考试卷答案教学内容
巡山小妖精
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2021年01月29日 00:55
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生物入侵者-市场活动
考
试
卷
答
案
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一、
填空题
1.
电化学池有
2
种类型，原电池中电极的反应是
自发进行的。
2.
标准电极电位是
氧化态活度和还原态活度均为
1
时的电极电位
其表达式为
E
E
条件电位是
氧化态与还原态的浓度均为
1
时的电极电位
其表达式为
E
E
'
59
.
2a
o
lg
n
a
R
RT
o
ln
n
F
R
它受
离子强度、络合效应、水解效应、
pH
等因素影响
3.
常用的三电极系统由
工作
电极，
参比
电极，
辅助
电极组成，常用的二级参比电极有
银
/
氯化银电极
和
甘汞电极
4.
电位分析法分为
电位法
和
电位滴定法
直接电位分析法的基本公式是
能斯特方程
，被测物质的活度和电极电位的关系为
E
E
RT
a
o
ln
n
F
a
R
5.
在测量电路中，指示电极（氟离子选 择电极）与参比电极（饱和甘汞电极）组成的测量电池图解式可表示为
ISE(
离子 选择电极
)
│试液┊┊
SCE(
饱和甘汞电极）
，其中电池电动势与 待测离子活度的关系为
E
K
'
2
.
303
RT
lg
a
i
nF
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6.
膜电极的响应没有绝对的
专一性
，只有相对的
选择性
7.
在表达电极电位与各组分的活度的关系时，可用
E
M
常数
RT
pot
z
A
ln
（
a
A
K
A
,
B
a
B
n
F
z
B
方程式表示
...
）< br>pot
K
A
8.
,
B
为电位
选择性系数
，可用来估计电位分析的
误差
和允许干扰离子存在的
最高
浓度
9.
一次标准加入法的计算公式为
c
x
V
S
c
s< br>c
s
V
s
E
S
1
< br>
c
（
10
1
）
连续标准加入法的表达式 为
c
-
x
E
S
V
（
1
)
V
s
x
10
10.
析出 电位与分解电压的关系是
U
分
E
阳析
-
E
阴析
'
过电位与分解电压的关系为
U
分
< br>U
分
阳
-
阴
i< br>R
11.
控制电位电解过程中，若仅有一种物质在电极上析出，且电流效率为
100%
，电流与电解时间的关系为
i
t
i
0< br>10
-k
t
式中：
i
0
为
开始电解时的电流
i
t
为
时间
t
的电流
k
为
k
26
.
1
它与溶液性质有如下关系
k
26
.
1
DA
V
DA
，
V
12.
电解电流在电解过程中保持恒定，如果电流效率为
100%
，那么法拉第定律可以表示 为
m
M
it
n
F
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二、问答题
1.
何谓
PH
玻璃电极的实用定义？如何精确 测量
PH
？
（
E
-
E
）
F当测量
pH
标准溶液和未知溶液时，将两电动势方程相减，则
p
H
x
p
H
s
x
s
，该式
X< br>表示未知溶液，
s
表示标准溶液，该
RT
ln
10
式 称为
pH
的实用定义。采用双
pH
s
标准校准仪器斜率与电极相同， 从而精确测量
pH
.
2.
采用下列反应进行电位滴定时，应选用什么指示电极？并写出滴定方程式
（
1
）
N
a
OH
（
2
）
H
2
C
2
O
4
N
a
2
C2
O
4
H
2
O
选择
pH
玻璃电极
A
l
F
6
3
A
l
3
F
-
选择
F
电极
-
2
-< br>A
g
S
（
3
）
（
4
）< br>K
4
F
e
CN
6
Z
n
2
A
g
2
S
选择
A
g
2
S
多晶膜电极
F
e
CN
6
Co
NH
3
6
选择
P
t
F
e
3< br>
，
F
e
2
电极（零类金属基电极）
< br>4
3
3.
用离子选择电极进行定量分析时，为何要加入总 离子强度调节缓冲溶液？有何作用？
答：总离子强度调节缓冲溶液的作用：
1.
保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定；
2.
维持溶液在适宜的
pH
范围内，满足离子电极的要求；
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3.
掩敝干扰离子。
4.
过电位的大小主要与哪些因素有关？
答：过电位的大小与许多因素有关，但主要有以下几个方面：
1.
过电位的大小与电极材料有极大的关系。
2.
析出物质的形态。
3.
电流密度。
4.
温度。
5.
比较电解分析方法与库仑分析法的异同点。
答：相同点：①都是基于电解的方法；②都不需要基准物质和标准溶液。
不同点：① 电解分析方法是是使待测物质全部电解析出，基于物质的重量来进行定量分析，对电解效率没有要求，库仑分析法 是
基于待测物质发生氧化还原反应所消耗的电量来进行定量分析的方法，要求电解效率为
100 %
；②电解法用来测定高含量物质，而库
仑分析法可用痕量物质的分析且具有很高的灵敏度；③ 电解法不需终点指示，库仑法需终点指示。
6.
为什么库仑分析中要求电流效率在
100%
下进行电解？
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答：因为库 仑分析的理论依据是法拉第定律，根据这一定律，只有当电流效率为
100%
时，通过溶液或者 电解时所消耗的电量才能完
全用于被测物质进行电极反应。
7.
请指出并更 正题中实验设计错误的地方：阳极溶出伏安法测定某水样中的
P
b
2
。在水中加入合适的支持电解质，
插入滴汞电极，饱和甘汞电极和
P
t
丝对 电极。在搅拌溶液条件下控制工作电极上的点位为
-0.3V
富集，然后从
-
0.3
～
-1.2V
进行扫描，记录
i-E
曲线，加入标准溶液后， 重复上述操作，进行定量分析。
答：
（
1
）阳极溶出伏安法不应使用滴汞电极，而应使用悬汞电极；
（
2
）阳极溶出伏安法测定
P
b
2
，
-0 .3V
下不能对
P
b
2
进行富集，而应选择比
P
b
2
还原半波电位负
300-500mV
的电位富集；< br>
（
3
）溶出过程中，电位应从负向正电位方向扫描，而不是从正向负电位方向 扫描；
（
4
）在搅拌溶液条件下富集以后，应停止搅拌溶液，让溶液静置大 约
0.5min
后再溶出。
8.
在极谱分析中，为什么要使用滴汞电极？
答：因为滴汞电极有以下特点：
1.
电极毛细管口处的汞滴很小，易形成浓差极化；
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2.
汞滴不断滴落，使电极表面不断更新，重复性好；
3.
氢在汞滴的超电位较大；
4.
金属与汞生成汞齐，降低其析出电位，使碱金属和碱土金属也可分析；
5.
汞容易提纯，回收。
9.
极谱分析中的干扰电流有哪些？如何消除？
答：极谱分析中的干扰电流 主要有残余电流，迁移电流，极谱极大和氧还原电流。他们的消除方法有：
（
1
）在测量扩散电流时，残余电流一般采用作图的方法加以扣除。
（
2
）向测量的溶液中加入支持电解质，可以消除迁移电流。一般支持电解质的浓度要比被测 物质浓度大
50-100
倍。
（
3
）极谱极大可用表面活 性剂物质来抑制。常用的表面活性剂物质有明胶，三通
X-100
和聚乙烯醇等。
< br>（
4
）消除氧电流的方法是驱除溶液中的氧，具体做法是：
通入N
2
、
H
2
及
CO
2
等惰性气体，但
CO
2
仅适合在酸性溶液中使用；
2
在中性或 碱性溶液中可加入
N
a
2
CO
3
除氧，将氧还原为不干扰的 硫酸根离子，即
2
SO
3
2
O
2
2
SO
4
；
在强酸性溶液中加入还原铁
粉 ，因为铁与酸作用产生大量的
H
2
，可除去溶液中的氧，或者加入
N
a
2
CO
3
而产生大量
CO
2
,
除去溶液 中的氧。
10.
可逆极谱波与不可逆极谱波有什么根本区别？不可逆极谱波是否能用 于定量分析？
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答：可逆极谱波与不可逆极谱波是按电极反应的可逆性来分的，其根本区别 在于电极反应是否存在过电位。可逆极谱波的电位反应速
度很快，比电活性物质从溶液向电极表面扩散的 速度要快，极谱波上的电流完全受扩散速度控制；而不可逆极谱波的电极反应速度要
比扩散的速度慢（由 于过电位的存在），极谱波上的电流不完全受扩散速度控制，也受电极反应速度控制。一般来说，在起波处（即< br>i
1
/
10
i
d
时的波段），电流完全受 电极反应速度控制；在波的中间区间，电流既受电极反应速度控制，也受扩散速度控制；在达到
极限电流 时，电流完全受扩散速度控制。此时电流与浓度成正比，因此不可逆极谱波仍可用于定量分析。
11.
在极谱分析中，影响扩散电流的主要因素有哪些？测定中如何注意这些影响因素？
答：影响扩散电流的主要因素有以下几项：
（
1
）滴汞电极毛细管 特性的影响。汞的流速和汞滴滴下时间都会影响扩散电流，即汞柱高度影响扩散电流。一般来说，汞柱高度每增加
1cm
，扩散电流大约增加
2%
。因此，实验中应注意保持汞柱的高 度不变。
（
2
）溶液组分的影响。扩散电流随扩散系数的增加而增加，而溶 液的组分不同，其黏度也不同，并且黏度越小，被测物质的扩散系
数就越大。在分析中，试液和标准溶液 应力求一致。
（
3
）温度的影响。从扩散电流的方程式可知，扩散电流与扩 散系数
D
有关，而
D
受温度的影响较大。在严格的条件下，一般使用恒
温装置。实际分析中，试液和标准溶液的温度相近，故可以不考虑温度的影响。
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12.
循环伏安法常用来判断电极反应的可逆性。如何利用循环伏安图来判断电极过程的可逆，准可逆和 不可逆性？
答：对于可逆电极过程，
E
P
[
E
P
(
阳
)
-
E
P
(
阴
)
]
值为
59/n mV,
因为
E
P
与实 验条件有关，故当其数值为（
57-63
）
/n mV
时，可认为电极
过程为可逆过程。同时，阳极峰电流
i
p
(
阳
)
与阴极峰 电流
i
p
(
阴
)
之比为
1
，且与扫描速度 无关。
对于准可逆电极过程，其
E
P
一般大于
59/n mV,
且峰电位随电压扫面速度的增加而变化，阴极峰电位负移，阳极峰电位正移。
此外，依电极反应 的性质不同，
i
p
(
阳
)
与
i
p
(
阴
)
之比可等于
1
，也可能大于或小于
1
。
对于不可逆过程，在循环伏安图中只表现出阳极峰或阴极峰。
13.
脉冲极谱是如何克服充电电流影响的。
答：方波极谱是将一个电压振 幅小于
30mV
、频率
225Hz
的方波，叠加在线性变化的电位上，由于方 波电压加于滴汞电极上，电极
/
溶液界面双电层立即充电，并产生充电电流。当方波脉冲变化至 另一半周时，双电层会立即放电，产生反向的放电电流，但他们都会
随时间迅速衰减。
当溶液中有可还原的金属离子存在时，因为波的加入，除了充电电流，同时会产生金属 离子还原的
Faraday
电流。随着时间的变
化，电极表面附近的金属离子会越来越 少，而溶液中的金属离子又来不及补充至电极表面，
Faraday
电流会随之按
i< br>f
t
1
/
2
的规律
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衰减。但衰减的速率要比充电电 流慢得多，这可从
i
c
e
的比较中看出。事实上，在方波半周后期 的充电电流已非常小，这时进行
t
n
2
F
2
< br>UAD
1
/
2
c
式中
电流采样，则主要为
F araday
电流。所得到的电流
-
电位曲线呈峰形。对于可逆的电极反应，其峰电流 为
i
p
k
RT
k
是与方波频率及采样时间有关的 常数，
U
为方波电压的振幅。
14.
常规脉冲极谱和微分脉冲极谱有什么相同和不同之处。
答：常规脉冲 极谱和微分脉冲极谱都是在汞滴生长后期，在线性扫描电压上叠加一个矩形脉冲电压，记录脉冲电解电流与电极电 位的
关系曲线。它们的不同之处有：
（
1
）施加极化脉冲电压和电 流取样方法不同。常规脉冲极谱是叠加一个振幅逐渐递增的脉冲电压，脉冲持续时间为
60ms
，在每一
个脉冲即将消失前
20ms
进行电流取样。微分脉冲极谱是将一个等幅的脉冲 电压叠加在一个直流线性扫描电压上，脉冲电压的持续时
间为
60ms
，其电流取样方 式是在脉冲电压加入前
20ms
和消失前
20ms
各取一次样，记录两个电流 之差（
i
），这样微分脉冲能
很好地扣除因直流电压引起的背景电流。
（
2
）常规脉冲极谱和微分脉冲极谱所记录的极谱图不一样，前者得到的是与普 通极谱法相似的极谱图形，而后者的极谱图呈对称峰
状。
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