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。最低检出浓度为0.05mg/L（以F-计）；测定上限可达1900mg/L（以F-计）。合用

于地表水、地下水和工业废水中氟化物的测定。

2.三、仪器和试剂

3.1．仪器：PHS-3CpH计，85-2型恒温电磁搅拌器，氟离子选择性电极，饱

和甘

4.汞电极，1mL，5mL，10mL吸量管，25mL移液管，100mL，50mL烧杯各一个，

50mL容量瓶7个，胶头滴管，洗耳球，滤纸，镊子。

试剂：氟离子标准溶液：0.100mol/L；1.0×10-3mol/L，柠檬酸钠缓冲溶液：0.5mol/L（用1：1盐酸中和至PH值约为6），去离子水。

四、实验步骤

1、预热及电极安装

将氟离子标准溶液和甘汞电极分别与pH/mV计相接，开启仪器开关，预热仪器。

2、冲洗电极

取去离子水50~60mL置于100mL烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极。开启搅拌器，2min后，若读数大于-300V，则改换去离子水，持续冲洗，直至读数小于-300V。

3、工作曲线法

（1）标准溶液的配制及测定

分别正确移取氟离子（0.100mol/L）标准溶液0.20，0.40，1.00，2.00，4.00，

10.00mL于6个50mL容量瓶中，各加入5.00mL柠檬酸盐缓冲溶液，用去离子

水稀释至刻度，摇匀。获得浓

度为0.4×10-3，0.8×10-3，2×10-3，4×10-3，8×

10-3，20×10-3的系列标准溶

液。

用待测的标准溶液润洗塑料烧杯和搅拌磁子

2遍。用洁净的滤纸轻轻吸附

粘在电极上的水珠。将节余的氟水样所有倒进塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入洗净的电极进行测定。待读数不变稳固后，读取电位值。按次序从低至高浓度挨次丈量，每丈量一份试样，无需冲洗电极，只要用滤纸轻轻沾去电极上的水珠。

丈量结果列表记录。

（2）水样的测定

取氟水样25.00mL于50mL容量瓶中，加入 5.00mL柠檬酸盐缓冲溶液，

用去离子水稀释至刻度，摇匀。待测。用少量氟水样润洗塑料烧杯和搅拌磁子2遍。用洁净的滤纸轻轻吸附粘在电极上的水珠。将节余的氟水样所有倒进塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入洗净的电极进行测定。待读数不变稳固后，读取电位

值。

五、结果办理

数据记录以下：

CF0.4×0.8×2×10-3

4×

10-3

8×1

0-3

2×1

0-2

待

测样

（mol/ L）

10-

310-3品

i （mV）

-

215-195-169

-

149-129-102

-

100

E

1、用系列标准溶液的数据，在座标纸上绘制

E—lgCF-曲线。

Ei-lgC(F-)

-4 -3 -2 -1 0

-50

y=66.355x+10.477

-100

i R2=1系列1

E

线性(系列1)

-150

-200

-250

lgC(

F-)

2、依据水样测得的电位

值E1，从标准曲线上查到其氟离子浓度，计算水样中氟

离子的含量(以mol/L

计)。

由计算机办理得标准曲线方程为y=66.355x+10.477

有关系数R=1

lgC

（F-）由水样测得的电位值Ei=100mV，代入标准曲线方程可得，氟离子的=-1.665，故氟离子的浓度为C（F-）=0.0216mol/L，则水样中的氟离子的含量为C（F-）=0.0432mol/L=822mg/L