直接电位法测定水溶液PH
实验一ph值的测定
实验一 pH值的测定（直接电位法）一、实验目的1、了解用直接电位法测定溶液pH的原理和方法。
2、掌握酸度计的使用方法。
二、实验原理pH值是溶液中氢离子活度的负对数，是最常用的水质指标之一。
溶液的pH值通常是用酸度计进行测定的。
它是以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入溶液中形成原电池，在25℃时，每单位pH相当于59.1mV电动势变化值。
即电动势每改变59.1mV，溶液的pH值相应改变一个单位，可在仪器上直接读出pH值。
温度差异在仪器上有补偿装置。
本实验采用复合电极代替玻璃电极和饱和甘汞电极使用。
在实际工作中，当用酸度计测定溶液的pH值时，经常用已知pH值的标准缓冲溶液来校正酸度计（也叫“定位”）。
校正时应选用与被测溶液的pH值接近的标准缓冲溶液，以减少在测量过程中可能由于液接电位、不对称电位以及温度等变化而引起的误差。
校正后的酸度计，可直接测量水或其他低酸碱度溶液的pH 值。
三、教学重点与难点教学重点：pH酸度计的使用；教学难点：pH酸度计的使用四、实验学时数和学时分配实验学时数：2学时学时分配：1、检查学生实验预习情况—5分钟；2、教师讲解本次实验内容—30分钟；3、学生开始独立实验—30分钟；4、学生讨论—30分钟；5、教师对本次实验情况进行点评，布置下次实验内容—25分钟。
五、实验准备仪器：pHS一3C型酸度计、pH复合电极。
试剂：（略）六、实验过程1、将仪器接通电源。
2、仪器选择开关置于pH档，开启电源，仪器预热。
3、仪器校正4、测量水样pH值5、实验完毕，清洗电极头，套好保护帽，放回电极盒中；仪器回零，关闭仪器开关。
七、注意事项1、电极取下帽后应注意，在塑料保护栅内的敏感玻璃泡不要与硬物接触，任何破损和擦毛都会使电极失效；2、测量完毕，不用时应将电极保护帽套上，帽内应有少量的补充液，以保持电极球泡的湿润；3、复合电极的引出端必须保持清洁和干燥，绝对防止输出两端短路，否则将导致测量结果失准或失效。
电位法测定水溶液的pH值
实验1 电位法测定水溶液的pH值一、实验目的1．掌握用玻璃电极测量溶液pH值的基本原理和测量技术；2．学会怎样测定玻璃电极的响应斜率，进一步加深对玻璃电极响应特性的了解。
二、方法原理以玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，用电位法测量溶液的pH值，组成测量电池的图解表示式为：电池的电动势等于各相界电位的代数和。
即，其中为试液与饱和氯化钾溶液之间的液接电位E j，于是当测量体系确定后，式中E(电池)、E(Ag,AgCl)及E j均为常数，而合并常数项，电动势可表示为：其中0.059为玻璃电极在25℃的理论响应斜率。
由于玻璃电极常数项，或说电池的“常数”电位值无法准确确定，故实际中测量pH值的方法是采用相对方法。
即选用pH值已经确定的标准缓冲溶液进行比较而得到欲测溶液的pH值。
为此，pH值通常被定义为其溶液所测电动势与标准溶液的电动势差有关的函数，其关系式是： (1)式中pH x和pH s分别为欲测溶液和标准溶液的pH值，E x和E s分别为其相应电动势。
该式常称为pH值的实用定义。
测定pH用的仪器－pH电位计是按上述原理设计制成的。
例如在25℃时，pH计设计为单位pH变化58mV。
若玻璃电极在实际测量中响应斜率不符合58mV的理论值，这时仍用一个标准pH缓冲溶液校准pH计，就会因电极响应斜率与仪器不一致引入测量误差。
为了提高测量的准确度，需用双标准pH缓冲溶液法将pH计的单位pH的电位变化与电极的电位变化校为一致。
当用双标准pH缓冲溶液法时，电位计的单位pH变化率S可校定为： (2)式中pH(s,1)和pH(s,2)分别为标准pH缓冲溶液1和2的pH值，E(s,1)和E(s,2)分别为其电动势。
代入（1）式，得：从而消除了电极响应斜率与仪器原设计值不一致引入的误差。
显然，标准缓冲溶液的pH值是否准确可靠，是准确测量pH值的关键。
目前，我国所建立的pH标准溶液体系有7个缓冲溶液，它们在0～95℃的标准pH值可查阅相关文献。
直接电位法测溶液的PH 值
碱性，试用磷酸的Ka1,Ka2,Ka3数据给予解释。
答：H3P04 H++H2PO4-Ka1=7.52×10-3
H2PO4- H++HPO42-Ka2=6.23×10-8
HPO4- H++P043-Ka3=2.2×10-13
H2PO4-+H2O H3PO4+OH-
Kh1=KW/Ka1=10-14/7.52×10-3=1.33×10-12
四、注意事项
1.酸和碱不同的溶液应分为两台仪器测量。
2.电极在测量前要彻底冲洗干净，以免留有残液.
3.小心轻放，玻璃球易碎。
4.转动各旋钮时，不要用力太大。
5.测量完毕，洗净电极头部，罩好仪器。
五、实验习题
1.影响盐类水解的因素有那些？来自验室如何配置CuSO4和FeCl3溶液？
答：影响盐类水解的因素主要有温度，浓度以及溶液的酸碱性。
答：缓冲溶液的PH值＝pKa-lg(Ca/Cs)，欲配置pH=4.8,Cs=1mol/L的缓冲溶液，要选择醋酸和醋酸的盐溶液
又pKa（HAc）=4.75 lg(Ca/Cs)=-0.5
Ca/Ca=0.316 Ca=0.316mol/L
即应选择浓度为0.316mol/l的HAc溶液。
河南质量工程职业学院教案用纸
三、酸度计的使用
酸度计，也称pH计，是用来测量溶液pH值的仪器。实验室常用的酸度计有雷磁25型、pHs—2C型等。它们的原理相同，结构略有差异。它除了测量溶液的酸度外，还可以测量电池电动势。
（一）PHS—2C型酸度计的使用
1.安装：将电源的插头小心插到电源插口内，将复合电极的插头插到电极插口内，并夹在电极夹子上。
直接电位法测定PH值测定原理测量仪器及使用方法
直接电位法测定PH值一、测定原理以pH玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，与待测溶液组成工作电池，用精密毫伏计测量电池的电动势。
电池为：pH玻璃电极| 试液|| 饱和甘汞电极25℃时，E =φSCE - φ玻璃+φ液接=φSCE - K玻璃+ 0.0592 pH试液+φ液接=K’ + 0.0592 pH试液（公式一）式中，K’在一定条件下是常数，包括外参比电极电位、内参比电极电位、不对称电位和液接电位。
可见电池电动势E在一定条件下与溶液的pH成线性关系，据此可进行溶液pH 的测定。
另外，也可以使用E-209-C9复合电极与待测溶液组成工作电池进行测量。
该复合电极是pH玻璃电极和银-氯化银电极组合在一起的塑料壳可充式复合电极，使用更方便。
二、测量仪器及使用方法（1）测量仪器电位法测定溶液pH的仪器称为酸度计或pH计。
酸度计是一种高阻抗的电子管或晶体管式的直流毫伏计，既可用于测量水溶液的酸度，又可用作毫伏计测量电池电动势。
酸度计分为普通型、精密型和工业型3类。
读数值精度为0.1~0.001pH。
实验室用酸度计型号很多，但其构造一般均由两部分组成，即电极系统和高阻抗毫伏计。
电极与待测溶液组成原电池，以毫伏计测量电极间电位差，电位差经放大电路放大后，由电流表或数码管显示。
目前应用较广的是数显式的pHS-3系列的精密酸度计。
（2）pHS-3F型酸度计的主要部件、调节钮、开关和使用方法——CAI（3）离子计：离子选择性电极法测量离子活（浓）度（pX、pH）和电池电动势。
电位测量精度高于一般的酸度计，稳定性好。
国产型号较多，如821、PXD-12等。
直接电位法测定溶液pH.pptx
磷酸盐型缓冲溶液溶液浓度为 0.025mol／L （pH＝6.865，25℃）
硼砂缓冲溶液溶液浓度为 0.01mol/L （pH＝9.180，25℃）
02
➢ 用pH值已知的标准缓冲溶液，在完全相同 的条件下对工作电池（测量仪器）进行校正 （定位）
➢将电极对浸入试液中，直接读取pHx
03
04
➢ 测定原理—参比电极（饱和甘汞电极）、 指示电极（玻璃电极）、待测试液 pH实用定义
主讲教师
CONTENTS
指示剂变色范 围的pH
只能测定水溶液，无法 测定油性等物质
01
➢ pH玻璃电极做指示电极，饱和甘汞电极做 参比电极，与试液组成一个工作电池。
01
需要两种溶液：
pH值已知的标准溶液
待测试液
两种溶液分别与选定的玻璃电极和甘汞电 极组成工作电池，测出其电池电动势
Es=Ksp’ H+实0.0用592定pH义s Ex=Kx’ +0.0592pHx
当 两s代测式表量相标条减件准，完溶得全液到相同，（则KpsH’=标Kx度’ ）x代表待测溶液
pHx
பைடு நூலகம் pHs
EX ES
0.0592
01
标准缓冲溶液
pH值已知的标准溶液
➢作用：定位校准仪器，是pH测定的基准 。
➢直接购买 或用实验室三级水来配制。
邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液浓度为 0.05mol／L （pH＝4.008，25℃）
➢ 测定方法—两点校正法 ➢ 注意事项
（1）读数时电极引入导线和溶液应保持静止，否则会引起仪器读数不稳定 （2）待测试样采集后应立即测定 （3）电极不要触及杯底 （4）玻璃电极玻璃膜很薄，不要碰撞以免破碎
预习：水中微量氟的测定
直接电位法
概念：
1.Esce:饱和甘汞电极（saturated calomel electrode） 2.Ej：液体接界电极：存在于两种组成不同或浓度不同的溶液接触面上，是由于溶液中离子扩散通过界面的迁移 率不同而产生的。并不是电极反应所产生，会影响电池电动势的测定，实际应该消除。
通常，将常数项合并，则 E = K’+ 0.059pH 由上式可见，电池电动势与试液的pH成线性关系。由于上式中包含了难于 确定的不对称电位和液接电位，因此不能由上式直接计算试液的pH。在实际工
• χi为游离态待测离子占总浓度的分数；γi
是活度系数； cx
是待测离子的总浓度。往试液中准确加入一小体积Vs(约为V0的 1/100) 纯物质配制的标准溶液, 浓度为Cs(约为cx的100倍）
2.303 RT E2 K lg( x2 2c x x2 2 c ) nF
可以认为γ2 ≈γ1，χ2 ≈χ1 则： E E 2 E1
作中，需要将已知pH的标准缓冲溶液作为基准，采用比较法来确定待测溶液的
pH。 取已知pH的标准缓冲溶液s和待测pH的试液x。测定各自的电动势为：
Es K s ' 2.303RT pH s F Ex K x ' 2.303RT pH x F
若测定条件完全一致,则Ks’=Kx’, 两式相减得： pH x pH s
稳定的离子强度；0.25mol/L的HAc和0.75mol/L的NaAc, 使溶液pH在5左右； 0.001mol/L的柠檬酸钠, 掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。
(2)标准加入法
• 设某一试液体积为V0，其待测离子的浓度为cx，测定的工作电池 电动势为E1，则：
2.303 RT E1 K lg( xi i c x ) nF
电位法测定水溶液的pH
电位法测定水溶液的pH直接电位法是直接由能斯特方程中的电位与离子活度的关系，通过测定电位来确定溶液中被测离子的活度（或浓度）的方法。
一、实验目的熟悉pH 计（电位计）、仪器使用方法，掌握pH 测量方法。
二、p Ｈ测量原理将玻璃电极（指示电极）和饱和甘汞电极（参比电极），插入到试液溶液中组成工作电池，该电池可以表示为Ag ，AgCl | HCl| 玻璃膜|试液溶液‖KCl （饱和溶液）| Hg 2Cl 2（固），Hg电池电动势为E=甘汞―玻璃 + 液接=（Hg 2Cl 2/Hg ）―[（AgCl/Ag ）+膜 ]+液接=（Hg 2Cl 2/Hg ）―（AgCl/Ag ）―K ―2.303RT / F lg α（H ）+ 液接将常数项合并，则E = K ’+ （2.303 RT /F ）pH25℃时：E = K ’+ 0.059 VpH在测定条件下，参比电极（饱和甘汞电极）、内参比电极（Ag-AgCl 电极）、不对称电位及液接电位都是常数，故合并在一起用新常数K 表示。
由上式可见，电池电动势与试液的pH 成线性关系。
由于上式中包含了难于确定的不对称电位和液接电位，因此不能由上式直接计算试液的pH 。
在实际工作中，需要将已知pH 的标准缓冲溶液作为基准，采用比较法来确定待测溶液的pH 。
设有两种溶液，分别为已知pH 的标准缓冲溶液s 和待测pH 的试液x 。
测定各自的电动势为： 2.303 2.303''s s s x x x RT RT E K pH E K pH F F=+=+ 若测定条件完全一致,则K s ’=K x ’, 两式相减得()2.303x s x s E E F pH pH RT-=+ 式中pHs 为已知，实验测量出Es 和Ex 后，即可以由上式计算出试液的pHx 。
由于上式是通过以标准缓冲溶液的pH 为基准，进行实际测定得出的水溶液pH ，ICPAC 推荐上式作为pH 的实用定义（也有称为pH 标度的）。
实验一_电位法测定溶液的pH值
实验一电位法测定溶液的pH值一、实验目的1、掌握PHS-3型pH计的使用。
2、通过实验加深理解直接电位法的基本原理。
3、学会校验pH电极的性能。
二、原理电位法测定溶液的pH值，是以玻璃电极为指示电极（－），饱和甘汞电极为参比电极（＋）组成原电池。
25℃时，溶液的pH值变化1个单位时，电池的电动势改变59.0mV。
实际测量中，选用pH值与水样pH值接近的标准缓冲溶液，校正pH计（又叫定位），并保持溶液温度恒定，以减少由于液接电位、不对称电位及温度等变化而引起的误差，测定水样之前，用两种不同pH值的缓冲溶液校正，如用一种pH值的缓冲溶液定位后，在测定相差约3个pH单位的另一种缓冲溶液的pH值时，误差应在±0.1pH之内。
校正后的pH计，可以直接测定水样或溶液的pH值。
三、仪器：1、PHS-3型精密数字式pH计2、复合式pH电极3、洗瓶1只4、50ml小烧杯四只四、试剂：1、饱和酒石酸氢钾（25℃时pH为3.56）2、0.05M邻苯二甲酸氢钾溶液（25℃时pH为4.00）称取130℃时干燥的邻苯二甲酸氢钾10.21g，用蒸馏水溶解，并稀释到1升3、0.025M磷酸二氢钾和0.025M磷酸氢二钠缓冲溶液（25℃时pH为6.86）称取在110℃~130℃干燥过2小时的KH2PO4,3.40g及Na2HPO4٠12H2O,8.95g用不含CO2的蒸馏水溶解，稀释到1升。
4、0.01M硼酸钠溶液（25℃时pH为9.18）称取3.81gNa2B4O7٠10H2O，溶解不含CO2的蒸馏水中，并稀释到1升，防止溶液接触空气。
5、饱和氯化钾溶液五、实验步骤（一）测量pH：1、接通电源，使仪器预热15分钟2、安装电极：把电极夹在复合电极杆上，然后将电极的插头插在主机相应插口内紧圈，电极插头应保持清洁干燥。
3、将仪器的功能开关置于pH档。
4、将温度补偿电位器调在被测溶液的温度上。
5、将斜率电位器顺时针旋到底。
6、定位：先把电极冲洗干净，用滤纸轻轻将电极表面水分吸干，然后将电极插入已知标准缓冲溶液中，待数字显示稳定后，调节定位旋钮，使所显示的数值和标准缓冲溶液的pH值相同即可。
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仪器与试剂
• 1.仪器：PHSJ-3F酸度 计，PH复合电极（或 231型PH玻璃电极和饱
和甘汞电极），温度 计，
2.试剂: ①不同PH的未知液A 和B
②PH标准缓冲溶液： PH=4.00，PH=6.86， PH=9.18 各一份
③广泛PH试纸 （PH1~14）
仪器认识
⑤校正完毕后，仪器显示校正系数K，测定要求K值在90％ ~100％之间，如不在，需重新校正。
实操步骤
• 两点校正发即：
• 1.先按“标定” • 2.电极插入PH=6.86标准
缓冲液中
• 3.再按“标定”，显示屏 出现“斜率”
• 4.电极清洗，擦净 • 5.电极插入PH=4.00（或
PH=9.18）标准缓冲液中 • 6.按“确定”，两点校正
电位分析
学习任务
直接电位法
电位滴定法 （自动电位滴定仪）
PH计 （PH值）
PX计 （氟离子）
混合碱，醋酸
直接电位法测定水 溶液PH
实验目的
• 1.学习用直接电位法测定溶液PH的方法和实 验操作。
• 2.学习酸度计的是用方法。
实验原理
• 精确的PH测量都需要用电位法，根据能斯 特公式，用酸度计测量电池电动势来确定 PH。
实操步骤
待 测 液 测 量
待测液测量
实操步骤
• 6。实验结束工作 • 关闭酸度计电源开关，拔出电源插头。取出
PH复合电极用蒸馏水清晰干净后浸泡在电极套中。 取出温度传感器用蒸馏水清洗，再用滤纸吸干外 壁水分，放在盒内。清洗试杯，晾干后妥善保存。 用干净抹布擦净工作台，罩上仪器防尘罩，填写 仪器使用记录。
极和温度传感器安装在多功能电极架上， 并按要求搭建实验装置。用蒸馏水冲洗电 极和温度传感器，用滤纸吸干电极外壁水 分。
实操步骤
实操步骤
• 当按“仪温度器”键安，在装按完所需毕输入后的温，度就数字要如“调21整℃“，最温后“度确认””，即用温 度便完计成温测度设出置。室温，使仪器显示屏上温度与室温一致。
实操步骤
• 4.校准酸度计（二点校正法)
• (两点校正法是先用一种接近PH7的标准缓冲溶液“定位”，再用另一 种接近被测溶液PH的标准缓冲液调节“斜率”调节器，使仪器显示值 与第二种标准缓冲液的PH相同（此时不动定位调节器）。经过校正后 的仪器就可以直接测量被测试液）
•
• ①将选择开关置“PH”位置，取一洁净塑料试杯 （或100mL烧杯）用PH=6.86（25℃）的标准缓冲 溶液荡洗三次，倒入50mL左右该标准缓冲溶液。 用温度计测量标准缓冲溶液温度，调节“温度” 调节器，使指示的温度刻度为所测得的温度。
• ②将电极插入标准缓冲溶液中，小心轻摇几下试 杯，以促使电极平衡。
实操步骤
• ③“校准”钮，手动“定位”，使仪器显示值为此温度下 标准缓冲溶液的PH，随后将电极从标准缓冲溶液中取出，移 去试杯，用蒸馏水清洗，并用滤纸吸干外壁水。
④另取一洁净试杯，用另一种待测试液（A）PH（可用PH 试纸预先测试)相接近的标准缓冲溶液荡洗三次后，倒入50mL 左右该标准缓冲溶液。将电极插入溶液中，小心轻摇标准缓 冲溶液，致使电极平衡。按“校准”钮，进行手动调“斜 率”，将PH值调至溶液温度下的PH。按“校准”钮进行第二 次校准，按“确认”，待仪器读数稳定后，再按“确认”。 将PH值调至溶液温度下的PH，再按“确认”。
完成。
实操步骤
按“标电定极”插键按入“P标H=定清6.8”洗6标键电准极缓冲液中 插入PH=9,18或4.00标准缓冲液中
按“确认”键
实操步骤
• 5.测量待测试液的PH值 • ①移去标准缓冲液，清洗电极，并用滤纸吸干电
极外壁水。取一洁净试杯，用待测试液A荡洗三 次后倒入50mL左右试液。（注意！待测试液温 度应于标准缓冲液温度相同或接近。若温度差别 大，则应待温度相近时再测）
• ④注意用电安全，合理处理、排放实验废液。
数据处理
• 分别计算各试液PH的平均值
标准缓冲液
实操步骤
• 仪器部件的认知
实操步骤
• 仪器部件认知
实操步骤
仪器认识
实操步骤 插上电源 开启开装关上电极装夹上P拔H复下合电电极电极帽极并帽取下胶塞
安装电极杆
• 仪器的安装
实操步骤
• 2.酸度计使用前准备 • 接通酸度计电源，预热20min • 3.电极处理和安装 • 将在3mol·L¯¹KCL中浸泡活化8h的复合电
实操步骤
结束实验
注意事项
• ①酸度计的输入端必须保持干燥清洁。在环境湿 度较高的场所使用时，应将电极插座盒电极引线 用干净纱布擦干。读数时电极引入导线和溶液应 保持静止，否则会引起读数不稳定。
• ②标准缓冲溶液配制要准确无误，否则将导致测 量结果不准确。
• ③若要测定某固体样品水溶液的PH值，除特殊说 明外，一般应称取5g样品（称准至0.01g）用无 CO2水溶解并稀释至100mL，配成式样溶液再测 定。
清洗电极
实操步骤 用滤纸擦拭电极外壁
用滤纸吸干电极底部的水
实操步骤
• ②将电极插入被测试液中，轻摇试杯以促使电极平 衡。待数字显示稳定后读取并记录被测试液的PH值。 平行测定两次，并记录。
• ③按步骤4、5测量另一未知液B的PH（注意！若A和 B的PH值相差大于3个PH单位，则酸度计必须重新再 用另一与未知液（B）PH相近的PH标准缓冲液按4中 ③、④步骤进行校正，若相差小于3个PH值，一般 可以不用校正
单体
整体
实操步骤
• 1.标准缓冲溶液配置 • ①PH=4.00：称取在110℃下干燥过1h的苯二甲酸
氢钾5.11g,用无CO2水溶解并稀释至500mL。贮于 用所配溶液荡洗过的聚艺烯试剂瓶中，贴上标签。 • ②PH=6.86：称取已于（120±10℃）下干燥过2h 的磷酸二氢钾1.70g和磷酸氢二钠1.78g，用无CO2 的水溶解并稀释至500mL。贮于用所配溶液荡洗 过的聚乙烯试剂瓶中，贴上标签。 • ③PH=9.18:称取1.91g四硼酸钠，用无CO2水溶解 并稀释至500mL,贮于用所配溶液荡洗过的聚乙烯 试剂瓶中，贴上标签。