电化学试验精品课件

1、电化学试验第1页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 自动电位滴定法是利用电位的突变来指示终点。强酸滴定强碱时，利用指示电极指示把溶液中氢离子浓度的变化转化为电位的变化来指示滴定终点。 本实验以HCl为滴定剂，基于与NaOH的酸碱反应进行NaOH浓度的测定。滴定过程中，溶液的pH值发生变化，pH复合电极作为指示电极，将电位的变化转化为pH的变化，在pH达到7.0的时候，自动滴定仪停止滴定。读取实验数据。实验原理第2页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 预习电位滴定的原理及方法。 了解ZDJ-4A型自动电位滴定仪的使用方法。实验预习第3页，共43页，20

2、22年，5月20日，19点10分，星期四ZDJ-4A型自动电位滴定仪，锥形瓶，20 mL移液管，烧杯，磁子，洗耳球0.1000 molL-1的HCl，未知浓度的NaOH溶液仪器和试剂自动电位滴定仪第4页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四基本操作1. 开启滴定仪电源，预热几分钟。2. 自动电位滴定仪的清洗 将导管插入洗液瓶中，按清洗键设定清洗次数为3，用蒸馏水洗三次再用0.1 molL-1的盐酸溶液洗三次。用蒸馏水清洗电极并安装好仪器。3. 搅拌速度的设定 按搅拌键，出现搅拌界面，设定，输入搅拌速度数值。4. HCl的标定及测定 先用碳酸钠标定HCl溶液，后将导管插入标定液

3、中，按滴定键，进入滴定模式设置好的程序用HCl滴定NaOH。第5页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 1. 仪器预热。 2. 用蒸馏水清洗滴定管三次；用标定液HCl清洗滴定管三次。 3. 移取20 mL 未知浓度的NaOH溶液于干净的锥形瓶中，加入磁子，放置在自动电位滴定仪的电磁搅拌处。 4. 开启搅拌，开启滴定，滴定完毕后读取数据；重复标定及滴定三次。 5. 蒸馏水清洗滴定管三次，关闭仪器。冲洗pH复合电极，在pH复合电极盖中加入饱和氯化钾溶液，将pH复合电极插入盖子中。实验步骤第6页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四求算记录下来的三组数据的平均值

4、，得NaOH 的浓度。计算三次测定的标准偏差和相对标准偏差。数据处理第7页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 1. 实验开始前，一定要将管路用标准溶液润洗。 2. 滴定过程中要充分搅拌。 3. 每次换溶液时，都必须用蒸馏水冲洗电极数次，并用吸水纸轻轻吸干。 注意事项和问题第8页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四电池电动势： E电=ESCE - E膜 - EAgCl,Ag而其中 E膜=E外- E内 =k+0.059lgH所以 E电 =k- 0.059lgH =k+ 0.059pHpH计测定溶液的pH值第9页，共43页，2022年，5月20日，19点10

5、分，星期四离子选择电极法测定氟离子一、实验目的了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件和方法。掌握离子计的使用方法。第10页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择电极。将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装0.1 moLL-1NaF和0.1 moLL-1NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为参比电极，构成氟离子选择电极。用氟离子选择测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，组成的测量电池为 氟离子选择电极试液SCE 如果忽略液接电位，电池的电动势为即电池的电动势与试液

6、中氟离子活度的对数成正比，氟离子选择电极一般在110-6 molL-1范围符合能斯特方程式。实验原理第11页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 选择性 阴离子: OH- LaF3 + 3OH- La(OH)3 + 3F- 阳离子: Fe3+、Al3+、Sn() ( 易与F-形成稳定配位离子) 支持电解质-控制试液的离子强度。 总离子强度调节缓冲液-控制试液pH和离子强度以及消除干扰。氟离子选择电极性能第12页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 预习离子选择电极测定氟离子的原理。 了解离子计的使用方法。实验预习第13页，共43页，2022年，5月20日

7、，19点10分，星期四离子计或pH计，氟离子选择电极，饱和甘汞电极，电磁搅拌器，容量瓶(100 mL 7只)，烧杯(100 mL 2个)，10 mL移液管 F-标准溶液 (0.1000 molL-1)；离子强度调节缓冲液（TISAB）仪器和试剂第14页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四1. 氟离子选择电极的准备使用前浸泡于10-4 molL-1 F-或更低F-溶液中浸泡活化。使用时，先用去离子水吹洗电极，再在去离子水中洗至电极的纯水电位，一般在300 mV左右。2. 线性范围及能斯特斜率的测量通常由稀至浓分别进行测量。3. 自来水中氟含量的测定。基本操作第15页，共43页

8、，2022年，5月20日，19点10分，星期四1. 氟离子选择电极的准备: 2. 线性范围及能斯特斜率的测量: 在5只100 mL容量瓶中，用10 mL移液管移取0.100 moLL-1 F-标准溶液于第一只100 mL容量瓶中，加入TISAB 10 mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.0010-2 molL-1 F-溶液；在第二只100 mL容量瓶中，加入1.0010-2 molL-1 F-溶液10.00 mL和TISAB 10 mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.0010-3 molL-1 F-溶液。按上述方法依次配制1.0010-61.0010-4 molL-1 F-标准溶液。实

9、验步骤第16页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 将适量F-标准溶液（浸没电极即可）分别倒入5只塑料烧杯中，放入磁性搅拌子，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，连接好离子计或酸度计，开启电磁搅拌器，由稀至浓分别进行测量，在仪器指针不再移动或数字显示在1 mV内，读取电位值。再分别测定其他F-浓度溶液的电位值。3. 氟含量的测定：(1) 试液的制备 自来水样可在实验室直接取样。(2) 标准曲线法 准确吸取自来水样50.0 mL于100 mL容量瓶中，加入TISAB 10 mL，去离子水稀释至标线，摇匀。全部倒入一烘干的烧杯中，按上述实验方法测定电位值，记为E1（此溶液继续做下

10、一步实验），平行测定三份。第17页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四(3) 标准加入法 在实验测量后，再分别加入1.00 mL 1.0010-3 molL-1 F- 溶液后，再测定其电位值，记为E2。(4) 空白试验 以去离子水代替试样，重复测定。第18页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四1. 绘制 标准曲线，确定该氟离子选择电极的线性范围及实际能斯特响应斜率。并从标准曲线，查出被测试液F-浓度（cx)，计算出试样中氟含量。 2. 由标准加入法测得的结果，计算出试样中氟含量。 数据处理第19页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四1

11、. 通常由稀至浓分别进行测量。2. 若水样中氟离子含量较低，则可用其他含氟离子溶液作标准加入法。 3. 用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时，加入的TISAB的组成和作用各是什么？4. 标准曲线法和标准加入法各有何特点？比较本实验用这两种方法测得的结果是否相同。如果不相同，说明其原因。注意事项和问题第20页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四库仑滴定法测定硫代硫酸钠实验目的巩固库仑滴定法的原理；指示剂指示终点的原理；掌握LK98电化学分析仪的操作及实验技术。第21页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四实验原理恒电流电解电极反应产生滴定剂待测物质反应

12、电化学方法或指示剂指示终点根据电解过程中消耗电量根据法拉第定律计算被测物质的含量。第22页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四LK98电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池大多电解池以玻璃制造（偶有石英），可以根据需要加工设计成各种形状仪器仪器与试剂试剂0.10 molL-1 KI，1.0 molL-1 Na2SO4，1.0 molL-1 H2SO4第23页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四实验步骤预电解恒电流电解指示终点第24页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四1. 记录时间，计算电流。2. 计算试液中硫代硫酸

13、钠浓度。3. 计算测定结果的相对标准偏差。数据处理第25页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四1. 实验前电极表面要处理干净。2. 扫描过程保持溶液静止。3. K4 Fe(CN)6和K3 Fe(CN)6的循环伏安图是否相同，为什么？4. 设计一测定扩散系数的电化学方法。5. 若实验中测得的条件电极电位和与文献值有差异，说明其原因。注意事项和问题第26页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四循环伏安法测定亚铁氰化钾实验目的学习固体电极表面的处理方法。掌握循环伏安仪的使用技术。了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。第27页，共43页，2022年，5月20日，1

14、9点10分，星期四铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子氧化还原电对的标准电极电位实验原理电极电位与电极表面活度的Nernst方程峰电流与电极表面活度的Cotroll方程第28页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 在一定扫描速率下，从起始电位（-0.2 V）正向扫描到转折电位（+0.8 V）期间，溶液中Fe(CN)64-被氧化生成Fe(CN)63-，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位（+0.8 V）变到原起始电位（-0.2 V）期间，在指示电极表面生成的Fe(CN)63- 被还原生成Fe(CN)64- ，产生还原电流。iE曲线循环伏安法第29页，共43页，2022年，5月20日，1

15、9点10分，星期四 为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。 实验前电极表面要处理干净。 在0.10 molL-1 NaCl溶液中Fe(CN)6的扩散系数为0.6310-5 cms-1；电子转移速率大，为可逆体系（1.0 molL-1 NaCl溶液中，25时，标准反应速率常数为5.210-2 cms-1）。实验注意事项第30页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四图形解析从循环伏安图上读取以下数据计算作图并验证以下公式第31页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四应用电极过程可逆性计算电极面积、扩散系数等电化学参数表面过程第3

16、2页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四实验预习预习循环伏安法的原理。预习循环伏安仪的使用技术。了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。第33页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四LK98电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池大多电解池以玻璃制造（偶有石英），可以根据需要加工设计成各种形状仪器仪器与试剂试剂0.50 molL-1 K4 Fe(CN)6; 1.0 molL-1 NaCl第34页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四饱和甘汞电极电解池第35页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四 准备溶液

17、数据处理 电极处理 保存数据 打开软件 运行实验 选择方法 设置参数基本操作第36页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四实验步骤1. 指示电极的预处理： 铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05 m）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。2. 支持电解质的循环伏安图：在电解池中放入0.10 molL-1 NaCl溶液，插入电极，以新处理的铂电极为指示电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行循环伏安仪设定，扫描速率为100 mVs-1；起始电位为-0.2 V；终止电位为+0.8 V。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。第37页，共43页，2022年，5月20日，19点10

18、分，星期四3. K4Fe(CN)6溶液的循环伏安图: 分别作0.010 molL-1、0.020 molL-1、0.040 molL-1、0.060 molL1、0.080 molL-1的K4 Fe(CN)6溶液（均含支持电解质NaCl浓度为0.10 molL-1）循环伏安图。4. 不同扫描速率K4 Fe(CN)6溶液的循环伏安图: 在0.040 molL-1 K4 Fe(CN)6溶液中，以100 mVs-1、150 mVs-1、200 mVs-1、250 mVs-1、300 mVs-1、350 mVs-1，在-0.2至+0.8 V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。第38页，共43页，2022年，5月20日，19点10分，星期四1. 从K4 Fe(CN)6溶液的循环伏安图上，读取ipa、 ipc、 、 的值。2. 分别以ipa、 ipc对K4 Fe(CN)6溶液的浓度作图，说明峰电流与浓度的关系