離子選擇電極法測(cè)定氟離子

1、離子選擇電極法測(cè)定氟離子一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解氟離子選擇電極的構(gòu)造及測(cè)定自來(lái)水中氟離子的實(shí)驗(yàn)條件；2. 掌握離子計(jì)的使用方法。二. 實(shí)驗(yàn)原理氟離子選擇電極使目前最成熟的一種離子選擇電極。 將氟化銅單晶封在塑料 管的一端，管內(nèi)裝0.1mol/L NaF和0.1mol/L NaCl溶液，以Ag-AgCl電極為參 比電極，構(gòu)成氟離子選擇電極。用氟離子選擇電極測(cè)定水樣時(shí)， 以氟離子選擇電 極作指示電極，以飽和甘汞電極作為參比電極，組成的測(cè)量電池為：氟離子選擇電極I試液II SCE如果忽略液接電位，電池的電動(dòng)勢(shì)為：即電池的電動(dòng)勢(shì)與試液中氟離子活度的對(duì)數(shù)成正比，氟離子選擇電極一般在110-6 moL.L

2、-1范圍符合能斯特方程式。1. 氟離子選擇電極具有較好的選擇性陰離子：OH - LaF3 + 3OH = La（OH）3 + 3F-陽(yáng)離子：Fe 3+、Al3+、Sn（ IV）（易與F-形成穩(wěn)定配位離子）2. 氟離子選擇電極法測(cè)定的是溶液中離子的活度，因此，必須加入大量支持電解質(zhì)，如NaCl控制試液的離子強(qiáng)度。3. 用總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液控制試液 pH和離子強(qiáng)度以及消除十?dāng)_。通常用乙酸緩 沖溶液控制溶液的pHo用檸檬酸鈉進(jìn)行掩蔽。三、儀器與試劑離子計(jì)或pH計(jì)；氟離子選擇電極；飽和甘汞電極；電磁攪拌器；容量瓶（100 mL7 只）;燒杯（100 mL6 個(gè)）；10 mL移液管（2 個(gè)）；F-標(biāo)準(zhǔn)

3、溶液（0.1000 mol/L）; 離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液（TISAB）四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .氟離子選擇電極的準(zhǔn)備：氟離子選擇電極在使用前，應(yīng)在含10-4 moL.L-1 F- 或更低濃度的F-溶液中浸泡（活化）約30 min。2. 線性范圍及能斯特斜率的測(cè)量：在5只100mL容量瓶中，用10mL移液管移 取0.100mol/L F -標(biāo)準(zhǔn)溶液于第一只100mLW量瓶中，加入TISAB 10mL去離子 水稀釋至標(biāo)線，搖勻，配成1.00 X 10-2 mol/L F-溶液；在第二只100mL容量瓶中， 加入1.00 X 10-2 mol/L F-溶液10.00mL和TISAB 10mL去離子水稀釋至標(biāo)線

4、，搖 勻，配成1.00 X 10-3 mol/L F-標(biāo)準(zhǔn)溶液。按上述方法依次配制 1.00 X 10-61.00 x 10-4 mol/L F -標(biāo)準(zhǔn)溶液。將適量F-標(biāo)準(zhǔn)溶液分別倒入5只塑料瓶燒杯中，放入磁性攪拌子，插入氟離 子選擇電極和飽和甘汞電極，連接好酸度計(jì)，開啟電磁攪拌器，由稀至濃分別進(jìn) 行測(cè)量，在儀器指針不再移動(dòng)或數(shù)字顯示在土 1mv內(nèi)，讀取電位值。再分別測(cè)定 其他F-濃度溶液的電位值。3. 自來(lái)水中氟含量的測(cè)定： 試液的制備：試樣用自來(lái)水可在 實(shí)驗(yàn)室直接取樣。 標(biāo)準(zhǔn)曲線法：準(zhǔn)確吸取自來(lái)水樣50.0mL于100mL容量瓶中，加入TISAB 10mL去離子水稀釋至標(biāo)線，邀約。全部倒入

5、一烘十的燒杯中，按上述實(shí)驗(yàn)方法 測(cè)定電位值，記下數(shù)據(jù)。平行測(cè)定三次。 標(biāo)準(zhǔn)加入法：再實(shí)驗(yàn)測(cè)量后，加入1.00mL 1.00 X 10-3 mol/L F -溶液后, 再測(cè)定其電位值。五、數(shù)據(jù)處理2.由標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得的結(jié)果，計(jì)算出試樣中氟含量。1.繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 確定該氟離子選擇電極的線性范圍及實(shí)際能斯特響應(yīng)斜率。并從標(biāo)準(zhǔn)曲線，查出被測(cè)試液 F-濃度(cx),計(jì)算出試樣中氟含量。氟離子濃度(mol/L)1.00 X 10-61.00 X 10-51.00 X 10-41.00 X 10-31.00 X 10-2電勢(shì)(m“-306.1-275.4-223.1-165.0-106.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)得自來(lái)水的

6、電勢(shì)為頭驗(yàn)編p123所測(cè)電勢(shì)/ mV-321.8-322.5-322.9求得電勢(shì)平均值為:Ex= -322.4mV測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差：S ° .(Xi X)2/(n 1) =0.557i 1相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差:RSD= S/X =0.173% 濃度對(duì)數(shù)與電勢(shì)的關(guān)系曲線：由曲線可知，電勢(shì)與濃度的關(guān)系為：E=51.81 log C - 31.22 自來(lái)水中廠濃度的計(jì)算：將Ex=-322.4mV帶入上式，得經(jīng)過(guò)處理的溶液中 廠濃度為:Cx = =4.60 x 10-6 mol/L所以，自來(lái)水中 廠濃度為：Cf-=2Cx=9.20X 10-6 mol/L.3. 標(biāo)準(zhǔn)加入法：所測(cè)得的加入了 F-標(biāo)準(zhǔn)溶液

7、的溶液的電勢(shì):頭驗(yàn)編P123所測(cè)電勢(shì)/ mV-294.7-294.1-294.5求得平均值為：-294.4 mVn 測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差：S .X)2/(n 1) =0.308i 1相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：RSD= S/X =0.105% E=-294.4 mV -(-322.4mV)= 28.00mV所以，CxAC/ (10AE/S - 1 ) C=Vs*Cs/100式中，Vs、Cs分別為加入的F-標(biāo)準(zhǔn)液的體積(mD和濃度(mol/L ), S為 實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的電極的能斯特響應(yīng)斜率。代入數(shù)據(jù)可得：Cx=4.047 X 10-6 mol/L.所以，自來(lái)水中F-的濃度為：Cf-=2 Cx=8.094X 10-6

8、mol/L4. 誤差分析：實(shí)驗(yàn)中由丁充分考慮到了各種可能造成誤差的因素， 因此，結(jié)果所產(chǎn)生的誤 差較小。但由丁儀器的問(wèn)題，使得所測(cè)的電位有較大誤差，不過(guò)因最終要的是線 性關(guān)系曲線，故對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響可不計(jì)。六、注意事項(xiàng)：1. 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，濃度應(yīng)由稀至濃，每次測(cè)定后用被測(cè)試液活洗電極、燒 杯及攪拌子。2. 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，測(cè)定一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液后，應(yīng)將電極活洗至原空白電位值， 然后再測(cè)定未知液的電位。3. 測(cè)定過(guò)程中，更換溶液時(shí)，測(cè)量鍵應(yīng)斷開，以免損壞離子計(jì)。4. 測(cè)定過(guò)程中，攪拌溶液的速度應(yīng)包定。5. 氟離子選擇電極的純水電位與電極組成有關(guān)，也與所用純水的質(zhì)量有關(guān) 一般為300 mV左右。

9、6. 氟離子電極暫不用時(shí)，宜丁干放。七、思考題回答：1. 用氟離子選擇電極法測(cè)定自來(lái)水中氟離子含量時(shí)，加入TISAB的組成和作 用是什么？答：TISAB 的組成成分是 0.1 mol/L 氯化鈉溶液,0.25 mol/L HAc-0.75 mol/L NaAc溶液和0.001mol/L檸檬酸鈉溶液，其作用分別是控制離子強(qiáng)度，控制溶液 的酸度，使pH=5-6,和掩蔽自來(lái)水中含有的 Al3+、Fe2+、Sn4+等干擾離子，防止 F-與金屆離子形成配合物2. 標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法各有何特點(diǎn)？比較本實(shí)驗(yàn)用這兩種方法測(cè)得的結(jié) 果是否相同，如果不同，說(shuō)明其原因。答：.標(biāo)準(zhǔn)曲線法：可以適用丁多次測(cè)量，并且要求標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品具有包 定的離子強(qiáng)度，并維持在適宜的pH范圍內(nèi).調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度所用電解質(zhì)不應(yīng)對(duì)測(cè)定 有十?dāng)_，調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度的溶液，也常加入適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑或其他試劑以消除十?dāng)_離 子的影響。.標(biāo)準(zhǔn)加入法：是在其他組分共存情況下進(jìn)行測(cè)量的，因此實(shí)際上減免了共存組分的影響，古這種方法適合于成分不明或是組成復(fù)雜的試樣的測(cè)定。經(jīng)比較，通過(guò)兩種方法在本實(shí)驗(yàn)中所得結(jié)果基本接近， 故可認(rèn)為此次測(cè)量中 由于溶液的性質(zhì)所帶