的pH為4.18，則苯甲酸的解離常數(shù)為()。

A.6.2?10-5

B.6.6?10-5

C.7.2?10-5

D.8.2?10-5

8.常溫、常壓下，當(dāng)試液中二價(jià)響應(yīng)離子的活度增加一倍時(shí)，該離子電極電位變化的理論值是()mV。

A.2.8

B.5.9

C.8.9

D.10.2

9.某玻璃電極的內(nèi)阻為100M?，響應(yīng)斜率為50mV/pH，測(cè)量時(shí)通過(guò)電池回路的電流為1.0?10-12A，由此產(chǎn)生的電壓降引起的測(cè)量誤差相當(dāng)于()pH單位。

A.2

B.0.2

C.0.02

D.0.002

10.有兩支性能完全相同的氟電極，分別插入體積為25mL的含氟試液和體積為50mL的空白溶液中（兩溶液中均含有相同濃度的離子強(qiáng)度調(diào)整緩沖液），兩溶液間用鹽橋連接，測(cè)量此電池的電動(dòng)勢(shì)，向空白溶液中滴加濃度為1.0?10-4mol.L-1的氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，直至電池電動(dòng)勢(shì)為零。所需標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為

5.27mL，則試液中氟離子含量為()mg.L-1。

A.0.18

B.0.36

C.0.54

D.0.72

二、解釋下列名詞(3分?3=9分)

1.不對(duì)稱電位

敏感膜內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差異，如表面的幾何外形不同、結(jié)構(gòu)上的微小差異、水化作用的不同等引起的微小電位差稱為不對(duì)稱電位。

2.堿差

當(dāng)用玻璃電極測(cè)定pH>10的溶液或Na+濃度較高的溶液時(shí)，玻璃膜除對(duì)H+響應(yīng)，也同時(shí)對(duì)其它離子如Na+響應(yīng)，因此測(cè)得的pH比實(shí)際數(shù)值偏低，這種現(xiàn)象稱為堿差。

3.電位選擇性系數(shù)

在相同條件下，當(dāng)被測(cè)離子i與共存干擾離子j供應(yīng)相同的膜電位時(shí)，被測(cè)離子i與共存干擾離子j的活度比稱為干擾離子j對(duì)被測(cè)離子i的電位選擇性系數(shù)(Ki,j)。

三、簡(jiǎn)答題(6分?4+11分=35分)

1.全固態(tài)Ag2S電極比一般離子接觸型Ag2S電極有什么優(yōu)越性？

①消退了壓力和溫度對(duì)含內(nèi)部溶液的電極所加的限制。(2分)

②制作簡(jiǎn)單(2分)

③電極可任意方向倒置使用。(2分)

2.用電位法測(cè)定溶液的pH時(shí)，為什么必需使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？

測(cè)量電極組成為：左pH玻璃電極‖飽和甘汞電極右

(2分)

由于K中包含不對(duì)稱電位，無(wú)法精確?????測(cè)定，所以必需使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，通過(guò)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)后，

求出K后，再應(yīng)用于測(cè)定。(4分)

3.以pH玻璃電極為例簡(jiǎn)述膜電位的形成機(jī)理。

當(dāng)一個(gè)處理好的pH玻璃電極插入被測(cè)試液中時(shí)，被H+占有交換點(diǎn)位的水化膠層與被測(cè)試液接觸時(shí)，由于他們的H+活(濃)度不同就會(huì)發(fā)生集中(1分)，即：當(dāng)溶液中的H+活（濃）度大于水化膠層中的H+活（濃）度時(shí)，則H+從溶液進(jìn)入水化膠層；反之，則H+由水化膠層進(jìn)入溶液(2分)。H+的集中破壞了膜外表面與試液間兩相界面的電荷分布，從而產(chǎn)生電位差。同樣，玻璃內(nèi)表面與內(nèi)參比溶液接觸的結(jié)果一樣，也產(chǎn)生電位差(2分)，這樣，內(nèi)外界面形成雙電層結(jié)構(gòu)，都產(chǎn)生電位差，但方向相反(1分)。這個(gè)電位差稱為膜電位。

4.總離子強(qiáng)度調(diào)整緩沖液(TotalIonicStrengthAdjustmentBuffer,縮寫(xiě)TISAB)一般由什么組成？它有什

么作用？舉例說(shuō)明。

一般由中性電解質(zhì)、掩蔽劑和緩沖溶液組成。

作用：(1)中性電解質(zhì)：保持試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液有相同的總離子強(qiáng)度。(1分)

(2)掩蔽劑：掩蔽干擾離子。(1分)

(3)緩沖溶液：掌握溶液的pH值。(1分)

例如：氟電極的TISAB由氯化鈉、檸檬酸鈉和HAc-NaAc緩沖溶液組成。

氯化鈉：保持溶液總離子強(qiáng)度恒定。(1分)

檸檬酸鈉：掩蔽Fe3+、Al3+等干擾離子。(1分)

HAc-NaAc緩沖溶液：掌握pH在5.0~6.0之間。(1分)

5.以CO2氣敏電極為例說(shuō)明氣敏電極的響應(yīng)機(jī)理。

氣敏電極的響應(yīng)機(jī)理包括兩個(gè)過(guò)程：

(1)被測(cè)氣體透過(guò)透氣膜進(jìn)入中介溶液，并與中介溶液中的某一組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生能被指示電極（離子選擇性電極）響應(yīng)的離子或轉(zhuǎn)變響應(yīng)離子的活度。(6分)

(2)指示電極測(cè)量中介溶液中產(chǎn)生的響應(yīng)離子或響應(yīng)離子活度的變化，從而求得試液中被測(cè)氣體的分壓（含量）。(5分)

CO2氣敏電極插入試液中后，發(fā)生下列平衡：(2分)

進(jìn)入中介溶液的CO2與H2O發(fā)生下列反應(yīng)：(2分)

總平衡為：

pH

059.0pH

059.0)pH059.0SCESCESCE+=+-=--=-=-=KEKEKEEEEEEE電池電池玻璃

左右電池（

反應(yīng)平衡常數(shù)為：

(3分)

由于中介溶液中HCO3-是平衡離子，濃度很大，不會(huì)因滲入CO2而發(fā)生明顯變化，可認(rèn)為

其濃度為常數(shù)，故：(2分)

用pH+CO2的分壓，即含量。(2分)四、計(jì)算題(7分,8分,8分,7分,6分=36分)

1.氟化鉛溶度積常數(shù)的測(cè)定：以晶體膜鉛離子選擇電極作負(fù)極，氟電極為正極，浸入pH為5.5的0.0500

mol.L-1氟化鈉并經(jīng)氟化鉛沉淀飽和的溶液，在25℃時(shí)測(cè)得該電池的電動(dòng)勢(shì)為0.1549V，同時(shí)測(cè)得：鉛電極的響應(yīng)斜率為28.5mV/pPb，KPb=+0.1742V；氟電極的響應(yīng)斜率為59.0mV/pF，KF=+0.1162V。計(jì)算PbF2的Ksp。

1解

）電極（電極）（+-FPb

2PbFPb2PbPbFFPbF]FFlg)

Pblg)FlgFlg1.0lgCllgFlg([059.0/OHOHF,OHFnnpotKKE-

?+-=-α外外2COHpKa?=+

內(nèi)內(nèi)]Flg[059.0--=KE

VEEE100.0101lg059.0)10101.0101lg(059.031014

5

=?+?+?-=-=----內(nèi)外(3分)VEEEMFISE381.0100.0281.0=+=+=內(nèi)參(3分)

3.以飽和甘汞電極為參比電極(接電位計(jì)正極)，以氟化鑭單晶膜電極為指示電極(接電位計(jì)負(fù)極)，置于1.0×10-3mol.L-1NaF試液中組成測(cè)量電池，其指示電極內(nèi)部以Ag-AgCl為內(nèi)參比電極，以2.5×10-5mol.L-1NaF,0.10mol.L-1KCl和飽和AgCl溶液為內(nèi)參比溶液。

已知：VEo800.0Ag,Ag=+10AgClsp,108.1-?=KV

E2444.0SCE=(1)寫(xiě)出此電池的圖解表示式

(2)計(jì)算內(nèi)參比電極的電位

(3)計(jì)算此電池的電動(dòng)勢(shì)

解

:(1)

(2分)

(2)-

++++=+=ClAg,AgAgAg,Aglg059.0lg059.0ααspookEnEE內(nèi)參V284.01

.0108.1lg059.0800.010

=?+=-(3分)(3)0945.0101105.2lg059.0lg059.03

5

)F()(F-=??==--外αα?內(nèi)MV055.0284.00945.02444.0)(SCEFSCE=-+=+-=-=內(nèi)參EEEEEEMV(3分)

4.用鎂離子選擇性電極測(cè)定試液中Mg2+，其電池組成如下：

鎂離子選擇性電極∣Mg2+(1.15?10-2mol.L-1)‖SCE

在25℃測(cè)得該電池的電動(dòng)勢(shì)為0.275V，計(jì)算：

(1)若以未知濃度的Mg2+溶液代替已知溶液，測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為0.412V，計(jì)算該未知溶液的pM。

(2)若在(1)的測(cè)定中，存在±0.002V的液接電位，此時(shí)測(cè)得的Mg2+的濃度可能在什么范圍內(nèi)？

解：(1)218

.0)1015.1lg(2

059.0275.0lg2059.0)lg2059.0'(2Mg(s)Mg(s)SCEMgSCE1=?-=-=+

-=-=-KKcKcKEEEE(1分)

58.6)(pMg)(pMg2

059.0218.0412.0)(pMg2

059.0lg2059.0)(Mg=+=+=-

=xxxKcKExx(3分)(2)177Mg)(Mgmol.L103.2101.351.6)(pMg)(pMg2059.0218.0)002.0412.0()(pMg2

059.0lg2059.0---?-?=6.64-=+=±+=-

=cxxxKcKExx或(3分)

5.有一玻璃膜鉀電極，在濃度為0.1000mol.L-1NaCl溶液中測(cè)得電位為67mV，而在同樣濃度的KCl溶液中的電位為113mV，計(jì)算：

(1)電極的電位選擇系數(shù)++Na,KK。

(2)在1.00?10-3mol.L-1NaCl和1.00?10-2mol.L-1KCl混合溶液中測(cè)定誤差是多少(電極斜率