实验三-氯离子选择性电极的测试和应用

实验三 氯离子选择性电极的测试和应用
一、 实验目的
1、了解氯离子选择性电极的基本性能及其测定方法。

2、掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。

3、了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。

二、实验仪器和药品
酸度计，电磁搅拌器，217型饱和甘汞电极，氯离子选择性电极，100ml 容量瓶，50mL 、10mL 移液管。

KCl （AR ），KNO 3（AR ）,0.1%Ca(AC)2溶液，风干土壤样品。

三、 实验原理
1、电极电势与离子浓度的关系
以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电极为参比
电极，插入试液中组成工作电池（图3-11）。

当氯离子浓度
在10-1～10-5mol ·L 范围内，在一定的条件下，电池电动
势与氯离子活度的对数成线性关系。

ln ln ln Cl Cl Cl RT RT RT E E a E c E c F F F
θθθγγ--±-=-=-=- 在测定中，只要固定离子强度，则γ±可视为定值。

只要测
出不同Cl c -值时的电动势E ，做ln Cl E c --图（标准曲线），
就可用了解电极的性能。

并可从图中求出待测溶液的Cl -浓度。

2、电极的选择性和选择性系数
离子选择性电极常会受到溶液中其它离子的影响。

也就是说，在同一电极膜上，往往可以有多种离子进行不同程度地交换。

离选择性电极的特点就在于对特定离子具有较好的选择性，受其它离子的干扰较小。

电极选择性的好环，常用选择性系数来表示。

但是，选择性系数与测定方法、测定条件以及电极的制作工艺有关，同时也与计算时所用的公式有关。

一般离子选择性电极的选择性系数k ij 可表示为：
ln()i j Z Z i ij j RT E E a k a nF θ=±+
式中，i 和j 分别代表待测离子和干扰离子，Z i 及Z j 分别代表i 和j 离子的电荷数；ij k 为该电极对j 离子的选择系数。

式中“-”及“+”分别适用于阴、阳离子选择性电极。

ij k 越小，表示j 离子对被测离子的干扰越小。

当Z i =Z j 时，测定ij k 最简单的方法是分别溶液法：分别测定在具有相同活度的离子i 和j 这两个溶液中该离子选择性电极的电动势E 1和E 2。

12()ln ij E E nF k RT
-=
四、 实验步骤
1、标准溶液配制 配100mL0.1mol·L -1 KCl 标准溶液，用0.1 mol·L -1 KNO 3溶液逐级稀释配5×10-2，1×10-
2、5×10-
3、1×10-3、5×10-
4、1×10-4 mol·L -1 KCl 标准溶液。

2、安装仪器
3、标准曲线测量
校正仪器后，用蒸馏水洗净电极，用滤纸吸干，将电极依次从稀到浓插入标准溶液中测定电动势。

4、选择系数测定
配制0.01 mol·L -1的KCl 和KNO 3溶液各100mL ，分别测定电动势值。

5、自来水中氯离子含量的测定
称 0.1011g KNO 3于100mL 容量瓶中（目的：保持相同的离子强度），用自来水稀释至刻度，测定其电动势值，从标准曲线上求得相应的氯离子浓度。

6、土壤中NaCl 含量的测定
（1）用台秤称风干土壤样品约10g ，加入0.1% Ca(AC)2溶液约100mL ，搅动几分钟，静置澄清。

（2）用干燥洁净的吸管吸澄清液30-40mL ，放人干燥洁净的50mL 烧杯中，测定其电动势值。

五、 数据处理
1、以标准溶液的E 对lgC 作图绘制标准曲线。

2、计算k Cl-NO3-。

3、从标准曲线上查出被测自来水中氯离子的浓度，
4、 计算风干土壤中NaCl 的含量：NaCl%100%1000CxVM W
=⨯ 式中，Cx 为从标准曲线上查得的样品中Cl -浓度；V （mL ）为0.1%Ca(AC)2溶液的体积；M 为NaCl 的摩尔质量；W 为土壤质量（单位：g ）。

六、 注意事项
1、氯离子选择性电极在使用前应在10-3 mol·L -1 KCl 溶液中浸泡活化1h ，然后在蒸馏水中充分浸泡方可使用，这样可缩短电极响应时间并改善线性关系；电极响应膜切勿用手指或尖硬的东西碰划，以免沾上油污或损坏，影响测定；使用后立即用蒸馏水反复冲洗，以延长电极使用寿命。

2、双液接甘汞电极在使用前应拔去加在KCl 溶液小孔处的橡皮塞，以保持足够的液压差，并检查KCl 溶液是否足够；由于测定的是Cl -，为防止电极中Cl -的渗入被测液而影响测定，需要加饱和KNO 3溶液作为外盐桥。

由于Cl -不断渗入外盐桥，所以外盐桥内的KNO 3溶液不能长期使用，应在每次实验后将其倒掉洗净，放干，在下次使用时重新加入饱和KNO 3溶液。

3、氯离子选择性电极宜浸在蒸馏水中，长期不用可洗净干放，但在使用前需要用蒸馏水充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。

4、安装电极时，两支电极不要彼此接触，也不要碰到杯底或杯壁。

5、每次测试前，需要少量被测液将电极与烧杯淋洗三次。

6、切勿把搅拌珠连同废液一起倒掉。