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1 什么是水的pH值?它有什么意义?

中小学试题|家庭教育题库|辅导习题「中国戏曲学院附属中等戏曲学校」来源: https://www.gxfz.org 2019-12-13 16:46中学 233 ℃
去离子水ph
1. 什么是水的pH值。它有什么意义。
pH值是水溶液最重要的理化参数之一。凡涉及水溶液的自然现象,化学变化以及生产过程都与pH值有关,因此,在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量pH值。
水的pH值是表示水中氢离子活度的负对数值,表示为:
pH= - lg aH+
pH值有时也称氢离子指数,由于氢离子活度的数值勤往往很小,在应用很不方便,所以就用pH值之一概念来作为水溶液酸性、碱性的判断指示。
而且,氢离子活度的负对数值能够表示出酸性、碱性的变化幅度的数量级的大小,这样应用起来就十分方便,并由此得到:
⑴中性水溶液,pH= - lg aH+=-lg10-7=7
⑵酸性水溶液,pH<7,pH值越小,表示酸性越强;
⑶碱性水溶液,pH>7,pH值越大,表示碱性越强。
2. 什么是pH标度。
pH测量是一种相对测量,它仅仅指示标准溶液与未知溶液之间的pH差别,实际测量时,需要用标准缓冲溶液定期进行校准。因此,为了达到量值的一致,必须建立pH标度。pH标度范围定为0~14pH,pH标度的量值由基准缓冲溶液的pHs值确定。
因此,pH标度的含义可表达为:根据pH定义,在0~14pH范围内选择若干个pH缓冲溶液作为pH标度的固定点,并且采用当代技术能达到的最准确的方法测定它们的pHs值。国际上有二种pH标度,即多种基准pH标度和单种基准pH标度,中国采用多种基准pHs标度。
3. pH测量一定要标定校准吗。
pH测量通常有比色法(pH试纸或比色皿)和电极法二种。
比色法当然不要标定,而电极法就一定要标定,因为电极法pH测量就是将未知溶液与已知pHs值的标准溶液在测量电池中作用比较测定,这是电极法pH测量的“操作定义”所决定的。
4. 什么是pH标准缓冲溶液。
它有哪些特点。
pH缓冲溶液是一种能使pH值保持稳定的溶液。如果向这种溶液中加入少量的酸或碱,或者在溶液中的化学反应产生少量的酸或碱,以及将溶液适当稀释,这个溶液的pH值基本上稳定不变,这种能对抗少量酸或碱或稀释,而使pH值不易发生变化的溶液就称为pH缓冲溶液。
pH标准缓冲溶液具有以下特点:
⑴标准溶液的pH值是已知的,并达到规定的准确度。
⑵标准溶液的pH值有良好的复现性和稳定性,具有较大的缓冲容量,较小的稀释值和较小的温度系数。

⑶溶液的制备方法简单。

5. 如何配制pH缓冲溶液。
对于一般的pH测量,可使用成套的pH缓冲试剂(可配制250ml),配制溶液时,应使用去离子水,并预先煮沸15~30分钟,以除去溶解的二氧化碳。
剪开塑料袋将试剂倒入烧杯中,用适量去离子水使之溶解,并冲洗包装袋,再倒入250ml容量瓶中,稀释至刻度,充分摇匀即可。
6. 如何正确保存和使用pH缓冲溶液。
缓冲溶液配制后,应装在玻璃瓶或聚乙稀瓶中(碱性的pH缓冲液如pH9.

18、pH10.

01、pH12.46等,应装在聚乙稀瓶中)瓶盖严密盖紧,在冰箱中低温(5-10℃)保存,一般可使用二个月左右,如发现有混浊、发霉或沉淀等现象,不能继续使用。
使用时,应准备几个50ml的聚乙稀小瓶,将大瓶中缓冲溶液倒入小瓶中,并在环境温度下放置1~2小时,等温度平衡后再使用。使用后不得再倒回大瓶中,以免污染,小瓶中的缓冲溶液在>10℃的环境条件下可以使用2~3天,一般pH7.

00、pH6.86及pH4.00三种溶液使用时间可以长一些,pH9.18和pH10.01溶液由于吸收空气中的CO2,其pH值比较容易变化.
7. pH缓冲溶液有何用途。
⑴pH测量前标定校准pH计。

⑵用以检定pH计的准确性,例如用pH6.86和pH4.00标定pH计后,将pH电极插入pH9.18溶液中,检查仪器显示值和标准溶液的pHs值是否一致。
⑶在一般精度测量时检查pH计是否需要重新设定。pH计标定并使用后也许会产生漂移或变化,因此在测试前将电极插入与被测溶液比较接近的标准缓冲液中,根据误差大小确定是否需要重新标定。

⑷检测pH电极的性能。
8. 使用瓶装的pH缓冲溶液有什么优点。

在pH计经销商处一般还有用聚乙稀塑料瓶瓶装的pH标准缓冲溶液销售。
它和用pH缓冲试剂自己配制的缓冲溶液比较,由于它其中添加了显色剂和防腐剂,因此不同pH值的缓冲液有不同的颜色,使用时不易搞错,并且在常温下保存不会发霉变质,保存期可长达一年,因此使用特别方便。有pH4.

00、pH6.

86、pH7.

00、pH9.

18、pH10.01五种,并有500ml大瓶和50ml小瓶二种规格。

9. 什么是pH指示电极。
对溶液中氢离子活度有响应,电极电位随之而变化的电极称为pH指示电极或pH测量电极。
pH指示电极有氢电极、锑电极和玻璃电极等几种,但最常用的是玻璃电极。玻璃电极是由玻璃支杆,以及由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。玻璃膜一般呈球泡状,球泡内充入内参比溶液,插入内参比电极(一般用银/氯化银电极),用电极帽封接引出电线,装上插口,就成为一支pH指示电极。市场销售的最常用的pH指示电极是231玻璃pH电极。单独一支pH指示电极是无法进行测量的,它必须和参比电极一起才能测量。

10. 什么是参比电极。
对溶液中氢离子活度无响应,具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等电极等几种。
最常用的是甘汞电极和银/氯化银。参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个固定的参比电势,因此对参比电极的要求是电势稳定、重视,温度系数小,有电流通过时极化电势小。市场销售的常用的参比电极为232参比电极。
11. 什么是pH复合电极。

将pH玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就称为pH复合电极。外壳为塑料的就称为塑壳pH复合电极。
外壳为玻璃的就称为玻璃pH复合电极。复合电极的最大优点是合二为一,使用方便。
pH复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。
⑴电极球泡:它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成,呈球形,膜厚在0.1~0.2mm左右,电阻值<250兆欧(25℃)。
⑵玻璃支持管:是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝缘性优良的铅玻璃制成,其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。
⑶内参比电极:为银/氯化银电极,主要作用是引用电极电位,要求其电位稳定,温度系数小。

⑷内参比电极:零电位为7pH的内参比溶液,是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液,玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值,主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。
⑸电极塑壳:电极塑壳是支持玻璃电极和液接界,盛放外参比溶液的壳体,由聚碳酸酯塑压成型。
⑹外参比电极:为银/氯化银电极,作用是提供与保持一个固定的参比电势,要求电位稳定,重现性好,温度系数小。
⑺外参比溶液:为3.3mol/L的氯化钾凝胶电解质,不易流失,无需添加。

⑻砂芯液接界:液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接部件,要求渗透量稳定。
⑼电极导线:为低噪音金属屏蔽线,内芯与内参比电极连接,屏蔽层与外参比电极连接。

12. pH电极有哪些特性。
pH电极具有以下特性:
⑴不对称电势:当电极的内外参比电极,内外参比溶液均相同时,理论上电池电动势应等于零,但实际上总有几毫伏到几十毫伏的电势差存在,这说明玻璃球泡内外二个界面是不对称的,这一电势差就称为不对称电势。
不对称电势与球泡吹制的工艺有关,也与使用中球泡表面受侵蚀或沾污有关,实际使用中,可用电计特设的定位调节器消除它。

⑵零电势:pH电极的零电势是指pH测量电池的电势为零时的溶液的pH值。它取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。若内参比溶液为0.025mol/L的混合磷酸盐溶液,电极的零电势pH值大于或小于电极的零电势pH值时,电极的极性就要发生改变。
⑶内阻:电极的内阻主要由球泡玻璃膜的内阻决定,它取决于玻璃的组成和厚度,阻值一般为几十兆欧。而且随温度下降而按指数式上升(每下降7℃,内阻增加1倍,例如28℃时为50兆欧,则0℃时为800兆欧)。内阻高的电极对电计的输入阻抗及绝缘屏蔽的要求高,因此电极内阻低一些为好。
⑷碱误差和酸误差:当被测溶液的酸度和碱度增大时,电极电势与溶液pH值将偏离线性关系,这种偏差就称为碱误差和酸误差。碱误差是由于在氢离子浓度很低的溶液中,电极膜的响应不仅与氢离子浓度有关,而且与溶液中碱金属离子浓度有关。碱误差使测得的pH值比实际的数值偏低。
酸误差在较低的pH范围内(pH<1~2)出现,酸误差使pH测量值比实际数值偏高。
13.不同的pH敏感玻璃膜有何区别。

从形状上看,pH敏感玻璃膜可以制作成球形、圆柱形、平面形和尖锥形等各种不同的外形,主要是为了和被测介质的形态吻合。
如球形和圆柱形,主要用于液体介质;平面形主要用于含水的半固体介质,如皮肤、肉类、皮革、纸张等;尖锥形主要用于刺入介质内部测量,如土壤、水果等。从成分组成看区别就更大了,有用于常规使用的敏感玻璃膜,有用于高温使用的敏感玻璃膜,有用于强酸或强碱使用的敏感玻璃膜,有用于高温蒸汽消毒(130℃)的敏感玻璃膜,以及用于低温和低离子强度的敏感玻璃膜等等。有些pH测试不准确或不稳定与pH敏感玻璃膜的选择不当有很大关系。
14.不同的参比电极有何区别。
常用的参比电极有甘汞电极和银/氯化银电极二类。甘汞电极具有电势稳定、重现性好的优点,但也有温度滞后性大,不能在高温下使用(<70℃),且电极材料有毒性等缺点。
银/氯化银参比电极不仅制备容易,电势稳定,重现性好,而且电极结构牢固,温度滞后性小,当温度变化之后能较快达至新温度下的平衡电势,并且可以在高温下使用。
但银/氯化银电极在浓氯化钾溶液中的溶解度较大,因此在电极的外参比溶液中(一般为3.3mol/L氯化钾溶液),应加入氯化银预先饱和,否则参比电极的氯化银镀层会被溶解,使电势不稳定。 毛细管参比电极是银/氯化银参比电极的一种特殊制作形成,它将银/氯化银参比电极烧结在玻璃毛细管中间,将工作介质填充其间。这种参比电极不仅电势稳定,而且可以有效防止因外参比溶液污染而引起的参比电位变化,因此更适合在高温和连续测试的条件下使用。。

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