離子選擇電極法測定氟離子

1、離子選擇電極法測定氟離子1 .實驗?zāi)康? .了解氟離子選擇電極的構(gòu)造及測定自來水中氟離子的實驗條件；2 .掌握離子計的使用方法。2 .實驗原理氟離子選擇電極使目前最成熟的一種離子選擇電極。將氟化錮單晶封在塑料管的一端，管內(nèi)裝0.1mol/LNaF和0.1mol/LNaCl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定水樣時，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，組成的測量電池為：氟離子選擇電極I試液IISCE如果忽略液接電位，電池的電動勢為：即電池的電動勢與試液中氟離子活度的對數(shù)成正比，氟離子選擇電極一般在110-6moL.L-1范圍符合能斯特

2、方程式。1 .氟離子選擇電極具有較好的選擇性陰離子：OH-LaF3+30H=La（OH）3+3F-陽離子：Fe3+、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控制試液的離子強度。3 .用總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液控制試液pH和離子強度以及消除干擾。通常用乙酸緩沖溶液控制溶液的pH用檸檬酸鈉進(jìn)行掩蔽。三、儀器與試劑離子計或pH計；氟離子選擇電極；飽和甘汞電極；電磁攪拌器；容量瓶（100mL7只）；燒杯（100mL6個）；10mL移液管（2個）；F-標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1000mol/L）;離子強度調(diào)節(jié)緩沖液（TI

3、SAB）四、實驗步驟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10-4moL.L-1F-或更低濃度的F-溶液中浸泡（活化）約30min。2.線性范圍及能斯特斜率的測量：在5只100mL容量瓶中，用10mL移液管移取0.100mol/LF一標(biāo)準(zhǔn)溶液于第一只100mLW量瓶中,加入TISAB10mL去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻，配成1.00X10-2mol/LF-溶液；在第二只100mL容量瓶中，加入1.00X10-2mol/LF-溶液10.00mL和TISAB10mL去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻,配成1.00X10-3mol/LF-標(biāo)準(zhǔn)溶液。按上述方法依次配制1.00X10-61.00X

4、10-4mol/LF-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，開啟電磁攪拌器，由稀至濃分別進(jìn)行測量，在儀器指針不再移動或數(shù)字顯示在土1mv內(nèi)，讀取電位值。再分別測定其他F-濃度溶液的電位值。3.自來水中氟含量的測定： 試液的制備：試樣用自來水可在實驗室直接取樣。標(biāo)準(zhǔn)曲線法：準(zhǔn)確吸取自來水樣50.0mL于100mL容量瓶中，加入TISAB10mL去離子水稀釋至標(biāo)線，邀約。全部倒入一烘干的燒杯中，按上述實驗方法測定電位值，記下數(shù)據(jù)。平行測定三次。標(biāo)準(zhǔn)加入法：再實驗測量后，加入1.00mL1.00乂10-3mol/LF-溶

5、液后,再測定其電位值。五、數(shù)據(jù)處理2.由標(biāo)準(zhǔn)加入法測得的結(jié)果，計算出試樣中氟含量。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際能斯特響應(yīng)斜率。并從標(biāo)準(zhǔn)曲線，查出被測試液F-濃度(cx),計算出試樣中氟含量。氟離子濃度(mol/L)1.00義10-61.00X10-51.00X10-41.00X10-31.00X10-2電勢(mV-306.1-275.4-223.1-165.0-106.2實驗測得自來水的電勢為頭駁編p123所測電勢/mV-321.8-322.5-322.9求得電勢平均值為:Ex=-322.4mV測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差：S0.(XiX)2/(n1)=0.557i1相對標(biāo)準(zhǔn)偏差：R

6、SD=S/X=0.173% 濃度對數(shù)與電勢的關(guān)系曲線：由曲線可知，電勢與濃度的關(guān)系為：E=51.81logC-31.22自來水中F濃度的計算：將Ex=-322.4mV帶入上式，得經(jīng)過處理的溶液中F濃度為:Cx=4.60X10-6mol/L所以，自來水中F濃度為：Cf-=2Cx=9.20X10-6mol/L.3.標(biāo)準(zhǔn)加入法：所測得的加入了F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的溶液的電勢:頭駁編P123所測電勢/mV-294.7-294.1-294.5求得平均值為：-294.4mVn測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差：S,(X-X)2/(n1)=0.308i1相對標(biāo)準(zhǔn)偏差：RSD=S/X=0.105%E=-294.4mV-(-322.4mV

7、)=28.00mV所以,Cx=AC/(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為實驗所測得的電極的能斯特響應(yīng)斜率。代入數(shù)據(jù)可得：Cx=4.047X10-6mol/L.所以，自來水中F-的濃度為：Cf-=2Cx=8.094X10-6mol/L4.誤差分析：實驗中由于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。但由于儀器的問題，使得所測的電位有較大誤差，不過因最終要的是線性關(guān)系曲線，故對實驗結(jié)果造成的影響可不計。六、注意事項：1 .測量標(biāo)準(zhǔn)溶液時，濃度應(yīng)由稀至濃，每次測定后用被測試液清洗電極、燒杯及攪拌子

8、。2 .繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時，測定一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液后，應(yīng)將電極清洗至原空白電位值，然后再測定未知液的電位。3.測定過程中，更換溶液時，測量鍵應(yīng)斷開，以免損壞離子計。4 .測定過程中，攪拌溶液的速度應(yīng)恒定。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300mV左右。6 .氟離子電極暫不用時，宜于干放。七、思考題回答：1 .用氟離子選擇電極法測定自來水中氟離子含量時，加入TISAB的組成和作用是什么？答:TISAB的組成成分是0.1mol/L氯化鈉溶液，0.25mol/LHAc-0.75mol/LNaAc溶液和0.001mol/L檸檬酸鈉溶液，其作用分別是控制離子強度，控制溶

9、液的酸度，使pH=5-6,和掩蔽自來水中含有的Al3+、Fe2+、Sn4+等干擾離子，防止F-與金屬離子形成配合物2 .標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法各有何特點？比較本實驗用這兩種方法測得的結(jié)果是否相同，如果不同，說明其原因。答：.標(biāo)準(zhǔn)曲線法：可以適用于多次測量，并且要求標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品具有包定的離子強度，并維持在適宜的pH范圍內(nèi).調(diào)節(jié)離子強度所用電解質(zhì)不應(yīng)對測定有干擾，調(diào)節(jié)離子強度的溶液，也常加入適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑或其他試劑以消除干擾離子的影響。.標(biāo)準(zhǔn)加入法：是在其他組分共存情況下進(jìn)行測量的，因此實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)雜的試樣的測定。經(jīng)比較，通過兩種方法在本實驗中所得結(jié)果基本接近，故可認(rèn)為此次測量中由于溶液的性質(zhì)所帶來的干擾叫小。