項(xiàng)目十二使用酸度計(jì)溶液ph值測定

1、項(xiàng)目十二、使用酸度計(jì)（溶液 pH值測定）【概 述】酸度計(jì)是一種專門用于測量液體 pH值的分析儀器。就pH值測定的 方法而言，目前最常用的有：pH試紙法、比色法和酸度計(jì)（也稱pH計(jì)） 法。由于酸度計(jì)法具有靈敏度好、分析速度快、測量精確度高（可精確 到 0.01 pH 單位）、設(shè)備簡單、操作方便等特點(diǎn)，而且它不受溶液中氧 化劑或還原劑的影響，還可用于有色、渾濁或膠體狀態(tài)的溶液，因而在 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過此專項(xiàng)能力的培養(yǎng)， 能使你迅速掌握酸度計(jì)的工作原理及其操 作方法?！緦W(xué)習(xí)途徑】知識部分1 電極電位與溶液濃度的關(guān)系；2 .電極的構(gòu)造和分類；3 .酸度計(jì)的構(gòu)造；4酸度計(jì)

2、的工作原理及操作方法;5 緩沖溶液的作用 能力部分1. PHS-3F型酸度計(jì)的操作方法；2 .緩沖溶液的配制及酸度計(jì)校正?！驹u價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】1.5h 內(nèi)完成儀器的預(yù)熱、 調(diào)試、安裝電極、 配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖及正確測 定樣品?！驹u定方法】應(yīng)知自測當(dāng)您通過學(xué)習(xí)后，應(yīng)能熟練掌握本專項(xiàng)能力所需的知識要求， 并能 正確完成學(xué)習(xí)包中的自測題（也可根據(jù)指導(dǎo)教師要求進(jìn)行測試）。應(yīng)會測試（操作考核）在您參加考試之前，應(yīng)先檢查自己是否完成了下列學(xué)習(xí)任務(wù)：復(fù)習(xí)與本專項(xiàng)能力相關(guān)的模塊。學(xué)習(xí)并掌握本專項(xiàng)能力所需的知識，并通過自測。能熟練使用本專項(xiàng)能力所需的儀器、試劑、設(shè)備，并能完成規(guī) 定的測試任務(wù)。您認(rèn)為已能達(dá)到本專項(xiàng)能力的培訓(xùn)要

3、求，即可參加專項(xiàng)能力的技能操作考核，考核成績由監(jiān)考教師認(rèn)定?！倦娢环治龇ā侩娢环治龇ㄊ且环N電化學(xué)分析法，它包括電位測定法（或稱直接電 位法）和電位滴定法兩種。電位測定法是通過測量電池電動(dòng)勢來確定待 測離子的濃度（嚴(yán)格說是活度）的方法；電位滴定法是通過測量滴定過程 中電池電動(dòng)勢的變化來確定終點(diǎn)的滴定方法。電位分析法具有選擇性 好、靈敏度高、分析速度快、設(shè)備簡單、操作方便的特點(diǎn)，因此是一種 應(yīng)用面很廣的分析方法。電位分析法需要使用電極、酸度計(jì)、電位滴定 儀等儀器設(shè)備來完成分析工作?！倦姌O電位與溶液濃度的關(guān)系】電極的電位與其相應(yīng)離子活度的關(guān)系可以用能斯特（Nernst）方程表示。例如，對于氧化還原體

4、系Q+n e二RedaRT 畑%:快& = %（血3斗血式中 八是標(biāo)準(zhǔn)電極電位；R是摩爾氣體常數(shù)8.314J.(mol.K)-1；F是法拉第常數(shù)(96500C.mol-1) ; T是熱力學(xué)溫度；n為電極反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移 電子數(shù)；a ox為電極反應(yīng)平衡時(shí)氧化態(tài) Ox的活度，a Red為電極反應(yīng)平衡 時(shí)還原態(tài)Red的活度。在具體應(yīng)用能斯特方程時(shí)常用濃度代替活度(當(dāng)離子濃度很小時(shí)，活度系數(shù)接近1,濃度與活度相近，可將活度近似看作為濃度)；用常用對數(shù)代替自然對數(shù)，在25C時(shí)，能斯特方程可近似 地簡化成下式：0.059 | Ox式中，Ox、Red表示電極反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氧化態(tài)和還原態(tài)的物質(zhì)的量濃度。如果參

5、與電極反應(yīng)的組分為氣體，則表示以1.01325 x 105Pa為基準(zhǔn)的氣體分壓；如果參與電極反應(yīng)的組分不溶于水，而以純固體或 純液體的形態(tài)出現(xiàn)，其活度為常數(shù)，定為1。例如金屬電極的電極反應(yīng)為：M+ + ne=M由于還原態(tài)為純金屬，因此在 25 °C時(shí)：0.059 .可見，電極電位：與離子濃度的對數(shù)成線性關(guān)系。測出電極電位, 就可以確定出離子濃度(嚴(yán)格說是活度)。這就是電位分析法的理論依由能斯特方程可以看出影響電極電位的主要因素有下面幾點(diǎn)：1.參加電極反應(yīng)的離子濃度：這是影響電極電位的主要因素；2 溫度影響：能斯特方程式中 RT/ (nF)這項(xiàng)稱為能斯特斜率，它是 溫度的函數(shù)。因此，測

6、量電極電位時(shí)，溫度影響不容忽視；3 .轉(zhuǎn)移電子數(shù)的影響：能斯特斜率 RT/ (nF)也受轉(zhuǎn)移電子數(shù)n的影 響，n大斜率小。在25C時(shí)，若n=1，斜率為0.059V;若n=2,斜率只 有0.030V ,因此電位測定法對測定n=1電極反應(yīng)離子靈敏度較高，而對 高價(jià)離子，測定靈敏度則降低?！舅岫扔?jì)的構(gòu)造】電位法測定溶液pH值用的儀器稱為酸度計(jì)或pH計(jì)。酸度計(jì)是一種 高阻抗的電子管或晶體管式的直流毫伏計(jì)， 它既可用于測量水溶液的酸 度，又可用作毫伏計(jì)測量電池電動(dòng)勢。 酸度計(jì)有實(shí)驗(yàn)室用和工業(yè)用之分。 實(shí)驗(yàn)室用酸度計(jì)型號很多，但其構(gòu)造一般均由兩部分組成， 即電極系統(tǒng) 和電計(jì)兩部分。 電極與待測溶液組成原電

7、池， 以電計(jì)測量電極間電位差， 電位差經(jīng)放大電路放大后，由電流表或數(shù)碼管顯示。目前應(yīng)用較廣的是 數(shù)顯式的pHS-3系列精密酸度計(jì)?！舅岫扔?jì)的工作原理及操作方法】電位測定法測定溶液pH值，是以pH玻璃電極為指示電極，飽和甘 汞電極為參比電極與待測液組成工作電池，電池可用下式表示：pH玻璃電極|試液|飽和甘汞電極25C時(shí)，電池電動(dòng)勢 E二K+0.059pH試（公式一）式中 K 在一定條件下是常數(shù)。 可見電池電動(dòng)勢在一定條件下與溶液 的pH值成線性關(guān)系。另外，也可以使用 E-209-C9復(fù)合電極與待測溶液 組成工作電池進(jìn)行測量。E-201-C9復(fù)合電極是pH玻璃電極（指示電極） 和銀- 氯化銀電極組

8、合在一起的塑料殼可充式復(fù)合電極。由于公式一中K是一個(gè)不固定的常數(shù)，很難通過計(jì)算得到，因此普 遍采用已知pH值的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在酸度計(jì)上進(jìn)行校正。即先測定已知 pH值標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的電動(dòng)勢 Es,然后再測定試液的電池電動(dòng)勢 Ex。若測 量Ex和Es時(shí)條件不變，假定Kx=Ks,根據(jù)公式一可得：25C 時(shí) pHx=pHs+（Ex- Es）/0.059（公式二）這就是pH值操作定義，即通過分別測定標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液和試液所組 成工作電池電動(dòng)勢就可求出試液的pH值。由公式二可知 pHx與pHs相差1pH單位時(shí)，Ex與Es相差0.059V , 酸度計(jì)即按此進(jìn)行分度。我們將 0.059V. （pH） -1稱為25C時(shí)

9、直線的斜 率（或稱玻璃電極轉(zhuǎn)換系數(shù)）。直線斜率與溫度成函數(shù)關(guān)系。為了保證 在不同溫度下測量精度符合要求， 在測量中要進(jìn)行溫度補(bǔ)償， 酸度計(jì)設(shè) 有此功能。根據(jù)pH值操作定義，測定溶液 pH值時(shí)，必須先用已知pH值的緩沖溶液在酸度計(jì)上進(jìn)行較正。 校正酸度計(jì)的方法一般有“一點(diǎn)校正法” 和“二點(diǎn)校正法”兩種。如果你使用的是不帶“斜率”調(diào)節(jié)器的酸度 計(jì)， GB9724-88 規(guī)定，應(yīng)采用“一點(diǎn)校正法”。具體方法是：制備兩種 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，使其中一種的pH值大于并接近試液的pH值，另一種小 于并接近試液的pH值（由于公式二是在假設(shè) Kx=Ks條件下得出的，而 在實(shí)際測量過程中，往往因?yàn)槟承┮蛩氐母淖?，?dǎo)致

10、K值發(fā)生變化，因而帶來誤差。為了減少誤差應(yīng)選用pH值與待測溶液pH值相近的標(biāo)準(zhǔn)溶 液）。先用一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液與電極組成工作電池，將溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)器 調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度處， 調(diào)節(jié)“定位”調(diào)節(jié)器，使儀器顯示出標(biāo)準(zhǔn) 緩沖溶液在該溫度下的pH值。保持“定位”調(diào)節(jié)器不動(dòng)，再用另一種 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液與電極組成工作電池，調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償鈕至溶液的溫度處， 此時(shí)顯示屏所顯示的pH值應(yīng)是緩沖溶液在此溫度下的 pH值。GB9724-88 規(guī)定，相互校準(zhǔn)誤差不得大于 0.1pH 單位。對于精密的 pH 測定， GB-9724-88 規(guī)定并用“二點(diǎn)校正法”，就是 先用一種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液定位，再測定另一種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液

11、，此時(shí) 不要?jiǎng)印岸ㄎ徽{(diào)節(jié)器”， 而是調(diào)節(jié)“斜率”調(diào)節(jié)器，使儀器顯示值與第 二種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值相同。經(jīng)過校正后的酸度計(jì)，可直接測量溶液的pH值步驟酸度計(jì)使用前準(zhǔn)備(以PHS-3F為例)1 .把酸度計(jì)的三芯電源插頭插入220V交流電源座(PHS-3F酸度計(jì)的電源插 口和電源開關(guān)位置均在儀器后左角 ) ，接通電源開關(guān) (向上) ，預(yù)熱 20min。2 .置選擇按鍵開關(guān)于“ mV位置(注意：此時(shí)暫不要把玻璃電極插入輸入座 內(nèi))，若儀器顯示不為“ 000”，可調(diào)節(jié)儀器后右角的“調(diào)零”電位器， 使其顯示 為正或負(fù)“ 000”，然后鎖緊電位器。二檢查、處理和安裝電極1 .p H玻璃電極的檢查、處理

12、和安裝(1) 根據(jù)被測溶液大致pH值(可使用pH試紙?jiān)囼?yàn)確定)，選擇合適型號 的pH玻璃電極(已在蒸餾水中浸泡 24h以上)。(2) 仔細(xì)檢查所選電極的球泡是否有裂紋；內(nèi)參比電極是否浸入內(nèi)參比溶 液內(nèi)；參比液內(nèi)是否有氣泡。 若有裂紋或內(nèi)參比電極未浸入內(nèi)參比液者不能使用。 參比液內(nèi)有氣泡應(yīng)稍晃動(dòng)，除去氣泡。(3) 將所選擇的pH玻璃電極用蒸餾水沖洗后固定在電極夾上， 球泡高度略 高于甘汞電極下端。注意！玻璃電極球泡易碎，操作要仔細(xì)。2 . 甘汞電極的檢查、處理和安裝( 1 )取下甘汞電極下端和上側(cè)小膠帽。(2) 檢查電極內(nèi)的飽和氯化鉀液位是否合適，電極下端是否有少量KCl 晶 體，若液位低或無晶

13、體應(yīng)由上側(cè)小口補(bǔ)加飽和 KCl 溶液和少量 KCl 晶體。(3) 檢查甘汞電極外管飽和 KCl 溶液中是否有氣泡，若有氣泡應(yīng)稍晃動(dòng)， 趕走氣泡； 檢查電極下端瓷芯是否堵塞， 氯化鉀溶液是否能緩緩從下端陶瓷芯滲 出。檢查方法是： 先將瓷芯外部擦干， 然后用濾紙貼在瓷芯下端， 如有溶液滲出， 濾紙上有濕印，則證明瓷芯毛細(xì)管未堵塞。(4) 用蒸餾水清洗電極外部，濾紙吸干后，置電極夾上。電極下端略低于 玻璃電極球泡下端。(5) 將甘汞電極導(dǎo)線接在儀器后右角甘汞電極接線柱上，把玻璃電極引線 柱插入儀器后右角玻璃電極輸入座。注意！電極引線插頭應(yīng)干燥、清潔、不能有油污三校正酸度計(jì) （ 二點(diǎn)校正法 ）1 .將

14、選擇按鍵開關(guān)置“ pH'位置。2 .取一潔凈塑料試杯（或100mL燒杯）用pH=6.86 （25C ）的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液 蕩洗三次，倒入50mL左右的該標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。3.測量標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液溫度，調(diào)節(jié)“溫度”調(diào)節(jié)器，使所指示的溫度刻度為 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度。4 .將電極插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中。小心輕搖幾下試杯，以促使電極平衡。注意！電極不要觸及杯底，插入深度以玻璃球泡浸沒溶液為限。5 .將“斜率”調(diào)節(jié)器順時(shí)針旋足，調(diào)節(jié)“定位”調(diào)節(jié)器，使儀器顯示值為 此溫度下該標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值（可從中查到）。6.將電極從標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中取出，移去試杯，用蒸餾水清洗二電極，并用 濾紙吸干。7 .另取一潔凈試杯（或1

15、00mL小燒杯），用另一種與待測試液pH相接近的標(biāo) 準(zhǔn)緩沖溶液蕩洗三次后，倒入50mL左右該標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。8 .將電極插入溶液中，小心輕搖幾下試杯。使電極平衡。9 .調(diào)節(jié)“斜率”調(diào)節(jié)器，使儀器顯示值為此溫度下該標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值。注意！校正后的儀器即可用于測量待測溶液的 pH值，但測量過程中不應(yīng)再 動(dòng)“定位”調(diào)節(jié)器，若不小心碰動(dòng)“定位”或“斜率”調(diào)節(jié)器應(yīng)重復(fù) BI步 驟，重新校正。四.測量待測試液的pH值。1 . 移去標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，清洗電極，并用濾紙吸干。2 .取一潔凈試杯（或100mL小燒杯），用待測試液蕩洗三次后倒入50mL左右 試液。3 . 用水銀溫度計(jì)測量試液的溫度，并將溫度調(diào)節(jié)器置

16、此溫度位置上。注意！待測試液溫度應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液溫度相同或接近。 若溫度差別大， 則 應(yīng)待溫度相近時(shí)再測量，千萬不可心急。4 .將電極插入被測試液中，輕搖試杯使溶液均勻，電極平衡。5 .待數(shù)字顯示穩(wěn)定后讀取并記錄被測液的 pH值。6 .按上述4、5步驟測量另一未知試液的pH值。五結(jié)束工作1. 關(guān)閉電源開關(guān)，拔出電源插頭。2. 取出玻璃電極用蒸餾水清洗干凈后浸泡在蒸餾水中。3. 取出甘汞電極用蒸餾水清洗，用濾紙吸干，套上小帽存放在盒內(nèi)。4 . 清洗試杯，晾干后妥善保存。5 . 用干凈抹布擦凈工作臺，罩上儀器罩，填寫儀器使用記錄。六注意事項(xiàng)以下幾點(diǎn)你在測量時(shí)要注意：1 .要保持玻璃電極膜的清潔，必

17、要時(shí)可依次用 6mol.L-1的HCI溶液洗凈， 用70匯醇浸泡5min，最后浸泡在蒸餾水中2天以上。切不可用濃硫酸、鉻酸洗 液、無水酒精或其它無水或脫水的液體洗滌。2 . 玻璃電極不能在含氟較高的溶液中使用。玻璃電極使用的溫度范圍是5 60°C。3 . 玻璃電極膜極薄，容易破裂，使用時(shí)要小心，切勿觸及硬物。4 . 使用復(fù)合電極時(shí)，應(yīng)拔去電極前端的電極套，拉下橡皮套。取下套后， 應(yīng)避免在電極的敏感玻璃泡與硬物接觸，因?yàn)槿魏纹茡p或擦毛都會使電極失效。 測量后，及時(shí)將電極保護(hù)套套上，套內(nèi)應(yīng)放少量補(bǔ)充液以保持電極球泡的濕潤。 復(fù)合電極的外參比補(bǔ)充液為3mol.L-1KCI溶液，補(bǔ)充液由電極上端小孔加入，溶 液量應(yīng)保持在內(nèi)腔容量 1/2 以上。電極不用時(shí)，小孔用橡皮套蓋上。5 . 使用甘電極應(yīng)對被測組分有所了解，以防甘汞“中毒”。若電極內(nèi)管甘 汞糊狀物出現(xiàn)黑色時(shí)，說明電極已失效，不宜再使用。6 . 酸度計(jì)的輸入端 （ 即測量電極插座 ） 必須保