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实验一、 水中二氧化碳平衡体系各组分的综合分析

实验一、 水中二氧化碳平衡体系各组分的综合分析. 1.pH 值的测定（电位法） 2. 碱度的测定（酸滴定法） 3. 水中 Ca 2+ 、 Mg 2+ 总量及 Ca 2+ 、 Mg 2+ 含量的测定. 1.pH 值的测定（电位法）. （一）方法原理 电位法测 pH 值是以电位能随溶液的氢离子活度（或 pH ）而变化的特性电极（称其为 pH 指示电极），同一种电位十分稳定的电极（称其为参比电极）插入待测溶液中，组成原电池，利用测定两电极间的电位差来测定溶液的 pH 值。. 可以作为 pH 指示电极的有：氢电极、氢醌电极、玻璃电极等，而以玻璃电极使用最普遍。

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实验一、 水中二氧化碳平衡体系各组分的综合分析

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  1. 实验一、水中二氧化碳平衡体系各组分的综合分析实验一、水中二氧化碳平衡体系各组分的综合分析 • 1.pH值的测定（电位法） • 2.碱度的测定（酸滴定法） • 3. 水中Ca2+、Mg2+总量及Ca2+、Mg2+含量的测定

  2. 1.pH值的测定（电位法） • （一）方法原理 • 电位法测pH值是以电位能随溶液的氢离子活度（或pH）而变化的特性电极（称其为pH指示电极），同一种电位十分稳定的电极（称其为参比电极）插入待测溶液中，组成原电池，利用测定两电极间的电位差来测定溶液的pH值。

  3. 可以作为pH指示电极的有：氢电极、氢醌电极、玻璃电极等，而以玻璃电极使用最普遍。可以作为pH指示电极的有：氢电极、氢醌电极、玻璃电极等，而以玻璃电极使用最普遍。 • 常用的参比电极是：饱和甘汞电极和银-氯化银电极。

  4. (二)仪器 • YSI63(YSI Incorporated ) Made in USA • 可测指标：pH、Salinity、Conductivity、Temperature

  5. 玻璃电极 • 电极头是特种玻璃制成的球状薄膜，膜内盛有0.1mol/L盐酸溶液，膜内溶液中插入一根表面覆盖了氯化银的银丝。银丝和0.1mol/L盐酸溶液之间的电位是一定的。玻璃电极插入溶液中后，在玻璃膜两侧形成水化膜。水化膜中的玻璃和内外溶液中的氢离子进行离子交换，并达成平衡。这样，玻璃膜与两侧溶液间产生了电位差，电位差的大小随膜外溶液中氢离子活度而变化（内侧溶液的氢离子活度是国定不变的）。

  6. 整个玻璃电极的电位也就决定于膜外溶液的氢离子活度。玻璃电极的电位同氢离子活度间的关系也符合能斯特方程：整个玻璃电极的电位也就决定于膜外溶液的氢离子活度。玻璃电极的电位同氢离子活度间的关系也符合能斯特方程： • EG=E0+（RT/nF）LnαH+ • 25℃时EG=E0-0.0591pH • αH+为膜外溶液氢离子的活度；0.0591是25℃时的常数，温度变化时其数值也变化。E0是在一定温度下， αH+ =1mol/L时玻璃电极的电位。 • 可见玻璃电极的电位同溶液的pH值成直线关系。

  7. 甘汞电极 • 内充以饱和氯化钾溶液的甘汞电极称饱和甘汞电极，是比较常用的一种。它的电极电位很稳定，时为0.2458伏，在电位测量中经常用作参比电极。

  8. 电位法测pH的原理 • 我们已经知道玻璃电极的电位同溶液的pH 成直线关系，侧得玻璃电极的电位，就可以计算溶液的pH。但测单个电极的电位还无法办到，需用一支电位是已知的电极作为对比，同玻璃电极一起组成一原电池，测两电极间的电位差。如25℃时 E=E甘汞– E玻璃 E=E甘汞-（E玻璃- 0.0591pH） E=E甘汞– E玻璃）+0.0591pH

  9. 在一定温度下E甘汞 和 E玻璃都是常数，所以两电极间的电位差也同溶液的pH成直线关系，因而可以用两电极间的电位差来计算溶液的pH。 • 可见电位法测pH实质上就是测定两电极间的电位差，为了省去计算的麻烦，设计仪器时直接把表头刻出相应的pH值，或转换后直接数显，测定时可以直接读数，很方便。

  10. 由于在同一pH条件下，温度不同，电极电位也不同，两电极间电位差也就不一样，因而影响pH的测定，为此仪器中都有克服温度影响的“温度补偿”装置或仪器自动进行温度补偿。由于在同一pH条件下，温度不同，电极电位也不同，两电极间电位差也就不一样，因而影响pH的测定，为此仪器中都有克服温度影响的“温度补偿”装置或仪器自动进行温度补偿。

  11. pH值的工作定义 • pHx=pHs+[(Ex-Es)F/RTln10]

  12. 2.碱度的测定（酸滴定法） • （一）方法原理 • 用标准HCl溶液直接滴定，采用适当的指示剂可将OH-、CO32-和HCO3-的浓度分别测出。 • （二）试剂及其配制（略）

  13. 2.碱度（alkalinity）的测定（酸滴定法） 酸碱指示剂滴定法 测 定 方 法 酚酞 酚酞碱度 甲基橙色碱度 总碱度 甲基橙 电位滴定法 水中吸收质子的能力 酸度和碱度

  14. 氢氧化物 M=0(P=T) 氢氧化物 碳酸盐 P P>M(P>1/2T) T 酸式碳酸盐 碳酸盐 碳酸盐 P=M M P<M(P<1/2T) 酸式碳酸盐 P=0(M=T) 碱度 P：以酚酞为指示剂滴定消耗强酸量 M：以甲基橙为指示剂滴定消耗强酸量

  15. 3. 水中Ca2+、Mg2+总量及Ca2+、Mg2+含量的测定 • 一、 Ca2+、Mg2+总量的测定 • （一）方法原理 本实验采用络合滴定法。在pH≈10的氨性 缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂，用标准EDTA溶 液直接滴定水中Ca2+、Mg2+的总量，在化学计量 点前， Ca2+、Mg2+和铬黑T形成紫红色络合物， 到达化学计量点时，EDTA置换与铬黑T结合的 Ca2+、Mg2+，使指示剂铬黑T呈游离状态。

  16. 溶液 中游离状态铬黑T呈纯蓝色，故溶液的颜色从开 始时的紫红色渐变成化学计量点时的纯蓝色。 • 水样中适量的Mg2+可使用铬黑T作指 示剂的滴定终点变色更敏锐，所以在氨性 缓冲溶液中加入一定量的EDTA镁盐，利用 置换滴定法提高终点变色的敏锐性。

  17. 二、水中Ca2+和Mg2+含量的测定 • （一） 方法原理 将水样的pH值调节至大于12，此时水样 中Mg2+的形成Mg(OH)2沉淀，采用钙试剂 作为反应的指示剂，以EDTA标准溶液滴定 水样中的Ca2+。水样中的镁离子含量采用 差减法计算得到，即钙镁总量与钙含量的差值。

  18. The End

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