实验十三-氯离子选择性电极的测试和应用
氯离子选择性电极的测试和应用
实验十 氯离子选择性电极的测试和应用【目的要求】1. 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法。
2. 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
3. 了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。
【实验原理】使用离子选择性电极这一分析测量工具，可以通过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。
本实验所用的电极是把AgCl 和Ag 2S 的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成。
其结构如图2-18-1所示。
1. 电极电势与离子浓度的关系离子选择性电极是一种以电势响应为基础的电化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜-液界面上产生一特定的电势响应值。
电势与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方程来描述。
若以甘汞电极作为参比电极，则有下式成立：图1 氯离子选择性电极结构示意图 --=Cl ln a FRT E E (1) 由于：--=Cl Cl C a γ (2)根据路易斯(lewis)经验式：I log A -=±γ (3)式中，A 为常数；I 为离子强度。
在测定工作中，只要固定离子强度，则γ±可视作定值，所以式(1)可写为：--=Cl 'ln C F RT E E (4) 由式(4)可知，E 与ln C Cl -之间呈线性关系。
只要我们测出不同C Cl -值时的电势值E ，作E -ln C Cl -图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。
氯离子选择性电极的测量范围约为10-1～10-5mol ·dm -3。
2. 离子选择性电极的选择性及选择系数离子选择性电极对待测离子具有特定的响应特性，但其它离子仍可对其产生一定的干扰。
电极选择性的好坏，常用选择系数表示。
若以i 和j 分别代表待测离子及干扰离子，则：2⎪⎭⎫ ⎝⎛+±=j i Z Z j ij i a k a nF RT E E ln (5) 式中，Z i 及Z j 分别代表i 和j 离子的电荷数；k ij 为该电极对j 离子的选择系数。
离子选择性电极法测定氯离子
离子选择性电极法测定氯离子
离子选择性电极法是一种测定溶液中特定离子浓度的重要分析技术。
它利用离子选择性电极测定样品中目标离子的浓度。
本文将介绍离子选择性电极法测定氯离子的原理、优点和步骤。
一、原理
氯离子选择性电极是一种有机薄膜电极，其极性反应式为：
AgCl(s) + e^- ⇌ Ag(s) + Cl^-
该电极的膜材料一般是聚氯乙烯或聚乙烯基丙烯酸酯。
电极内部填充了含有壳聚糖或氨基磺酸等选择性载体的溶液，可以选择对氯离子具有高选择性的载体，以达到准确测定氯离子浓度的目的。
二、优点
1、对氯离子具有高度选择性；
2、测量灵敏度高，响应迅速；
3、操作简便，仪器设备简单，易于操作；
4、可在线监测氯离子浓度，无需样品处理。
三、步骤
1、准备工作：将氯离子选择性电极校准好，准备好样品和标准溶液；
2、校准电极：将氯离子选择性电极放在500mL 0.1mol/L NaCl溶液中，分别记录电极电势值和温度。
然后将电极放在1.0×10^-3mol/L NaCl溶液中，测量电极电势。
将以上两组数据带入电极响应函数，求出氯离子浓度；
3、测定样品中氯离子浓度：将氯离子选择性电极放入要测试的样品中，记录电极电势值和温度，带入电极响应函数求出氯离子浓度。
在实际应用中，需要根据具体测量要求选择合适的氯离子选择性电极型号和电极响应函数，同时注意电极的维护和保养。
离子选择性电极法除了测定氯离子浓度外，还可用于测定其他离子的浓度，如钙离子、氟离子等。
实验十三 氯离子选择性电极的测试和应用
实验十三氯离子选择性电极的测试和应用Ⅰ、目的要求1．了解氯离子选择电极的基本性能及其测试方法，同时掌握氯离子选择性电极、玻璃电极、参比电极等的正确使用方法。
2．掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
3．掌握PHS—2C或是3B型酸度计的使用方法。
Ⅱ、基本原理氯离子选择性电极是一种测定水溶液中氯离子浓度的分析工具。
目前广泛应用于水质、土壤、地质、生物、医药、食品等部门。
其结构简单，使用方便。
本实验所用的电极是把AgCl和Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成的。
电极结构如图1所示。
一、电极电位与离子浓度的关系氯离子选择性电极，是以AgCl作为电化学活性物质，它与Ag–AgCl电极十分相似。
当它与被测溶液接触时，就发生离子交换反应，结果在电极膜片表面建立具有一定电位梯度的双电层，这样，电极与溶液之间就存在着电位差，在一定条件下，其电极电位ф与被测溶液中的银离子活度a Ag+之间有以下关系：令AgCl的活度积为K ap，即K ap = a Ag+〃a Cl-式（1）可表示为在测量时，选取饱和甘汞电极作参比电极，两者在被测溶液中组成可逆电池，若фSCE为饱和甘汞电极的电位，则上述可逆电池的电动势为令则由于a Cl- = c Cl-〃γCl-式中c Cl-和γCl-分别为氯离子的浓度和活度系数，又令于是有E0′除与活度系数有关外，它还与膜片制备工艺有关，只是在活度系数恒定，并在一定条件下才可把它看作为常数。
这样一来，E与ln c Cl-或P c Cl-之间应呈线性关系。
只要测定不同浓度的E值，并将E对ln c Cl-或P c Cl-作图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。
氯离子选择性电极的测量范围约为10-1 ~5×10-5摩尔浓度。
二、电极的选择性和选择性系数离子选择性电极常会受到溶液中其他离子的影响。
即，在同一电极膜上，往往可以有多种离子进行不同程度的交换。
氯离子选择性电极的测定及应用
西安交通大学实验报告课程：物理化学实验系别：专业班号：组别：实验日期：2015年4月日姓名：学号：交报告日期：2015年4月日同组者：实验名称：氯离子选择性电极的测定及应用一、实验目的1.掌握氯离子选择性电极的基本原理。
2.了解氯离子选择性电极的性能及使用方法。
二、实验原理1.电极电势与离子浓度的关系氯离子选择性电极是以AgCl作为电化学活性物质，当它与被测溶液接触时，就会发生离子交换反应，从而在电极与溶液之间产生电势差。
一定条件下：φ=φθ∙Ag+Ag+RT/F∙lna Ag+由于k spθ=a Ag+∙a cc−，∴φ=φθ∙Ag+Ag +RTF∙lnk spθ−RT/F∙lna cc−实验测定时，把饱和甘汞电极和氯离子选择电极插入待测溶液中就会组成原电池。
E=φθ∙Ag+Ag−φSCE+RTF∙lnk spθ−RT/F∙lna cc−令E′=φθ∙Ag+Ag−φSCE+RTF∙lnk spθE′′=E′−RTF∙lnr a−−RTF∙ln1/cθ一定温度下，E'和E''均可视为常数，得：E=E′′−RTF∙lnc a−即E与lnc cc−之间呈线性关系。
2.电极的选择性和选择性常数选择性系数常与测定方法，测定条件以及电极的制作工艺有关，同时也与计算时所用的公式有关。
通常被定义为：φ=φθ±RTnF∙ln(a i+k ij∙a j Zi/Zj)k ij越小，表示j离子对待测例子i的干扰越小，即电极的选择性越好。
当Zi=Zj时，测定k ij最简单的方法是分别溶液法。
φ1=φθ±RTnF∙ln(a i+0)含i离子而不含j离子φ2=φθ±RTnF∙ln(a j∙k ij+0)含j离子而不含i离子因为a i=a j，∆φ=±RTnF∙lnk ij=E2−E1对氯离子选择电极，有lnk ij=(E1−E2)∙FRT3.确定氯离子选择电极的测量范围电极的响应斜率即E-lnc曲线的斜率只在一定的浓度范围内才是常数。
实验三-氯离子选择性电极的测试和应用
1、电极电势与离子浓度的关系以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电极为参比电极，插入试液中组成工作电池(图3-11)。
当氯离子浓度 在10-1〜10-5mol • L 范围内，在一定的条件下，电池电动 势与氯离子活度的对数成线性关系。
RTF RT In a Cl E In C ci E ^|T |n C Cl在测定中, 只要固定离子强度，则可视为定值。
只要测 出不同C ci 值时的电动势E,做Eln C CI 图(标准曲线)，实验三 氯离子选择性电极的测试和应用一、 实验目的1、 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测定方法。
2、 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
3、 了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。
二、 实验仪器和药品酸度计，电磁搅拌器，217型饱和甘汞电极，氯离子选择性电极，100ml 容量 瓶，50mL 、10mL 移液管。
KCl (AR )，KNO 3 (AR ) ,0.1%Ca(AC)2 溶液，风干土壤样品。
实验原理就可用了解电极的性能。
并可从图中求出待测溶液的 CI -浓度。
2、电极的选择性和选择性系数离子选择性电极常会受到溶液中其它离子的影响。
也就是说，在同一电极膜 上,往往可以有多种离子进行不同程度地交换。
离选择性电极的特点就在于对特 定离子具有较好的选择性，受其它离子的干扰较小。
电极选择性的好环，常用选 择性系数来表示。
但是，选择性系数与测定方法、测定条件以及电极的制作工艺 有关，同时也与计算时所用的公式有关。
一般离子选择性电极的选择性系数kj 可表示为： 89 311用拥离『述样性电槿测定 an 的工作电池半意K1 L-通用鹰 F •卄i 2-电W'l K 子遶择住电4-W##甘汞电樋RT Z i ZE E 1门佝！＜佝j)nF式中，和j分别代表待测离子和干扰离子，乙及Z j分别代表i和j离子的电荷数； k j为该电极对j离子的选择系数。
式中-及“ +分别适用于阴、阳离子选择性电极。
物理化学实验报告-离子选择性电极的应用
图 1 氯离子选择性电极结构示意图 本实验所用的电极是把 AgCl 和 Ag2S 的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并 以全固态工艺制成的。其结构如图 1 所示。 1、电极电位与离子浓度的关系 离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电化学敏感元件， 将其插入待测液中时， 在 膜-液界面上产生一特定的电位响应值。电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方程 来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式成立: (1)
由于:： 根据路易士经验式:：
(2) (3) 可视作定值，所以式
其中，Ｉ为离子强度。在测定工作中，只要固定离子强度，则
(1)可写为：
(4)
由上式可知，E 与 作 E—
-1
之间呈线性关系。只要我们测出不同
值时的电位值 E，
图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性电极的测量范
3 -5 3
1×10-5mol·dm-3 的 KCl 标准液。 （因其中均含有10−1 mol·������−1 ������������������3 ，可近似地 认为保持恒定的离子强度） 。 ⑷标准曲线的制作： 在烧杯中放入二次蒸馏水，然后将电极插入，在搅拌条件下充分 洗涤，读出电势值，更换烧杯中的二次蒸馏水，直到各次测得电势值相近，即可 进行测试。 将 电 极 依 次 插 入 1×10-2mol·dm-3 、 1×10-3mol·dm-3 、 1×10-4mol·dm-3、1×10-5mol·dm-3，及 1×10-1mol·dm-3 的溶液中，充分搅拌后 读出稳定的电势值。 重复上述操作，再在半对数从坐标纸上作出 E-������������������������������ 图。 ⑸ 选择系数的测定： 在测试杯中加入 100ml 的 10-3mol·dm-3KCl 标准液，测定电 势值，然后向烧杯中再逐次加入 4ml、6ml、10ml、8ml、6ml、6ml、4ml、6ml、 -1 -1 6ml， （总计 68ml）的 10 mol·L ������2 ������������4 溶液，直到电势值发生显著变化为止。 在坐标上作出 E-������������������������2 ������������4 图，得图线转折点时的 Ck2SO4 值。在 10-3mol·l-1Cl-1 条件
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21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是试和应用资料
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢！
氯离子选择性电极选择性系数的测定
9.以上述同样方法测定步骤 7 所得各溶液的电位(E)值。 五、数据处理 1.以电位值 E 为纵坐标，pCl 为横坐标，分别绘制两种干扰情况下的 E- pCl 实 验曲线。 2.延长实验曲线中的两段直线部分，得交点 M,幷查出与 M 相应的 pCl 值。 3. 分别计算 KCl, 和 Br KCl, SO3-2 值。 六、讨论与思考题 1．本实验为什么要使用硝酸钾盐桥？
当把氯离子选择性电极浸入分别含有 Br－、I－、CN－、SO42－、CO32－等离子的 溶液时，也会产生膜电位。因此当上述离子与 Cl－共存时，必然对氯离子的测定 发生干扰，引起测定误差。
如待测离子 i 的电荷为 n，干扰离子 j 的电荷为 m, 则 i, j 离子共存时，电 极电位为：
E=K±2.303RT/nFlg[ai+Kij(aj)n/m] 式中“＋”用于阳离子，“－”用于阴离子； 当 m=n=1，且 25℃时：E=K±0.05915lg（ai+Kijaj) 式中 Kij 为电极的选择性系数，可理解为在相同实验条件下产生相同电位响 应时两种离子活度的比值，Kij 的数值决定于离子的活度、实验条件与测定方法， 因而不是真实的常数，但可用于估量其他离子 j 对待测离子 i 的干扰程度。 Kij 测定方法通常有分别溶液法和混合溶液法； 本实验采用混合溶液法测定 Kij 值，i、j 离子共存于溶液中,实验时固定干 扰离子 j 的活度，改变 i 离子的活度，配成系列标准溶液，测量电极在这些溶液 中的电位值，绘制成 E-lgai 曲线,如图所示：
稀释至刻度，摇匀,得 pCl=1.0 和 pCl=2.0 两种溶液。 3.于 100mL 容量瓶中加入 10.00mL pCl= 2.0 溶液，加水稀释至刻度摇匀，得 pCl =3.0 溶液。 4.取 7 只 100mL 容量瓶，各加入 10.00mL pBr＝2.0 溶液和 10.00mLTISAB。 5. 实验步骤 4 中的 7 只容量瓶按下表加入不同浓度、不同体积（mL）的 Cl 离子 溶液，幷稀释到刻度摇匀。
化学实验报告仪器操作
化学实验报告仪器操作实验名称：用氯离子选择性电极确定盐酸溶液中氯离子含量一、实验目的：通过使用氯离子选择性电极，测定盐酸溶液中氯离子的含量，并学习氯离子选择性电极的操作方法。
二、实验原理：氯离子选择性电极是一种特殊的电极，它可以选择性地检测氯离子的浓度。
其基本原理是基于盖层理论，通过电极内部与氯离子发生特定的化学反应，可以将氯离子的电位变化转化为电流信号。
测定时，将氯离子选择性电极放入待测溶液中，根据测得的电位变化，可以计算出待测溶液中氯离子的浓度。
三、实验仪器和材料：1.氯离子选择性电极；2.电位计；3.滴定管；4.标准盐酸溶液；5.待测盐酸溶液。
四、实验步骤：1.将滴定管中的标准盐酸溶液滴加到一个干净的容器中，记录下滴定管中盐酸溶液的体积。
2.将氯离子选择性电极浸入标准盐酸溶液中，等待电极稳定后，记录下电位计上的电位值。
3.将氯离子选择性电极从标准溶液中取出，用干净纸巾轻轻擦拭干净。
4.将氯离子选择性电极浸入待测盐酸溶液中，等待电极稳定后，记录下电位计上的电位值。
5.根据盖层理论和电位差计算公式，计算待测盐酸溶液中氯离子的浓度。
五、注意事项：1.在实验过程中，要保证电极的干净和干燥，避免与其他离子发生反应影响测定结果。
2.在记录电位值时，要注意电位计的精确读数，尽量减小误差。
3.使用滴定管时，要小心操作，确保溶液的准确滴加。
4.在进样之前，应先用标准溶液进行预洗，保证电极表面没有其他离子残留。
5.测定过程中，要避免气泡的产生，以免影响实验结果。
六、实验结果：根据电位值差和计算公式，计算出待测盐酸溶液中氯离子的浓度。
七、实验讨论与结论：通过使用氯离子选择性电极，可以准确测定盐酸溶液中氯离子的浓度。
在实验过程中，要注意电极的干净和干燥，避免污染和误差。
同时，电位计的精确读数和滴定管的准确滴加也对实验结果的准确性至关重要。
实验数据的准确性可以通过与标准盐酸溶液的测定结果进行对比来验证。
最后，通过此实验，我们可以了解和掌握氯离子选择性电极的操作方法，并运用到盐酸溶液中氯离子含量的测定中。
分析化学实验—氯离子选择性电极测定氯离子浓度
分析化学实验
实验目的
• 了解氯离子选择性电极的基本性能； • 掌握氯离子选择性电极的使用方法 • 学会使用酸度计测量电动势
实验原理
• 氯离子选择性电极是由AgCl和Ag2S的粉末混 合物压制成的敏感膜，当将氯离子选择性电极 浸入含Cl-）。
PB-10使用说明
插上电源预热 10-15min。
按Mode键，调 解PB-10为电 位模式，显示 读数是若干MV。
待读数稳定后 记录数据。
实验原理
• 以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电 极为参比电极，插入试液中组成工作电池，当氯 离子浓度在1～10-4mol/L范围内，在一定的条件下， 电池电动势与氯离子活度的对数成线性关系。
实验步骤
• 配制盐酸的标准溶液 • 测定电动势 绘制E-pCl 曲线，求出转换系
数。
实验三氯离子选择性电极的测试和应用
实验三 氯离子选择性电极的测试和应用一、 实验目的1、了解氯离子选择性电极的基本性能及其测定方法。
2、掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
3、了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。
二、实验仪器和药品酸度计，电磁搅拌器，217型饱和甘汞电极，氯离子选择性电极，100ml 容量瓶，50mL 、10mL 移液管。
KCl （AR ），KNO 3（AR ）,0.1%Ca(AC)2溶液，风干土壤样品。
三、 实验原理1、电极电势与离子浓度的关系以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电极为参比电极，插入试液中组成工作电池（图3-11）。
当氯离子浓度在10-1～10-5mol ·L 范围内，在一定的条件下，电池电动势与氯离子活度的对数成线性关系。
ln ln ln Cl Cl Cl RT RT RT E E a E c E c F F Fθθθγγ--±-=-=-=- 在测定中，只要固定离子强度，则γ±可视为定值。
只要测出不同Cl c -值时的电动势E ，做ln Cl E c --图（标准曲线），就可用了解电极的性能。
并可从图中求出待测溶液的Cl -浓度。
2、电极的选择性和选择性系数离子选择性电极常会受到溶液中其它离子的影响。
也就是说，在同一电极膜上，往往可以有多种离子进行不同程度地交换。
离选择性电极的特点就在于对特定离子具有较好的选择性，受其它离子的干扰较小。
电极选择性的好环，常用选择性系数来表示。
但是，选择性系数与测定方法、测定条件以及电极的制作工艺有关，同时也与计算时所用的公式有关。
一般离子选择性电极的选择性系数k ij 可表示为：ln()i j Z Z i ij j RT E E a k a nF θ=±+式中，i 和j 分别代表待测离子和干扰离子，Z i 及Z j 分别代表i 和j 离子的电荷数；ij k 为该电极对j 离子的选择系数。
式中“-”及“+”分别适用于阴、阳离子选择性电极。
氯离子选择性电极测定水中氯含量
氯离子选择性电极测定水中氯含量氯离子选择性电极测定水中氯含量（标准加入法）一、实验目的：1、了解氯离子选择性电极的基本性能；2、掌握氯离子选择性电极的使用方法；3、掌握标准加入法测定水中含氯量的原理和操作方法；4、学会使用酸度计测量电动势；二、基本操作：pHS-3D型酸度计测量电动势方法如下： 1、打开电源开关，仪器进入测量状态2、把离子选择性电极和参比电极夹在电极架上；3、用蒸馏水清洗电极头部，再用被测溶液清洗一次；4、把离子选择性电极的插头持入测量电极插座处；5、把参比电极接入仪器后部的参比电极接口处；6、把两电极插在被测溶液中，将溶液搅拌均匀；7、按模式键至温度档（温度符号闪烁），再按上下键调节温度至室温（溶液温度），再按确定键将更改值输入；8、按模式键至显示“测试”读取数据。
三、实验原理氯离子选择性电极是由AgCl和Ag2S的粉末混合物压制成的敏感膜，当将氯离子选择性电极浸入含Cl-的溶液中，可产生相应的膜电势（膜电势的大小与Cl-活度的对数值成线形关系）。
以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电极为参比电极，插入试液中组成工作电池，当氯离子浓度在1～10-4mol/L范围内，在一定的条件下，电池电动势与氯离子活度的对数成线性关系。
E?K?2.303RTlg?Cl?nF标准加入法是先测量电极在未知试液中的电动势，然后加入小体积待测组分的标准溶液，混合均匀后再测混合液中的电动势，根据两次测量的差值，代入公式计算待测组分的浓度。
先取体积为Vx、浓度为cr,x的样品溶液，测得电动势Ex，再在样品溶液中加入体积为Vs、浓度为cr,s的标准溶液，测得电动势Ex+s，参比电极作正极，指示电极作负极时，对阴离子，得Ex=K+Slgcr,xEx+s=K+Slg(cr,xVx+cr,sVsVx+Vs)Ex?s－Ex??Ecr,sVsVx+Vs=?crcr,x=?cr(10?ES－1)－1四、实验步骤1、将氯离子选择性电极和双盐桥甘汞参比电极与酸度计接好，通电预热15分钟，使仪器稳定；（思考题1） 2、按模式键至温度档（温度符号闪烁），再按上下键调节温度至室温（溶1液温度），再按确定键将更改值输入。
实验三-氯离子选择性电极的测试和应用
实验三-氯离⼦选择性电极的测试和应⽤实验三氯离⼦选择性电极的测试和应⽤⼀、实验⽬的1、了解氯离⼦选择性电极的基本性能及其测定⽅法。
2、掌握⽤氯离⼦选择性电极测定氯离⼦浓度的基本原理。
3、了解酸度计测量直流毫伏值的使⽤⽅法。
⼆、实验仪器和药品酸度计，电磁搅拌器，217型饱和⽢汞电极，氯离⼦选择性电极，100ml 容量瓶，50mL 、10mL 移液管。
KCl （AR ），KNO 3（AR ）,0.1%Ca(AC)2溶液，风⼲⼟壤样品。
三、实验原理1、电极电势与离⼦浓度的关系以氯离⼦选择性电极为指⽰电极，双液接⽢汞电极为参⽐电极，插⼊试液中组成⼯作电池（图3-11）。
当氯离⼦浓度在10-1～10-5mol ·L 范围内，在⼀定的条件下，电池电动势与氯离⼦活度的对数成线性关系。
ln ln ln Cl Cl Cl RT RT RT E E a E c E c F F Fθθθγγ--±-=-=-=- 在测定中，只要固定离⼦强度，则γ±可视为定值。
只要测出不同Cl c -值时的电动势E ，做ln Cl E c --图（标准曲线），就可⽤了解电极的性能。
并可从图中求出待测溶液的Cl -浓度。
2、电极的选择性和选择性系数离⼦选择性电极常会受到溶液中其它离⼦的影响。
也就是说，在同⼀电极膜上，往往可以有多种离⼦进⾏不同程度地交换。
离选择性电极的特点就在于对特定离⼦具有较好的选择性，受其它离⼦的⼲扰较⼩。
电极选择性的好环，常⽤选择性系数来表⽰。
但是，选择性系数与测定⽅法、测定条件以及电极的制作⼯艺有关，同时也与计算时所⽤的公式有关。
⼀般离⼦选择性电极的选择性系数k ij 可表⽰为：ln()i j Z Z i ij j RT E E a k a nF θ=±+式中，i 和j 分别代表待测离⼦和⼲扰离⼦，Z i 及Z j 分别代表i 和j 离⼦的电荷数；ij k 为该电极对j 离⼦的选择系数。
实验三 离子选择性电极的测试和应用
四、仪器、药品
❖ PHS-3C酸度计 1台
❖ 氯离子电极
1支
❖ 容量器（1000mL） 1个
❖ 移液管（50mL ） 1支
❖ NaCl（分析纯）0.1%
❖ KNO3（分析纯）
饱和甘汞电极 1支
磁力搅拌器
1台
容量器（500mL） 5个
风干土壤样品
Ca（Ac）2溶液
五、实验步骤
❖ 1.按图装好仪器。
❖ 4.从稀到浓求算各种浓度标准溶液的值。 （仪器使用参考附录七）
❖ 5.测量0.1000mol/LNaCl溶液和 0.1000mol/LKNO3溶液，以及土壤样品 溶液的值。
❖ 6.洗净电极
❖ 氯离子选择电极宜浸在蒸馏水中，长期 不用洗净干放，但再使用前需用蒸馏水 充分浸泡、洗净，必要时可重新抛光膜 片表面。
❖ 六. 数据处理
❖ 1.以标准溶液的值为纵坐标，为横坐标作图 （即标准曲线）。
❖ 2.根据土壤样品溶液的值及标准曲线，求得土 壤样品溶液中NaCl的浓度。
❖ 3.按下式计算干土壤样品中NaCl含量
NaCl%=
CXV 100% 1000W
4.计算 。 ❖
KCl ,NO3
实验三
离子选择性电极 的测试和应用
一、实验目的与要求
❖ 1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测 试方法；
❖ 2.学会氯离子选择性电极的基本使用方法。。
二、实验重点与难点
❖ 1.学会氯离子选择性电极的基本使用方法
三、实验原理
❖ 电极电位与离子浓度的关系
＝
Ag
/
+
Ag
RT nF ln a Ag
KSP aAg aCl
❖ 2.溶液配制
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实验十三氯离子选择性电极的测试和应用
Ⅰ、目的要求
1．了解氯离子选择电极的基本性能及其测试方法，同时掌握氯离子选择性电极的正确使用方法。
2．掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
Ⅱ、基本原理
氯离子选择性电极是一种测定水溶液中氯离子浓度的分析工具。
目前广泛应用于水质、土壤、地质、生物、医药、食品等部门。
其结构简单，使用方便。
本实验所用的电极是把AgCl和Ag
2
S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成的。
电极结构如图1所示。
一、电极电位与离子浓度的关系
氯离子选择性电极，是以AgCl作为电化学活性物质，它与Ag–AgCl电极十分相似。
当它与被测溶液接触时，就发生离子交换反应，结果在电极膜片表面建立具有一定电位梯度的双电层，这样，电极与溶液之间就存在着电位差，在一定条件下，其电极电位ф与被测溶液中的银离子活度a Ag+之间有以下关系：
令AgCl的活度积为K
ap ，即 K
ap
= a Ag+·a Cl-
式（1）可表示为
在测量时，选取饱和甘汞电极作参比电极，两者在被测溶液中组成可逆电池，若ф
SCE
为饱和甘汞电极的电位，则上述可逆电池的电动势为
令
则
由于a Cl- = c Cl-·γCl-
式中c Cl-和γCl-分别为氯离子的浓度和活度系数，又令
于是有
E0′除与活度系数有关外，它还与膜片制备工艺有关，只是在活度系数恒定，并在一定条件下才可把它看作为常数。
这样一来，E与ln c Cl-或P c Cl-之间应呈线性关系。
只要测定不同浓度的E值，并将E对ln c Cl-或P c Cl-作图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。
氯离子选择性电极的测量范围约为10-1 ~5×10-5摩尔浓度。
二、电极的选择性和选择性系数
离子选择性电极常会受到溶液中其他离子的影响。
即，在同一电极膜上，往往可以有多种离子进行不同程度的交换。
离子选择性电极的特点就在于对其特定离子具有较好的选择性，受其他离子的干扰较小。
电极选择性的好坏，常用选择性系数来表示。
但是，选择必系数与测定方法、测定条件以及电极的制作工艺有关，同时也与计算时所用公式有关。
一般离子选择性电极的选择性系数K ij，可定义为
式中符号，对阳离子取“+”，阴离子取“-”；a i为被测离子的活度，Z i为该离子所带的电荷数；a j为干扰离子的活度，Z j为干扰离子所带的电荷数。
如用于表示Br - 对氯离子选择性电极的干扰，式（6）可具体表示为
由式（6）可知，K ij越小，表示j离子对被测离子i的干扰越小，也就表示电极的选择性越好。
最简单的方法是分别溶液法。
就是分别测定在具有相同活度的离子i和j这两个测定K
ij
溶液中该离子选择电极的电极电位E1和E2。
显然，
因为a i = a j，所以，两电位之差
因此，对于阴离子选择电极
这个方法又称为分别溶液法IA。
正因为选择性系数与诸多因素有关，所以在表示一个离子选择性电极时通常应注明测定方法及测定条件。
这里以一支电极实测值为例，列出其选择性系数为参考。
通常把Kij值小于10-3者认为无明显干扰。
从下表可以定性地看出，Br-、CN-、SO
3
2-等离子对氯离子选择性电极的干扰是相当严重的。
表1 一些干扰离子对某AgCl―Ag
2
S膜片电极的选择系数 (分别溶液法IA，M)
Ⅲ、仪器和试剂
一、仪器
磁力搅拌器一台；PHS—2型酸度计一台；EDCL型氯离子电极一支；217型饱和甘汞电极一支；容量瓶（1000ml，500ml×2，250ml×5），移液管（50ml）。
二、试剂
NaCl（分析纯），KNO
3（分析纯），风干土壤样品，0.1% Ca(Ac)
2
溶液。
pH = 4.00的邻苯二甲
酸氢钾标准溶液，pH = 6.86的磷酸氢二钾与磷酸氢二钠。
Ⅳ、实验步骤
一、仪器装置
按图2装好仪器。
附
近环境应无浓盐酸等酸
雾，也无强烈电磁场干
扰。
二、溶液配制（事先已配
制，直接实验即可，用量30 ml）
1．准确配制一套NaCl的标准溶液，浓度为10.00 1.00 0.100 0.0100克/升；必要时可增配3.00 0.300和0.0300克/升。
2．配制溶液0.100M的KNO
3
和0.100M的NaCl溶液各500ml。
三、土壤样品的处理
1．在干燥洁净的烧杯中用台秤称取风干土壤样品W克（约5克），加入0.1% Ca(Ac)
2
溶液V ml （约50ml），搅动几分钟，静置澄清或过滤。
2．用干燥洁净的吸管吸取澄清液30—40ml，放入干燥洁净的50ml烧杯中，待测。
四、仪器校正
先用玻璃电极与参比电极浸于已知pH为4.00的邻苯二甲酸氢钾标准溶液中，酸度计置pH档，用定位旋扭调节至数显值为4.00；再换成pH为6.86的磷酸氢二钾与磷酸氢二钠标准溶液中，用斜率旋扭调至数显值为6.86。
五、标准曲线的测定
酸度计置于E档，用氯离子选择性电极与参比电极浸于待测液中组成电池。
分别从稀到浓测量各种浓度的NaCl标准溶液的E值，可绘制工作曲线。
六、测ln K ij和土壤样品溶液中NaCl含量
与上同法分别测量0.100M NaCl溶液和0.100M KNO
溶液，以及土壤样品溶液的E值。
3
七、洗净电极
每测完一份溶液后均需用蒸馏水润洗电极，用滤纸轻轻吸干后再使用。
氯离子选择电极宜浸在蒸馏水中，长期不用可洗净干放，但再使用前需用蒸馏水充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。
玻璃电极与217型甘汞电极使用后及时归还，避免碰坏。
Ⅴ、数据处理
1．以E对lg c作图，绘制工作曲线。
2．计算K Cl-NO3-。
3．按下式计算风干土壤样品中NaCl含量，
式中：c x为工作标曲线上查得的样品溶液中NaCl的浓度。
Ⅵ、思考题：
1．如何确定氯离子选择性电极的测量范围？被测溶液氯离子浓度过低或过高对测量结果有何影响？
2．在使用选择系数时要注意什么问题？ln K ij的数值等于多少？ln K ij≥1或ln K ij=1分别说明什么问题？。