电化学分析仪器-酸度计（离子计）的结构及维护

学习情境六电化学仪器结构及维护电化学分析实训室◆电位分析法原理◆电极及工作电池◆酸度计◆电位滴定法进入电化学实训室，熟悉pH计、离子计及电极的所在位置pH计离子计电磁搅拌器pH玻璃电极饱和甘汞电极铂电极氟离子选择隆电极◆

电位分析法原理

直接电位法装置准备电极，清洗仪器预热，安装电极和温度传感器，搭建实验装置电位滴定法装置准备电极、滴定管，清洗仪器预热，安装电极和滴定管，搭建实验装置电位分析法定义将一支电极电位与被测物质的活（浓）度有关的电极（称指示电极）和另一支电位已知且保持恒定的电极（称参比电极）插入待测溶液中组成一个化学电池，在零电流的条件下，通过测定电池电动势进而示得溶液中待测组分含量的方法。类型直接电位法电位滴定法原电池：

(-)Zn︱Zn2+(1mol/L)‖Cu2+(1mol/L)︱Cu(+)电极反应

（-）Zn极Zn–2eZn2+

（氧化反应）（+）Cu极Cu2++2eCu（还原反应）

电池反应

Zn+Cu2+Zn2++Cu（氧化还原反应）

化学电池电位分析法的几个概念1．相界电位：两个不同物相接触的界面上的电位差2．液接电位：两个组成或浓度不同的电解质溶液相接触的界面间所存在的微小电位差。3．金属的电极电位：金属电极插入含该金属的电解质溶液中产生的金属与溶液的相界电位。4．电池电动势：构成化学电池的相互接触的各相界电位的代数和。Zn→Zn2+双电层动态平衡稳定的电位差电位分析法理论依据能斯特方程式对于氧化—还原反应：其电极电位与Mn+离子活度的关系，可用能斯特（Nernst）方程式表示在温度为250C时，能斯特方程式可近似地简化成下式：

参比电极：电极电位不随测定溶液和浓度变化而变化的电极。常用的是甘汞电极和银—氯化银电极。指示电极：电极电位随被测溶液的浓度变化而变化的。常用的是金属基电极、pH玻璃电极和离子选择性电极。电位分析法理论依据直接电位法的定量依据◆电极及工作电池电极作用：通过两个电极使溶液中的pH值转换成电动势（1）参比电极（甘汞电极和Ag-AgCl电极）（2）指示电极（玻璃电极）工作电池甘汞电极电极电位构造使用注意事项特点：电位稳定，即使是在测量过程中有电流通过，电位也几乎无变化，所以它在许多场合包括在某些电极的内部，作为比较的标准

0.1mol/L甘汞电极（KCl浓度为0.1mol/L）1mol/L甘汞电极(KCl浓度为1mol/L)饱和甘汞电极（KCl浓度为4.2mol/L）：最广泛

甘汞电极的电位组成：汞、氯化亚汞和饱和氯化钾溶液电极符号：Hg|Hg2Cl2（固）,KCl（溶液）电极反应：Hg2CL2(固）+2e=2Hg+2Cl-电极电位：E甘汞

=E

E甘汞=0.2676－0.05915lgaCl_

E

=0.2676伏

E甘汞

=E

甘汞电极构造18750或20杜美丝脱脂棉汞甘汞糊滤纸板甘汞电极结构1—导线；2—绝缘体；3—内部电极；4—橡皮帽；5—多孔物质；6—KCl溶液甘汞芯子电极玻壳盐桥溶液液络部电极导线实验室常用甘汞电极φ10mmφ9mm140mm140mm217型212型140mmφ9mm85mmφ9mmφ9mm133mm222型232型6802型饱和甘汞电极使用注意事项使用前将套塞拿掉KCl溶液要保持足够的高度和浓度溶液内不能有气泡内参比溶液液面应高出待测液2cm左右

外表面不能附着KCl晶体使用环境变化要小，有害溶液要加盐桥银-氯化银电极

AgCl+e

Ag+Cl-EAg/AgCl=E

Ag/AgCl

－0.0591gaCl-由银丝镀上一层氯化银，浸于一定浓度的氯化钾溶液中，即构成银-氯化银电极

电极反应：玻璃电极电极构造电极电位主要技术指标使用注意事项特点：高阻抗膜电极，内阻在几十至几百兆欧之间具有氢功能准确性和稳定性好，响应快测定范围宽玻璃电极构造玻璃电极1—绝缘套；2—Ag-AgCl电极；3—玻璃膜；4—内部缓冲液电极球泡电极支持管内参比电极内部溶液电极导线玻璃电极电位E1E2△EM膜电位示意图内参比电位是恒定的，其pH与玻璃膜两边电位差有关Ag|AgCl,HCl(0.1mol/L)|玻璃膜|试液SiO-M+SiO-H++H+=====+M+

pH玻璃电极的主要技术指标线性范围：与电极玻璃膜组成及温度有关

内阻：随使用时间增长而增大，老化不对称电位：当玻璃电极的内外参比电极相同，内外参比溶液也相同时，其电动势应为0，但实际上都有一定电位差，这就是电极的不对称电位消除影响：

1、使用前浸泡，使电位稳定

2、在同样条件下用pH标准缓冲溶液校准玻璃电极使用注意事项使用前要浸泡至少24小时轻拿轻放，注意别碰破球袍不用时可浸泡在蒸馏水或0.1mol/L盐酸溶液中应存放干燥处，保持电极插头绝缘部分清洁干燥。玻璃电极插头的清洗沾污物清洗方法沾污物清洗方法油污无机盐类用5～10%NH3•H2O溶液或丙酮清洗用0.1mol/LHCl溶液清洗Ca、Mg积垢胶质或蛋白质用EDTA溶液清洗用1mol/LHCl溶液清洗实验室用pH玻璃电极

142mmф12mm65－1A型251型ф9mm142mmф8mmф9mm85mm126mm211型221型231型测定pH的工作电池Ag|AgCl,HCl(0.1mol/L)|玻璃膜|试液||KCl(饱和),Hg2Cl2|Hg←玻璃电极→←甘汞电极→

ΔEMΔEL液体接界电位两电极间的电位差E=E甘汞-E玻璃+ΔE不对称+ΔEL

E=K´+E=K´+0.059pH试

（25℃）pH测定：两次测量法◆酸度计pH—25型酸度计pHs—2型酸度计pHs—3c型酸度计标准缓冲溶液的配制又称pH计，是专为测量溶液的pH值而设计的，也可以用于测量电极电位。精密酸度计还可用于测量溶液的pX值

pH-25型酸度计

工作原理主要技术指标结构及各部件作用使用方法仪器的维护及注意事项常见故障及排除方法pH-25型酸度计是一种普及型酸度计，精度较低，但结构简单，性能稳定，能满足一般分析工作的需要pH-25酸度计工作原理主要技术指标测量范围：pH值0～10；mV值0～±1400。最小分度：pH值为0.1pH单位；mV值为10。工作温度：5～40℃电源电压：220V（―15%）～220V（+5%）。配备电极：221型玻璃电极

222型甘汞电极11—指示电表；2—零点调节器；3—定位调节器；4—读数开关；5—pH-mV开关；6—量程选择开关；7—温度补偿器；8—玻璃电极插孔；9—参比电极接线柱；10—大电极夹；11—小电极夹；12—螺丝（紧固电极夹）13—螺丝（紧固电极梗）25型酸度计结构及各部件作用测量溶液pH值的操作步骤准备工作机械调零接通电源并接地

准备好的玻璃电极和甘汞电极

打开电源开关预热，将量程旋钮调制所需档校正将标准缓冲溶液倒入杯中，电极插入选择pH档和量程测量溶液温度，并用补偿旋钮调至溶液温度调零（pH为7处）按下读数开关，调节定位旋钮之溶液所在pH处测定洗涤电极，洗干后插入待测溶液测溶液温度，并用补偿旋钮调至溶液温度按下读数开关，读出pH值测量电极电位（±mV）

①接好输入接线

②调节调零螺丝使指针指在pH为7处。③接好电源，打开电源开关预热30分钟以上④将选择开关拨至mV位置，将量程选择开关拨至要求位置⑤调节零点调节旋钮，使指针指在“0”mV处⑥按下读数开关，读出电动势mV值，计算电极电位

仪器的维护及注意事项

①酸度计应放置在清洁、干燥的室内，严防灰尘及腐蚀性气体侵入。②玻璃电极插口必须保持清洁，不用时要将接续器插入，以防灰尘及湿汽侵入。③读数完毕后，应立即放开读数开关10。④在使用过程中，切不可用力拨动旋钮或猛按开关，以免损坏零件。⑤若指针超出刻度范围，表示量程选择开关的位置不当，应更换量程重新测量。⑥若测得待测溶液的pH值与标准缓冲溶液的pH值相差太大，则应另选pH值与待测溶液接近的标准缓冲溶液重新校正仪器，重新测量。⑦测量工作完毕后，应依次将量程开关拨至“0”位置，关上电源开关1，取下并清洗电极，盖好仪器。⑧此种仪器散热不好，若一次使用需较长时间，中途应关闭电源休息一段时间后继续使用，以保证仪器正常工作。

常见故障及排除方法

常见故障

可能原因

排除方法

指示灯不亮指示灯损坏

指示灯连接线已断

灯泡与灯座接触不良

更换指示灯

重焊连接线

将灯头与灯座清洗干净并拧紧电表指灯不动，始终停在pH为7处

电表已损坏

放大器元件损坏

变压器元件损坏

修理或更换电表

检查、测试并更换损坏元件

修理或更换变压器调零电时指针不停地抖动

稳压管损坏

变压器严重漏电

接地不良

更换稳压管

修理变压器

重新接地定位时定位调节器不起作用

定位调节器损坏

输出电路开路

玻璃电极破裂

更换定位调节器

检查线路，接通电路

更换玻璃电极测量时指针抖动

参比电极接触不良

有磁场干扰

接地不良

更换参比电极

排除干扰因素

重新接地测量时指针无指示

玻璃电极球泡破裂或失效

更换玻璃电极pHs—2型酸度计主要性能指标仪器结构及各部件作用使用方法仪器的维护及注意事项常见故障及排除方法

主要性能指标测量范围：pH值为0~14，分7档，每档2pH；mV值为0~±1400，分7档，每档200mV。最小分度：pH值为0.02；mV值为2。被测液温度：0~60℃.环境条件：环境温度为0~40℃；湿度≤85%；电源电压为220V±10%，频率为50~60Hz。配备电极：231型玻璃电极，232型甘汞电极。结构及各部件作用图2—15pHs-2型酸度计的面板结构1—指示灯；2—读数电表；3—甘汞电极接线柱；4—玻璃电极插孔；5—电极夹紧固螺钉；6—玻璃电极夹；7—甘汞电极夹；8—量程选择及校正开关；9—校正旋钮；10—定位旋钮；11—读数开关；12—零点调节旋钮；13—－mV按键；14—＋mV按键；15—pH按键；16—电源开关按键；17—温度计补偿旋钮；18—电表调零螺丝测pH的操作机械调零插上电源插头，接好地线

准备并安装玻璃电极和甘汞电极

接通电源，预热30分钟以上将电极浸入盛标准缓冲溶液的烧杯中测量溶液温度，将温度补偿旋钮旋至溶液的温度值将量程选择及校正开关拨至“6”位置，调节调零旋钮至pH=1将量程选择及校正开关拨至“校正”位置调节校正旋钮至pH=2重复操作调节调零和校正旋钮至pH分别为1和2将量程选择及校正开关拨至待测标液pH档位按下读数开关，调节校正旋钮至标液pH洗涤电极吸干，插入待测液，按下读数开关读出pH值切断电源，取下电极并清洗、存放好。拔出电源插头，盖好仪器测量mV值

①按仪器标志的极性接好待测电池。②按下mV按键，调节零点③校正，调满度④拔出负极插头，按下读数开关，调节定位旋钮使指针指在刻度“0”位置⑤插入负极插头，调节量程选择及校正开关，使电表指针在刻度线范围内。待指针稳定后，读出电表读数，放开读数开关11。则：（量程选择及校正开关的读数+电表指针读数）×100=待测电池的电动势（mV）仪器的维护及注意事项

①酸度计应放置在清洁、干燥的室内，严防灰尘及腐蚀性气体侵入。②玻璃电极插口必须保持清洁，不用时要将接续器插入，以防灰尘及湿汽侵入。③按下读数开关时，指针打针，检查量程选择及校正开关位置及其它调节器是否适当，电极头是否浸入溶液。④在使用过程中切不可用力拨动旋钮或猛按开关，以免损坏零件⑤当指针超出表头刻度范围时，应转动量程选择及校正开关，使指针指示在表头刻度范围内，并等待1分钟左右，使指针稳定后才能读数。⑥若仪器需长时间工作，一般中途要用标准缓冲溶液两项定位，才能保证仪器正常工作。⑦测定时若发现读数经常缓慢变化时，可以打开底板，用电吹风等工具加热读数开关，使读数开关干燥。但温度不得超过60℃。⑧为了保持仪器内部干燥，如果长时间没有使用，应每隔一段时间预热一次，以防止电计零件潮湿霉变或漏电。常见故障及排除方法略pHs—3c型酸度计主要性能指标

仪器结构及各部件作用

使用方法

仪器维护与注意事项

复合电极使用维护的注意事项

常见故障及其处理

pHs-3C型酸度计是一台精密数字显示pH计，它采用3位半十进制LED数字显示。

主要性能指标1.测量范围：pH：0～14.00pHmV：0～±1999mV（自动极性显示）2.最小显示单位：0.01pH，1mV3.温度补偿范围：0～60℃4.电子单元基本误差pH：±0.01pHmV：±1mV±1个字5.仪器的基本误差：±0.02pH±1个字6.电子单元输入电流：不大于2×10-12A7.电子单元输入阻抗：不小于1×1012Ω8.温度补偿器误差：±0.01pH9.电子单元重复性误差：pH：不大于0.01pHmV：不大于1mV10.仪器重复性误差：不大于0.01pH11.电子单元稳定性：±0.01pH±1个字/3h12.正常使用条件：（1）

环境温度：5℃～40℃；（2）

相对湿度：不大于85%；（3）

供电电源：AC220V±22V；50Hz±1Hz；（4）

无显著的振动；（5）

除地球磁场外无外磁场干扰

13.配备电极：231型玻璃电极，232型甘汞；E-201C型塑壳可充式pH复合电极图2—16仪器结构1—机箱盖；2—显示屏；3—面板；4—机箱底；5—电机梗插座；6—定位调节旋钮；7—斜率补偿调节旋钮；8—温度补偿调节旋钮；9—选择开关旋钮（pH,mV）；10—仪器后面板；11—电源插座；12—电源开关；13—保险丝；14—参比电极接口；15—测量电极插座；16—电极梗；17—电极夹；18—E-201—C-9型塑壳可充式pH复合电极；19—电极套；20—电源线；21—Q9短路插头；22A—转换器插头；22B—转换器插座结构及各部件作用测溶液pH

（1）准备工作①电极梗旋入电极梗插座，调节电极夹到适当位置；②复合电极夹在电极夹上，清洗后用滤纸吸干；③电源线插入电源插座，接通电源，预热30min。（2）标定①

仪器使用前，先要标定；②

拔去Q9短路插头；③

插上复合电极；④

如不用复合电极，则插上电极转换器的插头，然后将玻璃电极和参比电极接入对应处；⑤

把选择开关旋钮调到pH档；⑥

调节温度补偿旋钮，对准溶液温度值；⑦

把斜率调节旋钮顺时针旋到底；⑧

把清洗过的电极插入pH=6.86的缓冲溶液中；⑨

调节定位调节旋钮，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致；⑩

用蒸馏水清洗电极，再插入pH=4.00（或pH=9.18）的标准缓冲溶液中，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液中当时温度下的pH值一致。⑾

重复⑤～⑩直至不用再调节定位或斜率两调节旋钮为止。（3）测量pH值经标定过的仪器，即可用来测量被测溶液。①

用蒸馏水清洗电极头部，用被测溶液清洁一次；②

把电极浸入被测溶液中，用玻璃棒搅拌溶液，使溶液均匀，在显示屏上读出溶液的pH值。注：若待测液与标液温度不一致，要重新补偿。仪器维护与注意事项1.仪器的输入端（测量电极插座15）必须保持干燥清洁。仪器不用时，将Q9短路插头插入插座，防止灰尘及水汽浸入。在环境湿度较高的场所使用时，应把电极插头用干净纱布擦干。2.Q9插头带夹子连线接触器及电极插座转换器均为配用其他电极时使用，平时注意防潮防震。3.测量时，电极的引入导线应保持静止，否则会引起测量不稳定。4.仪器采用了MOS集成电路，因此，在检修时应保证电烙铁有良好的接地。5.用缓冲溶液标定仪器时，要保证缓冲溶液的可靠性，不能配错缓冲溶液，否则将导致测量结果产生误差。复合电极使用维护的注意事项1.电极在测量前必须用已知pH值的标准缓冲溶液进行定位校准，其值愈接近被测值愈好。2.取下电极套后，应避免电极的敏感玻璃泡与硬物接触。3.及时将电极保护套套上，套内应放少量补充液。切忌浸泡在蒸馏水中。4.复合电极的外参比补充液为3mol/L氯化钾溶液。5.电极的引出端必须保持清洁干燥，绝对防止输出两端短路。6.电极应与输入阻抗较高的酸度计（≥1012Ω）配套，以使其保持良好的特性。7.电极应避免长期浸在蒸馏水、蛋白质溶液和酸性氟化物溶液中。8.电极避免与有机硅油接触。9.电极经长期使用后，如发现斜率略有降低，则可把电极下端浸泡在4%HF（氢氟酸）中3~5秒钟，用蒸馏水洗净，然后在0.1mol/L盐酸溶液中浸泡，使之复新。

10.被测溶液中如含有易污染敏感球泡或堵塞液接界的物质而使电极钝化，会出现斜率降低现象，显示读数不准。如发生该现象，则应根据污染物质的性质，用适当溶液清洗，使电极复新。

复合电极污染物质和清洗剂参考表污染物清洗剂无机金属氧化物有机油脂类物质树脂高分子物质蛋白质血球沉淀物颜料类物质低于1mol/L稀酸稀洗涤剂（弱碱性）酒精、丙酮、乙醚酸性酶溶液（如食母生）稀漂白液、过氧化氢常见故障及处理故障原因及处理电源接通，数字乱跳仪器输入端开路，应插上短路插或电极插头定位能调6.86pH，但调不到4.00pH电极失效，更换电极斜率调节不