离子选择电极法测定氟离子

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

氟离子选择电极使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0.1mol/L NaF和0.1mol/L 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，以饱和甘汞电极作为参比电极，组成的测量电池为：

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。

1.氟离子选择电极具有较好的选择性

2.阴离子: : OH- LaF

3 + 3OH-＝ La(OH)

3

+ 3F-

3.阳离子: Fe3+、Al3+、Sn(Ⅳ) ( 易与F-形成稳定配位离子)

4.氟离子选择电极法测定的是溶液中离子的活度，因此，必须加入大量支持电解质，

如NaCl控制试液的离子强度。

5.用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。通常用乙酸缓

冲溶液控制溶液的pH。用柠檬酸钠进行掩蔽。

三、仪器与试剂

离子计或pH计；氟离子选择电极；饱和甘汞电极；电磁搅拌器；容量瓶(100 mL 7只)；烧杯(100 mL 6个)；10 mL移液管（2个）；F-标准溶液 (0.1000 mol/L)；

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10-4moL.L-1F-或更低浓度的F-溶液中浸泡（活化）约30 min。

2．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 F-标准溶液于第一只100mL容量瓶中，加入TISAB 10mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-2 mol/L F-溶液；在第二只100mL容量瓶中，加入1.00×10-2 mol/L F-溶液10.00mL和TISAB 10mL，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-3 mol/L F-标准溶液。按上述方法依次配制1.00×10-6 ～1.00×10-4 mol/L F-标准溶液。

将适量F-标准溶液分别倒入5只塑料瓶烧杯中，放入磁性搅拌子，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，连接好酸度计，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±1mv内，读取电位值。再分别测定其他F-浓度溶液的电位值。

3．自来水中氟含量的测定:

①试液的制备:试样用自来水可在实验室直接取样。

② 标准曲线法:准确吸取自来水样50.0mL 于100mL 容量瓶中，加入TISAB 10mL ，去离子水稀释至标线，邀约。全部倒入一烘干的烧杯中，按上述实验方法测定电位值，记下数据。平行测定三次。

③ 标准加入法: 再实验②测量后，加入1.00mL 1.00×10-3 mol/L F -溶液后，再测定其电位值。

五、数据处理

1.绘制标准曲线 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。

测量的标准偏差：1n

i S ==相对标准偏差:/RSD S X ==0.173%

② 浓度对数与电势的关系曲线:

由曲线可知,电势与浓度的关系为:E=51.81㏒C - 31.22 ③ 自来水中F －浓度的计算:

将Ex=-322.4mV 带入上式,得经过处理的溶液中F －浓度为：

Cx = =4.60×10-6 mol/L

所以，自来水中F －浓度为：F-=2C Cx=9.20×10-6 mol/L.

3.标准加入法：

-

测量的标准偏差：1n

i S ==相对标准偏差：/RSD S X ==0.105%

△E=-294.4 mV -(-322.4mV)= 28.00mV

所以，Cx=△C/（10△E/S - 1） △C=Vs*Cs/100

式中，Vs 、Cs 分别为加入的F -标准液的体积（mL ）和浓度（mol/L ），S 为实验所测得的电极的能斯特响应斜率。

代入数据可得: Cx=4.047×10-6 mol/L.

C Cx=8.094×10-6 mol/L

所以，自来水中F-的浓度为：F-=2

4.误差分析：

实验中由于充分考虑到了各种可能造成误差的因素，因此，结果所产生的误差较小。但由于仪器的问题，使得所测的电位有较大误差，不过因最终要的是线性关系曲线，故对实验结果造成的影响可不计。

六、注意事项：

1．测量标准溶液时，浓度应由稀至浓，每次测定后用被测试液清洗电极、烧杯及搅拌子。

2．绘制标准曲线时，测定一系列标准溶液后，应将电极清洗至原空白电位值，然后再测定未知液的电位。

3．测定过程中，更换溶液时，测量键应断开，以免损坏离子计。

4．测定过程中，搅拌溶液的速度应恒定。

5．氟离子选择电极的纯水电位与电极组成有关，也与所用纯水的质量有关

一般为300 mV左右。

6．氟离子电极暂不用时，宜于干放。

七、思考题回答：

1.用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时，加入TISAB的组成和作

用是什么？

答：TISAB的组成成分是0.1 mol/L氯化钠溶液，0.25 mol/L HAc-0.75 mol/L NaAc溶液和0.001mol/L柠檬酸钠溶液，其作用分别是控制离子强度，控制溶液的酸度，使pH=5-6，和掩蔽自来水中含有的Al3+、Fe2+、Sn4+等干扰离子，防止F-与金属离子形成配合物

2.标准曲线法和标准加入法各有何特点？比较本实验用这两种方法测得的结

果是否相同，如果不同，说明其原因。

答：⑴.标准曲线法：可以适用于多次测量，并且要求标准溶液和样品具有恒定的离子强度,并维持在适宜的pH范围内.调节离子强度所用电解质不应对测定有干扰，调节离子强度的溶液，也常加入适当的络合剂或其他试剂以消除干扰离子的影响。

⑵.标准加入法：是在其他组分共存情况下进行测量的，因此实际上减免了

共存组分的影响，古这种方法适合于成分不明或是组成复杂的试样的测定。

经比较，通过两种方法在本实验中所得结果基本接近，故可认为此次测量中由于溶液的性质所带来的干扰叫小。两种方法皆比较理想。

八. 实验讨论：

1.离子选择性电极响应溶液中待测离子的活度，而不是一般分析方法是浓

度。这个特点除了可用于测定物理化学常数外，对生理学、生物学和反应的研究具有十分重要的意义。

2.离子选择性电极的另一个重要优点是便于进行连续监测和过程控制，如环

境监测，工业生产检测等。