離子選擇性電極法測定氯離子

實驗目的：

⑴了解氟離子選擇性電極的構造及測定自來水中氟離子的實驗條件；

⑵掌握離子計的使用方法。

實驗原理：

     氟離子選擇性電極是目前比較成熟的一種離子選擇性電極。將氟化鑭單晶（摻微量氟化銪）封在塑料管的一端，管內裝0.1mol/LNaF和0.1mol/L NaCl溶液，以Ag/AgCl電極為參比電極，構成氟離子選擇電極。

     測量水樣中的氟離子濃度時，以氟離子選擇電極作指示電極，以飽和甘汞電極作參比電極，構成如下電池：

          氟離子選擇性電極 ︳試液‖ SCE

     在忽略液接電位的情況下，電池的電動勢可表示為如下：E = b - 0.0592log a（F-） .

由于水樣中常含有干擾物質氫氧根離子，可發生以下反應：LaF3+3OH- =La（OH）3+3F-對測定產生正干擾，在較高酸度時形成HF2-而降低F-離子活度，故需用乙酸緩沖溶液控制溶液的pH；常見陽離子如Fe3+,Al3+,Sn（Ⅳ）可與F-形成配合物而產生干擾，故采用檸檬酸鈉進行掩蔽；在測量水樣中的氟離子活度時必須加入大量電解質控制試液的離子強度；在本實驗中使用總離子強度調節緩沖液除去干擾因素。

儀器與試劑：

     離子計，氟離子選擇電極，飽和甘汞電極，電磁攪拌器，100mL容量瓶5個，100mL塑料燒杯5個，10mL移液管2個；

     0.1000mol/L F-標準溶液，總離子強度調節緩沖液（TISAB）。

實驗步驟：

⑴氟離子選擇電極的準備：

    在使用氟離子選擇電極前，將其浸泡在含有10-4 mol/L F-溶液中浸泡30分鐘，然后取出再將其浸入去離子水中，在離子計上測量其電位值，然后更換去離子水，觀測其電位變化，直至其電位穩定不變化位置。

⑵線性范圍及能斯特斜率的測量：

    在5只100mL容量瓶中，用10mL移液管移取0.1000mol/L F-標準溶液于*只容量瓶中，加入TISAB 10mL，用去離子水稀釋至標線，搖勻，配成1.00×10-2mol/L F-溶液 ;在第二只容量瓶中加入1.00×10-2mol/L F-溶液10mL和TISAB 10mL，用去離子水稀釋至標線，搖勻，配成1.00×10-3mol/L F-溶液 ;按照上述方法依次配制1.00×10-6到1.00×10-4mol/LF-標準溶液。

將濃度為1.00×10-6到1.00×10-2mol/L F-標準溶液分別倒入5只塑料燒杯中，從濃度為1.00×10-6mol/L F-標準溶液開始測起，放入磁性攪拌子，插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，接好離子計，開啟電磁攪拌器進行測量，當儀器讀數不在跳動時讀取電位值，按同樣方法測定其他濃度F-標準溶液的電位值。

⑶ 氟含量的測定

① 取自來水作為測定試樣。

② 標準曲線法： 準確吸取自來水樣50.0mL于100mL1.00×10-3mol/L F-溶液容量瓶中，加入TISAB 10mL，用去離子水稀釋至標線，搖勻。全部倒入一燒杯中，然后測定其電位值，記為E1,平行測定3份。

③ 標準加入法：在實驗②測定結束后，加入1.00mL 1.00×10-3mol/L F-溶液，然后測定其電位值，記為E2。

數據記錄及處理：

㈠數據記錄如下：

    （1）不同F-離子濃度對應的電位值如下表：

（2）采用標準曲線法時三次測量值如下：

   *次電位值：297.2mV

   第二次電位值：295.5mV

   第三次電位值：296.3mV

平均值：296.3mV

    （3） 采用標準加入法時三次測量值如下：

   *次電位值：271.5mV

   第二次電位值：271.0mV

   第三次電位值：271.2mV

平均值：271.2mV

㈡ 數據處理如下：

（1）E—log（cF-）標準曲線如下圖：

實際方程為：E = -53.29x + 3.7  （x為log（cF-） ）

氟離子選擇電極的線形范圍為：1.00×10-2-----1.00×10-5mol/L；

實際能斯特響應斜率S=53.29

當E1=296.3mV時，從標準曲線可得F-的濃度為3.23×10-6mol/L；

（2）采用標準加入法時，根據公式cx  =△c/（10△E/S -1）, 其中△c =VsCs/100 ，Vs及Cs分別為F-標準溶液的體積（mL）和濃度（mol/L）；△E即兩次測定的電位值之差；S為測得電極的能斯特響應斜率, cx為被測F-的濃度；

得：△c=1.00×10-3 L ×1.00×10-3 mol/L/100 = 10-8 mol/L

△E= E1 -E2  =296.3-271.2=25.1mV

S= 53.29

    cx  =5.11×10-6mol/L；

思考題回答：

（1） TISAB的組成為：①緩沖溶液，作用是控制溶液的pH值；②絡合劑，作用是掩蔽易與F-標準形成穩定配合物的離子；③鹽，作用是調節總離子強度。

（2） 標準曲線法特點：適用于大批量試樣的分析，需多次測量才能得到標準曲線。

標準加入法特點：測量準確度高于標準曲線法，測量方法簡單。

      Gran作圖法特點：需多次加入標準試液，比較麻煩，準確度很高。

     使用標準曲線法與標準加入法得到結果不*相同的可能原因是：由標準曲線法所確定的方程有誤差，從而使測定結果不準確。