试验一用氟离子选择性电极测定水中微量F-离子

实验一用氟离子选择性电极测定水中微量氟离子—标准
曲线法
一、实验目的
学习氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法。

二、实验原理
氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜（掺有微量EuF2，利于导电），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。

当将氟电极浸入含F-离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位△φM
△φM= K-0.059 lg a F-(25℃)
以氟电极作指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电池：Pt |Hg |Hg2Cl2 | KCl(饱和)‖F-试液| LaF3 | NaF，NaCl(均为0.1mol/L) | AgCl |Ag 工作电池的电动势
E = K ′- 0.059 lg a F- (25℃)
在测量时加入以HAc，NaAc，柠檬酸钠和大量NaCl配制成的总离子强度调节缓冲液（TISAB）。

由于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离子强度µ＞1.2），可以在测定过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与F-离子浓度的对数呈线性关系：
E = k - 0.059 lg C
-
F
本实验采用标准曲线法测定F-离子浓度，即配制成不同浓度的F-标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的E x，由E - lg C
-曲线查得未
F
知试液中的F-离子浓度。

当试液组成较为复杂时，则应采取标准加入法或Gran 作图法测定之。

氟电极的适用酸度范围为pH=5～6，测定浓度在100～10-6mol/L范围内，△φM 与lg C
-呈线性响应，电极的检测下限在10-7mol/L左右。

F
氟离子选择电极是比较成熟的离子选择性电极之一，其应用范围较为广泛。

本实验所介绍的测定方法，完全适用于人指甲中F-离子的测定（指甲需先经适当的预处理），为诊断氟中毒程度提供科学依据；采取适当措施，用标准曲线法可直接测定雪和雨水中的痕量F-离子；磷肥厂的残渣，经HCl分解，即可用来快速、简便地测定其F-离子含量；用标准加入法不需预处理即可直接测定尿中的无机氟与河水中的F-离子，通过预处理，则可测定尿和血中的总氟含量；大米、玉米、小麦粒经磨碎、干燥、并经HClO4浸取后，不加TISAB，即可用标准加入法测定其中的微量氟；本法还可测定儿童食品中的微量氟。

三、仪器与试剂
仪器：
1.ZD-2型自动电位滴定计
2. 氟离子选择性电极
3. 饱和甘汞电极
4. 电磁搅拌器
5. 容量瓶50mL
6. 吸量管 5mL
试剂：
1. 0.100mol/L F-离子标准溶液：准确称取120℃干燥2h并经冷却的优级纯NaF4.20g于小烧杯中，用水溶解后，转移至1000mL容量瓶中配成水溶液，然后转入洗净、干燥的塑料瓶中。

2. 总离子强度调节缓冲液（TISAB）：于1000mL烧杯中加入500mL水和57mL冰乙酸，58gNaCl，12g柠檬酸钠（Na3C6H5O7∙2H2O），搅拌至溶解。

将烧杯置于冷水中，在pH计的监测下，缓慢滴加6 mol/L NaOH溶液，至溶液的pH=5.0～5.5。

冷却至室温，转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

转入洗净、干燥的试剂瓶中。

四、实验步骤
1.调试仪器：
⑴摘去甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和KCl溶液中，如未
浸入，应补充饱和KCl溶液，安装电极，断开氟电极。

⑵打开滴定计电源开关，按下“mV”和“测量”键，调节“定位”旋钮至仪器显示为“000”，接通氟电极（实验结束前别动“定位”旋钮）。

⑶清洗电极：将氟电极和甘汞电极插入蒸馏水中（烧杯一半高度水），放入搅拌子，开动磁力搅拌器，电动势数值不变，更换蒸馏水，再次清洗电极，洗2～3次。

2.配制标准溶液：
准确吸取0.100mol/L F-离子标准溶液5.00mL，置于50mL容量瓶中，加入TISAB5.00mL，用水稀释至刻度，摇匀，得pF=2.00溶液。

吸取pF=2.00溶液5.00mL，置于50mL容量瓶中，加入TISAB 4.50mL，用水稀释至刻度，摇匀，得pF=3.00溶液。

仿照上述步骤，配制pF=4.00，pF=5.00，pF=6.00溶液。

3. 配制试样溶液：
准确吸取TISAB5.00mL，置于50mL容量瓶中，用自来水稀释至刻度，摇匀，得试样溶液。

4. 测试标准溶液：
将配制的标准溶液系列由低浓度到高浓度逐个转入塑料小烧杯中，并放入氟电极和饱和甘汞电极及搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，读取各溶液的电动势值。

5. 测试试样溶液：先清洗电极2～3次，按标准溶液的测定步骤，测定其电位E x值。

五、数据及处理
1. 实验数据
2. 以电位E值为纵坐标，pF值为横坐标，绘制E-pF标准曲线。

3. 在标准曲线上找出与E X值相应的pF值，求得原始试液中F-离子的含量，以g/L表示。

六、注意事项
1.仪器预热30分钟。

2.配制标准溶液时，移液管要反复清洗（先用自来水洗，再用蒸馏水清洗，最后用待吸溶液洗）。

3.测试时，用待测溶液清洗塑料烧杯2～3次，用滤纸吸干两支电极上的残液。

七、思考题
1. 本实验测定的是F-离子的活度，还是浓度？为什么？
2. 测定F-离子时，加入的TISAB由哪些成份组成？各起什么作用？
3. 测定F-离子时，为什么要控制酸度，pH值过高或过低有何影响？
4. 测定标准溶液系列时，为什么按从稀到浓的顺序进行？。