氯离子选择性电极的测试及应用

2018/10/16
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数据处理
1. 以标准溶液的E对lgCci-作图绘制标准曲线。 2. 计算 评价。
kCl , NO ，对本次实验测定方法和仪器作出 3
3. 从标准曲线上查出被测自来水中氯离子的浓度。
4. 按下式计算风干土壤样品中NaCl含量。
C xVM NaCl% 100% 1000 W
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2. 离子选择性电极的选择性及选择系数
离子选择性电极对待测离子具有特定的响应特性，但 其它离子仍可对其产生一定的干扰。电极选择性的好 坏，常用选择系数表示。若以i和j分别代表待测离子及 干扰离子，则： Zi RT E E0 ln ai k ij a j Z j (5) nF 式中，Zi及Zj分别代表i和j离子的电荷数；kij为该 电极对j离子的选择系数。式中的“－”及“＋”分别 适用于阴、阳离子选择性电极。 由上式可见，kij越小，表示j离子对被测离子的干 扰越小，也就表示电极的选择性越好。通常把kij值小 于10-3者认为无明显干扰。
2.了解酸度计的使用方法（测量直流毫伏值） 。
3. 了解固定离子强度的意义及方法。 。
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三、实验原理
离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通 过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。 该技术广泛应用于海洋、土壤、地质、化工、医学 等各个领域中。 本实验所用的氯离子选择性电极是把AgCl和 Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管， 并以全固态工艺制成。其结构如下图所示。
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实验步骤
6. 自来水中氯离子含量的测定 称取0.1011gKNO3，置于100mL容量瓶中，用自 来水稀释至刻度，测定其电位值，从标准曲线上求 得相应的氯离子浓度。 7. 土壤中NaCl含量的测定 (1) 在干燥洁净的烧杯中用台称称取风干土壤样 品W克(约10g)，加入0.1%Ca(Ac)2溶液VmL(约100mL)， 搅动几分钟，静置澄清或过滤。 (2) 用干燥洁净的吸管吸取澄清液30mL～40mL， 放入干燥洁净的50mL烧杯中，测定其电位值。
试剂
KCl、KNO3(试剂均为分析纯)； 0.1%Ca(Ac)2溶液； 风干土壤样品。
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217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)
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实验步骤
1. 氯离子选择电极活化 氯离子选择电极在使用前，应先在 0.001mol· dm-3的KCl溶液中活化1h，然后在蒸馏 水中充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。 2. 标准溶液配制 称取一定量干燥的分析纯KCl配制成0.1 mol· dm-3的标准液，再用0.1 mol· dm-3的KNO3溶 液逐级稀释，配得5×10-2 mol· dm-3、1×10-2 mol· dm-3、5×10-3mol· dm-3、1×10-3 mol· dm-3、 5×10-4 mol· dm-3、1×10-4 mol· dm-3的KCl标准液。
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Kij的测定
当zi＝zj时，测定kij最简单的方法是分别溶 液法。就是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位E1和E2， 则：
RT E1 E0 ln ai 0 nF RT E2 E0 ln 0 k ij a j nF RT E E1 E 2 ln k ij nF
实验十八 氯离子选择性电极 的测试和应用
一、实验目的
三、实验原理 五、实验步骤 七、数据处理
二、预习要求
四、仪器药品 六、注意事项 八、思考题
完成
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【目的要求】
1. 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试 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。
(6)
(7) (8)
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对于阴离子选择性电极：
ln k ij
E1 E2 nF
RT
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仪器试剂
仪器
PHS-3C型精密PH计1台； 电磁搅拌器1台； 217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)1只； EDCL型氯离子选择性电极1只； 容量瓶(1000mL)1只、(100mL)10只； 移液管(50mL)1只、(10mL)6只。
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3. 连接接好仪器。 4. 标准曲线测量 (1) 仪器校正：接通电源，按下“mV”按键，调 节“零点调节器”，使读数在±0之间(温度调 节器、斜率调节器在测mV值时不起作用)。 (2) 测量：用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干。将 电极依次从稀到浓插入标准溶液中，充分搅拌 后测出各种浓度标准溶液的稳定电位值。 5. 选择系数的测定 配制0.01 mol· dm-3的KCl和0.01 mol· dm-3的 KNO3溶液各100mL，分别测定其电位值。
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氯离子选择性电极结构示意图
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三、实验原理
1. 电极电位与离子浓度的关系 离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电 化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜-液界面 上产生一特定的电位响应值。 电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方 程来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式 成立： (1) RT
3. 掌握氯离子选择性电极的使用方法。
4. 了解固定离子强度的意义及方法。
5. 了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。
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二、预习要求
1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法； 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理； 掌握氯离子选择性电极的使用方法。
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注意事项
如果被测信号超出仪器的测量范围或测量端开
路时，显示部分会发出闪光表示超载报警。
接口接触良好，电极的引入导线应保持静止，
否则会引起测量不稳定。
实验中测出的电位值需反号。
注意217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)中溶液
量(酸度计读数不稳，一直再变)。
E E 0.
由于：
F
ln a Cl
aCl CCl
(2)
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实验原理
根据德拜－－休克尔极限公式：
log 常数 I
(3)
其中，I为离子强度。在测定工作中，只要固定离 子强度，则γ±可视作定值，所以式(1)可写为： RT E E0 ln CCl (4) F 由上式可知，E与lnCCl-之间呈线性关系。只要我 们测出不同CCl-值时的电位值E，作E-lnCCl-图，就可了 解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性 电极的测量范围约为10-1mol· dm-3～10-5mol· dm-3。
式中，Cx为从标准曲线上查得的样品溶液中Cl2018/10/16
浓度；M为NaCl的摩尔质量。
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思 考 题
1. 离子选择性电极测试工作中，为什么要调节溶 液离子强度?怎样调节?如何选择适当的离子强度调节 液? 2. 选择系数kij表示的意义是什么？kij≥1或kij＝1，
分别说明什么问题?
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