pH 计的使用及溶液pH值的测定
一．实验目的
1.熟悉pH计构造及工作原理。
2.掌握pH计校准及测定pH值的方法。
二．实验原理
1.pH计：
pH计测pH 值的方法是电位测定法。把对pH敏感的玻璃电极和电位稳定的参比电极放在同一溶液中组成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和：
E电池＝E参比+E玻璃
如果温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化。 2.pH复合电极：
实验使用的是把 pH 玻璃电极和参比电极组合在一起的pH复合电极，主要由内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液和液接界等部分组成。
内参比电极：为银/氯化银电极，主要作用是引出电极电位，要求其电位稳定，温度系数小。
内参比溶液：零电位为7pH的内参比溶液，是中性磷酸盐和饱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。?
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。
外参比溶液：氯化钾溶液或KCl凝胶电解质。
电流计：其功能是在电阻极大（1-100MΩ）的电路中测量出微小的电位差（非常小），将其放大通过电表显示出来。为了使用上的需要，将电位差转换为pH读数。
玻璃电极：其功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。 玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的玻璃电极。
H+响应的玻璃膜电极：敏感膜是在SiO2基质中加入Na2O、Li2O和CaO烧结而成的特殊玻璃膜。水浸泡膜时，表面的Na+与水中的H+交换，表面形成水合硅胶层。玻璃电极使用前，需要在水溶液中浸泡24小时。水合凝胶层只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的H+离子有良好的响应；同时，玻璃电极经过浸泡，可以使不对称电势/电位大大下降并趋向稳定。
玻璃电极在水溶液中浸泡后，形成一个三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层。
玻璃膜示意图：
（a1、a2：外部试液、电极内参比溶液的H+活度；a’1、a’2：玻璃膜外、内水合硅硅胶层表面H+活度；k1、k2：指由玻璃膜外内表面性质决定的常数。） 3.玻璃电极膜电位的表达：
由Nernst方程可得，E外= k2+ 0.059 lg(a1/a’1) ，E内 =k1+ 0.059 lg(a2/a’2) 由于玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则 k1=k2，a’1=a’2
E膜 =E外-E内 = 0.059 lg(a1/a2)
由于内参比溶液中的H+活度(a2)是固定的,则:
E膜=K′+ 0.059 lga1 =K′－0.059 pH试液（K′是由玻璃膜电极本身性质决定的常数） 若式E膜=K′+ 0.059 lga1=K′- 0.059 pH试液中，a1=a2则：E膜=0，但实际上K’≠0，此电位称为不对称电位。产生的原因有：玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力以及机械和化学损伤的细微差异所引起的。 4.pH计的校准：
若已知待测溶液为酸性，则可以选择酸性和中性标准缓冲溶液进行校准；若已知待测溶液为碱性，则可以选择碱性和中性标准缓冲溶液进行校准。
若待测溶液酸碱性未知，则选择酸性、中性和碱性三种标准缓冲溶液进行校准。
三．实验仪器及试剂
仪器：pH-3C+酸度计小烧杯复合电极磁子磁力棒 试剂：未知溶液：未知溶液1，未知溶液2
标准缓冲溶液：邻苯二甲酸氢钠(pH=4.003)混合磷酸盐(pH=6.864)硼砂(pH=9.182)
四．实验步骤
1.接通电源，打开仪器预热5min，将测量温度设定为25℃。 2.按MOOD键，将测量开关选择为“pH”档位。 3.校准pH计：
依次取足量的3种标准缓冲溶液于小烧杯中，将磁子放入烧杯并调节至合适速度对溶液进行搅拌。将复合电极用蒸馏水洗涤干净滤纸擦干后插入溶液中，保证电极前段玻璃球泡与标准缓冲溶液均匀接触。按“CAL”按钮进行校准，直至示数稳定并与标准缓冲溶液pH值相同时结束标定。若第一次示数稳定后与标准缓冲溶液pH不同，则再按“CAL”直至示数与标准缓冲溶液pH值相同时结束标定。
4.未知溶液pH值的测定：
用同样方法依次取足量的未知溶液1、2于小烧杯中，将磁子放入烧杯并调节至合适速度对溶液进行搅拌。将复合电极用蒸馏水洗涤干净滤纸擦干后插入溶液中，保证电极前段玻璃球泡与标准缓冲溶液均匀接触。待pH计示数稳定后，为未知溶液的pH值；按“确定”键，对溶液再次进行测量，共进行三次。
5.测量结束后，将复合电极用蒸馏水清洗干净放入保护液中，关闭电源。
五．实验数据记录及处理
1.标准缓冲溶液校准： 标准缓冲溶液/25℃ 标准pH 邻苯二甲酸氢钠 4.003 混合磷酸盐 6.864 硼砂 9.182
2.未知溶液pH值的测定： 实测pH 4.00 6.87 9.19 未知1 未知2
1 9.44 4.58 2 9.44 4.58 3 9.44 4.58 平均值 9.44 4.58 s 0 0 RSD 0 0 六．误差分析
1.复合电极玻璃泡与溶液未充分均匀混合导致pH值偏高或偏低。 2.复合电极自身存在的误差。
七．注意事项
1.每次测量结束都需要将复合电极及搅拌磁子用蒸馏水清洗干净并用滤纸擦干。 2.测量时，使用磁子搅拌、温度补偿探头进行温度补偿。
3.选择与样品pH值接近的缓冲溶液校准仪器，待测定溶液的pH值不能过酸过碱，应在pH计测定范围之内。
4.pH计不用时浸泡在饱和KCl溶液中。
5.用于校准仪器的标准溶液用完后回收，不能丢弃。
6.每次校准pH计所用的标准缓冲溶液都需配制，防止放置时间对标准缓冲溶液pH值的影响。