第一節 電位分析法概述
電位分析法是電化學分析法的一個重要分支。電位分析法是將一支電極電位與被測物質的活（濃）度有關的電極（稱指示電極）和另一支電位已知且保持恒定的電極（稱參比電極）插入被測溶液中組成一個原電池，在零電流的條件下，通過測定電池電動勢，進而求得溶液中待測組分含量的分析方法。
一、電位分析法的特點
（1）設備簡單，操作方便 一般電位分析法只需用酸度計（離子活度計）或自動電位滴定計即可，操作起來非常方便。
（2）靈敏度高、選擇性好、重現性好 如直接電位法一般可測離子的濃度范圍為10-1～10-5mol/L，個別可達10-8mol/L。電位滴定法的靈敏度更高。
（3）可用于連續、自動和遙控測定 由于電位分析測量的是電信號，所以可方便地將其傳播、放大，也可作為反饋信號來遙控測定和控制。
（4）應用范圍廣 可用于許多陰離子、陽離子、有機物離子的測定，尤其是一些其他方法較難測定的堿金屬、堿土金屬離子、一價陰離子及氣體的測定。此外，可以制作成傳感器，用于工業生產流程或環境監測的自動檢測；也可以制成微電極，用于血液、活體、細胞等對象的分析。
二、電位分析法的分類
電位分析法包括直接電位法和電位滴定法。直接電位法是20世紀70年代初才發展起來的一種應用廣泛的快速分析方法，常用于溶液pH和一些離子濃度的測定。直接電位法采用專用的指示電極，通過直接測定原電池的電動勢來計算待測離子的活度（濃度），也稱為離子選擇電極法，如圖1-1所示。根據直接電位法的原理制得的儀器稱為pH酸度計、離子計。直接電位法廣泛應用于環境檢測、生化分析、醫學臨床檢驗等，如表1-1所示。
圖1-1 直接電位法示意
表1-1 直接電位法部分應用舉例
電位滴定法是以滴定過程中指示電極電位（或原電池的電動勢）的變化為依據進行分析的，如圖1-2所示。與化學分析法中滴定分析不同的是，電位滴定法的滴定終點是由測量電位突躍來確定，而不是由指示劑顏色變化來確定。根據電位滴定法的原理制得的儀器稱為電位滴定儀。
圖1-2 電位滴定法示意
電位滴定法廣泛用于酸堿、氧化還原、沉淀、配位等各類滴定反應終點的確定，特別適用于滴定突躍小、溶液有色或渾濁的滴定，如表1-2所示。
表1-2 電位滴定法部分應用舉例
三、電位分析法預備知識——原電池
原電池是自發地將化學能轉化為電能的裝置。原電池反應的本質是氧化還原反應。原電池是由兩支活性不同的電極、容器和適當的電解質溶液組成一個閉合回路。Cu-Zn原電池如圖1-3所示。
圖1-3 Cu-Zn原電池示意
在Cu-Zn原電池中，有兩個電極，Cu電極和Zn電極。其中，
Cu電極發生了電極反應：
Zn電極發生了電極反應：
總反應方程式：
鹽橋的作用是構成電通路，使溶液一直保持電中性。為了簡化對電池的描述，通常可以用電池表達式表示。如上述原電池可以表示為
（-）Zn|ZnSO4（Xmol/L）||CuSO4（Ymol/L）|Cu（+）
單豎線“|”表示不同相界面；雙豎線“||”表示鹽橋。雙豎線兩邊表示兩個半電池。習慣上把正極寫在右邊，負極寫在左邊。
原電池的電池電動勢為兩個電極的電位差。即
E=φ（+）-φ（-） ?。?-1）
式中，E為原電池的電池電動勢；φ（+）為電位較高的正極的電極電位；φ（-）為電位較低的負極的電極電位。
電位分析法的實質就是通過將兩支電極插入被測溶液中組成原電池，通過測兩電極之間
的電位差（電池電動勢），從而得到待測組分含量的一種分析方法。
思考與練習1.1
一、單選題
1.通過電位的突躍變化來確定滴定終點的分析方法是（?。?。
A.直接電位法
B.電位滴定法
C.配位滴定法
D.氧化還原滴定法
2.下列方法中不屬于電化學分析方法的是（ ）。
A.電位分析法
B.伏安法
C.庫侖分析法
D.電子能譜
3.區分原電池正極和負極的根據是（?。?。
A.電極電位
B.電極材料
C.電極反應
D.離子濃度
4.下列關于原電池的敘述正確的是（ ）。
A.原電池將化學能轉化為電能
B.原電池負極發生的反應是還原反應
C.原電池在工作時其正極不斷產生電子并經過外電路流向負極
D.原電池的電極只能由兩種不同的金屬構成
5.用于人造地球衛星的一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電極反應式為：
；
。據此判斷氧化銀是（?。?/p>
A.負極，并被氧化
B.正極，并被還原
C.負極，并被還原
D.正極，并被氧化
6.下列關于原電池的敘述中，錯誤的是（?。?。
A.原電池是將化學能轉化為電能的裝置
B.用導線連接的兩種不同金屬同時插入液體中，能形成原電池
C.在原電池中，電子流出的一極是負極，發生氧化反應
D.在原電池中，電子流入的一極是正極，發生還原反應
二、簡答題
1.簡述直接電位法和電位滴定法的特點。
2.電位分析法的工作原理是什么？
學習心得
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知識講解