《化学实验技术》电位分析法（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《化学实验技术》电位分析法-讲义 1．掌握溶液pH值测定方法的分类及测定操作方法； 2．熟练掌握酸度计的正确操作步骤和方法； 3.熟练掌握电导率仪的正确操作步骤和方法。 知识点一电位分析法 电位分析法是以测量电池电动势为基础的电化学分析方法，包括直接电位法和电位滴定两大类。直接电位法是根据电池电动势与有关离子浓度之间的函数关系，直接测量出该离子的浓度，例如用直接电位法测定溶液的pH值。电位滴定是确定滴定分析终点的一种方法，可以代替指示剂，更加准确地指示滴定分析的终点。 1直接电位法 直接电位法测定溶液的pH值，是以pH玻璃电极为指示电极，以饱和甘汞电极为参比电极，浸入待测溶液构成工作电池。利用酸度计，经标准缓冲溶液校正后，直接测出溶液的pH值。 2电位滴定 电位滴定是利用滴定过程中指示电极电位的突跃来确定滴定终点到达的一种电化学方法。实际测定中是利用浸入滴定池中的指示电极和参比电极之间电动势的突跃确定滴定终点。这种方法适用于试液有色、浑浊或找不到合适指示剂的情况。 滴定分析的各类滴定反应都可以采用电位滴定，只是所需的指示电极不同。在酸碱滴定中，溶液的pH值发生变化，常用pH玻璃电极作为指示电极；在氧化还原滴定中，溶液中氧化态与还原态组分的浓度比值发生变化，多采用惰性金属铂电极作为指示电极；在配位滴定中，常用汞电极或相应金属离子选择电极作为指示电极；在沉淀滴定中，常用银电极或相应卤素离子选择电极。 下列关于电位分析法的说法，正确的是（ ）​ A.只包括直接电位法​ B.只能测定溶液的pH值​ C.是以测量电池电流为基础的分析方法​ D.电位滴定可更准确指示滴定终点 【答案】D 【解析】电位分析法包括直接电位法和电位滴定法两大类，A错误；不仅能测pH值，还能测定其他离子浓度等，B错误；是以测量电池电动势为基础，C错误；电位滴定能代替指示剂，更准确指示终点，D正确。 1.在直接电位法测定溶液pH值时，下列说法正确的是（ ）​ A.参比电极是pH玻璃电极​ B.指示电极是饱和甘汞电极​ C.需经标准缓冲溶液校正酸度计​ D.可直接读出离子浓度 【答案】C 【解析】直接电位法测pH，指示电极是pH玻璃电极，参比电极是饱和甘汞电极，A、B错误；要经标准缓冲溶液校正酸度计后才能测pH，C正确；直接读出的是pH值，不是离子浓度，D错误。 2.电位滴定法确定滴定终点的依据是（ ）​ A.溶液颜色变化​ B.指示剂变色​ C.指示电极电位突跃​ D.溶液温度变化 【答案】C 【解析】电位滴定是利用滴定过程中指示电极电位突跃确定终点，不是依据溶液颜色、指示剂变色或温度变化，C正确，A、B、D错误。 3.直接电位法测量离子浓度的理论依据是（ ）​ A.能斯特方程​ B.朗伯-比尔定律​ C.阿伏伽德罗定律​ D.盖斯定律 【答案】A 【解析】直接电位法根据电池电动势与离子浓度函数关系测浓度，其理论依据是能斯特方程，A正确；朗伯-比尔定律用于吸光光度法，B错误；阿伏伽德罗定律和盖斯定律与直接电位法测离子浓度无关，C、D错误。 1.直接电位法中，标准缓冲溶液的作用是（ ）​ A.调节溶液pH值​ B.作为待测溶液​ C.校正酸度计​ D.参与化学反应 【答案】C 【解析】直接电位法测pH时，标准缓冲溶液用于校正酸度计，C正确；不是调节溶液pH、作为待测溶液或参与化学反应，A、B、D错误。 2.电位滴定法与指示剂滴定法相比，优势在于（ ）​ A.操作更简单​ B.能测定更多种类物质​ C.可更准确确定终点​ D.所需仪器更便宜 【答案】C 【解析】电位滴定可利用电位突跃更准确确定终点，这是其相比指示剂滴定法的主要优势，C正确；电位滴定操作不简单，仪器也不便宜，测定物质种类上二者无本质差异，A、B、D错误。 3.关于电位分析法中的指示电极，下列说法正确的是（ ）​ A.电位不随溶液中离子浓度变化​ B.只能用玻璃电极​ C.其电位与待测离子浓度有关​ D.不需要与参比电极配合使用 【答案】C 【解析】指示电极电位与待测离子浓度有关，C正确；其电位会随离子浓度变化，A错误；指示电极有多种，不只是玻璃电极，B错误；需与参比电极配合构成工作电池，D错误。 · 电位分析法分类：基于测量电池电动势，分直接电位法和电位滴定法。 · 直接电位法测pH：以pH玻璃电极为指示电极、饱和甘汞电极为参比电极，构成电池，经标准缓冲溶液校正后，用酸度计直接测定。 · 电位滴定法应用：通过指示电极电位突跃确定终点，适用于试液有色、浑浊或无合适指示剂的情况。 知识点二直接电位法 直接电位法测定溶液的pH值，是以pH玻璃电极为指示电极，以饱和甘汞电极为参比电极，浸入待测溶液构成工作电池。利用酸度计，经标准缓冲溶液校正后，直接测出溶液的pH值。 1.酸度计 酸度计也称pH计，其型号很多，它们都是具有电子放大器的高输入阻抗测量仪器。现以pHS-3C型酸度计为例，简介仪器的各部作用。图为pHS-3C型酸度计的外形图。其面板上各调节器的作用如下。 (1)功能转换开关用于选择仪器测量功能，具有mV和pH两挡。“mV”挡用于测量电动势或电位差，“pH”挡用于测量溶液的pH值。 (2)温度调节器用于补偿溶液温度对pH值测量的影响。在进行pH值校准和测量溶液的pH值时，必须将此调节器拨至溶液温度值处。 (3)定位调节器用于校准pH显示值。在用已知pH值的标准缓冲溶液校准仪器时，用该调节器把仪器显示值恰调至标准缓冲溶液的pH值。 (4)斜率调节器用于补偿电极的能斯特响应斜率。由于实际制造的电极往往达不到能斯特方程式中的理论斜率，该调节器能将不足理论值的实际电极斜率补偿到理论值。 2溶液pH值的测定 采用标准缓冲溶液校准仪器的方法测量溶液的pH值，应首先将pH玻璃电极和甘汞电极浸入已知pH值的标准缓冲溶液中，调节测量仪器上的定位调节器和斜率调节器，使测量仪表显示出标准缓冲溶液的pH值，这就达到了校准的目的。然后再把这套电极浸入待测溶液中，这时仪表显示值即为待测溶液的pH值。 具体操作步骤如下。 (1)接通电源，安装仪器。把浸泡好的玻璃电极和甘汞电极安装在电极夹上固定好，玻璃电极插头插入电极插口，甘汞电极引线连接到接线柱上。 (2)将酸度计的功能转换开关拨至“pH”挡，将温度调节器拨至溶液温度值(预先用水银温度计测量溶液温度)。将斜率调节器左旋到头。 (3)将电极浸入第一种标准缓冲溶液中，调节定位调节器使仪表显示该温度下的标准pH值。 (4)移开第一种标准缓冲溶液，冲洗电极，用滤纸吸干。再将电极浸入第二种标准缓冲溶液中，调节斜率调节器使仪表显示该温度下的标准pH值。 (5)按第(3)步重复第一种标准缓冲溶液的测定。若此时仪表显示的pH值与标准值在误差允许范围内，即已完成定位；否则需再重复上述操作。 (6)定位完成后，冲洗、吸干电极，把这套电极浸入待测溶液中，这时仪表显示值即为待测溶液的pH值。 在使用pHS-3C型酸度计测定溶液pH值时，温度调节器的作用是（ ）​ A.调节溶液温度​ B.补偿溶液温度对pH值测量的影响​ C.控制仪器工作温度​ D.无实际作用 【答案】B 【解析】温度调节器用于补偿溶液温度对pH值测量的影响，在pH值校准和测量时，要将其拨至溶液实际温度值处，B正确，A、C、D错误。 1.用标准缓冲溶液校准pHS-3C型酸度计时，定位调节器的操作是（ ）​ A.调节使仪器显示值为任意值​ B.把仪器显示值调至标准缓冲溶液的pH值​ C.无需调节​ D.调节使显示值高于标准缓冲溶液pH值 【答案】B 【解析】用已知pH值的标准缓冲溶液校准仪器时，需用定位调节器把仪器显示值恰调至标准缓冲溶液的pH值，B正确，A、C、D错误。 2.关于pH玻璃电极，下列说法错误的是（ ）​ A.使用前需浸泡​ B.插头应插入电极插口​ C.可作为参比电极使用​ D.能指示溶液中氢离子浓度变化 【答案】C 【解析】pH玻璃电极使用前需浸泡活化，插头插入电极插口，是指示电极，能指示氢离子浓度变化，A、B、D正确；它不能作为参比电极，C错误。 3.以下关于直接电位法测定pH值时电极安装的说法，正确的是（ ）​ A.玻璃电极和甘汞电极可随意安装​ B.玻璃电极插头应连接到接线柱上​ C.甘汞电极引线插入电极插口​ D.安装后需检查电极是否固定好 【答案】D 【解析】电极安装需正确，玻璃电极插头插入电极插口，甘汞电极引线连接到接线柱上，安装后要检查是否固定好，D正确，A、B、C错误。 1.用直接电位法测定溶液pH值，校准酸度计时至少需要（ ）种标准缓冲溶液​ A.1​ B.2​ C.3​ D.4 【答案】B 【解析】校准酸度计时，需用两种标准缓冲溶液，一种调节定位调节器，一种调节斜率调节器，B正确，A、C、D错误。 2.校准酸度计时，若第一种标准缓冲溶液pH值为4.00，25℃时，调节定位调节器后仪器显示4.10，应（ ） A.记录该值​ B.继续下一步操作​ C.重新调节定位调节器至4.00​ D.更换标准缓冲溶液 【答案】C 【解析】需将仪器显示值准确调至标准缓冲溶液的pH值，所以应重新调节定位调节器至4.00，C正确，A、B、D错误。 3.直接电位法测定溶液pH值，以下操作会影响测量结果准确性的是（ ）​ A.测量前校准仪器​ B.用滤纸轻轻吸干电极上的水​ C.测量时电极部分浸入溶液​ D.记录测量稳定后的pH值 【答案】C 【解析】测量时电极应完全浸入溶液，部分浸入会影响测量结果准确性，C正确；测量前校准、用滤纸吸干电极水、记录稳定后的pH值都是正确操作，A、B、D错误。 · 酸度计构造与功能：功能转换开关分mV和pH挡，温度调节器补偿温度影响，定位调节器校准显示值，斜率调节器补偿电极能斯特响应斜率。 · pH测定校准步骤：电极浸入第一种标准缓冲溶液，调定位调节器至对应温度下的标准pH值；冲洗后浸入第二种缓冲溶液，调斜率调节器至标准值，重复校准至误差允许。 · 待测溶液测量：校准完成后，冲洗吸干电极，浸入待测溶液，酸度计显示值即为其pH值。 知识点三电位滴定法 电位滴定的方法分为手动和自动两种。手动电位滴定是人工滴定的同时通过测定电位的变化控制终点，其确定终点的方法较为费时麻烦。自动电位滴定需要使用自动电位滴定仪，这种仪器分两类，一类是通过电子单元控制滴定的电磁阀，使其在电位突跃最大的一点自动终止滴定；另一类是利用仪器自动控制加入滴定剂，并自动记录滴定曲线，然后由滴定曲线确定滴定终点。在没有自动电位滴定仪的情况下，通常采用手动电位滴定。 1.手动电位滴定的仪器与操作 (1)手动电位滴定的仪器装置手动电位滴定的基本装置由滴定管、滴定池、指示电极、参比电极、酸度计以及电磁搅拌器等组成。进行电位滴定时，根据滴定反应类型，选好适当的指示电极和参比电极，按图所示连接组装仪器。 (2)手动电位滴定的操作将滴定剂装入滴定管，调好零点。准确量取一定量待测溶液放于滴定池中，插入电极，开启电磁搅拌器和酸度计(将功能转换开关拨至“mV”挡),读取初始电动势值。然后开始滴定，在滴定过程中，每加一次滴定剂，测量一次电动势。滴定初期，滴定速度可适当快些，在终点附近应放慢速度(因为在终点附近，滴定剂体积的很小变化，将会引起指示电极电位的很大变化而发生电位突跃)。终点过后，滴定速度又可适当加快，滴定进行到超过终点适当值为止。这样就得到一系列滴定剂体积V和相应的电动势E数据，根据这些V、E数据，利用适当方法就可以确定滴定终点。 2手动电位滴定终点的确定方法 (1) 图解法 以加入滴定剂的体积V为横坐标，以测得的电动势E为纵坐标，绘制E-V滴定曲线。曲线拐点(即电位突变最大的一点)所对应的滴定剂体积，就是终点体积Vep。 对于滴定突跃不十分明显的体系，利用E-V曲线确定滴定终点误差较大。这种情况可绘制△E₁-V曲线。在接近终点时，每次只加入少量滴定剂(为简便可每次加入滴定剂△V=0.10mL),导致电动势的增量记作△E₁。△E₁反映了由于滴定剂体积变化而引起电池电动势的变化率，以这个变化率为纵坐标对滴定剂体积作图，应得到一条尖峰状曲线，曲线极大值处所对应的滴定剂体积即为Vp。 (2) 计算法 在△E₁-V曲线中，若将顺次各个△E₁之间的差值记作△E₂,可以观察到：在尖峰状曲线的左侧，△E₂>0,为正值；而在尖峰状曲线的右侧，△E₂<0,为负值。显然，△E₂=0时就是滴定终点。根据这个道理，不必通过作图，按简单比例关系便能直接计算出滴定的终点体积Vp。 式中a——△E₂最后一个正值； b——△E₂第一个负值； V——△E₂为a时所加入的滴定剂体积，mL; △V——△E₂由a至b时，加入的滴定剂体积，mL。 手动电位滴定过程中，在滴定终点附近应（ ）​ A.加快滴定速度​ B.放慢滴定速度​ C.停止滴定​ D.随意控制滴定速度 【答案】B 【解析】在终点附近，滴定剂体积的很小变化会引起指示电极电位很大变化而发生电位突跃，所以应放慢速度，B正确，A、C、D错误。 1.对于滴定突跃不明显的体系，绘制（ ）曲线能更准确确定滴定终点​ A.E-V​ B.△E₁-V​ C.pH-V​ D.△pH-V 【答案】B 【解析】对于滴定突跃不十分明显的体系，绘制△E₁-V曲线，以电动势的增量△E₁对滴定剂体积作图，曲线极大值处所对应的滴定剂体积即为Vep，能更准确确定终点，B正确，A、C、D错误。 2.自动电位滴定仪的优点不包括（ ）​ A.操作简便​ B.能自动确定终点​ C.测量结果更准确​ D.不需要标准溶液 【答案】D 【解析】自动电位滴定仪操作简便，能自动确定终点，相比手动滴定可减少人为误差，使测量结果更准确，但同样需要标准溶液进行相关操作，D符合题意，A、B、C不符合题意。 3.电位滴定法确定终点时，以下说法正确的是（ ）​ A.只能用图解法​ B.只能用计算法​ C.图解法和计算法都可用​ D.不需要确定终点 【答案】C 【解析】电位滴定法确定终点可以用图解法（如绘制E-V曲线、△E₁-V曲线），也可以用计算法，C正确，A、B、D错误。 1.自动电位滴定仪自动控制加入滴定剂，并自动记录滴定曲线，其确定终点的依据是（ ）​ A.颜色变化​ B.电位突跃​ C.温度变化​ D.溶液体积变化 【答案】B 【解析】自动电位滴定仪根据电位突跃确定终点，B正确；不是依据颜色变化、温度变化和溶液体积变化，A、C、D错误。 2.手动电位滴定仪连接仪器时，参比电极应（ ）​ A.插入滴定池任意位置​ B.与指示电极紧密相连​ C.按要求正确连接到相应接口​ D.不需要连接 【答案】C 【解析】手动电位滴定按要求连接组装仪器时，参比电极应按要求正确连接到相应接口，C正确，A、B、D错误。 3.手动电位滴定中，滴定初期滴定速度可适当加快，原因是（ ）​ A.节省时间​ B.此时电位变化小​ C.防止溶液变质​ D.使电极充分反应 【答案】B 【解析】滴定初期，电位变化小，滴定速度可适当快些，B正确；节省时间不是主要原因，A错误；与防止溶液变质、使电极充分反应无关，C、D错误。 · 电位滴定分类：分手动和自动，无自动仪时用手动。 · 操作：需装液调零，量取试液，插入电极，开启设备，滴定初期快、终点附近慢，记录V和E数据。 · 终点确定方法：图解法，计算法。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$