常州工程职院仪器分析测试技术教案3-3电位分析法：饮用水pH的测定

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3饮用水pH的测定教学任务p配制不同pH的标准缓冲溶液p测量饮用水的pH教学方法p引探和讲练结合教学学时p每 20人一个学习组，1人一台 pH计，整个任务需 4学时。教学设计问题：如何准确测量饮用水的pH？汇总所查资料，师生共同讨论，提出分析方案教师展示溶液pH测定的整个过程学生对此过程中不理解处提问，教师解惑学生完成饮用水pH测量学生观察电极，描述电极的构造及在测定中的作用教师引导，讲解电极的结构和膜电位问题：在pH的测定中，标准缓冲溶液的作用学生讨论，教师总结引入标准缓冲溶液的知识，pH实用定义及酸度计的校正法下次课程问题：如何测定饮用水中的氟离子含量？教案纸№3-2常州工程职业技术学院课程引入p问题：pH是饮用水的一个重要指标，怎么才能准确测量呢？（上次课结束后即布置并安排学生在课后查阅资料）p学生根据所查资料提出解决方案并进行现场讨论以决定各解决方案的优劣。（教师可事先准备几种办法以备用，如pH试纸法、精密pH试纸法、酸碱指示剂法等。）p最后教师引出本次课程的教学内容：“采用直接电位法测定饮用水的pH”测定过程演示（本过程教师通过“现场演示”的方式进行教学，目的是让学生掌握整个测定过程，本演示仪器采用PHSJ-3F型pH计）p配制标准缓冲溶液（pH分别为6.86,9.18,4.00）p仪器预热，安装电极和温度传感器，搭建实验装置p清洗电极，待仪器稳定后即可进行测定p电极插入pH为6.86的标准缓冲溶液中，振摇均匀，按“校正”钮，进行手动“定位”。调节“▲”或“▼”，将pH值调至溶液温度下的pH。p用pH试纸测试待测饮用水的酸度，选择最接近待测液pH的标准缓冲液进行调节“斜率”p电极插入已选择的标准缓冲溶液中，振摇均匀，按“校正”钮，进行手动调“斜率”。调节“▲”或“▼”，将pH值调至溶液温度下的pH。p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。p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。学生对测定过程提问、相互讨论与教师解惑（本过程教师积极“引导”学生对该测定过程不理解之处提问，可事先设计部分问题如①为什么要振摇②电极的清洗等）学生完成饮用水pH测量的实验操作p要求每位学生独立完成进样，独立处理数据，合理安排时间。p如果校正系数不在 90%—100%之间，则相互讨论，教师指导p废液的处理必须有专门的容器。电极的结构（学生观察所用电极，分组讨论，最后由一人讲解电极的构造及其的作用，教师总结）p甘汞电极教案纸№3-3常州工程职业技术学院Ø构造：甘汞电极有两个玻璃套管，内套管封接一根铂丝，铂丝插入纯汞中，汞下装有甘汞和汞（Hg2Cl2-Hg）的糊状物；外套管装入KCl溶液，电极下端与待测溶液接触处是熔接陶瓷芯或玻璃砂芯等多孔物质。Ø电极电位：（25℃）Ø电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。Ø使用注意事项：²饱和甘汞电极在使用前应先取下小胶帽。²同时保证饱和KCl的液位应与电极支管下端相平，电极底端含有少量晶体。²电极内饱和KCl溶液中没有气泡，电极下端的多孔性物质畅通饱和甘汞电极在使用时要求电极插入液面的位置适中而且只能在低于80℃的温度下使用。²为避免Hg2+和Cl-的干扰可使用双液接型饱和甘汞电极ppH玻璃电极Ø构造：软质球状玻璃膜：含Na2O、CaO 和 SiO2，厚度小于 0.1mm，对 H+选择性响应；内部溶液：pH 6—7 的膜内缓冲溶液，0.1 mol/L 的 KCL 内参比溶液；内参比电极： Ag­AgCL电极。Ø膜电位：膜电位jM=j外(外部试液与外水化层之间)+jg(外水化层与干玻璃之间)-jg’(干玻璃与内水化层之间)-j内(内水化层与内部试液之间)设膜内外表面结构相同(jg=jg’)，即 ) ( ) ( / lg 0592 . 0 内外内外膜++=-= H H a ajjj由于内参比溶液的H+活度 ) (内+ H a 恒定，因此 ) ( lg 0592 . 0 外膜++¢= H a Kj或外膜 pH K 0592 . 0-¢=j上式为pH值溶液的膜电位表达式或采用玻璃电极进行pH测定的理论依据，可以看出，在一定温度下，玻璃电极的膜电位与外部溶液的pH值成线性关系。Ø电极电位：（25℃）当温度等实验条件一定时，pH玻璃电极的电极电位与试液的pH成线性关系。Ø使用注意事项：--= Cl Hg Cl Hg Hg Cl gajjq lg 0592 . 0 / / H 2 2 2 2 试液玻璃 pH K 0592 . 0-=j教案纸№3-4常州工程职业技术学院²使用前在蒸馏水中浸泡24小时²检查玻璃球泡是否有裂痕、插线柱是否干燥²检查内参比电极是否浸入内参比溶液中、内参比溶液中是否有气泡²使用前球泡外壁的溶液只能用滤纸吸干，不能擦²pH玻璃电极的使用限制（酸差、钠差）pH实用定义及酸度计的校正法（教师提问：在测定pH的过程中，为什么需要标准缓冲液校正仪器？学生可以讨论，可以看书，教师总结）p标准缓冲盐pH标准缓冲溶液是具有准确pH值的缓冲溶液。是pH值测定的基准，故缓冲溶液的配制及pH值的确定是至关重要的。通常有七种六类标准缓冲物质，其中常用的是pH分别为6.86,9.18,4.00的标准缓冲盐。ppH实用定义测定一标准缓冲溶液（pHs）的电动势Es，然后测定试液（pHx）的电动势Ex，则25℃时，有：上式即为pH实用定义或pH标度，其中pHS为已知值，测量出Ex、ES即可求出pHx。p酸度计校正法（二点校正法）Ø先用一种接近pH为7的标准缓冲溶液“定位“；Ø再用另一种接近被测溶液pH的标准缓冲溶液调节“斜率”调节器。Ø经校正后的仪器可以直接测量被测试液的pH。布置作业：p在课后时间，测定百事可乐的pH下次课程问题：p饮用水中含有适量的氟离子，是对人体有益的，但如果超过标准，则会对人体的骨骼健康产生不利因素，尤其是牙齿，会产生斑釉齿而影响美观，因此控制饮用水中的氟离子含量是非常重要的，那么如何测定氟离子含量呢？ 0592 . 0 S x s x E E pH pH-+=