實(shí)驗(yàn)4—氟電極法測(cè)定自來水中的氟含量(共3頁)

1、陜西理工學(xué)院·化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院·儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)組儀器分析實(shí)驗(yàn)講義04實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)化學(xué)樓205實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)3授課教師實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目氟電極法測(cè)定自來水中的氟含量預(yù)習(xí)提要1. 氟離子選擇電極基本構(gòu)造，內(nèi)參比電極；2. 直接電位法基本原理；3. TISAB的組分構(gòu)成和作用； 實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1. 掌握離子選擇性電極的響應(yīng)機(jī)理；2. 學(xué)會(huì)使用離子計(jì)；3. 掌握氟離子電極測(cè)定F-的條件。二、實(shí)驗(yàn)原理1. 直接電位法電位分析法是通過測(cè)定在零電流條件下的電極電位和濃度間的關(guān)系進(jìn)行分析測(cè)定的一種電化學(xué)分析法。它包括直接電位法和電位滴定法。電位分析法一般使用一支指示電極和一支參比電極。其中

2、，指示電極的電極電位與待測(cè)離子的活度（或濃度）符合能斯特方程：2. 離子選擇性電極及響應(yīng)機(jī)理離子選擇性電極是一類利用膜電位測(cè)定溶液中離子的活度或濃度的電化學(xué)傳感器，當(dāng)它和含待測(cè)離子的溶液接觸時(shí)，在它的敏感膜和溶液的相界面上產(chǎn)生與該離子活度直接有關(guān)的膜電位。當(dāng)敏感膜兩邊分別與兩個(gè)不同濃度或不同組成的電解質(zhì)相接觸時(shí)，膜兩邊交換、擴(kuò)散離子數(shù)目不同，形成了雙電層結(jié)構(gòu)，在膜的兩邊形成兩個(gè)相界電位，產(chǎn)生電位差，即形成膜電位。氟離子選擇電極是目前最成熟的一種離子選擇性電極。將氟化鑭單晶（摻入微量氟化銪（）以增加導(dǎo)電性）封在塑料管的一端，管內(nèi)裝0.1mol·L-1 NaF和0.1mol·L

3、-1 NaCl溶液，以Ag/AgCl電極為參比電極，構(gòu)成氟離子選擇電極。 測(cè)定時(shí)，以F-選擇電極作指示電極，以飽和甘汞電極作參比電極，組成測(cè)量電池。3. 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑由于離子選擇性電極響應(yīng)的是離子活度，但離子活度只在較稀釋的溶液內(nèi)和離子濃度相等。離子的活度取決于由離子內(nèi)容決定的樣品溶液中的離子強(qiáng)度。為確保標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液離子強(qiáng)度相同，需要向溶液中加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑。另外，有些離子選擇性電極只能用于一定范圍pH值溶液內(nèi)。在離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑內(nèi)加緩沖液可以將標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液調(diào)節(jié)至要求的pH值。更為復(fù)雜一些的離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑配方還會(huì)加入一些能和可能發(fā)生的干擾的離子進(jìn)行螯合的添加劑。離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑還含有如抗

4、氧化劑之類的防腐劑。(1) NaCl等：高濃度電解質(zhì)用以維持溶液具有相同的活度系數(shù)，消除溶液間離子強(qiáng)度差異對(duì)電位的影響。(2) 檸檬酸鹽：比F更強(qiáng)的絡(luò)合劑，優(yōu)先與干擾離子相結(jié)合，從而使氟離子從絡(luò)合物中游離出來。(3) 醋酸、鹽酸、氫氧化鈉等：形成檸檬酸鹽、醋酸鹽的p緩沖體系。pH值過低，H+與F-反應(yīng)生成HF，從而降低溶液中F-含量,檢測(cè)結(jié)果偏低。pH值過高，OH-與氟電極的敏感膜上的La反應(yīng)生成會(huì)La(OH)3，影響氟電極響應(yīng)特性。三、儀器與試劑1. 儀器：PHS-3型精密數(shù)字式pH計(jì)、電磁攪拌器、氟離子選擇電極和飽和甘汞電極各1支、50mL容量瓶6個(gè)、10mL移液管2支、25mL移液管1支

5、2. 試劑： NaF(分析純)、NaCl(分析純)、二水檸檬酸鈉（分析純）、鹽酸、NaOH（分析純）、冰乙酸（分析純）、乙酸鈉（分析純）四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 氟離子選擇電極的準(zhǔn)備：將氟電極在去離子水中浸泡8小時(shí)或過夜；或在1×10-3mol/L NaF溶液中浸泡12小時(shí)，然后用蒸餾水清洗數(shù)次直至測(cè)得的電位值約為-300mV(此值各支電極不同)。若氟離子選擇電極暫不使用，宜于干放。2. 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISA B)的配制：1000mL燒杯中，加二次蒸餾水500mL左右，稱取58g NaCl及12g檸檬酸鈉溶于二次蒸餾水中，加冰醋酸60mL，用50%氫氧化鈉(6mol/L)調(diào)節(jié)

6、pH值為5.56.5，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，轉(zhuǎn)入洗凈、干燥的試劑瓶中備用。3. 氟離子標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1mg/mL)的配制： 將分析純NaF在120烘干，準(zhǔn)確稱取2.2105g溶于二次蒸餾水中，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度，即得到1mg/mL的氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶 液，然后儲(chǔ)存在聚乙烯瓶中備用。4. 氟離子標(biāo)準(zhǔn)稀釋液（0.01mg/mL）的配制： 吸取1.0mL的1mg/mL NaF標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于100mL聚四氟乙烯容量瓶中，用緩沖溶液（TISAB）稀釋至刻度。4. 氟離子標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制：分別取0、1.00mL、5.00mL、10.0mL、15.00mL、20.00mL

7、的氟標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液置于50mL聚四氟乙烯容量瓶中，加緩沖溶液（TISAB）15.00mL，用水稀釋至刻度，搖勻備用。5. 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的測(cè)定：將上述標(biāo)準(zhǔn)溶液依次倒入小燒杯中(浸沒電極即可)，插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，連接線路，放入攪拌子，開動(dòng)攪拌器，由稀至濃分別測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值，待電位值(或pF值)穩(wěn)定后讀取讀數(shù)。每次測(cè)定前用被測(cè)試液清洗電極、燒杯以及攪拌子。標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量完畢后將電極用蒸餾水清洗直至測(cè)得電位值-300mV左右待用。6. 水樣中氟的測(cè)定： 測(cè)定未知水樣中F-的含量。（如果高于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性范圍則稀釋未知樣，如果低于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性范圍則稀釋標(biāo)樣，重做標(biāo)準(zhǔn)工作曲線）五、數(shù)據(jù)記錄1. 記錄F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度及對(duì)應(yīng)的E值，作EpF工作曲線(三線表)。2. 未知樣品測(cè)得E值后，帶入工作曲線計(jì)算對(duì)應(yīng)的pF。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 使用離子選擇電極時(shí)，注意不要破損電極膜；2. 聯(lián)接電極與離子計(jì)時(shí)，注意正確接通指示電極、參比電極接口七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（結(jié)果與結(jié)論）1. EpF工作曲線2. 未知樣品F-濃度八、思考題1. 氟離子選擇性電極為什么能反映溶液中F-的活度？為什么應(yīng)選擇在pH為5. 59的范圍內(nèi)使用？2. 實(shí)驗(yàn)中加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑的作用是什么?離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑的一般組成是什么？3. 在研究領(lǐng)域，離子選擇性電極仍然