常州工程职院仪器分析测试技术教案3-2电位分析法：pH计和离子计的基本操作

教案纸№3-1常州工程职业技术学院电位分析法模块之任务2pH计和离子计的操作教学任务p组建实验装置，操作仪器；p能斯特方程式等相关理论的讲解。p比较仪器的异同，编写仪器操作规程；教学方法p引探法和现场演示、讲练结合教学学时p每 20 人一个学习组，1 人一台仪器，整个任务需 4 学时。教学设计阅读说明书，认识pH计、离子计及电极等辅助设备播放直接电位法、电位滴定法测量装置的安装过程学生模仿练习教师示范 pH计及离子计的基本组成及使用学生练习，比较 pH计与离子计的异同根据操作过程，编写两种仪器的操作规程讲解电位分析法定义、工作电池的组成和相关术语能斯特方程式、参比电极和指示电极的讲解下次课程准备：如何测定饮用水中的pH？课程引入p进入电化学实验室，熟悉pH计、离子计及电极的所在位置p阅读说明书，认识pH计、离子计及电极等辅助设备实验装置安装过程演示（本过程教师通过播放“录像”的方式进行教学，目的是让学生掌握整个装置的安装过程，本演教案纸№3-2常州工程职业技术学院示过程的任务是安装直接电位法和电位滴定法装置）p直接电位法装置Ø准备电极，清洗Ø仪器预热，安装电极和温度传感器，搭建实验装置p电位滴定法装置Ø准备电极、滴定管，清洗Ø仪器预热，安装电极和滴定管，搭建实验装置学生安装两种实验装置（学生根据所播放的“录像”内容，搭建直接电位法和电位滴定法实验装置）仪器操作演示（本过程教师通过“现场操作”的方式进行演示教学，目的是让学生掌握两种仪器的使用，本演示过程采用PHSJ-3F型pH计和821型数字式离子计）pPHSJ-3F型pH计使用该仪器测定溶液pH的过程如下:Ø打开仪器电源开关“ON/OFF”，预热20分钟。Ø安装pH复合电极与温度传感器Ø将电极和温度传感器浸入接近pH为7的溶液中，振摇，按“校正”钮，选择手动校正，按“确认”钮，待仪器读数稳定后，再按“确认”钮，调节“▲”或“▼”，将pH值调至溶液温度下的pH，再按“确认”钮。Ø将电极和温度传感器浸入最接近待测液pH的标准缓冲液中，按“校正”钮，进行第二次校正，按“确认”钮，待仪器读数稳定后，再按“确认”钮，调节“▲”或“▼”，将pH值调至溶液温度下的pH，再按“确认”钮。Ø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，否则不能准确测定。Ø电极插入待测饮用水中，按仪器控制面板上的“pH”钮，此时屏幕显示的数值即为待测液的pH。p821型数字式离子计Ø将仪器选择开关拨至pX档，接上电极，电源开关置“开”位置。调节温度补偿至溶液的温度。Ø选择两种已知pX的标准溶液，例如溶液A为pX=5.00,溶液B为pX=3.00。选择的依据是被测对象的pX在两者之间。Ø将电极浸入较浓的一种标准溶液B中，调节定位旋钮使仪器显示为零教案纸№3-3常州工程职业技术学院Ø将电极用蒸馏水冲洗干净，吸干外壁的水，插入较稀的溶液A中，如果电极的斜率符合理论值，则此时显示应为两种标准溶液的pX值的差（即ΔpX=5.00-3.00）。如果仪器显示值不符合ΔpX值，可调节斜率旋钮使显示器上指示值为ΔpX值。接着进行定位，用定位调节器使显示器指示出溶液A的pX值5.00，此时斜率补偿及定位完毕。在测量过程中该两旋钮应保持不动。Ø定位完毕后，用去离子水洗净电极，吸干外壁水，浸入被测溶液中，即显示出被测溶液的pX值。学生操作两种仪器并进行比较（本过程由学生分组讨论，得出结论，教师指导，引入两种仪器分析的理论依据）电位分析法p定义将一支电极电位与被测物质的活（浓）度有关的电极（称指示电极）和另一支电位已知且保持恒定的电极（称参比电极）插入待测溶液中组成一个化学电池，在零电流的条件下，通过测定电池电动势进而示得溶液中待测组分含量的方法。p类型Ø直接电位法Ø电位滴定法工作电池的组成及相关术语p工作电池；一种电化学反应器，由两个电极插入适当电解质溶液中组成原电池：(-)Zn︱Zn2+(1mol/L)‖Cu2+(1mol/L)︱Cu(+)电极反应（-）Zn极Zn–2eZn2+（氧化反应）（+）Cu极Cu2++2eCu（还原反应）教案纸№3-4常州工程职业技术学院p相关术语1．相界电位：两个不同物相接触的界面上的电位差2．液接电位：两个组成或浓度不同的电解质溶液相，接触的界面间所存在的微小电位差。3．金属的电极电位：金属电极插入含该金属的电解质溶液中产生的金属与溶液的相界电位。4、电池电动势：构成化学电池的相互接触的各相界电位的代数和p能斯特方程对于氧化—还原反应：其电极电位 M M n /+j与Mn+离子活度的关系，可用能斯特（Nernst）方程式表示，+++×+= n n n M M M M M a nF RT ln / /qjj在温度为250C时，能斯特方程式可近似地简化成下式：+++×+= n n n M M M M M a n lg 00592 / 0 /jjp直接电位法的定量依据 M M n E /+-=jj参比=++×-- n n M M M a n lg 00592 /qjj参比参比电极：电极电位不随测定溶液和浓度变化而变化的电极。常用的是甘汞电极和银—氯化银电极。指示电极：电极电位随被测溶液的浓度变化而变化的。常用的是金属基电极、pH 玻璃电极和离子选择性电极。布置作业：p根据操作过程，编写两种仪器的操作规程下次课程问题：p饮用水的 pH 值能影响到水的口感，酸度过高过小，均会造成酸味或涩味，因此，无论是自来水还是矿泉水，都必须控制其 pH 值，那么如何测定呢？ M n+ +ne M