仪分实验-直接电位法测定自来水中F
自来水中含氟量的测定
实验名称：自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法一、实验目的（1）掌握直接电位法的测定原理及实验方法；（2）了解氟离子选择性电极的基本性能及测定方法；（3）正确使用氟离子选择性电极和酸度计。
二、实验原理氟离子选择电极是一种由LaF3单晶制成的电化学传感器。
将氟离子选择电极和参比电极（饱和甘汞电极）插入试液中，由于氟电极对氟离子活度有响应，它的电极电位与氟离子活度的大小有关，而参比电极电势则保持衡定，所以通过测定这两个电极间的电位差可确定溶液氟离子活度的大小。
用氟电极测定氟离子时，最适宜的pH范围为5.5~6.5。
Fe3+，Al3+等离子能与试液中的氟离子生成配合物对测定有干扰，加入大量的柠檬酸，可以消除干扰。
用离子选择电极测量的是溶液中离子的活度而不是浓度，因此必须使试液和标准溶液的离子强度相同，本实验中加入总离子强度调节剂来达到基本固定离子强度。
控制溶液pH及配合物溶液中的Fe3+，Al3+等干扰离子的目的。
即当控制测定体系的离子强度为一定值时，电池的电动势与氟离子浓度的对数值呈线性关系。
通过以E对lg[F]绘制标准曲线图及一次标准加入法，从而求得未知液中的氟离子含量。
测定的基本装置如图表示。
图1 测定氟离子选择性电极电位实验装置图三、仪器与试剂1、pHS－3C型酸度计。
2、氟离子选择性电极。
3、饱和甘汞电极。
4、电磁搅拌器。
5、10 ug.mL-1 F-的标准溶液。
6、总离子强度缓冲溶液（TISAB溶液）。
四实验步骤1．氟离子选择性电极的准备接通仪器电源，预热20 min，校正仪器，调仪器零点。
氟电极接通仪器负极接线柱，甘汞电极接仪器正极接线柱。
将两电极插入蒸馏水，开动搅拌器，使电位值小于-360 mV。
2. 标准曲线的制作分别吸取10 ug.mL-1 F-的标准溶液0.50、1.00、3.00、5.00、10.00 mL于50 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB溶液，用去离子水稀释至刻度。
直接电位法测水中微量氟离子
氟离子选择性电极测量水中氟一、原理将氟离子选择电极和外参比电极（如甘汞电极）浸入欲测含氟溶液，构成原电池。
该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线性关系，故通过测量电极与已知F—浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测F-浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中F—浓度。
常用定量方法是标准曲线法和标准加入法。
对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水样均要进行蒸馏。
二、仪器1．氟离子选择性电极。
2．饱和甘汞电极或银-氯化银电极。
3．离子活度计或pH计，精确到0.1mV。
（方舟科技PHS-4C+，PXJ-1C+）4．磁力搅拌器、聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子。
5．聚乙烯杯：100mL，150mL。
6．其他通常用的实验室设备。
三、试剂所用水为去离子水或无氟蒸馏水。
1．氟化物标准贮备液：称取0.2210g基准氟化钠（NaF）（预先于105—110℃烘干2h，或者于500-650℃烘干约40min，冷却），用水溶解后转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。
贮存在聚乙烯瓶中。
此溶液每毫升含氟离子100ug。
2．氟化物标准溶液：用无分度吸管吸取氟化钠标准贮备液10.00mL，注入100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。
此溶液每毫升含氟离子10ug。
3．乙酸钠溶液：称取15g乙酸钠（CH3COONa）溶于水，并稀释至100mL。
4．总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：称取58.8g二水合柠檬酸钠和85g硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节pH至5-6，转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。
5．2mol/L盐酸溶液。
四、测定步骤1仪器准备和操作按照所用测量仪器和电极使用说明，首先接好线路，将各开关置于“关”的位置，开启电源开关，预热15min，以后操作按说明书要求进行。
测定前，试液应达到室温，并与标准溶液温度一致（温差不得超过±1℃）。
2．标准加入法取10mL水样于100mL干燥烧杯中，加入25.00mL总离子强度调节缓冲溶液，测定其电位值，然后逐次向烧杯中加入0.5mL氟标准溶液（10ug/mL），共加四次，每加一次，记录其电位值。
仪分实验-直接电位法测定自来水中F
自来水中含氟量的测定 -- 标准曲线法
指导教师：李 松
一、 电位分析法的基本概念
定义：利用电极电位与组分浓度的关系实现定量测量 原理：两支电极与待测溶液组成工作电池（原电池）
通过测定电动势，获得待测物质的含量
特点：
（1）准确度较高 （2）灵敏度高，10-4～10-8mol/L （3）选择性好（排除干扰） （4）应用广泛 （5）仪器设备简单，易于实现自动化
E b 0.0592 logF-
氟离子选择电极性能
①选择性
阴离子: OH- LaF3 + 3OH- ＝ La(OH)3 + 3F阳离子: F成稳定配 位离子) ② 支持电解质------控制试液的离子强度。 ③ 总离子强度调节缓冲液-----控制试液pH值和 离子强度以及消除干扰。
Nernst方程
E K RT ln a nF
常数 f (a)
Walther Nernst 1864-1941
工作电池的电动势E仅与待测物质的含量(活度a)有关
氟离子选择电极
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择 电极。将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以 增 加 导 电 性 ） 封 在 塑 料 管 的 一 端 ， 管 内 装 0.1 moL.L-1NaF和0.1 moL.L-1NaCl溶液，以Ag-AgCl电 极为参比电极，构成氟离子选择电极。用氟离子 选择测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极， 以饱和甘汞电极作参比电极
实验前准备
1、氟离子选择电极的准备:
(1) 使用前浸泡于10-4 mol/L F-或更低F-溶液 中浸泡活化。
(2) 使用时，先用去离子水吹洗电极，再在 去离子水中洗至电极的纯水电位，一般在 300 mV左右。
氟离子选择电极测定饮用水中的氟
图5-1 氟离子电极示意图 1.0.1mol/LNaF,0.1mol/L,NaCl 内充液2.Ag-AgCl 内参比电极氟离子选择电极测定饮用水中的氟一、实验目的1、了解离子选择电极的主要特性，掌握离子选择电极法测定的原理、方法及实验操作。
2、了解总离子强度调节缓冲液的意义和作用。
3、掌握用标准曲线法、标准加入法和Gran 作图法测定未知物浓度。
二、方法原理氟离子选择电极（简称氟电极）是晶体膜电极，见示意图5-1。
它的敏感膜是由难溶盐LaF 3单晶（定向掺杂EuF 2）薄片制成，电极管内装有0.1mol •L -1NaF 和0.1mol.L -1NaCl 组成的内充液，浸入一根Ag-AgCl 内参比电极。
测定时，氟电极、饱和甘汞电极（外参比电极）和含氟试液组成下列电池：氟离子选择电极 | F －试液（c ＝x ）║饱和甘汞电极一般离子计上氟电极接（-），饱和甘汞电极（SCE ）接（+），测得电池的电位差为： j a AgCl Ag SCE E ϕϕϕϕϕ++--=-膜电池 （5.1）在一定的实验条件下（如溶液的离子强度，温度等），外参比电极电位ϕSCE 、活度系数、内参比电极电位ϕAg-AgCl 、氟电极的不对称电位ϕa 以及液接电位ϕj 等都可以作为常数处理。
而氟电极的膜电位ϕ膜与F －活度的关系符合Nernst 公式，因此上述电池的电位差E 电池与试液中氟离子浓度的对数呈线性关系，即 -+=F a FRT K E log 303.2电池 (5.2) 因此，可以用直接电位法测定F －的浓度。
式（2）中K 为常数，R 为摩尔气体常数8.314J ·mol -1·K －1，T 为热力学温度，F 为法拉第常数96485C ·mol －1。
当有共存离子时，可用电位选择性系数来表征共存离子对响应离子的干扰程度： )log(303.2/,m z j Pot j i i a K a zFRT k E ++=电池 （5.3） 本实验用标准工作曲线法、标准加入法测定水中氟离子的含量。
仪器分析实验-氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量
仪器分析实验氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量2017 年 5 月 12日氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量许诗赫 PB14007321【实验目的】1、熟悉电位法的基本原理和一般分析方法；2、了解离子计的结构并掌握其基本操作技术；3、了解氟离子选择电极的基本功能，掌握离子计的使用方法。
【基本原理】0原理概述：氟离子选择电极对F－有选择性响应，并且在一定条件下，电池电势与试液中的氟离子浓度的对数呈线性关系。
通过氟离子选择电极可以定量测出自来水中的氟离子浓度。
0氟离子选择电极：电极底部敏感膜由LaF3单晶片制成，单晶中常加入少量的EuF2以增加其导电性，当电极插入含有F－的溶液时，F－在敏感膜与溶液界面扩散及在晶格的空穴中移动产生膜电位，电极电位的能斯特方程为：E F−= k −2.303RTF lg a F−=k−s lg a F−（k 为常数；s=2.303RTF为电极的斜率）实际测量时，F－选择电极与一支参比电极（如饱和甘汞电极）一同插入被测溶液中组成测量电池，电池的图解表示式为：氟离子选择电极︱试液（c=x）︱饱和甘汞电极（SCE）该电池的电池电势为：E = E SCE− E F−= E SCE− k s+lg a F−将E SCE和k合并，用E0表示有：E = E0+s lg a F−当溶液中加入较高浓度的TISAB溶液（总离子强度调节缓冲液）以维持恒定的离子强度时，可改写为：,E = E0+s lg c F−,25℃时，电池电势E为：E=E0+ 0.0592 lg c F−可见，在一定条件下，电池电势与试液中的氟离子浓度的对数呈线性关系。
0可以采用的实验方法：工作曲线法、标准加入法、仪器直读等其他方法。
0天然水中的氟离子：一般天然水中氟离子的含量很低。
在河流、湖泊等地表水中氟的含量通常为百分之几至十分之几毫克/升，而在地下水中氟含量则在1mg/L左右，在某些矿泉水中可能有更高的含量。
仪器分析实验二用氟离子选择性电极测定水中微量F-离子
9408 离子选择电极法测定水中氟的含量.doc实验十二离子选择电极法测定水中氟的含量；一、目的要求；1、掌握电位法的测定原理和方法；2、学会正确使用；自从氟离子选择电极问世以来，用该电极直接电位法测；图1氟离子选择电极结构简图；以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入；氟离子选择电极│F－试液│饱和甘汞电极；当试液的离子强度为定值时，电池的电动势E 与F－试；2.303RT；E?K?lgCF?；F实验十二离子选择电极法测定水中氟的含量一、目的要求1、掌握电位法的测定原理和方法；2、学会正确使用氟离子选择电极。
二、方法原理自从氟离子选择电极问世以来，用该电极直接电位法测定各种水样中的氟便是一种普遍、方便和准确的方法。
氟离子选择电极简称为氟电极，其敏感膜是LaF3单晶(结构简图见图1)。
图1 氟离子选择电极结构简图以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入试液中，组成一个测量电池：氟离子选择电极│F－试液│饱和甘汞电极当试液的离子强度为定值时，电池的电动势E与F－试液的浓度CF－有确定的关系：2.303RTE?K?lgCF?FE与lgCF?成线性关系，因此可以用直接电位法测定F －的浓度。
当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表面进行交换。
25℃时： E = K - 0.059 lgaF- = K + 0.059 pF离子选择性电极测量的是溶液中的离子活度，通常定量分析需要测量的是离子的浓度，不是活度，所以必须控制试液的离子强度，才可以近似认为测量的是离子浓度。
本实验用标准工作曲线法测定水中氟离子的含量，测量的pH值范围为5.0－6.0，加入含有氯化钠、乙酸及柠檬酸钠的总离子强度调节缓冲剂（TISAB）以控制酸度、保持一定的离子强度和消除干扰离子对测定的影响。
三、仪器与试剂仪器： pH离子计，电磁搅拌器；氟离子选择电极和饱和甘汞电极各一支；玻璃器皿一套。
试剂：0.1000mol/L氟标准溶液：准确称取经105℃下烘2h的NaF4.199g，用二次去离子水溶解后定容于1L容量瓶中，贮存于聚乙烯瓶中备用。
电位法测自来水中的氟含量3学时
电位法测自来水中的氟含量（3学时）一、目的要求1．掌握直接电位法测定离子活度的原理与方法，学会正确使用数字式离子计。
2．测定氟离子选择电极的检测下限和实际斜率，了解氟离子选择电极的性能。
二、实验原理饮用水中氟含量的高低，对人体健康有一定影响，含量太低时易得龋齿病，含量高时又产生氟中毒现象，一般比较适宜的含量为0.5~1mg/mL，离子选择电极电位法测定氟含量操作简便，干扰少，不必进行预处理，故而已成为氟的常规分析方法。
氟离子选择电极是一种均相晶体膜电极，当它与甘汞参比电极组成电池时：2整个电池的电动势为：E电池=E F-E参(1)甘汞电极电位在测定中保持不变，氟离子选择电极在测定中要随氟离子活度的变化而变化，加入TISAB后：E¯=φ-(2.303RT/F)㏑a F¯（2）将（2）代入(1)，并将常数项合并，可得：E电池=E F¯-E参=K-(2.303RT/F)㏑a F¯（K为常数）（3）由（3）可见，在一定条件下，电池电动势与试液中的氟离子活度的对数呈线性关系。
氟离子选择电极可测定溶液中1~10-6mol/L的F¯。
测定氟含量时，温度、pH值、离子强度、共存离子均要影响测定的准确度。
因此，需向标准溶液和待测试样中加入TISAB。
其中含柠檬酸/柠檬酸钠盐离子强度以缓冲pH值于6.5。
柠檬酸盐还可以消除等对F¯干扰。
KNO3保持离子强度不变。
本实验采用标准曲线法。
三、仪器与试剂PXJ-2离子计（或pH S-3C型酸度计）、氟离子选择电极、甘汞电极、电磁搅拌器、容量瓶、移液管、吸耳球、小烧杯氟化钠标准溶液：0.1000mol/L；TISAB：即总离子强度调节缓冲溶液（溶解58.8g柠檬酸钠和20.2g KNO3于少量水中，加水800mL，用HCl或NaOH调节pH值至6.5，稀释至1L。
）；自来水样。
四、参考步骤1.氟离子选择电极的准备氟离子选择电极在使用前于10-3mol/L的NaF溶液中浸泡活化1—2小时，用蒸馏水清洗电极（其在蒸馏水中的电位值约-300mV）。
电化学实验[方案]
![电化学实验[方案]](https://img.taocdn.com/s3/m/d2a72c07f08583d049649b6648d7c1c708a10bf6.png)
离子选择性电极法测定天然水中的F-一、实验目的1.掌握用直接电位法（氟离子选择性电极）测定F-的实验原理、方法和数据处理方法2.了解总离子强度调节缓冲剂的意义和作用。
二、实验原理氟离子电极与饱和甘汞电极组成原电池：Ag,AgCI│NaF（10-3mol/L）,NaCI（10-1mol/L）│LaF3│F-（试液）│KCI（饱和），Hg2Cl2│HgE（电池）=E（SCE）-E（F-）= E（SCE）-k+ RT/F·lna F- = K+RT/F·lna F-= K+0.059lg a F-=K＇+0.059lgc F-三．主要试剂和仪器总离子强度调节缓冲剂TISAB,氟离子标准溶液: 用0.1000 mol/L的氟化钠溶液逐级稀释成10 -2 mol/L 、10 -3 mol/L 、10 -4 mol/L 、10 -5 mol/L 、10 -6 mol/L 的标准溶液，各溶液中均含有柠檬酸钠缓冲溶液; 酸度计; 氟离子选择性电极.四. 实验步骤1．将氟电极（指示电极）和饱和甘汞电极（参比电极）分别与pH/mV计相连，按下mV键，打开开关预热仪器。
2．清洗电极取去离子水50~60mL于小塑料烧杯中，插入氟电极和饱和甘汞电极，在磁力搅拌器上搅拌2~3分钟，读取mV值，若读数大于-300 mV，则更换去离子水，继续清洗，直到读数小于-300 mV（即接近最大空白值，以保证最好的工作性能）。
3．工作曲线法测定水样中的F-（1）标准溶液的配制及工作曲线的测绘在5只100mL容量瓶中分别配制内含10.0mL TISAB1.000×10-2—1.000×10-6mol/L的F-标准溶液，（如：取10.00mL 0.1000mol/L NaF于100mL容量瓶中，加入10.0 mL TISAB，稀释至刻线并摇匀，得到1.000×10-2mol/LNaF标准溶液。
4实验四 天然水样中F-的测定
实验四 天然水样中F-的测定一、实验目的：掌握直接电位法的测定原理及实验方法，并学会正确使用氟离子选择性电极和酸度计的使用方法。
二、实验原理：饮用水中的氟含量的高低对人体的健康有一定的影响，氟的含量过低易得龋齿，过高则会发生氟中毒现象，适宜的含量为0.5毫克/升左右。
目前测定氟的方法有比色法和电位法。
前者的测量范围较宽，但干扰因素多，往往要对试样进行预处理，后者的测量范围虽然范围不如前者宽，但一般能满足大多数水质分析的要求，而且操作简便，干扰少，样品一般不必进行预处理。
因此，现在电位法测定氟离子以成为常规的分析方法。
本实验中应用氟离子选择性电极、饱和甘汞电极（SCE ）和待测试液组成原电池。
测量的电池电动势E 与氟离子活度符合能斯特方程：2.303lg F R TE KF α-=-其中K 、R 、F 均为常数，若在试液中加入适量的惰性电解质（如硝酸钠等）,使离子强度保持不变，即使离子的活度系数为一常数，则上式中的氟离子活度可用浓度[F -]代替。
25O C 时上式可写作：0.059lg[]E K F -'=- 可见，电动势E 与lg[F -]成线性关系。
因此，只要作出E 对lg[F -]的标准曲线，即可由水样测得的E,从标准曲线求得水样中的氟离子浓度。
此外，还可由格氏(Gran)连续标准加入法求得水样中的氟离子浓度。
（原理从略）。
三、仪器与试剂：1.仪器：PHS-2型酸度计CSB-F-1型氟离子选择性电极饱和甘汞电极磁力搅拌器容量瓶 100mL 7个移液管 50mL 1支吸量管 0.5mL 1支 、10mL 2支聚乙烯烧杯 100mL 7个2.试剂：氟化钠标准溶液，0.100 mol ·L -1：称取4.1988g 氟化钠（G .R ）,以去离子水溶解并稀释至1升，摇匀，储于聚乙烯瓶中备用。
总离子强度调节缓冲液（TISAB ）:取29克硝酸钠和0.2克二水合柠檬酸钠，溶于50毫升1：1（体积）的醋酸与50毫升5mol ·L -1的氢氧化钠的缓冲溶液中，测量该溶液的pH,若不在5.0～5.5内，可用5mol ·L -1的氢氧化钠和65mol ·L -1的盐酸调节至所需范围。
实验离子选择电极法测定水样中氟的含量
当内外参比电极电位及αF-（内）为常数时，上列电池电动势可简化为：
E
常数
2.303RT F
lg
F_
(外)
二、实验原理
由上式可知，被测溶液氟离子活度的对数值与电池电动势呈直线关系。 当溶液的离子强度不变时，则E与lgCF-呈线性关系。故为测定溶液中的 氟离子浓度，通常通过标准曲线测定未知的氟离子浓度。 另外，如果溶液中含有能与氟离子产生配位反应的阳离子如 Al 3+、Fe 3+ 等也会严重干扰测定，故需添加掩蔽剂来排除干扰。又如溶液的pH值过 高，则会增大前述的 OH- 离子的干扰；pH值过低又会由于HF和HF2-的形 成而降低氟离子的活度，适当的pH范围为5～6。 为满足上述要求，在制作标准曲线和测定未知试样时，溶液中都加入相 同量的总离子强度缓冲调节剂（TISAB），即由NaCl、HAc、NaAc、柠 檬酸钠组成的水溶液。这种处理方法可保证（1）使溶液的总离子强度几 乎不变，从而保持活度系数不变；（2）由于HAc-NaAc缓冲溶液能保持 合适的 pH 范围5～5.5，因此可避免 OH- 的干扰；（3）若试样中有干扰 离子Al 3+和Fe3+则柠檬酸根离子能与Al3+和Fe3+结合使氟游离成为离子形 态。
六、思考题
三、实验仪器与试剂
仪器
50mL烧杯，50mL容量瓶，5mL吸量管，10mL吸 量管，电磁搅拌器，氟离子选择电极，饱和甘汞电 极，酸度计
试剂
Creativity 分析纯NaF、NaCl、HAc、NaAc、柠檬酸钠
四、实验操作
3 2
1
•配制系列标准 氟溶液
实验二自来水中F-测定
实验二氟离子选择性电极测定自来水中微量F-离子一、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：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。
实验4—氟电极法测定自来水中的氟含量
仪器分析实验讲义04实验地点化学楼205 实验学时 3 授课教师 实验项目 氟电极法测定自来水中的氟含量预习提要1. 氟离子选择电极基本构造，内参比电极；2. 直接电位法基本原理；3. TISAB 的组分构成和作用；实验报告部分一、实验目的与要求1. 掌握离子选择性电极的响应机理；2. 学会使用离子计；3. 掌握氟离子电极测定F -的条件。
二、实验原理1. 直接电位法电位分析法是通过测定在零电流条件下的电极电位和浓度间的关系进行分析测定的一种电化学分析法。
它包括直接电位法和电位滴定法。
电位分析法一般使用一支指示电极和一支参比电极。
其中，指示电极的电极电位与待测离子的活度（或浓度）符合能斯特方程：2. 离子选择性电极及响应机理离子选择性电极是一类利用膜电位测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器，当它和含待测离子的溶液接触时，在它的敏感膜和溶液的相界面上产生与该离子活度直接有关的膜电位。
当敏感膜两边分别与两个不同浓度或不同组成的电解质相接触时，膜两边交换、扩散离子数目不同，形成了双电层结构，在膜的两边形成两个相界电位，产生电位差，即形成膜电位。
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择性电极。
将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装0.1mol ·L-1 NaF 和0.1mol ·L-1 NaCl 溶液，以Ag/AgCl 电极为参比电极，构成氟离子选择电极。
测定时，以F-选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，组成测量电池。
3. 总离子强度调节剂由于离子选择性电极响应的是离子活度，但离子活度只在较稀释的溶液内和离子浓度相等。
离子的活度取决于由离子内容决定的样品溶液中的离子强度。
为确保标准液和样品液离子强度相同，需要向溶液中加入离子强度调节剂。
另外，有些离子选择性电极只能用于一定范围pH 值溶液内。
在离子强度调节剂内加缓冲液可以将标准液和样品液调节至要求的pH 值。
直接电位法-用氟离子电极测定水中氟离子
直接电位法—用氟离子选择电极测定水中氟一、实验目的：掌握用离子选择电极测定微量离子的原理和实验方法。
二、实验原理：氟离子选择电极由氟化镧单晶膜制成，其电极电位F ϕ 与F ―浓度之间的关系符合Nernst 方程：--=F lga F2.303RT K F ϕ 它与参比电极(SCE, 接正极)一起插入含F ―试液组成电池，当控制试液的离子强度保持恒定时，其电池的电动势可表示为：-⋅+-=-=F C lg F2.303RT γϕϕϕK E SCE F SCE 即： E = K′ + S lg C F 式中K′与SCE ϕ、内ϕ(内参比电极的电位)、不ϕ(膜不对称电位)、液ϕ(液接电位)、活度系数γ有关，在一定条件下是常数。
S 为斜率。
它与温度。
离子选择电极性质有关，理论值是F2.303RT 。
一定温度下，每只电极有其固定的S 值。
所以电动势E 与F ―浓度的对数lg C F 成直线关系，这就是用氟离子选择电极(直接电位法)测定F ―的理论依据。
① 选择性阴离子: : OH- LaF 3 + 3OH - ＝ La(OH)3↓ + 3F -阳离子: Fe 3+、Al 3+、Sn(Ⅳ) ( 易与F -形成稳定配位离子)② 支持电解质------控制试液的离子强度。
③ 总离子强度调节缓冲液-----控制试液pH 和离子强度以及消除干扰。
三、实验仪器及药品pHS –2型酸度计、氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、电磁搅拌器 100 mg·L -1 F -的标准贮备液、总离子强度缓冲溶液（TISAB ）。
四、实验步骤：1. 溶液配制(1) 标准系列的配置：用吸量管分别移取10 mg·L -1的氟标准溶液1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00于六支50 mL 的容量瓶中，各加入TISAB 液10 mL, 用去离子水稀释至刻度，摇匀，即得氟离子浓度相应为0.20、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00 mg·L -1的标准系列。
仪分实验-直接电位法测定自来水中F
cx
c 10E / S
1
c Vscs 100
cF- 2cx 2 19 106 cx (mg.L1)
电动势测定误差对直接电位法的影响
E k RT ln c nF
dE RT • 1 dc nF c
组成的测量电池为: 氟离子选择电极︱试液‖SCE
Hg, Hg 2Cl2 KCl(饱和) F试液LaF3 NaF,NaCl,0.1mmol.L1 AgCl, Ag
如果忽略液接电位，电池的电动势为电池 的电动势与试液中氟离子活度的对数成线 性关系，氟离子选择电极一般在1～10-6 mol.L-1范围符合能斯特方程式。
仪器分析实验，电化学一
自来水中含氟量的测定 -- 标准曲线法
指导教师：李 松
一、 电位分析法的基本概念
定义：利用电极电位与组分浓度的关系实现定量测量 原理：两支电极与待测溶液组成工作电池（原电池）
通过测定电动势，获得待测物质的含量
特：
（1）准确度较高 （2）灵敏度高，10-4～10-8mol/L （3）选择性好（排除干扰） （4）应用广泛 （5）仪器设备简单，易于实现自动化
Nernst方程
E K RT ln a nF
常数 f (a)
Walther Nernst 1864-1941
工作电池的电动势E仅与待测物质的含量(活度a)有关
氟离子选择电极
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择 电极。将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以 增 加 导 电 性 ） 封 在 塑 料 管 的 一 端 ， 管 内 装 0.1 moL.L-1NaF和0.1 moL.L-1NaCl溶液，以Ag-AgCl电 极为参比电极，构成氟离子选择电极。用氟离子 选择测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极， 以饱和甘汞电极作参比电极
自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法
自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法一、实验目的1. 掌握电位分析法的原理；掌握标准曲线法和标准加入法测定氟离子含量的方法和原理。
2. 掌握酸度计的使用方法。
二、实验原理氟离子选择性电极(指示电极)与饱和甘汞电极(参比电极)组成如下电池：A g︱AgCl ,NaF ,NaCl ︱LaF 3单晶膜︱试液‖KCl (饱和),Hg 2Cl 2︱Hg 该电池电动势：液接不对称氟电池E E E E E ++−=SCE 而−−=F lg 59.00a K E 氟故液接不对称电池E E a K E E +++−=−F SCE lg 59.00−+++−=F SCE lg 059.0a E E K E 液接不对称由于a = γ c ，)30.01(50.0lg 2I IIZ i i −+−=γ，∑==n i i i Z c I 1221∴只要保持溶液离子强度恒定，就能保持γ恒定。
−−+++−= F F SCE lg 059.0c E E K E E γ液接不对称电池−+′= F lg 059.0c K E 电池因此电池的电动势与氟离子浓度的对数成正比。
三、仪器与试剂氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、酸度计、电磁搅拌器；塑料杯、吸量管、移液管、容量瓶等。
10－3 mol/L 氟离子标准溶液、TISAB 溶液（含NaCl 、HAc-NaAc 、柠檬酸钠）。
四、实验步骤1. 仪器准备将氟离子选择性电极、饱和甘汞电极分别与酸度计相连接，并将两支电极插入去离子水中，在不断搅拌下，使电位小于－370 mv （空白值）。
2. 系列标准溶液配制及测定分别吸取10－3 mol/L 氟离子标准溶液0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。
将标准系列溶液由低浓度到高浓度转入干的塑料杯中，测定电位值。
3. 水样配制及测定移取自来水50.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。
直接电位法测水中微量氟离子
总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)：于 1000 mL 烧杯 中加入 500 mL 水和 57 mL 冰乙酸，58 g NaCl，12 g 柠檬酸钠，搅拌至溶解。将烧杯置于冷水中，在 pH 计的 监测下，缓慢滴加 6mol/L NaOH 溶液，至溶液的 pH＝ 5.0～5.5，冷却至室温，转入 1000 mL 容量瓶中，用水 稀释至刻度，摇匀，转入洗净、干燥的试剂瓶中。
氟离子选择性电极 (简称氟电极) 以氟化镧单 晶片为敏感膜，对溶液中的氟离子具有良好的选 择性。氟电极、饱和甘汞电极 (SCE) 和待测试液 组成的原电池可表示为：
Ag|AgCl，NaCl，NaF|LaF3膜|试液||KCl（饱和），Hg2Cl2|Hg
一般离子计上氟电极接 (－) ，饱和甘汞电极接 (＋)，测得原电池的电动势为：
E= φSCE- φF φSCE和 φF分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。 当其他条件一定时 E=K+0.059lgaF 其中 K 为常数，0.059 为 25 ℃ 时电极的理论 响应斜率，aF为待测试液中 F- 活度。
用离子选择性电极测量的是离子活度，而通常定 量分析需要的是离子浓度。若加入适量惰性电解 质作为总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)，使离子 强度保持不变，则上式) 可表示为：
直接电位法测水中微量氟离子
一、实验目的
1 ：直接电位法测定氟离子含量的原理， TISAB的配制方法及作用，标准系列溶液的 配制方法。
2 ：电池电动势的测定，对仪器及配套设 施的维护和保养；数据处理方法。
二、基本原理
饮用水中氟含量的高低，对人的健康有一定 的影响。氟含量太低，易得牙龋病，过高则会发 生氟中毒，适宜含量为0.5-1mg/L
E=K‘+0.059lgCF CF为待测试液中 F- 浓度。
直接电位法测定水中微量氟的含量
实验13 直接电位法测定水中微量氟的含量1.实验目的①掌握直接电位法的基本原理和操作；②了解氟离子选择性电极的构造及测定氟离子的工作电池的构成；③学会用标准曲线法和标准加入法对水中微量氟离子含量的测定。
2.仪器和试剂pHS—25pH计，pF—1氟离子选择性电极，232饱和甘汞电极10.00mg/L氟离子标准溶液；总离子强度调节剂；自来水样3.实验原理①工作电池电动势与氟离子浓度的关系：直接电位法是将指示电极、参比电极与待测溶液组成的工作电池，测定该电池的电动势，依据电动势与待测物质含量的关系，求出待测物质的含量：E=K'-2.303RTFlgc F利用氟离子选择电极作指示电极，和做参比电极组成工作电池，利用电位仪测定电池电动势。
②标准曲线法原理:测定电池的电动势与试液中氟离子浓度的对数呈线性关系，这是离子选择性电极测定氟离子的理论依据。
做出标准曲线，求出试液中氟离子的浓度：c F=V S c SV0+V S(10∆E S−V0V0+V S)③总离子强度调节剂的作用：NaCl充当通常意义的离子强度调节剂，控制溶液的离子强度，使溶液的离子强度、活度系数保持恒定。
柠檬酸钠充当掩蔽剂，避免F-与Al3+、Fe3+络合而使游离F-浓度降低，干扰测定。
而柠檬酸盐可以消除Al3+、Fe3+的干扰。
乙酸和乙酸钠充当缓冲剂控制溶液pH值在5.0~5.5间：pH过低，易形成HF，使F-的浓度降低；P H值过高，La F3将与OH-反应释放出F-，浓度增加的响应，影响电极使用寿命。
4.实验步骤①标准曲线法的步骤：用刻度移液管分别吸取1.00、2.00、3.50、6.00及10.00mL10.00mg/L氟离子标准溶液于50mL容量瓶中，加10mLTISAB，用蒸馏水定容。
由此配得氟离子浓度分别为0.20、0.40、0.70、1.20及2.00mg/L的标准系列溶液。
将标准系列溶液从低浓度到高浓度逐个转入塑料烧杯，指示电极和参比电极侵入其中；在电磁搅拌下，读取平衡电位E。
直接电位法测定水中微量氟的含量
实验13直接电位法测定水中微量氟的含量1.实验目的①掌握直接电位法的基本原理和操作；②了解氟离子选择性电极的构造及测定氟离子的工作电池的构成；③学会用标准曲线法和标准加入法对水中微量氟离子含量的测定。
2.仪器和试剂pHS—25pH计，pF—1氟离子选择性电极，232饱和甘汞电极10.00mg/L氟离子标准溶液；总离子强度调节剂；自来水样3.实验原理①工作电池电动势与氟离子浓度的关系：直接电位法是将指示电极、参比电极与待测溶液组成的工作电池，测定该电池的电动势，依据电动势与待测物质含量的关系，求出待测物质的含量：E=K'-2.303RTFlgc F利用氟离子选择电极作指示电极，和做参比电极组成工作电池，利用电位仪测定电池电动势。
②标准曲线法原理:测定电池的电动势与试液中氟离子浓度的对数呈线性关系，这是离子选择性电极测定氟离子的理论依据。
做出标准曲线，求出试液中氟离子的浓度：c F=V S c SV0+V S(10∆E S−V0V0+V S)③总离子强度调节剂的作用：NaCl充当通常意义的离子强度调节剂，控制溶液的离子强度，使溶液的离子强度、活度系数保持恒定。
柠檬酸钠充当掩蔽剂，避免F-与Al3+、Fe3+络合而使游离F-浓度降低，干扰测定。
而柠檬酸盐可以消除Al3+、Fe3+的干扰。
乙酸和乙酸钠充当缓冲剂控制溶液pH值在5.0~5.5间：pH过低，易形成HF，使F-的浓度降低；P H值过高，La F3将与OH-反应释放出F-，浓度增加的响应，影响电极使用寿命。
4.实验步骤①标准曲线法的步骤：用刻度移液管分别吸取1.00、2.00、3.50、6.00及10.00mL10.00mg/L氟离子标准溶液于50mL容量瓶中，加10mLTISAB，用蒸馏水定容。
由此配得氟离子浓度分别为0.20、0.40、0.70、1.20及2.00mg/L的标准系列溶液。
将标准系列溶液从低浓度到高浓度逐个转入塑料烧杯，指示电极和参比电极侵入其中；在电磁搅拌下，读取平衡电位E。
4.氟离子选择性电极法测定自来水中的氟含量
氟离子选择性电极法测定自来水中氟离子含量一 实验目的1 熟悉仪器的基本操作。
2 掌握氟离子选择性电极法测定水样中氟离子含量的原理。
3 学会以“氟离子选择性电极”为指示电极，测定水样中氟离子含量的测定方法。
二 实验原理以氟离子选择性电极（为指示电极）、饱和甘汞电极（为参比电极），与被测溶液组成一个电化学电池。
测定前将总离子强度调节剂TISAB 加入到被测溶液中以保证该溶液的离子强度基本不发生变化。
一定条件下其电池的电动势E 与氟离子活度αF -的对数值成直线关系。
测量时，若指示电极接正极，则()C K E oF 25lg 0592.0'--=α。
当被测溶液的总离子强度不变时，氟离子选择性电极的电极电位与溶液中氟离子浓度的对数呈线性关系，即()C C K E o F 25lg 0592.0'--=。
可用标准曲线法和标准加入法进行测定。
三 仪器1 自动电位滴定仪（ZDJ-4A 型） 一台2 氟离子选择性电极（PF-1） 1个，指示电极5 容量瓶 50mL ，9个/2个6 分度移液管 1mL 、10 mL 各1个7 移液管 25 mL ，1个8 量筒 10 mL ，1个9 塑料试杯 50 mL ，若干个 四 试剂1 氟离子标准储备液（100μg/ mL ）：将分析纯的氟化钠于120℃烘干2h ，冷却后准确称取0.2210g 于小烧杯中，用去离子水溶解后转移到1000 mL 容量瓶中，定容摇匀。
转移至聚乙烯塑料瓶中备用。
2 氟离子标准使用液（10μg/ mL ）：准确移取10 mL 氟离子标准储备液定量转移到100 mL 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，定容摇匀。
3 NaOH 6mol/L4 总离子强度调节剂TISAB 溶液：于1000 mL 烧杯中，加入500 mL 去离子水，随之量取60 mL 冰醋酸倒入其中。
再将称取的NaCl 58g ，及二水柠檬酸钠12g 倒入后，搅拌至完全溶解。
直接电位法测水中微量氟离子共19页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
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直接电位法测水中微量氟离子
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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c 10 E / S 1
cx
c
Vs cs 100
cF- 2cx 2 19 106 cx (mg.L1 )
电动势测定误差对直接电位法的影响
RT Ek ln c nF RT 1 dE dc nF c
如果忽略液接电位，电池的电动势为电池
的电动势与试液中氟离子活度的对数成线
性关系，氟离子选择电极一般在1～10-6
mol.L-1范围符合能斯特方程式。
E b 0.0592log F-
氟离子选择电极性能
①选择性
阴离子: OHLaF3 + 3OH- ＝ La(OH)3 + 3F-
阳离子: Fe3+、Al3+、Sn(Ⅳ) ( 易与F-的离子强度。 ③ 总离子强度调节缓冲液-----控制试液pH值和 离子强度以及消除干扰。
20.0, 10.0, 2.00,1.00mg.L-1的 F-标准溶液；
分别取10.0mg.L-1溶液5.0, 2.50, 0.5mL, 再分别
加入TISAB 25mL, 用去离子水稀释至标线，
摇匀, 得 0.20, 0.10, 0.02mg.L-1 F-标准溶液；
数据记录表
编号 cF (mg/L) lncF Es/mv 1 20 2 10 3 2 4 1 5 0.2 6 7 8 0.1 0.02 0.01
Nernst方程
RT EK ln a nF 常数 f (a)
Walther Nernst 1864-1941
工作电池的电动势E仅与待测物质的含量(活度a)有关
氟离子选择电极
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择
电极。将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以
增 加 导 电 性 ） 封 在 塑 料 管 的 一 端 ， 管 内 装 0.1
实验前准备
1、氟离子选择电极的准备: (1) 使用前浸泡于10-4 mol/L F-或更低F-溶液 中浸泡活化。 (2) 使用时，先用去离子水吹洗电极，再在 去离子水中洗至电极的纯水电位，一般在
300 mV左右。
2、标准系列溶液配制
在 7 只 250 mL 容量瓶中，用移液管分别移取 5.00, 2.50 mL, 0.5, 0.25mL 1.00 g.L-1 F-标准溶 液 于 第 一 只 100 mL 容 量 瓶 中 ， 加 入 TISAB 25.00mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成
电位误差为1mV时，Er
一价离子：3.9%,
二价离子：7.8%。
低价离子误差小。
c nF E 39nE c RT
25℃/298K时
注意事项和问题
1. 通常由稀至浓分别进行测量。
2. 若水样中氟离子含量较低，则可用其他含氟离子溶液作
标准加入法。 3. 用氟离子选择电极法测定水中氟离子含量时，加入的 TISAB的组成和作用各是什么？
全部倒入一烘干的烧杯中，按上述实验方 法测定电位值，记为 E1 此溶液继续做下一 步实验），平行测定三份。绘制 E-logaF标准曲线，确定该氟离子选择电极的线性 范围及实际能斯特响应斜率。并从标准曲 线，查出被测试液 F- 浓度（ cx) ，计算出试 样中氟含量。
(3) 、 标准加入法：
在实验（ 2 ）测量后，再分别加入 1.00 mL 1.00×10-3
仪器分析实验，电化学一
自来水中含氟量的测定 -- 标准曲线法
指导教师：李 松
一、 电位分析法的基本概念
定义：利用电极电位与组分浓度的关系实现定量测量 原理：两支电极与待测溶液组成工作电池（原电池） 通过测定电动势，获得待测物质的含量 特点：
（1）准确度较高 （2）灵敏度高，10-4～10-8mol/L （3）选择性好（排除干扰） （4）应用广泛 （5）仪器设备简单，易于实现自动化
moL.L-1NaF 和 0.1 moL.L-1NaCl 溶液，以 Ag-AgCl 电
极为参比电极，构成氟离子选择电极。用氟离子 选择测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极， 以饱和甘汞电极作参比电极
组成的测量电池为: 氟离子选择电极︱试液‖SCE
1 Hg, Hg2Cl 2 KCl(饱和) F 试液 LaF NaF, NaCl,0.1mm ol.L AgCl, Ag 3
E未-1
E未-2
水样处理：准确吸取自来水样50.0 mL于100 mL容量瓶中，加入TISAB 10.00mL，去离子 水稀释至标线，摇匀。
将适量F-标准溶液（浸没电极即可）分别倒入5只塑料烧杯
中，放入磁性搅拌子，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，
连接好离子计，开启电磁搅拌器，由稀至浓分别进行测量，在 仪器指针不再移动或数字显示在±1 mV内，读取电位值。再分 别测定其他F-浓度溶液的电位值。