实验3—溶液pH值的电位测定和酸度计的主要性能检验

陕西理工学院·化学与环境科学学院·仪器分析实验教学组1仪器分析实验讲义03实验地点化学楼205实验学时3授课教师实验项目溶液pH值的电位测定和酸度计的主要性能检验预习提要1.指示电极、参比电极，玻璃电极、饱和甘汞电极；2.常用标准缓冲溶液的组分组成及配制方法；3.电极表示方式、Nernst方程、液接电位和不对称电位；4.pH复合电极的基本构造。实验报告部分一、实验目的与要求1.了解检验酸度计主要性能的方法；2.掌握直接电位法的基本原理及用于测定溶液酸度的基本原理和方法；3.掌握用酸度计测溶液pH的方法；4.了解pH复合电极的构造。二、实验原理电位法测定溶液的pH值，是以玻璃电极为指示电极（－），饱和甘汞电极为参比电极（＋）组成原电池。测定水样之前，用两种不同pH值的缓冲溶液校正(两点定位法：先用pH=6.86(25℃)标准缓冲溶液定位(温度补偿)，再用pH=4.01(25℃)或pH=9.18的标准缓冲溶液标定斜率)。校正后的pH计，可以直接测定水样或溶液的pH值。25℃时，溶液的pH值变化1个单位时，电池的电动势改变59.0mV。实际测量中，选用pH值与样品pH值接近的标准缓冲溶液，校正pH计，并保持溶液温度恒定，以减少由于液接电位、不对称电位及温度等变化而引起的误差。三、仪器与试剂1.仪器：PHS-3型精密数字式pH计、PH复合电极1支、洗瓶1个、10ml小烧杯4个、滤纸若干、250ml容量瓶3个，50ml容量瓶2个2.试剂：袋装pH标准缓冲液(粉剂)(4.00、6.86、9.18)、未知pH值溶液(如自来水或未知酸碱溶液)、饱和KCl溶液四、实验步骤PHS—3C操作流程开机→mV测量(mV指示灯亮)→按pH/mV→进入pH测量状态(pH指示灯亮)→按“温度”键设定溶液温度（温度指示灯亮）→按“确认”键回到pH测量状态→将电极插入标准缓冲溶液Ⅰ待读数稳定后按“定位”键，调至该温度下标准溶液的pH值(pH指示灯闪烁（慢闪）表明仪器进入标定（定位）陕西理工学院·化学与环境科学学院·仪器分析实验教学组2状态)→按“确认”键回至pH测量状态(pH指示灯停止闪烁)→将电极清洗后插入标准缓冲溶液Ⅱ待读数稳定后按“斜率”键，调至该温度下标准溶液的pH值(pH指示灯闪烁（快闪）表明仪器进入标定（斜率）状态)→按“确认”键回至pH测量状态(pH指示灯停止闪烁)→标定结束，电极清洗后可对被测溶液进行测量→如果被测溶液的温度与标定溶液的温度不一致，用温度计测出被测溶液的温度，然后按“温度”键，使温度显示为被测溶液的温度，再按“温度”键，即可对被测溶液进行测量。1.pH测量(1)测量前准备：(A)将多功能电极架插入多功能电极架插座中;(B)将pH复合电极安装在电极架上;(C)将pH复合电极下端的电极保护套拔下，并且拉下电极上端的橡皮套使其露出上端小孔;(D)接通电源，按下电源开关，按下“pH”或“MV”按键，仪器预热30分钟;(E)升起电极架，用纯化水清洗电极。(2)两点校正法(A)升起电极架，用蒸馏水冲洗电极后，用滤纸吸干电极表面的水分，再将电极插入pH=6.86的标准缓冲液中，待读数稳定后按“定位”键（此时pH指示灯慢闪烁，表明仪器在定位标定状态）使读数为该溶液当时温度下的pH值（例如混合磷酸盐10℃时，pH=6.92），然后按“确认”键，仪器进入pH测量状态，pH指示灯停止闪烁。(B)升起电极架，用蒸馏水冲洗电极后，用滤纸吸干电极表面的水分，再将电极插入pH=4.00（或pH=9.18）的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按“斜率”键（此时pH指示灯快闪烁，表明仪器在斜率标定状态）使读数为该溶液当时温度下的pH值（例如磷苯二甲酸氢钾10℃时，pH=4.00），然后按“确认”键，仪器进入pH测量状态，pH指示灯停止闪烁，标定完成。(4)测量：升起电极架，用蒸馏水冲洗电极后，用滤纸吸干电极表面的水分，再插入待测溶液中，稳定后，所显示的数值即为待测溶液的pH值。(经标定后，“定位”键及“斜率”键不能再按。若触动这两个键，此时仪器pH指示灯闪烁，请不要按“确认”键，而是按“pH/mV”键，使仪器重新进入pH测量即可，而无须再进行标定)2.玻璃电极响应斜率的测定一支功能良好的玻璃电极，应该有理论上的Nernst响应，即在不同pH的缓冲溶液中测得的电极电位与pH呈直线关系，在25℃其斜率为59mV/pH。分别根据1-4步骤中的操作方法测定3种标准溶液的电极电位和pH值3.未知溶液pH值的测定按照1-4步骤中操作方法测定待测溶液的pH值。五、数据记录1.玻璃电极响应斜率(三线表)pHmVpH=4.01标准缓冲溶液4.01PH=6.86标准缓冲溶液6.86pH=9.18标准缓冲溶液9.182.未知溶液pH值六、实验注意事项(参见各型号pH计的使用说明书)1.玻璃电极在使用前需在蒸馏水中浸泡24小时或在0.1mol/LHCl中浸泡10h以上进行活化；陕西理工学院·化学与环境科学学院·仪器分析实验教学组32.玻璃电极在使用前应检查有无裂缝及污物，有裂缝应调换新电极，有污物可用0.1mol/LHCl清洗；3.玻璃电极球泡的玻璃膜很薄，勿与硬物相碰，玻璃电极在使用前应使球内无气泡，并使溶液浸没电极；4.加入的KCl溶液一定要饱和，并没有气泡，并要求浸没Hg-Hg2Cl2芯；5.在测定强碱性溶液时应尽快操作，测定完毕后立即用蒸馏水清洗，以免碱性溶液腐蚀玻璃球泡；6.仪器的输入端(测量电极口)必须保持清洁，防止灰尘和潮气进入插孔。七、实验报告（结果与结论）1.测定玻璃电极的实际响应斜率2.未知溶液的pH值八、思考题1.标准缓冲溶液的标准pH值与测定值不一致的原因是什么？2.玻璃电极在使用前，为何要在蒸馏水中充分浸泡？3.溶液pH测量过程中，使用pH标准缓冲溶液的作用是什么？九、实验学习与操作总结1.2.3.陕西理工学院·化学与环境科学学院·仪器分析实验教学组4