电位分析法练习题（含详细解析）

电位分析法练习题（含详细解析）本套练习题围绕电位分析法核心知识点设计，涵盖指示电极与参比电极、能斯特方程应用、直接电位法、电位滴定法等重点内容，题型包括选择题、填空题、计算题、综合题，适配学生课后练习、备考复习，所有题目均附详细解析，帮助巩固知识点、掌握解题思路。一、选择题（每题3分，共30分）下列电极中，属于指示电极的是（）

A.饱和甘汞电极B.银-氯化银电极C.玻璃电极D.标准氢电极

电位分析法中，参比电极必须满足的核心条件是（）

A.电极电位稳定且已知B.能响应被测离子浓度C.电极内阻小D.可重复使用

玻璃电极在使用前需要浸泡24小时以上，其目的是（）

A.清洗电极表面杂质B.活化敏感膜，形成稳定水化层

C.降低电极内阻D.校准电极电位

能斯特方程的表达式正确的是（）（25℃时）

A.E=E^\circ+\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\text{氧化态}]}{[\text{还原态}]}

B.E=E^\circ−\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\text{氧化态}]}{[\text{还原态}]}

C.E=E^\circ+\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\text{还原态}]}{[\text{氧化态}]}

D.E=E^\circ−\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\text{还原态}]}{[\text{氧化态}]}直接电位法测定溶液pH时，常用的参比电极是（）

A.玻璃电极B.银电极C.饱和甘汞电极D.铂电极

电位滴定法中，滴定终点的确定方法不包括（）

A.绘制E-V曲线法B.绘制ΔE/ΔV-V曲线法C.标准曲线法D.二级微商法

下列关于离子选择性电极的说法，错误的是（）

A.离子选择性电极仅对特定离子有响应B.其电极电位与被测离子浓度符合能斯特方程

C.玻璃电极属于离子选择性电极D.离子选择性电极无需校准即可使用

25℃时，用氟离子选择性电极测定氟离子浓度，若氟离子浓度增大10倍，电极电位变化为（）

A.增加0.0592VB.减少0.0592VC.增加0.0296VD.减少0.0296V

电位分析法中，测量的电极电位是（）

A.指示电极的绝对电位B.参比电极的绝对电位

C.指示电极与参比电极的电位差D.被测溶液的电动势

下列因素中，不会影响玻璃电极响应速度的是（）

A.溶液温度B.被测离子浓度C.电极浸泡时间D.参比电极类型

二、填空题（每空2分，共20分）电位分析法的核心是通过测量__________来确定被测物质的浓度，其理论基础是__________。参比电极中，__________电极的电位稳定，是电位分析中最常用的参比电极之一，其电极电位为0.2412V（25℃）。玻璃电极的敏感膜是__________，其对__________离子具有高度选择性响应。电位滴定法与直接电位法的主要区别是：电位滴定法测量的是__________的变化，而直接电位法测量的是__________的绝对值（相对值）。离子选择性电极的选择性系数Ki,j三、计算题（每题15分，共30分）25℃时，用铜电极作为指示电极，饱和甘汞电极作为参比电极，测定Cu²⁺溶液的电位。已知饱和甘汞电极的电位E_{\text{SCE}}=0.2412\,\text{V}，铜电极的标准电极电位E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}=0.3419\,\text{V}，测得电池电动势为0.185V，计算该溶液中Cu²⁺的浓度。25℃时，用pH玻璃电极测定某未知溶液的pH，以饱和甘汞电极为参比电极。首先用pH=4.00的标准缓冲溶液校准，测得电池电动势为0.200V；再测定未知溶液，测得电池电动势为0.318V，计算该未知溶液的pH值。四、综合题（20分）简述电位分析法中指示电极与参比电极的定义及分类，并举例说明；结合能斯特方程，说明直接电位法测定离子浓度的原理。参考答案及详细解析一、选择题（每题3分，共30分）C【解析】指示电极是能响应被测离子浓度变化、电极电位随被测离子浓度变化而变化的电极，玻璃电极（响应H⁺）属于指示电极；A、B、D均为参比电极（饱和甘汞电极、银-氯化银电极、标准氢电极是常用参比电极）。A【解析】参比电极的核心条件是电极电位稳定、已知，不受被测溶液组成变化的影响，能为测量提供稳定的电位基准；B是指示电极的特点，C、D不是核心条件。B【解析】玻璃电极浸泡的目的是活化敏感膜，使敏感膜表面形成稳定的水化层，只有形成水化层，电极才能对H⁺产生选择性响应，保证电极电位稳定、响应灵敏；A、C、D不是主要目的。A【解析】25℃时，能斯特方程的标准表达式为E=E^\circ+\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\text{氧化态}]}{[\text{还原态}]}，其中n为转移的电子数，氧化态与还原态浓度比的对数项前面为正号。C【解析】直接电位法测定pH时，指示电极为玻璃电极（响应H⁺），参比电极为饱和甘汞电极，二者组成原电池，通过测量电池电动势计算pH；A是指示电极，B、D不用于pH测定的参比。C【解析】电位滴定法确定终点的方法有3种：绘制E-V曲线法（拐点为终点）、绘制ΔE/ΔV-V曲线法（峰值为终点）、二级微商法（Δ²E/ΔV²=0时为终点）；标准曲线法是直接电位法测定浓度的方法，不是电位滴定终点确定方法。D【解析】离子选择性电极使用前必须进行校准，通常用标准溶液校准，以消除系统误差，确保测量准确性；A、B、C说法均正确。B【解析】氟离子选择性电极的能斯特方程为E=E^\circ−\frac{0.0592}{1}\lg[\text{F}^−]（n=1），浓度增大10倍，lg[F⁻]增大1，电极电位减少0.0592V。C【解析】电位分析法中，无法直接测量指示电极或参比电极的绝对电位，只能测量指示电极与参比电极之间的电位差（电池电动势），通过电位差计算被测物质浓度。D【解析】溶液温度、被测离子浓度、电极浸泡时间都会影响玻璃电极的响应速度；参比电极的作用是提供稳定电位基准，不影响玻璃电极的响应速度。二、填空题（每空2分，共20分）电池电动势；能斯特方程【解析】电位分析法的核心是测量指示电极与参比电极组成的原电池的电动势，其理论基础是能斯特方程，电极电位与被测离子浓度的关系符合能斯特方程。饱和甘汞【解析】饱和甘汞电极（SCE）电位稳定（25℃时为0.2412V），使用方便，是电位分析中最常用的参比电极。硅酸玻璃膜；H⁺（氢离子）【解析】玻璃电极的敏感膜由硅酸玻璃制成，其对H⁺具有高度选择性响应，能准确反映溶液中H⁺浓度的变化。电极电位（电动势）；电极电位（电动势）【解析】电位滴定法通过测量滴定过程中电极电位（电动势）的突变来确定终点；直接电位法通过测量电极电位（电动势）的相对值，结合能斯特方程计算被测离子浓度。被测离子；高【解析】选择性系数Ki,j表示电极对干扰离子j的响应与对被测离子i的响应之比，K三、计算题（每题15分，共30分）解：首先明确电池组成：铜电极（指示电极）为阳极，饱和甘汞电极（参比电极）为阴极。

电池电动势E_{\text{cell}}=E_{\text{阴极}}−E_{\text{阳极}}=E_{\text{SCE}}−E_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}（2分）

已知E_{\text{cell}}=0.185\,\text{V}，E_{\text{SCE}}=0.2412\,\text{V}，代入得：

E_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}=E_{\text{SCE}}−E_{\text{cell}}=0.2412−0.185=0.0562\,\text{V}（4分）

铜电极的能斯特方程为：

E_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}=E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}+\frac{0.0592}{2}\lg[\text{Cu}^{2+}]（n=2，Cu²⁺→Cu转移2个电子）（4分）

代入已知数据（E^\circ=0.3419\,\text{V}），整理得：

\lg[\text{Cu}^{2+}]=\frac{2(E_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}−E^\circ)}{0.0592}=\frac{2(0.0562−0.3419)}{0.0592}=\frac{2(−0.2857)}{0.0592}\approx−9.65（3分）

因此，[\text{Cu}^{2+}]=10^{−9.65}\approx2.24\times10^{−10}\,\text{mol/L}（2分）

答：该溶液中Cu²⁺的浓度约为2.24\times10^{−10}\,\text{mol/L}。解：直接电位法测定pH时，遵循pH的实用定义（能斯特方程推导）：

\text{pH}_x=\text{pH}_s+\frac{E_x−E_s}{0.0592}（25℃时）（5分）

其中：\text{pH}_s=4.00（标准缓冲溶液pH），E_s=0.200\,\text{V}（标准溶液电动势），E_x=0.318\,\text{V}（未知溶液电动势）（4分）

代入数据计算：

\text{pH}_x=4.00+\frac{0.318−0.200}{0.0592}=4.00+\frac{0.118}{0.0592}\approx4.00+1.99\approx6.00（4分）

答：该未知溶液的pH值约为6.00。（2分）四、综合题（20分）答：（1）指示电极（5分）

定义：能响应被测离子浓度（或活度）变化，其电极电位随被测离子浓度变化而变化的电极，用于指示被测离子的浓度。

分类及举例：

①金属基指示电极：由金属单质组成，响应其自身离子浓度，如铜电极（响应Cu²⁺）、银电极（响应Ag⁺）；

②离子选择性电极：对特定离子具有高度选择性响应，如玻璃电极（响应H⁺）、氟离子选择性电极（响应F⁻）。

（2）参比电极（5分）

定义：电极电位稳定、已知，不受被测溶液组成变化的影响，能为测量提供稳定电位基准的电极。

分类及举例：

①标准氢电极（SHE）：电位基准，25℃时电位为0V，但使用不便；

②饱和甘汞电极（SCE）：最常用，25℃时电位为0.2412V，稳定性好、使用方便；

③银-氯化银电极：电位稳定，25℃时电位为0.2223V，适用于高温或特殊体系。

（3）直接电位法测定离子浓度的原理（10分）

将指示电极（响应被测离子）与参比电极（提供稳定电位）插入被测溶液中，组成原电池，测量该原电池的电动势E_{\text{cell}}。

指示电极的电位与被测离子浓度的关系符合能斯特方程：E_{\text{指示}}=E^\circ+\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\text{氧化态}]}