6 电化学分析技术
电化学分析技术在化学分析中的应用
电化学分析技术在化学分析中的应用电化学分析技术是一种较为常见的化学分析方法，它通过电化学反应的特性来检测材料中的化学物质。
这种技术应用广泛，可以用于分析化学、生物化学、环境化学等领域中的各种化学问题。
本文将从电化学反应的原理，电化学分析技术在化学分析中的应用，以及未来的研究前景等方面进行探讨。
一、电化学反应的原理电化学分析技术的实质是通过电化学反应实现对所需成分的检测和分析。
电化学反应是一种电子转移和离子传递的过程，这种过程对于存在于针对检测材料中的物质而言是有着相应应用价值的过程。
电化学反应分为两种类型，即氧化还原反应和非氧化还原反应。
其中氧化还原反应是指物质在电解质溶液中的电化学反应，它可以是电极反应中的氧化反应，也可以是还原反应。
非氧化还原反应是指不涉及电子转移的化学反应，主要是离子间的化学反应。
例如，膜分析技术的反应，就是一种基于非氧化还原反应的分析技术。
二、电化学分析技术在化学分析中的应用2.1.电化学分析技术的种类电化学分析技术一般可分为：电位滴定法、电化学分析法、极化电流法、控制电位法、极谱分析法、脉冲伏安法、微量波动伏安法、纳米电化学分析法、电感耦合等离子体质谱法等几类。
2.2.电化学分析技术在生物化学领域中的应用电化学分析技术在生物化学领域中，主要应用在药物分析、多肽的序列分析、激素测定、蛋白质分析等领域。
例如，在蛋白质表征中，电化学法被广泛应用于电泳法、凝胶层析法、毛细管电泳法等技术中，用来评估蛋白质的结构稳定性等性质。
2.3.电化学分析技术在环境监测中的应用电化学分析技术在环境监测中，主要应用领域是污染物的检测和监测。
例如，通过电化学分析技术的氧化还原反应，可以检测出存在于空气和水中的污染物，如重金属、有机污染物等。
2.4.电化学分析技术在化学工业领域中的应用电化学分析技术在化学工业领域中，主要用于化学反应过程中产生的不良影响的检测和控制。
例如，电化学法已经成为铬酸钾和硫酸铜的生产中的一个重要的控制方法，因为这两种化学物质的过氧化物有毒性，而电化学方法可以用于监测、控制过氧化物的产生。
电化学分析技术—电位滴定法
4.配位滴定
参比电极：甘汞电极；
标准溶液：EDTA
(1) 指示电极：汞电极； 滴定对象：Cu2 + 、Zn2+、 Ca2+ 、 Mg2+、Al3+ 。
(2) 指示电极：氯电极； 用氟化物滴定Al3+ 。
(3) 指示电极：钙离子选择性电极； 滴定对象： Ca2 + 等。
仪器分析技术
电位滴定法
原理：根据滴定过程中化学计量点附近的电位突跃来确定终 点。 特点： (1)不用指示剂而以电动势的变化确定终点； (2) 以测量电位变化为基础，比直接电位法的准确度和精密度 高； (3) 可用于滴定突跃小或不明显的滴定反应； (4) 可用于有色或浑浊试样的滴定； (5)装置简单、客观、准确，操作方便，易于自动化 (6)操作和数据处理麻烦
仪器分析技术
3. ⊿2E/⊿V2~ V曲线法 曲线：具二个极大值的二级微商曲线 滴定终点：⊿2E/⊿V2由极大正值到极大负值横坐标零线相 交处对应的V
仪器分析技术
电位滴定法的应用
1. 酸碱滴定 一般酸碱滴定都可以采用电位滴定法； 特别适合于弱酸(碱)的滴定；可在非水溶液中滴定极弱酸； 指示电极：玻璃电极，锑电极； 参比电极：甘汞电极；
1. E-V 曲线法：图（a）
简单，准确性稍差。
2. ΔE /ΔV - V 曲线法：图（b）
一阶微商由电位改变量与滴定剂体积
增量之比计算之。
曲线上存在着极值点，该点对应着E-V
曲线中的拐点。
3. Δ2E /ΔV 2 - V 曲线法：图（c）
Δ2E /ΔV 2二阶微商。
计算：
2 E V 2
(
E V
)2
仪器分析技术
电化学分析技术在生物分析中的应用
电化学分析技术在生物分析中的应用随着科学技术的发展和人们对生物分析的深入研究，电化学分析技术也越来越受到重视。
电化学分析技术在生物分析中的应用具有非常广泛的前景，特别是在生物医学、生化学和生物工程等领域。
现在越来越多的电化学分析技术被用于生物分析，这些技术的优点在于其灵敏度高、响应时间快、可重复性好等等。
在本文中，我们将探讨电化学分析技术在生物分析中的应用。
1. 电化学发光电化学发光是近年来开发出来的一种新型分析技术，其原理是利用电化学反应产生的电子和离子来诱发发光反应。
该技术不仅可以测定生物分子如蛋白质、酶、细胞等的生成和活性，而且还可以探测氧气、温度、压力等生物参数。
2. 微生物生物传感器微生物生物传感器是另一种基于电化学分析技术的分析方法，利用微生物产生电流作为信号来识别物质。
微生物生物传感器利用基因调控、酶学反应等方式实现对细胞的控制和生物反应的检测，具有灵敏度高、重现性好、标志物快速检测等优势。
3. 微流控电化学分析微流控电化学分析技术是最近研究的一个新兴领域，它将微小流体控制与电化学技术结合起来。
在微流控电化学系统中，将微流控技术与电化学传感器相结合，可以实现对微小流体体系的高度集成、自动化控制及基于微小流体的化学反应、分析实验，从而实现对样品的快速高效分析。
4. 纳米材料电化学传感器近年来，纳米材料电化学传感器在生物分析领域的应用受到广泛关注。
其主要通过改变纳米材料的形态、大小、结构等的变化来识别生物分子。
纳米材料电化学传感器的优点在于其专一性、灵敏度高、可重复性好等特点。
特别是对于含有多组分和复杂结构的生物样品，纳米材料电化学传感器有着不可替代的优势。
总结：电化学分析技术在生物分析中应用广泛，包括了诸如电化学发光、微生物生物传感器、微流控电化学分析、纳米材料电化学传感器等多种方法。
这些技术的出现不仅极大的提高了生物分析的结果的准确性和快速性，也促进了生物分析的深入研究，这进一步推动了生物医学等领域的发展。
分析化学中的电化学和电化学分析技术
分析化学中的电化学和电化学分析技术分析化学是一个研究化学分析方法和技术的学科。
其中的电化学和电化学分析技术在很多领域中都有着广泛的应用，如矿物资源开发、环境监测、医药研发等。
下面分别从电化学和电化学分析技术两方面展开讨论。
一、电化学1.基本概念电化学是研究电能和化学反应之间关系的学科。
在电化学中，电能可以被转化为化学能，也可以通过化学反应产生电能。
电化学反应一般是发生在电解质溶液中的，其电化学过程包括氧化还原反应、电解反应和离子迁移等步骤。
2.常见应用（1）阴极保护技术阴极保护技术是通过电化学手段在金属表面形成一层保护层，防止金属的腐蚀和磨损。
这种保护技术广泛应用于石油管道、油罐、桥梁等建筑和工程中。
（2）电池技术电池技术是利用化学反应来产生电能，电化学反应是其中的主要反应。
电池技术广泛运用于现代军事、航空、航天、通信和汽车工业等高新技术领域。
（3）电解制氢电解是通过电流使离子分解成离子和气体的过程。
电解制氢是一种通过电化学反应来产生氢气的技术。
该技术广泛应用于工业生产、能源储存等领域。
二、电化学分析技术1.基本概念电化学分析技术是利用电化学原理进行化学分析的方法。
该技术包括电位滴定法、阶跃伏安法、循环伏安法、恒电势滴定法等方法，其原理在分析化学领域应用非常广泛。
2.常见应用（1）重金属离子分析电化学分析技术在重金属离子的分析中具有很好的应用前景。
对于一些有毒重金属，如铬、汞、铅等，电化学分析技术可以高效地进行检测。
（2）硫酸盐分析硫酸盐是一种重要的常见化合物，在环境监测和矿产资源开发中具有重要的地位。
循环伏安法和恒电势滴定法是对硫酸盐进行电化学分析的有效方法。
（3）生物分析电化学分析技术在生物分析中也有着广泛的应用。
例如，电化学生物传感器可以通过与生物分子或细胞相互作用来监测生物体内的代谢活动和疾病的发生。
3.未来展望电化学分析技术是一种高效、快速、准确的化学分析方法，其在材料科学、医药研发、工业生产等领域的应用前景非常广阔。
电化学分析技术与生物传感
电化学分析技术与生物传感电化学分析技术和生物传感是现代科学中广泛应用的两大领域。
电化学分析技术利用电化学原理来测定物质的化学特性和浓度，而生物传感则将生物分子或细菌等生物体作为传感元件，利用其与底物的特异性相互作用来进行检测和分析。
本文将分别介绍电化学分析技术和生物传感的原理、应用以及未来发展方向。
一、电化学分析技术1. 电化学基础原理电化学分析技术基于电化学原理，使用电化学电势、电流和电荷等参数来测定物质的性质和浓度。
常见的电化学技术包括电解分析、电位分析和电化学传感器等。
2. 电化学分析方法（1）电解分析：是利用电解池中的离子化合物进行定量分析的方法。
通过测量电解池中的电流、电势或电荷变化来确定分析样品的化学成分和浓度。
（2）电位分析：是利用电位电化学测量技术对电解质溶液进行分析的方法。
通过测量电解质溶液中的电势来得到样品的化学信息。
3. 电化学分析应用（1）环境检测：电化学技术可用于监测水体中的污染物、空气中的有害气体等环境问题。
（2）生物医学：电化学传感器可用于检测血液中的葡萄糖、尿液中的尿酸等生理参数，有助于疾病的早期诊断和监测。
（3）食品安全：电化学分析技术可用于检测食品中的添加剂和农药残留，保障食品的质量和安全。
二、生物传感1. 生物传感原理生物传感利用生物分子和生物体对特定物质的高度选择性和灵敏性来进行检测。
生物传感器通常由生物分子（如抗体、酶）和传感器组件（如电极）组成。
2. 生物传感器种类（1）免疫传感器：利用抗体和抗原的特异性结合来检测目标物质的存在和浓度。
（2）酶传感器：利用酶的催化作用测定底物的浓度。
（3）细胞传感器：利用活细胞对有害物质或药物的响应来进行分析和检测。
3. 生物传感应用（1）药物筛选：生物传感器可用于检测化合物对生物体的毒性，加速药物开发和筛选过程。
（2）环境监测：生物传感器可用于监测水源中的有毒物质、土壤中的重金属等环境污染问题。
（3）食品安全：生物传感器可用于快速检测食品中的致病菌和有害物质，提高食品安全性。
电化学分析技术的发展与应用
电化学分析技术的发展与应用电化学分析技术是以电化学原理为基础，通过测量电流、电压和电解物质的电荷转移过程等电化学参数，对样品进行定量或定性分析的一种分析方法。
随着科学技术和实验技术的进步，电化学分析技术在各个领域得到了广泛的应用和发展。
本文将对电化学分析技术的发展及其在不同领域的应用进行探讨。
一、电化学分析技术的发展历程电化学分析技术的起源可以追溯到18世纪。
随着电化学理论的逐渐完善和实验技术的不断发展，电化学分析技术取得了一系列重要的突破。
1. 电位滴定法的发展电位滴定法是电化学分析技术中的一种重要方法。
早期，人们使用直流电源进行电位滴定，但由于滴定时间长、精度低等问题，限制了该技术的进一步应用。
20世纪初，交流电源的发明带来了新的突破，使得电位滴定法在实验中得到了广泛应用。
2. 循环伏安法的提出循环伏安法是研究电极表面性质及电极过程的一种重要方法。
在20世纪50年代，科学家发现电极表面的氧化还原反应符合伏安关系，从而提出了循环伏安法。
该方法可以通过正向扫描和反向扫描电压来研究电化学过程，为电极表面的研究提供了新的手段。
3. 电感耦合等离子体质谱法的发展电感耦合等离子体质谱法是一种高分辨质谱技术，可以对元素的同位素分布和化合物结构进行准确测定。
该方法在20世纪70年代提出，通过离子源内的等离子体自发电离，使得待测样品中的化合物可以通过电场和磁场分离，并通过质谱仪进行检测。
电感耦合等离子体质谱法的发展，推动了电化学分析技术的进一步发展。
二、电化学分析技术在不同领域的应用1. 生物医学应用电化学分析技术在生物医学领域得到了广泛的应用。
例如，人们利用电化学方法对生物分子的浓度和结构进行测定，从而实现对生物样品的快速检测。
此外，电化学生物传感器也得到了广泛的研究和应用，可以实现对血糖、胆固醇等生物指标的监测和分析。
2. 环境监测电化学分析技术在环境监测领域发挥了重要作用。
例如，人们通过电化学方法可以对水体中的重金属、有机物等进行准确测定，用于水质监测和环境保护。
电化学分析技术的基本原理和应用
电化学分析技术的基本原理和应用近年来，随着科技的不断进步，电化学分析技术得以广泛应用于各个领域。
那么，什么是电化学分析技术呢？本文将为大家详细介绍电化学分析技术的基本原理和应用。
一、电化学分析技术的基本原理电化学分析技术是基于电化学原理来分析物质的一种方法。
它利用电化学反应来测定样品中的化学物质的量或浓度。
电化学反应是指在电极表面或电解质溶液中发生的氧化还原反应。
在电化学反应中，电子可以通过外部电路从一个电极传递到另一个电极，同时伴随着离子的迁移和物质的转化。
电化学分析技术主要包括电位法和电流法两种方法。
电位法是利用电极与被测溶液中化学成分的反应来测定溶液中的化学物质浓度或者确定化学物质的电极电势。
电位法的典型应用包括电化学滴定法和极谱法。
相对来说，极谱法更为常见和重要。
电极可以通过极谱法选择性地检测溶液中的特定分子。
极谱法始于1801年，一开始只应用于科学探索。
在几十年的发展中，极谱法逐渐成为一种强大的分析方法。
极谱法以其高灵敏度、高选择性、高分辨率、独特的电化学响应、极宽的测量范围和不受污染物干扰的优点被广泛应用于环境、生命科学和工业领域。
二、电化学分析技术的应用1. 环境监测电化学分析技术在环境监测中的应用十分广泛，如地下水和饮用水中化学物质的检测，大气污染物的分析等等。
在这些领域中，电化学传感器是一种很好的选择。
电化学传感器具有便携、低成本和高选择性的优势。
2. 食品和药品分析电化学分析技术能够快速、准确地分析食品和药品中的成分，以及监测化学物质的变化和稳定性。
这种技术可以用于检测食品和药品中的药物残留、微量元素、有害物质和添加剂等方面。
因此，电化学分析技术在舞弊检测、品质控制和安全性检测等方面得到了广泛应用。
3. 生命科学电化学分析技术在生命科学中发挥重要作用，如细胞和组织工程、药物筛选、蛋白质分析等方面。
尤其是在生命科学中使用电化学传感器去探测体内分子水平的变化和变化进一步的应用，如用于心脏起搏器和可植入式生物传感器。
电化学分析法
电化学分析法电化学分析法是一种广泛应用于化学领域的分析技术，它基于电化学原理，通过测定电化学反应产生的电流或电压来定量或定性分析物质的成分。
本文将介绍电化学分析法的原理、应用领域以及一些常见的技术和设备。
一、原理电化学分析法基于电化学反应的原理，其核心是电解质在电场中的行为。
在电化学分析中，通常涉及到两种主要类型的电化学反应：氧化还原反应和离子传递反应。
1. 氧化还原反应：氧化还原反应涉及电子的转移，其中一个物质被氧化（失去电子），而另一个被还原（获得电子）。
这些反应通常涉及电极上的电子流动，产生电流或电压信号。
电位差的测量可以用来定量分析样品中的成分。
2. 离子传递反应：离子传递反应涉及离子在电场中的迁移。
这种类型的反应通常涉及离子选择性电极，例如pH电极、离子选择性电极等。
离子的浓度变化可以通过电压信号来测量，从而进行定量分析。
二、应用领域电化学分析法在各种应用领域中都有广泛的用途，包括但不限于：1. 环境分析：电化学分析法可用于监测环境中的水质、空气质量和土壤污染物。
例如，它可以用于检测重金属离子、有机污染物和酸度等。
2. 化学工业：电化学分析法在化工生产中用于监测反应中的中间体和产物，以确保产品的质量和合规性。
3. 制药工业：药物的分析、质量控制和药物代谢研究都依赖于电化学分析法，以确保药物的纯度和活性。
4. 食品分析：电化学分析法用于检测食品中的添加剂、营养成分和有害物质，以确保食品的质量和安全。
5. 能源领域：电化学分析法在电池和燃料电池的研究中起着重要作用，用于分析电极材料、电解质和反应机制。
三、常见的电化学分析技术和设备电化学分析法涉及多种技术和设备，以下是其中一些常见的：1. 循环伏安法（Cyclic Voltammetry）：这是一种常用于研究氧化还原反应的技术，通过在电位上施加周期性波形来测量电流响应。
它可用于确定反应的动力学参数。
2. 安培法（Amperometry）：安培法通过测量在电化学反应中产生的电流来定量分析样品中的物质。
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• 永停滴定法是根据滴定过程中双铂电极电流的变 化来确定化学计量点的电流滴定法，又称为双电 流滴定法。 • 测量方法：把两个相同的铂指示电极插入到待滴 定溶液中，在两个铂电极间外加一小电压 （10~100mV）然后进行滴定，通过观察滴定过 程中电流计指针的变化与电流变化的特性，确定 滴定终点。
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一、原理
法
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两次测定法方法为：先测量已知 pHS 的标准溶 液的电池电动势为 ES ，然后再测量未知 pHX 的 待测液的电池电动势为EX 。在25℃时，电池电 动势与pH之间的关系满足下式： EX = K + 0.059pHX ES = K + 0.059pHS 两式相减并整理得： （1） （2）
E x E s pHX pHS 0.059
(3) 通过电极反应将试样中待测组分转化为固 相析出而与其它组分分离的方法。（电重量分析法）
3
三、电化学分析方法的特点
• 准确度高； • 灵敏度高；被测物质的最低量可以达到10-12 mol/L数量级。 • 分析速度快； • 电化学仪器装置简单，操作方便，易于实现自动化。 尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析
6
参比电极：
7
指示电极
指示电极的电位是随被测离子浓度的变化而 发生变化。常用的是玻璃电极。
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一般将电极电位与被测离子活度变化相 关的电极称指示电极或工作电极，而将在测 定过程中其电极电位保持恒定不变的另一支 电极叫参比电极。
饱 和 甘 汞 电 极
玻 璃 薄 膜
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第二节 电位法测定溶液的pH值
一、测定原理
电位法测定溶液pH值，常用玻璃电极做指示 剂，用饱和甘汞电极做参比电极，将两个电极插 入待测溶液中组成原电池。
原电池表示如下：
(-) Ag,AgCl 内参比电极 玻璃膜 待测溶液 KCl(饱和) HgCl2,Hg (+) 玻璃电极 甘汞电极
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二、测定方法： 用标准的pH值缓冲溶液进行对照，采用两次测量
Hale Waihona Puke 12三、pH计及其使用方法
• pH计是专为使用玻璃电极测定溶液pH值而设计 的一种电子电位计。 • pHS-2型酸度计简介：直读式酸度计
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1、酸度计的实操方法
(1) 将pH计的电源打开， 预热30min以上。
7 2 ﹒ 7 20 0
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（2）清洗和吸干
以纯水清洗
以滤纸或面纸吸干沾 湿勿用力擦拭玻璃薄 膜
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（4）、重复上述定位与斜率调节操作，至仪器示 值与标准缓冲溶液的pH在±0.01pH之内，否则需 检查仪器或更换电极，再进行校正至合符要求为止， 最后测定供试品溶液的pH。
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讨论：
(1) 以标准 pH 缓冲溶液为基准，通过比较法测得 pH
(2) 测量过程尽量保持温度恒定；
(3) 要选用与待测溶液 pH 接近的标准缓冲溶液，减
小误差；
(4) 标准缓冲溶液的 pH 如何获得？国家标准；
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表pH基准缓冲溶液的pH值
温度 t ℃ 10 15 20 25 30 35 40 0.05M 草 酸 25 ℃ 饱 和 酒 0.05M 邻 苯 三氢钾 石酸氢钾 二甲酸氢钾 1.671 3.996 1.673 1.676 1.680 1.684 1.688 1.694 3.559 3.551 3.547 3.547 3.996 3.998 4.003 4.010 4.019 4.029
特点：
(1) 以测量电位变化为基础，比直接电位法的准确度 和精密度高； (2) 可用于滴定突跃小或不明显的滴定反应； (3) 可用于有色或浑浊试样的滴定； (4) 装置简单、操作方便，可自动化；
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1 电位滴定法的仪器装置
关键: 确定滴定反应的化学计量点时, 所消耗的滴定剂的体积。
25
第四节
永停滴定法
15
（3）液位要求
复合电极构造
注意：塑料保护罩里的玻璃 球泡部分不能与硬物接触， 任何破损和擦毛都有可能影 响电极的测量精度或造成电 极的损坏。
待 測 测 溶 液 最 低 液 面
补充溶液孔
甘汞电极 玻璃电极
塑胶保护罩
16
（4）测定
7
2 0
17
（5）实验結束
实验结束，将电 极洗净沾干，置 于橡胶套中，橡 胶套中应该有足 够的KCl等溶液。 盖上加液孔。
2
在两个电极之间就有电流通过，电池将发生电解反应。
28
1、仪器装置：
两只铂电极、可变电阻和固定电阻、电流计、 低压电源、电磁搅拌器
滴定终点： 电流计指针突变
电磁搅拌器
29
18
2、酸度计的使用方法
（1）、pH计测定时，《中国药典》（2015年版）
规定选择两种pH约相差3个pH单位的标准缓冲溶 液，并要求供试品溶液的pH应处于两种标准缓冲 溶液的pH之间。
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（2）、用与供试品溶液的pH较接近的第一种标准 缓冲溶液作校准液，对仪器进行校正（定位），使 仪器示值与该标准缓冲溶液的pH保持一致； （3）、仪器定位后，再用第二种标准缓冲溶液调 节仪器“斜率”，使仪器示值与该标准缓冲溶液的 pH保持一致。
0.01mol/L
硼 砂 9.330 9.276 9.226 9.182 9.142 9.105 9.072
25℃ Ca(OH)2 13.011 12.820 12.637 12.460 12.292 12.130 11.975
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第三节 电位滴定法
根据滴定过程中化学计量点附近的电位突跃来确 定终点。
电化学分析法
第一节 概述 一、什么是电化学分析 ?
应用电化学的基本原理和技术，依据物质的电化学
性质来测定物质组成及含量的分析方法称之为电化学
分析。
1
1、基本仪器设备
电导 电位 电流
电化学
分析系统 计算机系统
2
二、分类
根据测量方式，分为三种类型： (1) 根据特定条件下溶液中离子浓度与电化学 电池中某一电参量（电导、电位、电流）之间的关系 建立的分析方法； (2) 通过化学电池中某一电参数突变来指示容 量分析终点的方法；
在氧化还原电对中同时存在氧化型及其对应的 还原型物质，如在I2/I-溶液中含有I2和I-。
若在该电对溶液中插入一只铂电极，则电极反 应为I2/I-电对的电极电位：
I2 + 2e
E I2/I- =
0 EI /I 2
2I
-
[I2] 0.059 lg - 2 + 2 [I ]
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一、原理
若同时插入两只相同的铂电极则因两个电极的电 位相同，电极之间没有电位差，即电动势为0。 若在两个电极间外加一个小电压，则接正端的铂 电极将发生氧化反应，称为阳极，反应为： 2I －2e I2 接负端的铂电极将发生还原反应，称为阴极，反 应为： I + 2e 2I
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电位分析法分类：
• 直接电位法：根据电池电动势和有关离子浓度之 间的函数关系，直接测出有关离子浓度的的方法。 如：电位法测溶液的pH值。 • 电位滴定法：根据滴定过程中电位的突变以确定 滴定终点的方法。此法不需要指示剂，用电位变 化的信号显示终点，这样可消除主观误差。
5
• 原电池由两种性能不同的电极组成： • 参比电极：电位值不随被测离子浓度的变化而变 化，具有恒定电位的电极 • 指示电极：电位值随被测离子浓度的变化而变化 的电极