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1、电化学分析法是利用物质的电化学性质来测定物质组成和含量的分析方法。,实验内容：,电化学分析实验, 直接电位法测定水中微量氟, 永停终点法标定碘溶液和Na2S2O3溶液, 库仑滴定法测定Vc片中抗坏血酸的含量, 单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn, 水中痕量钼的测定, 附录：仪器使用说明,实验一 直接电位法测定水中微量氟,基本原理直接电位法是通过测量电池的电动势或电极电位，并利用Nernst方程求出待测物质含量分析法。,指示电极溶液参比电极,E = + - -,返回,基本原理,直接电位法测定水中微量氟,常数K 含参比电极电位、不对称电位、液接电位等。,在试液中加入TISAB 时，有,定量方法
2、标准曲线法和标准加入法。,当氟电极与参比电极(SCE)插入被测溶液中组成电池时，其电动势与F-活度的关系符合能斯特方程：,返回,直接电位法测定水中微量氟,仪器和试剂,仪器：PXJ1B型离子计、氟电极、饱和甘汞电极,试剂：5.0010-3mol/L F-标准溶液 、TISAB等。,返回,实验步骤,直接电位法测定水中微量氟,1.测量前的准备,仪器通电预热半小时，按下选择按键“mV”键，调好零点，接好参比电极和充分活化的氟电极，用蒸馏水清洗电极至其空白电位值为+270mV左右，待用。,2.测试溶液的配制,移取氟标准溶液0.25、0.50、1.00、2.50、5.00mL和水样5.00mL，分别放入5
3、0 mL容量瓶中，各加入1滴0.1%溴甲酚绿溶液，再加入12滴lmol/LHNO3使溶液恰变为黄色。加入总离子强度调节缓冲剂10mL，用蒸馏水稀释至刻度并摇匀。,返回,实验步骤,直接电位法测定水中微量氟,3.测量,将标准溶液转入100mL烧杯中，由稀至浓依次测出其电位值E。测试完毕，将电极清洗至空白电位值，待用。将试液全部转入一洁净干燥的100mL烧杯中，测出其电位E1。再加人1.00mL F-标准溶液，搅拌均匀，读取其电位值E2。接着用试剂空白溶液将测过E2的试液稀释一倍，搅拌均匀。将电极清洗至空白电位值后，再测量其电位E3。,返回,1.标准曲线法作出E对pCF-的回归分析曲线，计算E1对应
4、的浓度CF-，再计算水样的氟含量。,结果处理,直接电位法测定水中微量氟,返回,2.标准加入法根据Nernst方程可导出下式：,结果处理,直接电位法测定水中微量氟,VS为加入F-标液的体积，Vx为试液体积 。 此法测得的是离子总浓度(不考虑离子型体)。,返回,问题思考,直接电位法测定水中微量氟,1.本测定为什么要使用TISAB？2.为什么氟离子选择性电极在使用前必须在稀的氟溶液或蒸馏水中浸泡足够的时间？3.比较标准曲线法和标准加入法两种定量方法测得结果之间的差别。,返回,实验二 永停终点法标定碘溶液和Na2S2O3溶液,基本原理,滴定分析中，在用于指示终点的双铂电极之间施加一个小的恒电压时，滴定
5、终点前后附近，由于试液中存在成对的可逆电对或原有的成对可逆电对消失，而使的双铂指示电极的电流迅速发生变化或停止变化，从而指示终点到达，这种方法称永停终点法。,返回,永停终点法标定碘溶液和Na2S2O3溶液,仪器和试剂,仪器：KLT-1通用库仑仪、铂片电极。,永停终点滴定装置示意图,试剂：0.01500mol/LKIO3标液、(1:1)HCl、2%KI溶液。,返回,永停终点法标定碘溶液和Na2S2O3溶液,实验步骤,1.碘溶液的标定吸取Na2S2O3溶液25.00mL于100mL烧杯中，放入磁搅拌子，插入一对铂片电极，并与库仑仪的终点指示系统连接。将烧杯置于磁力搅拌器上，启动搅拌器，从滴定管滴入
6、待测的碘溶液，直到仪器表头指针发生偏转且不退回原点，即为滴定终点。2.Na2S2O3溶液的标定吸取KIO3标准溶液20.00mL于100mL烧杯中，加入2%KI溶液7mL，放入磁搅拌子，启动搅拌器，再加入(1:1) HCl溶液5mL，按上法立即用Na2S2O3溶液滴定至仪器表头指针恰好退回原点为滴定终点。,返回,永停终点法标定碘溶液和Na2S2O3溶液,数据处理,1.计算Na2S2O3溶液的浓度。2.计算I2溶液的浓度。问题思考1. 电对S4O62-/S2O32-是可逆电对还是不可逆电对？电对I2 /I-呢？2.讨论本实验中可能的误差来源及其预防措施？,返回,实验三 库仑滴定法测定Vc片中抗坏
7、血酸的含量,目的要求,1.掌握库仑滴定法的原理和永停法指示滴定终点的方法。2.学会库仑仪的使用技术。3.掌握库仑滴定法测定抗坏血酸含量的实验方法。,返回,库仑滴定法测定Vc片中抗坏血酸的含量,基本原理,库仑滴定法是以强度一定的电流电解产生“滴定剂”来测定微量或痕量物质的分析方法。在进行分析时，以100的电流效率产生的一种物质(滴定剂)，能与被测物进行定量的化学反应，反应的终点可借助指示剂、电位法、电流法等进行确定。本实验是在H2SO4介质中，由KI溶液电解产生“滴定剂”I2来测定抗坏血酸的含量。滴定反应为： C6H8O6 + I2 = C6H6O6 + 2HI 终点指示：永停终点法,返回,库仑
8、滴定法测定Vc片中抗坏血酸的含量,仪器和试剂,仪器：KLT1通用库仑仪、四电极铂电解池等。,库仑滴定装置图,试剂：10% KI溶液、1mol/L H2SO4溶液。,返回,库仑滴定法测定Vc片中抗坏血酸的含量,实验步骤,检查库仑仪，通电预热10分钟，电解电流量程置10mA档，终点指示选择“电流上升”法。按图连接电极线，大铂片电极接恒电流源的正端，铂丝电极(隔离套管内充适量KI-H2SO4溶液)接负端。电解池中加入60mL蒸馏水、5mLlmol/LH2SO2溶液和10mL10%KI溶液，使电极浸没，放入搅拌子。加入几滴Vc待测溶液，开启搅拌器，调好搅拌速度。调节指示电极的极化电位值为200mV后，
9、开始进行电解。当仪器表头指针开始向右突偏时，指示灯亮(终点到达)。清零后，准确加入待测溶液1.00mL，进行电解计数并记录终点消耗的电量读数(平行测定四次)。,返回,库仑滴定法测定Vc片中抗坏血酸的含量,数据处理,1.根据法拉第定律求出Vc片中抗坏血酸的含量。2.计算平行测定(四次)的平均值和标准偏差。问题思考1.写出Pt工作电极和Pt辅助电极上的反应。2.铂丝辅助电极要用玻璃套管隔开和套管内充适量电解质，为什么？3.为什么在准确测量之前，滴加几滴试液进行预滴定？,返回,库仑滴定法测定Vc片中抗坏血酸的含量,注意事项,1.库仑仪操作的详细说明参见附录。2.电极极性切勿接错，若接错则须仔细清洗电
10、极。3.Vc溶液呈酸性，在空气中易氧化使结果降低，因此试液应该配后即测(称取Vc片两片，用去离子水溶解、定容后取一定量进行测定)。,返回,基本原理,实验四 单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,极谱法是一种在特殊条件的电解分析法，是通过测量电解过程中所得电流-电压曲线进行分析的方法。单扫描极谱法是在一个汞滴生长的后期，施加一个随时间呈线性变化的扫描电压，并用示波器显示电流-电压曲线的极谱分析法。与经典极谱法相比，单扫描极谱法在一滴汞上就可以得到一条完整的极谱曲线，因此分析速度快、分辨率好、灵敏度高。,返回,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,基本原理,单扫描极谱法原理图如下图所示：,单扫
11、描极谱的基本电路和极谱图,返回,基本原理,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,对于可逆的极谱波，其峰电流IP与被测物浓度的关系可用RandlesSevick方程式表示：,返回,式中n为反应物质的电子转移数，D为扩散系数，tP为出现波峰时间(s)，m为汞滴流速，V为扫描速度。在底液和仪器工作条件一定时，极谱电流与溶液浓度成正比(IP = KC )，这就是极谱定量的依据。,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,仪器和试剂,仪器：JP-303型极谱仪(DME、SCE、Pt三电极),试剂：1.00mg/mL Cd2+标液、1.00mg/mL Zn2+标液NH3NH4ClNa2SO3底液、0.5%
12、动物胶,返回,实验步骤,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,1.测试液的配制分别移取镉、锌标准溶液各0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00mL于6个50mL容量瓶中，移取矿样消解液10.00mL于另一个50mL容量瓶中，各加入NH3-NH4Cl-Na2SO3底液10mL和0.5动物胶10滴，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀待测。同法配制Cd2+、Zn2+定性分析测试液，备用。,返回,实验步骤,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,2.极谱测量分别取适量的Cd2+和Zn2+测试液，于原点电位至终止电位-600-1600mV(vs.SCE)之间进行极谱扫描，确定Cd2+极谱波和Zn2+
13、极谱波的峰位置。同法将适量的标准溶液、试液转入10mL电解杯中，进行极谱扫描，依次测出其中Cd2+、Zn2+的峰电流(记录或分别存储标准峰数据)。,返回,数据处理,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,1. 给出测量数据和Cd2+、Zn2+极谱标准曲线及其回归分析方程。2.求出测试液的浓度，再计算原试液中Cd2+、Zn2+的浓度。,返回,问题思考,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,1.极谱电极系统中DME、SCE、Pt电极的作用？2.基线不平会带来什么问题？如何解决？3.如何消除极谱分析中氧波、极谱极大的影响？4.本实验的误差来源是什么？5.进行极谱测定时，第一次扫描的极谱曲线往往与其
14、它各次扫描的极谱曲线差别较大，为什么？,返回,注意事项,单扫描极谱法同时测定矿样中的Cd和Zn,1.测量时，先升高贮汞瓶，让汞滴从毛细管滴落后再将滴汞电极插入溶液中。2.使用滴汞电极过程中，应保持汞池高度不变。3.绝对不允许在滴汞电极浸在溶液中的情况下开机和关机。4.测量结束，先吹洗电极，用滤纸吸干。然后关闭电源，让汞滴从毛细管滴落几滴后再慢慢降低贮汞瓶至限位杆处。5.预防汞中毒。,返回,基本原理,实验五 水中痕量钼的测定,Mo()离子在H2SO4溶液中电还原为Mo()和Mo()。溶液中同时存在氯酸钠(强氧化剂)时，它在Mo()还原的电位范围内不发生电极反应，但能将电极表面刚生成的低价钼离子氧
15、化为Mo()，后者还来不及扩散离开电极表面到溶液本体又继续在电极上还原，从而产生如下循环而使还原电流大为增加： 电极反应：Mo() + e Mo() 化学反应：6Mo()+ClO3-+6H+= 6Mo()+Cl-+3H2O在此循环中，电极反应和化学反应平行地进行。,返回,基本原理,水中痕量钼的测定,反应的结果，Mo()离子的浓度实际上无变化，而消耗的是大量存在的氯酸钠。Mo()相当于一种催化剂，催化了ClO3-的还原，由此获得的电流称为催化电流。催化电流一般大于Mo()的扩散电流，其大小取决于催化反应的速率。当ClO3-的浓度一定时，催化电流与Mo()浓度在一定的浓度范围内成正比。在Mo()苦
16、杏仁酸氯酸钠硫酸体系中，Mo()的极谱催化波灵敏度高，重现性好，可用于天然水、矿石、钢铁、土壤和粮食中痕量钼的测定。,返回,仪器和试剂,水中痕量钼的测定,仪器：JP-303型极谱分析仪(DME，SCE，Pt三电极)试剂：2.5mol/L H2SO4；1.00 mol/L苦杏仁酸(苯羟乙酸)；5%NaClO3溶液；1.00 mg/mL Mo()标准溶液,返回,实验步骤,水中痕量钼的测定,1.标准溶液的配制和测量在六个50mL容量瓶中，各加入H2SO4溶液2.0mL、苦杏仁酸溶液5.0mL、NaClO3溶液20mL，再分别加入0.0200g/mL Mo()标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL，加水至刻度，摇匀。依次取所配溶液在0500mV间进行极谱扫描，记录峰数据。2.水样中钼含量的测定移取水样2.00mL于25mL容量瓶中，按照上述操作方法配制溶液和测定、记录其峰电流数据。,返回,数据处理,
