氟离子选择电极测水中氟(课本)电子教案.doc

氟离子选择电极测水中氟(课本)

精品资料
离子选择电极法测定氟离子
一、实验目的
1.掌握氟离子选择电极测定自来水中氟离子的原理和方法 ；
2.掌握电位计的使用方法。
二、实验原理
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择电极。将氟化镧单晶（掺有微量氟化铕以增加导电性) 封在塑料管的一端, 管内装0.1 mol.L-1 NaF和0.1 mol.L-1 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，以饱和甘汞电极作参比电极，组成测量电池，即：
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。
氟离子选择电极具有较好的选择性。常见阴离子NO3-、SO42-、PO43-、Ac-、Cl-、Br-、HCO3- 等不干扰，主要干扰物质是OH-。产生干扰的原因，很可能由于在膜表面发生反应：LaF3 + 3OH- ＝ La(OH)3 + 3F- ，反应产物F-因电极本身的响应而造成正干扰。此外，在较高酸度时容易形成HF2-而降低F-离子活度，因此，测定时需控制试液pH在5—6之间。通常用乙酸缓冲溶液控制溶液的pH。
阳离子Fe3+、Al3+、Sn(Ⅳ) 易与F-形成稳定配位离子，可加入柠檬酸钠进行掩蔽。在测定时溶液中要加入总离子强度调节缓冲液（TISAB）以控制试液pH和离子强度并消除干扰。
三、仪器与试剂
pH计；氟离子选择电极；饱和甘汞电极；电磁搅拌器；25 mL比色管；100 mL烧杯；5 mL移液枪； F-标准溶液 (0.100 mol.L-1)；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10-4 mol.L-1 F- 或更低浓度的F-溶液中浸泡（活化）约30 min。使用时，先用去离子水吹洗电极，再在去离子水中洗至电极的纯水电位（空白电位）。其方法是将电极浸入去离子水中，在离子计上测量其稳定电位，然后，更换去离子水，观察其电位变化，如此反复进行处理，直至电位稳定并达到它的纯水电位为止。纯水电位一般为300mV左右。
2. 标准溶液的配制及工作曲线的绘制: 在5只25mL比色管中，用移液枪移取0.100 mol.L-1 F- 标准溶液于第1只25mL比色管中，加入TISAB 2.5mL ，用去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-2 mol.L-1 F- 溶液；在第二只25mL比色管中，加入1.0×10-2 mol.L-1 F- 溶液和TISAB 2.25mL ，用去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.0×10-3 mol/L F- 溶液。按上述方法依次配成1.00×10-6—1.00×10-4 mol.L-1 F- 标准溶液。
将适量的F- 标准溶液（浸没电极即可）分别倒入5只塑料烧杯中，放入磁性搅拌器子，插入F-离子选择电极和甘汞电极，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正负1mV内，读取电位值。
3. 自来水中氟含量的测定（标准曲线法）:
准确吸取自来水样10.0mL于100mL容量瓶中，加入TISAB10mL，用去离子水稀释至标线，摇匀。按上述实验方法测定电位值，记为Ex，平行测定三份。
五、 数据处理
1. 绘制标准曲线 以电位E为纵坐标，pF为横坐标，绘制E-pF曲线。
2. 从E-pF标准曲线，根据Ex查出被测试液的pF值，计算出试样中氟含量，以g.L-1表示。并计算测量值的相对标准偏差。
六、注意事项
1．氟离子选择电极法在使用前，一定要浸泡数小时或过夜，再用去离子水洗到空白电位为-500mV左右。
2. 电极的敏感膜应保持清洁和完好，切勿沾污或受机械损伤。如有油污，用脱脂棉依次以酒精、丙酮擦拭，再用去离子水洗净。
3. 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。测定浓溶液之后，应立即用去离子水将电极清洗至空白电位值。电极也不宜在浓溶液中长时间浸泡，以免影响检出下限。
4．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。
5. 测定过程中，搅拌溶液的速度应恒定。
6．氟离子电极暂不用时，宜于干放。
七、思考题
1. 本实验测定的是F-离子的活度，还是浓度，为什么？
2. 本实验中加入的TISAB由哪些成分组成？各起什么作用？
3. 测定F-时，为什么要控制酸度？pH值过高或过低有什么影响？
4. 测定标准溶液系列时，为什么应按从稀到浓的顺序进行？
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