氟离子选择性电极测天然水中的氟
实验六--氟离子选择电极测定自来水中的氟含量
实验六 氟离子选择电极测定自来水中的氟含量一、实验目的1.了解氟离子选择性电极的基本性能及其使用方法。
2.掌握用氟离子选择性电极测定氟离子浓度的方法。
3.学会使用离子选择性电极的测量方法和数据处理方法。
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0.5~1.0 mg/L 。
目前测定氟的方法有比色法和直接电位法。
比色法测量围较宽，但干扰因素多，并且要对样品进行预处理；直接电位法，用离子选择性电极进行测量，其测量围虽不及前者宽，但已能满足环境监测的要求，而且操作简便，干扰因素少，一般不必对样品进行预处理。
因此，电位法逐渐取代比色法成为测量氟离子含量的常规方法。
氟离子选择性电极 (简称氟电极) 以LaF 3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│LaF 3膜│试液‖KCl (饱和)，Hg 2Cl 2│Hg一般pH/mV 计上氟电极接 (－) ，饱和甘汞电极接 (＋)，测得原电池的电动势为：--=F SCE E ϕϕSCE ϕ和-F ϕ分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。
当其他条件一定时--=F K E αlg 059.0 (25℃) (1)其中，K 为常数，0.059为25℃时电极的理论响应斜率；-F α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(1)可表示为：pFK c K c K E F F⨯+=⨯+=⨯-=--059.0)lg -(059.0lg 059.0-F c 为待测试液中-F 浓度，--=F c pF lg 。
E 与pF 呈线性关系，因此只要作出E pF 的标准曲线，并测定水样的x E 值，由标准曲线上即可求得水中氟的含量。
氟离子选择性电极测定水样中氟离子含量
实验三氟离子选择性电极测定水样中氟离子含量一、实验目的1. 学会氟离子选择性电极测定氟离子的原理和测定方法2. 学会使用酸度计二、实验原理氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜，内充NaF、NaCl混合液作为内参比溶液，以Ag-AgCl电机为内参比电极。
当把氟离子选择性电极浸入含有F-的溶液中，敏感膜内外两侧产生膜电位：△φ=K-0.0592lga F-（25℃）。
以饱和甘汞电极为参比电极，氟离子选择性电极为指示电极，浸入含有F-的溶液中，组成工作电池：Hg，Hg2Cl2∣KCl∣∣F-试液∣LaF3∣NaF，NaCl∣AgCl ，Ag 在测定时加入大量的离子强度调节缓冲溶液（TISAB），可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此，E= K，-0.0592lgC F-（25℃）。
本实验采用标准曲线法测定试液中F-的含量。
即配制一系列浓度不同的F-标准溶液，分别测定工作电池的电动势，绘制E-pF曲线，并在相同的实验条件下，测得试液的Ex，从曲线上查出试液的pF。
三、仪器与试剂1. 仪器：酸度计；电磁搅拌器；聚四氟乙烯搅拌磁子；5 cm3移液管；50 cm3容量瓶。
2. 试剂：pF=1.00的NaF标准溶液，TISAB，待测水样。
四、实验步骤1. 标准溶液的配制（1）准确移取pF=1.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液5.00 cm3，定容，摇匀，得pF=2.00的F-标准溶液。
（2）准确移取pF=2.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=3.00的F-标准溶液。
（3）准确移取pF=3.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=4.00的F-标准溶液。
（4）准确移取pF=4.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=5.00的F-标准溶液。
氟离子选择电极法测自来水中氟离子含量
离子选择电极法测定氟离子实验报告一．实验目的⑴了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件。
⑵掌握离子计的使用方法。
二．实验原理1.氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择电极，将氟化镧单晶封在塑料管的一端，管内装有0.1mol/L NaF和0.1mol/L NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为参比电极，构成了氟离子选择电极。
2.测量电极：氟离子选择电极|试液||SCE电池电动势为E=b-0.0592()1F a log-3.TISAB溶液的构成乙酸缓冲溶液排除OH-的干扰柠檬酸钠溶液掩蔽Fe+3、Al+3、Sn(IV)配位离子氯化钠溶液增加导电性三．实验仪器与试剂离子计，氟离子选择电极，饱和甘汞电极，离子计100mL容量瓶，50mL烧杯，100mL烧杯，10mL移液管，50mL移液管。
0.1000mol/L F1-标准溶液，TISAB。
四．实验步骤㈠氟离子选择电极的准备氟离子选择电极在使用前在含104-mol/L F1-中浸泡约30min，直至测定去离子水时电位为277mV左右，氟离子活化完成。
㈡线性范围及能斯特斜率的测量在5只100mL容量瓶中，用10mL移液管移取0.100mol/L F1-标准溶液于第一只100mL容量瓶中，加入TISAB10mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00*102-mol/L F1-溶液；在第二只100mL容量瓶中，加入1.00*102-mol/L F1-溶液10.00mL和TISAB10mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00*103-mol/L F1-溶液。
按上述方法依次配制1.00*106-~1.00*104-mol/L F1-标准溶液。
将适量F1-标准溶液分别倒入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，由稀到浓测量，等读数稳定后读电压值，稳定后每隔5秒读取一个数，读取3个数，再分别测其他F1-浓度溶液的电位值。
离子选择电极法测定水中氟的含量
实验五离子选择电极法测定水中氟的含量一、目的要求1.掌握直接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和pH计。
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。
以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极（或银-氯化银电极）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与试液的F-浓度C F一有确定的关系：E与lgC F一成线性关系，因此可以用直接电位法测定F-的浓度。
本实验用标准工作曲线法、直读法和连续标准加入法测定水中氟离子的含量。
测量的pH值范围为5.5-9，加入含有柠檬酸钠、硝酸钠及盐酸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：PHS-3CT型pH计；电磁搅拌器；氟离子选择电极和饱和甘汞电极各1支；玻璃器皿一套。
试剂：1. 0. 1000 mol.L-1的氟标准溶液：准确称取经105℃下烘2h的NaF 4.199 g,用二次去离子水溶解后定容于1L容量瓶中。
贮存于聚乙稀瓶中备用。
2. 总离子强度调节缓冲剂：称取二水柠檬酸钠58.8g和硝酸钠85 g,溶于约800 ml二次去离子水中，用（1十1）盐酸调节pH值为5. 5~6. 0，然后稀释至1L。
四、实验步骤1.标准工作曲线法（l）标准系列溶液的配制及电动势的测量在5个100 ml的容量瓶中配制含总离子强度调节缓冲剂均为10. 00 mL、氟浓度分别为1. 000 × 10-2～1.000×10-6 mol.L-1的标准系列溶液。
将适量标准系列液（能浸没电极即可）分别倒入烧杯中，放入磁转子，插入干净的氟电极和饱和甘汞电极，连接好测量仪器线路，开启电源，由稀至浓分别测量标准系列溶液的电动势值。
仪器分析实验 离子选择性电极测定天然水中F-
实验四 离子选择性电极测定天然水中F -一、实验目的1、掌握用氟离子选择性电极测定水中氟含量的原理和方法；2、掌握氟离子选择性电极的结构和使用条件；3、学会精密酸度计的使用方法。
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：--=F C S K E lg （1）式中，S 为电极响应斜率。
25℃时上式可写作：--=F C K E lg 0592.0 （2）由于水样中常含有干扰物质氢氧根离子，可发生以下反应：LaF 3+3OH - =La(OH)3+3F -对测定产生正干扰，在较高酸度时形成HF 2-而降低F -离子活度，故需用乙酸缓冲溶液控制溶液的pH ；常见阳离子如Fe 3+,Al 3+,Sn(Ⅳ)可与F -形成配合物而产生干扰，故采用柠檬酸钠进行掩蔽；在测量水样中的氟离子活度时必须加入大量电解质控制试液的离子强度；在本实验中使用总离子强度调节缓冲液除去干扰因素。
为排除基体成分干扰，可使用单次标准加入法：设试液中F -浓度为C x ，体积为V x ，测试电位为E x 。
F -加入浓度为C x ，体积为Vs 的F -标准溶液后，测试电位为E x+s 。
则：X X C S K E lg -= （3）S X S X C S K E ++-=lg （4）所以，1212lg lg E E C C S --= （5） S X S S S X C C S E E E ++=-=∆lg（6） 式（5）中，C 1、C 2为标准溶液中F -浓度，E 1、E 2相应电位。
使用氟离子选择性电极测定水中氟离子含量
使用氟离子选择性电极测定水中氟离子含量1.相关标准《GB/T 5750-2006 生活饮用水标准检验方法离子选择性电极法测氟化物》《GB/T 7484-1987 水质氟化物的测定离子选择电极法》《HJ 480-2009 环境空气氟化物的测定滤膜采样氟离子选择电极法》《NY/T 838-2004 茶叶中氟含量测定方法氟离子选择电极法》2.测量原理氟化镧单晶对氟离子有选择性，在氟化镧电极膜两侧的不同浓度氟溶液之间存在电位差，这种电位差通常称作膜电位。
膜电位的大小与氟化物溶液的离子活度有关。
氟离子与饱和甘汞电极组成一对原电池。
利用电动势与离子活度负对数值的线性关系直接求出水样中氟离子浓度。
3.仪器设备实验仪器：PXSJ-216F或其他型号离子计，JB-1磁力搅拌器实验电极：PF-1-01氟离子选择性电极、232-01参比电极（甘汞电极）其他一般实验室仪器。
4.试剂和溶液4.1氢氧化钠溶液(400g/L): 40g溶于100mL水中4.2盐酸溶液（1+1）：将盐酸（ρ=1.19g/mL）与纯水等体积混合4.3离子强度缓冲液I （TISAB I）：称取348.2g柠檬酸三钠（Na3C6H5O7·5H2O）,溶于纯水中，用盐酸溶液（1+1）调节至pH=6后，用纯水稀释至1000mL。
4.4离子强度缓冲液II（TISAB II）：称取59g氯化钠，3.48g柠檬酸三钠（Na3C6H5O7.5H2O）和57mL冰乙酸，溶于纯水中，用氢氧化钠溶液调节至pH=5.0-5.5后，用纯水稀释至1000mL。
4.5氟化钠系列标准溶液:精确称取称取经105℃干燥2h的氟化钠4.20g分析纯氟化钠，溶于蒸馏水中，稀释至1000 mL，贮存于塑料瓶中。
此溶液为1×10-1 mol/L F-。
氟化钠标准溶液的准确浓度可按式（1）计算：（1）式中：c(NaF)，氟化钠标准溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L）;m，称取氟化钠的质量，单位为克（g）V, 配制溶液的体积，单位为升（L）取1×10-1mol/L F-溶液100ml，稀释至1000ml配制成浓度1×10－2 mol/L F-。
离子选择性电极法测定水中氟离子(精)
离子选择性电极法测定水中氟离子一、实验目的1、掌握直接电位法的测定原理及实验方法。
2、学会正确使用氟离子选择性电极和酸度计。
3、认识氟离子选择性电极的基天性能及其测定方法。
二、实验原理氟离子选择电极是一种以氟化镧（LaF3）单晶片为敏感膜的传感器。
因为单晶构造对能进入晶格互换的离子有严格地限制，故有优秀的选择性。
将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（ⅱ）以增添导电性）封在塑料管的一端，管内装有0.1mol·L-1NaF和0.1mol·L-1NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为参比电极，构成氟离子选择性电极。
用氟离子选择性电极测定水样时，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，构成的丈量电池为Ag,AgCl[10-3mol/LNaF,10-3mol/LNaCl]LaF3F-(试液)KCl( 饱和),Hg2Cl2Hg电池的电动势（E）随溶液中氟离子的浓度的变化而改变，即E(电池)=E（SEC）-E（F）E（SCE）-k+RT/Flnα(F,外)K+RT/Flnα(F,外)K+0.059lna(F，外)式中，0.059为常温下电极的理论响应斜率，,K与内外参比电极，内参比溶液中F-活度有关，当实验条件一准时为常数。
用氟离子选择电极丈量F-时，最适合PH值范围为5.5~6.5。
PH值过低，易形成HF，影响F-的活度；PH值过高，易惹起单晶膜中La3+的水解，形成La（OH）3，影响电极的响应，故往常用PH值约为6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的PH值。
某些高价阳离子（如Al3+、Fe3+）及氢离子能与氟离子络合而扰乱测定，而柠檬酸盐能够除去Al3+、Fe3+的扰乱。
在碱性溶液中，氢氧根离子浓度大于氟离子浓度的1/10时也有扰乱，而柠檬酸盐可作为总离子强度调理剂，除去标准溶液与被测溶液的离子强度差别，使离子活度系数保持一致。
氟离子选择电极法拥有测定简易、迅速、敏捷、选择性好、可测定污浊、有色水样等长处。
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。
氟离子选择电极法测定氟离子的实验报告
分析化学实验报告题目:氟离子选择电极法测定氟离子院系：化学化工学院专业年级：姓名：学号：2015年10月26日离子选择电极法测定氟离子一、实验目的1.了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件；2.掌握离子计的使用方法。
二、实验原理1.氟离子选择电极的构造将LaF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 NaF和30.1 mol/L NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为内参比电极，构成氟离子选择电极。
-即E与αF-的对数成正比。
氟离子选择电极一般在1-10-6mol/l范围内符合能斯特方程。
2.自来水中氟离子测定的实验条件①氟离子选择电极具有较好的选择性。
常见的阴离子NO3- 、SO4-、PO4-、Ac-、CL -、Br-、I -、HCO3-等不干扰，主要干扰物质是OH-。
产生干扰的原因，很可能是由于在膜表面发生如下反应：LaF3 + 3OH-═ La(OH)3+ 3F-产物F-因电极本身影响造成干扰，使得测量浓度偏小。
而在较高的酸度时由于形成HF-2而使得F-离子活度降低，因此测定时需控制试液PH在5~6之间。
②控制试液离子强度（加入大量电解质如氯化钠等作为掩蔽剂控制离子强度。
原因是：F-与Fe3+，Al3+易形成稳定配合物使氟离子浓度降低。
）综上所述：用氟离子选择电极测定氟离子时，应加入总离子强度调节缓冲溶液（TISAB），以控制试液pH和离子强度以消除干扰。
3.实验意义氟化物在自然界广泛存在，又是人体正常的组织之一，人每日从食物中以及饮食中获取一定量的氟离子。
摄入过量的氟离子，对人体有害，可导致急性，慢性中毒(慢性中毒表现为如氟牙斑釉和氟骨症)。
综合考虑饮用水中氟含量对牙齿的轻度影响，以及对我国广大的高氟区饮水进行除氟或更换水源所负的经济代价，1976年，我国颁布的《生活饮水卫生标准》规定饮用水中氟离子含量不超过1mg/L.4.总离子强度缓冲剂组成：乙酸钠-乙酸、柠檬酸钠、氯化钠作用：控制试液PH、消除干扰、控制离子浓度三、实验仪器与试剂实验仪器：离子计、氟离子选择电极、饱和甘汞电极、电磁搅拌器、100mL容量瓶 7只、100mL烧杯2个、10mL移液管。
氟离子选择电极测定水中的氟
氟离子选择电极测定水中的氟一、目的要求1. 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。
2. 学会使用离子计。
二、实验原理实验原理氟离子选择电极的电极膜由LaF3单晶制成，结构如图12-5所示。
电极电位（25℃）为：测量电池为：氟离子选择电极| 试液（c=x ）|| SCE 测定时试液中应加入离子强度调节剂TISAB。
标准曲线法，配制一系列标准溶液，以电位值Ф对lgc 作图，然后由测得的未知试液的电位值Ф ，在标准曲线上查得其浓度。
标准加入法，首先测量体积为V5、浓度为C x的被测离子试液的电位值Фx，若为一价阳离子：假定，合并以上两式重排后取反对数：若V x>>V5（通常为100倍），可忽略，则:式中，；△Ф为两次测得的电位值之差；为电极的实际斜率，可从标准曲线上求出。
用标准加入法时，通常需要加入的标准溶液的体积比试液体积小100倍，浓度大100倍，使加入标准溶液后测得的电位变化达20～30mV。
Gran作图法，它相当于多点增量法。
Gran作图法用于电位法时，经一次标准加入后，再分别加入4次标准溶液，并测定相应的电位值，由式:改写为：若对V5做图，得一条直线。
将直线外推，与横坐标相交于原点的左边，则由上式得：Gran作图法用于电位滴定法时，与横坐标相交于原点的右边，则以对V 5，作图非常麻烦，需计算的值。
若用Gran坐标纸，只要将测得的电位值Ф对V 5作图，则很方便。
Gran坐标纸如图12-6所示。
该坐标纸是已校准10%体积变化的半反对数坐标纸。
实际作图时应注意：(1)纵坐标是实测的电位值，由于纵坐标是按标度的（s 是给定的离子选择电极的斜率，一价离子为58mV；二价为29mV。
Ф是电位值，按5mV比例设定），它近105/58、1010/58…算出，所以标定纵坐标时一价离子一大格应为5mV；二价离子一大格为2.5mV。
(2)横坐标为加入标准溶液的体积，若试液V x取100mL，则横坐标每一大格为1mL；若取50mL，则每一大格为0.5mL。
离子选择性电极法测定水中微量氟
离子选择性电极法测定自来水中氟的含量一、实验目的(1)掌握离子选择性电极法测定离子含量的原理和方法； (2)掌握标准曲线法和标准加入法的适用条件； (3)了解使用总离子强度调节缓冲溶液的意义和作用； (4)熟悉氟电极和饱和甘汞电极的结构和使用方法；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，氟的含量太低易得龋齿，过高则会发生氟中毒现象，适宜含量为0.5mg ·L -1左右。
因此，监测饮用水中氟离子含量至关重要。
氟离子选择性电极法已被确定为测定饮用水中氟含量的标准方法。
离子选择性电极是一种电化学传感器，它可将溶液中特定离子的活度转换成相应的电位信号。
氟离子选择性电极的敏感膜为LaF 3单晶膜(掺有微量EuF 2，利于导电)，电极管内装有0.1mol ·L -1 NaCl-NaF 组成的内参比溶液，以Ag-AgCl 作内参比电极。
当氟离子选择电极(作指示电极)与饱和甘汞电极(参比电极)插入被测溶液中组成工作电池时，电池的电动势正在一定条件下与F -离子活度的对数值成线性关系：--=F S K E αlg式中，K 值在一定条件下为常数；S 为电极线性响应斜率(25℃时为0.059V)。
当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，工作电池电动势与F -离子浓度的对数成线性关系：--=F c S K E lg '为了测定F -的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的惰性电解质以固定各溶液的总离子强度。
试液的pH对氟电极的电位响应有影响。
在酸性溶液中H+离子与部分F-离子形成HF或HF2-等在氟电极上不响应的形式，从而降低了F-离子的浓度。
在碱性溶液中，OH-在氟电极上与F-产生竞争响应，此外OH-也能与CaF3晶体膜产生如下反应：CaF3+3OH-—→La(OH)3+3F-由此产生的干扰电位响应使测定结果偏高。
因此测定需要在pH=5~6的溶液中进行，常用缓冲溶液HOAc-NaOAc来调节。
氟离子选择电极测水中氟(课本)
离子选择电极法测定氟离子一、实验目的1.掌握氟离子选择电极测定自来水中氟离子的原理和方法 ；2.掌握电位计的使用方法。
二、实验原理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（掺有微量氟化铕以增加导电性) 封在塑料管的一端, 管内装0.1 mol .L -1 NaF 和0.1 mol .L -1 NaCl 溶液，以Ag-AgCl 电极为参比电极，构成氟离子选择电极。
用氟离子选择电极测定水样时，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，组成测量电池，即：氟离子选择电极｜试液‖SCE如果忽略液接电位，电池的电动势为: 即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数成正比, 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。
氟离子选择电极具有较好的选择性。
常见阴离子NO 3-、SO 42-、PO 43-、Ac -、Cl -、Br -、HCO 3- 等不干扰，主要干扰物质是OH -。
产生干扰的原因，很可能由于在膜表面发生反应：LaF 3 + 3OH - ＝ La(OH)3 + 3F - ，反应产物F -因电极本身的响应而造成正干扰。
此外，在较高酸度时容易形成HF 2-而降低F -离子活度，因此，测定时需控制试液pH 在5—6之间。
通常用乙酸缓冲溶液控制溶液的pH 。
阳离子Fe 3+、Al 3+、Sn(Ⅳ) 易与F -形成稳定配位离子，可加入柠檬酸钠进行掩蔽。
在测定时溶液中要加入总离子强度调节缓冲液（TISAB ）以控制试液pH 和离子强度并消除干扰。
三、仪器与试剂pH 计；氟离子选择电极；饱和甘汞电极；电磁搅拌器；25 mL 比色管；100 mL 烧杯；5 mL 移液枪； F -标准溶液 (0.100 mol .L -1)；离子强度调节缓冲液（TISAB ）。
四、实验步骤1. 氟离子选择电极的准备: 氟离子选择电极在使用前，应在含10-4 mol .L -1 F - 或更低浓度的F -溶液中浸泡（活化）约30 min 。
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
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。
氟离子选择电极法测定自来水中氟
氟离子选择电极法测定自来水中氟氟离子选择电极法测定水中氟离子浓度一实验目的1. 掌握电位法测定水中氟离子浓度的原理及实验方法2. 掌握标准曲线法和标准加入法。
二基本原理氟电极以LaF3单晶膜为氟离子敏感膜电极。
以氟离子选择电极为指示电极，饱和甘汞电极（SCE ）为参比电极，一起插入试液中，组成原电池：（-）氟ISE ∣F-试液‖SCE （+）此电动势E 与溶液中的氟离子活度αF-呈Nernst 响应，即：-F lna nF RT+=K E25℃-F 059lga .0+=K E实际工作中，通常向标准溶液和待测溶液中加入总离子强度调节缓冲剂（TISAB ），使测定体系的离子强度相一致，达到离子的活度系数基本相同，此时，离子的活度可用浓度代替，即：-F 059lgc .0+'=K E电池电动势与离子浓度的对数成线性关系。
通过测定该电池的电动势可求出试液中的氟离子浓度CF 。
常用的定量方法有标准曲线法和标准加入法。
TISAB 是由NaCl 、HAc-NaAc 和柠檬酸钠组成，NaCl 的作用是调节溶液的离子强度，HAc-NaAc 是缓冲剂，控制溶液pH 为5.0~5.5，柠檬酸钠为掩蔽剂，用以消除Al 3+、Fe 3+、Th 4+等离子的干扰。
三仪器与试剂1. 仪器酸度计（或离子计），氟离子选择电极，饱和甘汞电极，电磁搅拌器和磁芯搅棒，50ml 小烧杯（塑料），1000ml 、50ml 容量瓶，1ml 、2ml 、5ml 、10m 吸量管，20ml 移液管2. 试剂1) 氟标准贮备液(1.0mg/ml):准确称取NaF(105~110℃烘2h)0.2210g 溶于去离子水中，定量转移至100ml 容量瓶，稀释至刻度，贮于聚乙烯瓶中。
2) 氟标准应用液(10.0μg/ml):将氟标准贮备液用去离子水稀释制得。
3) TISAB ：将58gNaCl 、57ml 冰乙酸、10g 柠檬酸三钠加入500ml 水中，搅拌溶解，慢慢加入5mol/LNaOH 溶液(约120ml)，用酸度计调节pH=5.2，然后转移至1000ml 容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。
离子选择电极法测定水中氟化物
离子选择电极法测定水中氟化物
离子选择电极法是一种测定水中氟化物的常用方法。
该方法基于离子
选择电极对氟离子的选择性，通过测量电极电位的变化来确定水中氟
化物的浓度。
该方法的优点是操作简便、快速、准确度高、灵敏度高、检测范围广，适用于各种水样中氟化物的测定。
同时，该方法还可以与其他分析方
法相结合，提高测定的准确度和可靠性。
离子选择电极法测定水中氟化物的步骤如下：
1.准备样品：将待测水样取一定量，加入适量的缓冲液和标准氟化物溶液，使其pH值在6.5-7.5之间。
2.校准电极：将离子选择电极放入标准氟化物溶液中，校准电极电位。
3.测定样品：将校准好的电极放入样品中，记录电极电位的变化，根据标准曲线计算出样品中氟化物的浓度。
需要注意的是，在测定过程中，应避免电极受到光照、振动、温度变
化等干扰，同时应注意样品的保存和处理，以避免对测定结果的影响。
总之，离子选择电极法是一种简便、快速、准确度高的测定水中氟化物的方法，具有广泛的应用前景。
实验44 离子选择性电极法测定饮用水中氟的含量
化学电池，测定其电动势，绘制E~ pF曲线；
（ 2 ） 在相同条件下，测定由试样溶液和电极组成电池的
电动势 Ex ，并从标准曲线上查出对应的 pFx, 求出待 测离子浓度。
标准曲线法的特点
适用：可测范围广，适合批量样品分析
优点：即使电极响应不完全服从Nernst方程，也 可得到满意结果 要求：标准溶液的组成与试液组成相近，离子强 度一致，活度系数相同, 温度相同
B)电动势的测定 将标准溶液分别倒入塑料烧杯中，放入搅拌磁子， 插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记录电动 势的值。按照浓度由低到高的顺序逐次测定，每测量一 份溶液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠 即可， 分别用E6、E5、E4、E3、E2表示。
将处理好的试样溶液倒入塑料烧杯中，放入搅拌磁 子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记录 电动势Ex。
3 用一次标准溶液加入法进行测定
在干燥的烧杯中分别加入样品25.00mL、 TISAB5.00mL、二次水20.00mL，搅拌均匀，放入搅 拌磁子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min 后记录电动势的值。再向此烧杯中准确加入1.00mL pF=1.00的NaF标准溶液，搅拌均匀，再次记录电动势 的值。两次差值用△Ｅ表示。
四、数据处理
标准曲线法：
绘制Ｅ～pF曲线，查出pFx, 则 pF＝ pFx－１，求出F－的浓度。 一次标准溶液加入法：
Cx= CsVs Vx+Vs (10△E/S-1)-1 (mol/L)
五、思考题
1．氟离子选择电极在使用时应注意哪些问题?
答：氟离子选择电极在使用前，应在含10-4 mol.L-1 F-或更低浓度的 F-溶液中浸泡（活化）约30 min。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（空白电位）。其方法是将电 极浸入去离子水中，在离子计上测量其电位，然后，更换去离子水， 观察其电位变化，如此反复进行处理，直至其电位稳定并达到它的 纯水电位为止。氟离子选择性电极的纯水电位与电极组成（LaF3单 晶的质量，内参比溶液的组成）有关，也与所用纯水的质量有关， 一般为-300 mV左右。氟离子选择电极若暂不使用，宜于干放。 在使用时，一定要注意把溶液的pH控制在5~6之间。因为氟离子 选择性电极有较好的选择性，主要干扰离子是OH-。
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。
氟离子选择电极测定水中的氟(精)
图1-1 氟离子电极示意图 1：0.1 mol•dm -3NaF, 0.1 mol•dm -3,NaCl 内充液 2：Ag-AgCl 内参比电极 3：掺EuF 2的LaF 3单晶图1-1 氟离子电极示意图 1：0.1 mol•dm -3NaF, 0.1 mol•dm -3,NaCl 内充液 2：Ag-AgCl 内参比电极 3：掺EuF 2的LaF 3单晶实验一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，掌握氟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、掌握用标准曲线法和标准加入法测定未知物浓度。
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1-1。
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0.1 mol•dm -3NaF 和0.1mol •dm -3NaCl 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（1-1）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γ、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 F RT K E log 303. 2电池 (1-2因此，可以用直接电位法测定F －的浓度。
式（1-2）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。
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定量依据
氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可以表示为： Hg, Hg2Cl2KCl( 饱 和 )‖F- 试 液 LaF3(10-3molL-1), NaF(10-1molL-1), NaCl(0.1 molL-1) AgCl 电池电动势E与氟离子活度的关系式为 E=K－2.303RT/FlgaF－ =K 0.059 =K－0.059 lgaF－(25℃) (25 ) 其中0.059为25℃时电极的理论响应斜率，其他符号具有 通常意义。用离子选择性电极测量的时溶液中离子活度， 而通常定量分析需要测量的时离子的浓度，不是活度。 所以必须控制试液的离子强度。如果测量试液的离子强 度维持一定，则上述方程可表示为： E=K′－ 0.059lg[F-] （K′为常数） 电动势E与lg[F-]成线性关系。因此作出E对lg[F-]的标准曲 线，即可由水样测得的E, 从标准曲线上求得水样中氟离 子浓度。
三、仪器与试剂
（一）仪器
离子计或pH/mV计（PHS-25型酸度计），电磁搅拌 器。 氟离子选择性电极，饱和甘汞电极。 （二）试剂 氟化钠标准溶液， 0.100 molL-1称取4.1988g氟化钠， 用去离子水溶液溶解并稀释至1L，摇匀。储存于聚 乙烯瓶中，备用。 总离子强度调解缓冲液（TISAB）:取29g硝酸钠和 0.2g二水合柠檬酸钠，溶于50mL1:1（体积）的醋 酸与50 mL 5 molL-1氢氧化钠的混合溶液中，测量 该溶液的pH，若不在5.0－5.5内，可用5 molL-1 氢 氧化钠或6molL-1盐酸调解至所需范围。
离子在晶体中的导电过程，是借助于 晶格缺陷而进行的。挨近缺陷空穴的导电 晶格缺陷 离子，能够运动至空穴中： LaF3＋空穴→LaF2+＋F－ 由于晶体膜表面不存在离子交换作用，所 以电极在使用前不需浸泡活化，其电位的 产生，仅是由于溶液中的待测离子能扩散 进入膜相的缺陷空穴，而膜相中的晶格缺 陷上的离子也能进入溶液相，因而在两项 界面上建立双电层结构而在敏感膜两侧形 成膜电位 膜电位所致。 膜电位
五、数据记录及处理
1．记录E，在坐标纸上绘制E－lg[F－]曲线。 2．查出未知试样溶液中伏离子浓度[F －]，由下式 计算饮用水中氟含量： WF=[F－]×100/50.0×MF×1000 式中WF为每升饮用水样中氟的毫克数，MF-为氟 的原子量。
氟离子电极结构
离子选择电极的测量电路
二. 实验目的
1．掌握离子选择电极法的测定原理及实验方法 2．学会正确使用氟离子选择性电极
二、实验原理
氟离子选择性极是以氟化镧（LaF3）单晶 片敏感膜的电位法指示电极，对溶液中的氟 离子具有良好的选择性。晶体膜的响应机理 一般用晶体离子传导原理及膜表面上相同离 子见的扩散作用来解释。
离子选择性电极法测定 天然水中的氟
一、预备知识
电分析化学（ 电分析化学（electroanalytical chemistry）是以溶液中 ） 物质的电化学性质及变化来进行分析的方法。 物质的电化学性质及变化来进行分析的方法 。电化学性 质主要包括以电导、电位、电流、 质主要包括以电导 、 电位 、电流 、 电量等电化学参数作 为研究对象，从而找出其与被测物质含量间的关系。 为研究对象，从而找出其与被测物质含量间的关系。 电位分析是在零电流条件下测定两电极间的电位差来确 电位分析是在 零电流条件下测定两电极间的电位差来确 零电流 定物质浓度或含量的一类方法， 定物质浓度或含量的一类方法 ， 它是一种重要的电化学 分析法。 分析法。
如pH过低，则会形成HF或HF2－而影 响氟离子的活度；pH过高，则会产生OH－ 离子干扰。通常加入总离子强度调解缓冲 液（TISAB）, 其中含有的柠檬酸盐可以控 制试液的pH值；柠檬酸盐还能做掩蔽剂， 与铁，铝等离子形成络合物以消除它们因 与氟离子发生络合反应而产生的干扰；另 外，TISAB中还含有用以维持试液与标准 溶液所需离子强度的惰性电解质。
四、实验步骤
1．将氟电极和甘汞电极接好，开通电源，预热 2．清洗电极：取去离子水50～60mL至100mL的烧杯中，放入 搅拌磁子，开启搅拌器，直到读数大于规定值260mV。 3．标准曲线法 （1）系列标准溶液的配制： 准确移取10.00 mL 0.100 molL-1 氟化钠标准溶液于100 mL容量瓶中，加入10.0mL TISAB TISAB溶液。用去离子水稀释至刻度，摇匀。逐级稀 释10－2 molL-1，10－3 molL-1，10－4 molL-1，10－5 molL-1，10－6 molL-1的标准溶液。稀释时只需9.0 mL TISAB （2）标准曲线的绘制：由稀到浓的顺序测定。 （3）水样的测定：用移液管移取50.0mL置于100mL干的容量 瓶中，加入TISAB溶液10.0 mL，用去离子水稀释至刻度。 清洗氟电极，使其在纯水中测得的毫伏数大于空白值。再测未知 水样。
消除干扰
对晶体膜电极的干扰，主要不是由于共存 离子进入膜相参与响应，而是来自晶体表面 的化学反应，即共存离子与晶格离子形成难 溶盐或络合物，从而改变了膜表面的性质。 对于氟电极而言，主要的干扰是OH － ，这是 由于在晶体表面存在下列化学反应： LaF3（固体）＋3OH－ LaOH（固体）＋3 F－ 实验表明，电极使用时最适宜的溶液pH范围 为5－5.5。
电位分析法基本原理
将指示电极和参比电极插入溶液构成工作 电池（原电池） 参比电极电位保持恒定， 电池（原电池），参比电极电位保持恒定， 指示电极电位取决于试液中被测组分的活 度，即电极间的电位差变化反应了指示电 极的电位变化。 极的电位变化。 电位分析法是在零电流 零电流下 电位分析法是在零电流下，测定指示电极 与参比电极间的电位差（ 与参比电极间的电位差（即构成的原电池 的电动势） 进而求出被测组分的活度 的电动势 ） ， 进而求出被测组分的 活度 一定条件下测得浓度 浓度） （一定条件下测得浓度）．