離子選擇性電極法測(cè)定氯離子

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>

⑴了解氟離子選擇性電極的構(gòu)造及測(cè)定自來水中氟離子的實(shí)驗(yàn)條件；

⑵掌握離子計(jì)的使用方法。

實(shí)驗(yàn)原理：

     氟離子選擇性電極是目前比較成熟的一種離子選擇性電極。將氟化鑭單晶（摻微量氟化銪）封在塑料管的一端，管內(nèi)裝0.1mol/LNaF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。

     測(cè)量水樣中的氟離子濃度時(shí)，以氟離子選擇電極作指示電極，以飽和甘汞電極作參比電極，構(gòu)成如下電池：

          氟離子選擇性電極 ︳試液‖ SCE

     在忽略液接電位的情況下，電池的電動(dòng)勢(shì)可表示為如下：E = b - 0.0592log a（F-） .

由于水樣中常含有干擾物質(zhì)氫氧根離子，可發(fā)生以下反應(yīng)：LaF3+3OH- =La（OH）3+3F-對(duì)測(cè)定產(chǎn)生正干擾，在較高酸度時(shí)形成HF2-而降低F-離子活度，故需用乙酸緩沖溶液控制溶液的pH；常見陽離子如Fe3+,Al3+,Sn（Ⅳ）可與F-形成配合物而產(chǎn)生干擾，故采用檸檬酸鈉進(jìn)行掩蔽；在測(cè)量水樣中的氟離子活度時(shí)必須加入大量電解質(zhì)控制試液的離子強(qiáng)度；在本實(shí)驗(yàn)中使用總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液除去干擾因素。

儀器與試劑：

     離子計(jì)，氟離子選擇電極，飽和甘汞電極，電磁攪拌器，100mL容量瓶5個(gè)，100mL塑料燒杯5個(gè)，10mL移液管2個(gè)；

     0.1000mol/L F-標(biāo)準(zhǔn)溶液，總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液（TISAB）。

實(shí)驗(yàn)步驟：

⑴氟離子選擇電極的準(zhǔn)備：

    在使用氟離子選擇電極前，將其浸泡在含有10-4 mol/L F-溶液中浸泡30分鐘，然后取出再將其浸入去離子水中，在離子計(jì)上測(cè)量其電位值，然后更換去離子水，觀測(cè)其電位變化，直至其電位穩(wěn)定不變化位置。

⑵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0.1000mol/L F-標(biāo)準(zhǔn)溶液于*只容量瓶中，加入TISAB 10mL，用去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻，配成1.00×10-2mol/L F-溶液 ;在第二只容量瓶中加入1.00×10-2mol/L F-溶液10mL和TISAB 10mL，用去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻，配成1.00×10-3mol/L F-溶液 ;按照上述方法依次配制1.00×10-6到1.00×10-4mol/LF-標(biāo)準(zhǔn)溶液。

將濃度為1.00×10-6到1.00×10-2mol/L F-標(biāo)準(zhǔn)溶液分別倒入5只塑料燒杯中，從濃度為1.00×10-6mol/L F-標(biāo)準(zhǔn)溶液開始測(cè)起，放入磁性攪拌子，插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，接好離子計(jì)，開啟電磁攪拌器進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)儀器讀數(shù)不在跳動(dòng)時(shí)讀取電位值，按同樣方法測(cè)定其他濃度F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值。

⑶ 氟含量的測(cè)定

① 取自來水作為測(cè)定試樣。

② 標(biāo)準(zhǔn)曲線法： 準(zhǔn)確吸取自來水樣50.0mL于100mL1.00×10-3mol/L F-溶液容量瓶中，加入TISAB 10mL，用去離子水稀釋至標(biāo)線，搖勻。全部倒入一燒杯中，然后測(cè)定其電位值，記為E1,平行測(cè)定3份。

③ 標(biāo)準(zhǔn)加入法：在實(shí)驗(yàn)②測(cè)定結(jié)束后，加入1.00mL 1.00×10-3mol/L F-溶液，然后測(cè)定其電位值，記為E2。

數(shù)據(jù)記錄及處理：

㈠數(shù)據(jù)記錄如下：

    （1）不同F-離子濃度對(duì)應(yīng)的電位值如下表：

（2）采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法時(shí)三次測(cè)量值如下：

   *次電位值：297.2mV

   第二次電位值：295.5mV

   第三次電位值：296.3mV

平均值：296.3mV

    （3） 采用標(biāo)準(zhǔn)加入法時(shí)三次測(cè)量值如下：

   *次電位值：271.5mV

   第二次電位值：271.0mV

   第三次電位值：271.2mV

平均值：271.2mV

㈡ 數(shù)據(jù)處理如下：

（1）E—log（cF-）標(biāo)準(zhǔn)曲線如下圖：

實(shí)際方程為：E = -53.29x + 3.7  （x為log（cF-） ）

氟離子選擇電極的線形范圍為：1.00×10-2-----1.00×10-5mol/L；

實(shí)際能斯特響應(yīng)斜率S=53.29

當(dāng)E1=296.3mV時(shí)，從標(biāo)準(zhǔn)曲線可得F-的濃度為3.23×10-6mol/L；

（2）采用標(biāo)準(zhǔn)加入法時(shí)，根據(jù)公式cx  =△c/（10△E/S -1）, 其中△c =VsCs/100 ，Vs及Cs分別為F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積（mL）和濃度（mol/L）；△E即兩次測(cè)定的電位值之差；S為測(cè)得電極的能斯特響應(yīng)斜率, cx為被測(cè)F-的濃度；

得：△c=1.00×10-3 L ×1.00×10-3 mol/L/100 = 10-8 mol/L

△E= E1 -E2  =296.3-271.2=25.1mV

S= 53.29

    cx  =5.11×10-6mol/L；

思考題回答：

（1） TISAB的組成為：①緩沖溶液，作用是控制溶液的pH值；②絡(luò)合劑，作用是掩蔽易與F-標(biāo)準(zhǔn)形成穩(wěn)定配合物的離子；③鹽，作用是調(diào)節(jié)總離子強(qiáng)度。

（2） 標(biāo)準(zhǔn)曲線法特點(diǎn)：適用于大批量試樣的分析，需多次測(cè)量才能得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。

標(biāo)準(zhǔn)加入法特點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度高于標(biāo)準(zhǔn)曲線法，測(cè)量方法簡(jiǎn)單。

      Gran作圖法特點(diǎn)：需多次加入標(biāo)準(zhǔn)試液，比較麻煩，準(zhǔn)確度很高。

     使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法得到結(jié)果不*相同的可能原因是：由標(biāo)準(zhǔn)曲線法所確定的方程有誤差，從而使測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。