2023-第七章-电位分析法-作业标准答案

2024-第七章-电位分析法--作业标准答案第七章电位分析法作业答案

一、选择题(每题只有1个正确答案)(2分?10=20分)

1.pH玻璃电极水化胶层传导电流的离子是()。

A.只有Na+

B.只有H+

C.只有OH-

D.Na+和H+

2.测定溶液中CO2气体的气敏电极，其中介溶液中的平衡离子是()。

A.Cl-

B.SO42-

C.NO3-

D.HCO3-

3.氟电极的主要干扰离子是()。

A.Cl-

B.OH-

C.NO3-

D.SO42-

4.氟电极的最佳pH测量范围为5~

5.5，当测量pH较大时，其测量结果将比实际值()。

A.偏高

B.偏低

C.不影响

D.不能推断

5.一种氟电极对OH-的选择系数为0.10，如允许误差为5％，那么在1.0??10-2mol.L-1的F-溶液中，能允许的OH-应小于()mol.L-1。

A.5×10-2

B.5×10-3

C.5×10-4

D.5×10-5

6.某钠电极，其选择性系数30H,Na=++K，欲用此电极测定pNa=3的Na+溶液，并要求测量误差小于3.0%，

则试液pH必需大于()。

A.3.0

B.6.0

C.9.0

D.10

7.以pH玻璃电极做指示电极，用0.200mol.L-1KOH溶液滴定0.0200mol.L-1苯甲酸溶液；从滴定曲线上求得终点时溶液的pH为8.22，二分之一终点时溶液的pH为4.18，则苯甲酸的解离常数为()。

A.6.2?10-5

B.6.6?10-5

C.7.2?10-5

D.8.2?10-5

8.常温、常压下，当试液中二价响应离子的活度增加一倍时，该离子电极电位变化的理论值是()mV。

A.2.8

B.5.9

C.8.9

D.10.2

9.某玻璃电极的内阻为100M?，响应斜率为50mV/pH，测量时通过电池回路的电流为1.0?10-12A，由此产生的电压降引起的测量误差相当于()pH单位。

A.2

B.0.2

C.0.02

D.0.002

10.有两支性能完全相同的氟电极，分别插入体积为25mL的含氟试液和体积为50mL的空白溶液中（两溶液中均含有相同浓度的离子强度调整缓冲液），两溶液间用盐桥连接，测量此电池的电动势，向空白溶液中滴加浓度为1.0?10-4mol.L-1的氟离子标准溶液，直至电池电动势为零。所需标准溶液的体积为

5.27mL，则试液中氟离子含量为()mg.L-1。

A.0.18

B.0.36

C.0.54

D.0.72

二、解释下列名词(3分?3=9分)

1.不对称电位

敏感膜内外表面结构和性质的差异，如表面的几何外形不同、结构上的微小差异、水化作用的不同等引起的微小电位差称为不对称电位。

2.碱差

当用玻璃电极测定pH>10的溶液或Na+浓度较高的溶液时，玻璃膜除对H+响应，也同时对其它离子如Na+响应，因此测得的pH比实际数值偏低，这种现象称为碱差。

3.电位选择性系数

在相同条件下，当被测离子i与共存干扰离子j供应相同的膜电位时，被测离子i与共存干扰离子j的活度比称为干扰离子j对被测离子i的电位选择性系数(Ki,j)。

三、简答题(6分?4+11分=35分)

1.全固态Ag2S电极比一般离子接触型Ag2S电极有什么优越性？

①消退了压力和温度对含内部溶液的电极所加的限制。(2分)

②制作简单(2分)

③电极可任意方向倒置使用。(2分)

2.用电位法测定溶液的pH时，为什么必需使用标准缓冲溶液？

测量电极组成为：左pH玻璃电极‖饱和甘汞电极右

(2分)

由于K中包含不对称电位，无法精确     测定，所以必需使用标准缓冲溶液，通过测量电动势后，

求出K后，再应用于测定。(4分)

3.以pH玻璃电极为例简述膜电位的形成机理。

当一个处理好的pH玻璃电极插入被测试液中时，被H+占有交换点位的水化胶层与被测试液接触时，由于他们的H+活(浓)度不同就会发生集中(1分)，即：当溶液中的H+活（浓）度大于水化胶层中的H+活（浓）度时，则H+从溶液进入水化胶层；反之，则H+由水化胶层进入溶液(2分)。H+的集中破坏了膜外表面与试液间两相界面的电荷分布，从而产生电位差。同样，玻璃内表面与内参比溶液接触的结果一样，也产生电位差(2分)，这样，内外界面形成双电层结构，都产生电位差，但方向相反(1分)。这个电位差称为膜电位。

4.总离子强度调整缓冲液(TotalIonicStrengthAdjustmentBuffer,缩写TISAB)一般由什么组成？它有什

么作用？举例说明。

一般由中性电解质、掩蔽剂和缓冲溶液组成。

作用：(1)中性电解质：保持试液和标准溶液有相同的总离子强度。(1分)

(2)掩蔽剂：掩蔽干扰离子。(1分)

(3)缓冲溶液：掌握溶液的pH值。(1分)

例如：氟电极的TISAB由氯化钠、柠檬酸钠和HAc-NaAc缓冲溶液组成。

氯化钠：保持溶液总离子强度恒定。(1分)

柠檬酸钠：掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。(1分)

HAc-NaAc缓冲溶液：掌握pH在5.0~6.0之间。(1分)

5.以CO2气敏电极为例说明气敏电极的响应机理。

气敏电极的响应机理包括两个过程：

(1)被测气体透过透气膜进入中介溶液，并与中介溶液中的某一组分发生化学反应，产生能被指示电极（离子选择性电极）响应的离子或转变响应离子的活度。(6分)

(2)指示电极测量中介溶液中产生的响应离子或响应离子活度的变化，从而求得试液中被测气体的分压（含量）。(5分)

CO2气敏电极插入试液中后，发生下列平衡：(2分)

进入中介溶液的CO2与H2O发生下列反应：(2分)

总平衡为：

pH

059.0pH

059.0)pH059.0SCESCESCE+=+-=--=-=-=KEKEKEEEEEEE电池电池玻璃

左右电池（

反应平衡常数为：

(3分)

由于中介溶液中HCO3-是平衡离子，浓度很大，不会因渗入CO2而发生明显变化，可认为

其浓度为常数，故：(2分)

用pH+CO2的分压，即含量。(2分)四、计算题(7分,8分,8分,7分,6分=36分)

1.氟化铅溶度积常数的测定：以晶体膜铅离子选择电极作负极，氟电极为正极，浸入pH为5.5的0.0500

mol.L-1氟化钠并经氟化铅沉淀饱和的溶液，在25℃时测得该电池的电动势为0.1549V，同时测得：铅电极的响应斜率为28.5mV/pPb，KPb=+0.1742V；氟电极的响应斜率为59.0mV/pF，KF=+0.1162V。计算PbF2的Ksp。

1解

）电极（电极）（+-FPb

2PbFPb2PbPbFFPbF]FFlg)

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

?+-=-α外外2COHpKa?=+

内内]Flg[059.0--=KE

VEEE100.0101lg059.0)10101.0101lg(059.031014

5

=?+?+?-=-=----内外(3分)VEEEMFISE381.0100.0281.0=+=+=内参(3分)

3.以饱和甘汞电极为参比电极(接电位计正极)，以氟化镧单晶膜电极为指示电极(接电位计负极)，置于1.0×10-3mol.L-1NaF试液中组成测量电池，其指示电极内部以Ag-AgCl为内参比电极，以2.5×10-5mol.L-1NaF,0.10mol.L-1KCl和饱和AgCl溶液为内参比溶液。

已知：VEo800.0Ag,Ag=+10AgClsp,108.1-?=KV

E2444.0SCE=(1)写出此电池的图解表示式

(2)计算内参比电极的电位

(3)计算此电池的电动势

解

:(1)

(2分)

(2)-

++++=+=ClAg,AgAgAg,Aglg059.0lg059.0ααspookEnEE内参V284.01

.0108.1lg059.0800.010

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

5

)F()(F-=??==--外αα?内MV055.0284.00945.02444.0)(SCEFSCE=-+=+-=-=内参EEEEEEMV(3分)

4.用镁离子选择性电极测定试液中Mg2+，其电池组成如下：

镁离子选择性电极∣Mg2+(1.15?10-2mol.L-1)‖SCE

在25℃测得该电池的电动势为0.275V，计算：

(1)若以未知浓度的Mg2+溶液代替已知溶液，测得电动势为0.412V，计算该未知溶液的pM。

(2)若在(1)的测定中，存在±0.002V的液接电位，此时测得的Mg2+的浓度可能在什么范围内？

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.有一玻璃膜钾电极，在浓度为0.1000mol.L-1NaCl溶液中测得电位为67mV，而在同样浓度的KCl溶液中的电位为113mV，计算：

(1)电极的电位选择系数++Na,KK。

(2)在1.00?10-3mol.L-1NaCl和1.00?10-2mol.L-1KCl混合溶液中测定误差是多少(电极斜率