2025年大學《化學測量學與技術》專業(yè)題庫——玻璃電極在電化學分析中的原理與應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.玻璃電極的敏感膜主要由什么材料構成？(A)金屬膜(B)石墨膜(C)特殊玻璃膜(D)聚合物膜2.玻璃電極產(chǎn)生膜電位的主要原因是？(A)內(nèi)參比電極與外部溶液的離子濃度差(B)玻璃膜內(nèi)外側溶液的離子活度（或濃度）差(C)玻璃膜自身的電導率(D)內(nèi)參比溶液與玻璃膜間的接觸電位差3.當測量pH時，pH玻璃電極的膜電位理論上遵循什么方程式？(A)能斯特方程(B)奧斯特瓦爾德稀釋定律(C)赫爾姆霍茲方程(D)克拉佩龍方程4.“不對稱電位”是指？(A)內(nèi)參比電極電位與玻璃膜電位之差(B)玻璃膜內(nèi)外兩側的電位差(C)不同離子通過玻璃膜產(chǎn)生的電位差(D)使用不同品牌玻璃電極產(chǎn)生的電位差5.下列哪項不是影響玻璃電極響應電位準確性的主要因素？(A)測量溶液的溫度(B)玻璃膜的完整性和老化程度(C)溶液的離子強度(D)溶液的pH值（對于非pH電極）6.選擇性系數(shù)（K_ij）的定義是？(A)一種離子的活度系數(shù)(B)兩種離子響應電位的比值(C)一種離子電極對另一種共存離子響應的相對程度(D)電極的靈敏度7.使用pH玻璃電極測定未知溶液pH值時，必須使用？(A)標準溶液(B)水楊醛溶液(C)任何導電溶液(D)液體石蠟8.電位滴定法中，確定滴定終點通常依據(jù)？(A)溶液顏色突變(B)溶液粘度變化(C)電極電位發(fā)生突變(D)滴定劑體積達到理論值9.對于非pH離子選擇性電極，其電位理論上遵循什么方程式？(A)能斯特方程(B)拉烏爾定律(C)亨利定律(D)阿倫尼烏斯方程10.玻璃電極在使用前需要浸泡一段時間，其主要目的是？(A)清洗電極(B)使玻璃膜溶脹至穩(wěn)定狀態(tài)(C)校準電極電位(D)消除不對稱電位二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.玻璃電極的內(nèi)部參比電極通常使用________和________溶液構成。2.玻璃電極的電位響應具有________特性，即其電位隨溶液中特定離子活度的變化而變化。3.玻璃膜電位的存在使得pH玻璃電極的測量范圍通常限于________至________之間。4.除了膜電位，玻璃電極的電位還包含一個與溶液離子強度相關的________電位。5.為了減小離子強度的影響并提高測量的準確性，常在待測溶液或標準溶液中加入一種惰性電解質，這種方法稱為________。6.離子選擇性電極的響應電位不僅與待測離子的活度有關，還與________離子的活度有關，這體現(xiàn)了其選擇性。7.在電位滴定中，隨著滴定劑加入，溶液中________發(fā)生變化，導致電極電位發(fā)生變化。8.與其他電化學傳感器相比，玻璃電極的一個顯著優(yōu)點是它對測量環(huán)境中的________敏感度極高。9.玻璃電極的響應時間通常較長，從加入電極到電位穩(wěn)定所需時間可能需要幾十秒甚至更長。10.使用過的玻璃電極，若需長期保存，應浸泡在________溶液中，并密封保存。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述玻璃電極產(chǎn)生膜電位的基本過程。2.什么是離子選擇性系數(shù)？它如何影響玻璃電極的選擇性？3.簡述使用pH玻璃電極測定未知溶液pH值的基本步驟。4.電位滴定與普通滴定（如酸堿滴定）相比，其主要特點和依據(jù)是什么？四、計算題（共20分）假設使用一個對Na⁺離子選擇性電極（其電位響應符合能斯特方程，斜率為59.16mV/decadeat25°C）測定某溶液中Na⁺的濃度。測得該電極在待測溶液中的電位為+50.00mV（相對于參比電極），而在濃度為0.0100mol/L的NaCl標準溶液中（同樣溫度下），電極電位為+30.00mV（相對于參比電極）。假設溶液離子強度調(diào)節(jié)緩沖液（ISAB）對電極電位無影響。請計算：（1）待測溶液中Na⁺的濃度是多少mol/L？（2）如果已知該電極對K⁺的選擇性系數(shù)K_NaK=0.05，當溶液中同時存在0.00100mol/L的K⁺時，上述（1）中計算得到的Na⁺濃度會產(chǎn)生多大相對誤差（假設忽略其他共存離子的影響）？試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.D5.D6.C7.A8.C9.A10.B二、填空題1.氯化銀氯化鉀2.對數(shù)3.1104.活度（或濃度）5.總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液(TISAB)6.共存7.活度（或濃度）8.溫度9.響應電位10.內(nèi)參比溶液（或KCl）三、簡答題1.解析思路：玻璃電極的響應基于膜電位。當玻璃膜與內(nèi)部高濃度參比離子溶液接觸時，膜內(nèi)外形成穩(wěn)定的電位差。當將電極浸入外部待測溶液時，若待測離子活度與內(nèi)溶液不同，離子會通過玻璃膜的晶格進行交換，導致膜內(nèi)外兩側電荷分布發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一個新的電位差。該電位差（膜電位）與外溶液中待測離子的活度對數(shù)成線性關系（能斯特響應），與內(nèi)參比電極電位及不對稱電位之和共同構成測量電位。2.解析思路：選擇性系數(shù)K_ij定義為電極對離子i的電位響應E_i與對離子j的電位響應E_j之比，即E_i/E_j，該比值理論上等于活度系數(shù)比乘以離子活度比（γ_i[j]/γ_j[i]）的平方根。它表示電極對離子j響應的相對程度。K_ij值越小，表明電極對離子i的選擇性越好，即離子j的干擾越小。選擇性系數(shù)是衡量離子選擇性電極選擇性的一項重要參數(shù)。3.解析思路：測定步驟包括：(1)校準：使用至少兩種已知準確濃度的標準緩沖溶液（其pH值接近待測溶液pH值），分別測量其電位，繪制校準曲線（E-pH關系圖）或使用pH計直接進行兩點校準。(2)測量：用同一支電極清洗后，輕輕浸入待測溶液中，待電位穩(wěn)定后，讀取并記錄電極電位值。(3)計算：根據(jù)測得的電位值，利用校準曲線或校準后的pH計直接讀數(shù)，確定待測溶液的pH值。4.解析思路：電位滴定是一種電化學分析方法，其滴定終點判斷依據(jù)是溶液中待測離子活度（或濃度）發(fā)生突變導致電極電位發(fā)生突變。它通過測量滴定過程中電化學參量（通常是電位）的變化來確定化學反應的等當點。與普通滴定依據(jù)指示劑顏色變化相比，電位滴定更精確、客觀，適用于沒有合適指示劑或反應顏色變化不明顯的情況，且易于實現(xiàn)自動化和計算機控制。四、計算題（1）解析思路：根據(jù)能斯特方程E=E₀±(RT/nF)*ln(a_i)，對于Na⁺電極，其電位變化ΔE=E_std-E_sample=-(RT/nF)*ln(a_Na+_std/a_Na+_sample)。將已知數(shù)據(jù)代入（注意單位換算：59.16mV/decade=59.16mV/10=5.916mVperunitlogactivity），可得ln(a_Na+_sample)=ln(a_Na+_std)-ΔE/(RT/nF)。查反對數(shù)即可得到a_Na+_sample，再根據(jù)濃度與活度關系（假設活度系數(shù)≈1）得到c_Na+_sample。計算：ΔE=30.00mV-50.00mV=-20.00mV。設25°C，n=1，RT/nF≈59.16mV/decade≈5.916mVperunitlogactivity。ln(a_Na+_sample)=ln(0.0100)-(-20.00mV)/(5.916mVperunitlogactivity)ln(a_Na+_sample)=-4.605+3.371=-1.234a_Na+_sample=e^-1.234≈0.292c_Na+_sample≈a_Na+_sample=0.292mol/L（2）解析思路：存在K⁺干擾時，測得的電位實際上是Na⁺和K⁺共同貢獻的總電位E_total。根據(jù)選擇性系數(shù)定義E_total=E_Na++E_K=E₀+(RT/nF)*[ln(a_Na+)+K_NaK*ln(a_K)]。與無干擾時測得的電位E_NoK=E₀+(RT/nF)*ln(a_Na+)相比，測得的電位包含了K_NaK*ln(a_K)的部分。設無干擾時計算得到的Na⁺活度為a_Na+cal，則實際活度a_Na+real=a_Na+cal*e^K<sub>NaK*ln(a_K)</sup>=a_Na+cal*e^{K_NaK*RT/nF*ln(a_K)}。近似為a_Na+real≈a_Na+cal*(1+K_NaK*ln(a_K))。相對誤差Δc/c≈(c_Na+real-c_Na+cal)/