1、實驗一離子選擇性電極法測定水中微雖氟實驗日期： 同組人： 成績：一、實驗目的(1) 掌握離子選擇性電極法測定離子含量的原理和方法；(2) 掌握標準曲線法和標準加入法的適用條件；(3) 了解使用總離子強度調節(jié)緩沖溶液的意義和作用；(4) 熟悉氟電極和飽和甘汞電極的結構和使用方法；(5) 掌握酸度計的使用方法。二、實驗原理飲用水中氟含量的高低對人體健康有一定影響，氟的含量太低易得®I齒，過 高則會發(fā)生氟中蠹現象，適宜含量為 0.5mgL-1左右。因此，監(jiān)測飲用水中氟離 子含量至關重要。氟離子選擇性電極法已被確定為測定飲用水中氟含量的標準方 法。離子選擇性電極是一種電化學傳感器，它可將溶液

2、中特定離子的活度轉換成 相應的電位信號。氟離子選擇性電極的敏感膜為LaF3單晶膜(摻有微量EuF2,利丁導電)，電極管內裝有0.1mol L-1 NaCl-NaF組成的內參比溶液，以 Ag-AgCl 作內參比電極。當氟離子選擇電極(作指示電極)與飽和甘汞電極(參比電極)插入 被測溶液中組成工作電池時，電池的電動勢正在一定條件下與 F離子活度的對數 值成線性關系：E = K - S lg : F _式中，K值在一定條件下為常數；S為電極線性響應斜率(25 C時為0.059V)。當 溶液的總離子強度不變時，離子的活度系數為一定值，工作電池電動勢與F-離子 濃度的對數成線性關系：E =K '

3、-S lg cF _為了測定F-的濃度，常在標準溶液與試樣溶液中同時加入相等的足夠量的惰 性電解質以固定各溶液的總離子強度。試液的pH對氟電極的電位響應有影響。在酸性溶液中 H離子與部分F-離子 形成HF或HF-等在氟電極上不響應的形式，從而降低了 F-離子的濃度。在堿性 溶液中，OHft氟電極上與F-產生競爭響應，此外OH&能與CaE晶體膜產生如下 反應：CaE+3O -> La(OH)3+3F由此產生的十擾電位響應使測定結果偏高。因此測定需要在pH=&6的溶液中進行，常用緩沖溶液HOAc-NaOA系調節(jié)。氟電極的優(yōu)點是對F響應的線性范圍寬(110-6mol L-1)，

4、響應快，選擇性 好。但能與F-生成穩(wěn)定絡合物的陽離子如 A13+、Fe3+等以及能與La3+形成絡合物的 陰離子會十擾測定，通?？捎脵幟仕徕c、EDTA磺基水楊酸或磷酸鹽等加以掩蔽。使用氟電極測定溶液中氟離子濃度時，通常是將控制溶液酸度、離子強度的 試劑和掩蔽劑結合起來考慮，即使用總離子強度調節(jié)緩沖溶液 (TISAB)來控制最 佳測定條件。本實驗的TISAB的組成為NaCl、HOAc-NaOAC檸檬酸鈉。在本實驗中，分別選用了標準曲線法和標準加入法進行定量測定。當待測試樣組成已知或較簡單時，宜選用標準曲線法，尤其在樣品數目較多的例行分析中 更能顯示出優(yōu)越性。若對試樣組成不其了解，或樣品組成較復雜

5、，配制組成相近 的標準系列溶液就有困難。此時為得到較高準確度就應采用標準加入法。同時， 該法只需一種標準溶液，操作簡便快速。三、儀器藥品1、儀器：pHA3B型酸度計、氟離子選擇性電極、飽和甘汞電極、電磁攪拌器。2、藥品：(1) 100 11 g - mL1氟標準溶液(2) 10.0 11 g - mL1氟標準溶液(3) 總離子強度調節(jié)緩沖溶液(TISAB)四、實驗步驟1、標準曲線法(1) 氟標準溶液系列的配制 準確移取5.0 g - mL1氟標準溶液1.00、 4.00、7.00、10.00、13.00mL分別放人 5 個 50mL容量瓶中，各加入 TISABl0mL, 用去離子水稀釋定容，搖

6、勻，即得到濃度分別為0.10、0.40、0.70、1.00、1.30 1 g - mL1氟離子的標準溶液。(2) 標準曲線的繪制將上述配好的標準溶液分別倒入 50mI小塑料杯中， 將準備好的氟離子選擇性電極注l和飽和甘汞電極注2浸入溶液中注3,在電磁攪 拌下，讀取平衡電位值注4。測量的順序由稀到濃，在轉換溶液時，用水沖洗電 極，再用濾紙吸去附著溶液。在普通坐標紙上作Er- lgc F-圖，即得標準曲線。(3) 試樣中氟含量的測定吸取含氟量小于10.0 11 g mL1的水樣50.00mL 于100mL容量瓶中，加入10mLTISAB用去離子水稀釋定容，搖勻。將氟離子選擇性電極和飽和甘汞電極置丁

7、盛有去離子水的小塑料杯中，用磁子攪拌溶液以活洗電極，直至所測電位與起始的空白電位值接近時，拿出電極。用濾紙吸干電極表面的水，再插入盛有未知水樣的塑料杯中，在電磁攪拌下讀取平衡電位值 E，根據Ei從工作曲線上查得氟含量并計算出水樣的含氟量(-1、g - mL)。2、標準加入法(1) 準確吸取50.00mL水樣丁 100mL容量瓶中，再準確加人1.00mL 100g - mL1氟標準溶液，10mLTISAB并用去離子水稀釋定容，搖勻。(2) 將氟離子選擇性電極和飽和甘汞電極插入盛有上述溶液的小塑料杯中,在電磁攪拌下測其平衡電位值 E,再根據E1和巳計算出原水樣中的氟含量:CsVsCx =?。?0E

8、2上1-1疽四、數據記錄與處理1、標準曲線法(1)標準曲線的制作F-/ m g.mL-10.10.40.71.01.3E/mV215184171161154在普通坐標紙上，以lgcF-為橫坐標，電位E為縱坐標，繪制標準曲線-lgcF -E標準曲線如圖-lgcFE/mV線性(E/mV)(2)未知液分析未知試液的電位Ei= 160 mV 從標準曲線上查出試液氟含量為 1.06p g.mL-1，計算出原水樣的氟含量為2.12 p g.mL-1。2、標準加入法未知試液的電位E= 160 mV加入標準氟溶液未知試液的電位 E2= 142 mV根據公式計算出試液氟含量為 0.98 g.mL-1,換算成原水

9、樣的氟含量為-1CsVsc =（10x V0E2 E1s1.96 p g.mL。0.160 _0.142_1）=100 * 1.00（10為.059- 1）-=0.98 g.mU1100五、結果與討論從實驗結果可以看出通過標準曲線法與標準加入法測得的結果基本相同，說明本次實驗數據可靠，實驗基本成功。該實驗能否取得成功的關鍵在丁能否準確 量取、配置好標準溶液與待測溶液，在測量過程中要注意潤洗燒杯，活洗電極。六、思考題(1) 標準加入法為什么要加入比欲測組分濃度大很多的標準溶液？答：因為當加入的標準溶液比欲測組分濃度大很多時，加入體積Vs?V0,這樣溶液的活度系數可以認為基本保持不變，即1=2.,

10、游離粒子的摩爾分數也基本保持包定，即X1=X2。這樣不會因為溶液活度系數的改變而給溶液離子濃度的測定 帶來誤差。(2) 氟電極在使用前應該怎樣處理？使用后應該怎樣保存？答：使用前須用去離子水活化過夜，或在 10-3mol/L NaF溶液中浸泡1-2h ,再用 去離子水洗至空白電位值為300mv左右方可使用，使用時先洗凈后用濾紙吸去水 分；使用后用水充分洗凈，然后浸泡在水中。長久不用時，應風干保存。(3) TISAB溶液包含哪些組分？各組分的作用怎樣？答：TISAB主要包含乙酸、NaCl、檸檬酸鈉等。乙酸緩沖溶液調節(jié)溶液的PH,加入NaCl是為了增強溶液離子強度，從而使離子活度系數包定。加入檸檬酸進 行掩蔽干擾離子：陰離子，OH-，陽離子，Fe3+Al3+、Sn。 氟離子選擇性電極測得的是 F-的濃度還是活度？如果要測定F-的濃度，應該 怎么辦？答：氟離子選擇性電極的膜電位所反映的是F的活度而不是濃度。用氟電極測出的只能是F的活度。因為a f= f f - C f,所以只有當離子 活度系數f F一固定不變時，氟電極的膜電位才與 廠的濃度成線性關系，即 E 膜=K' + 0.059logCF，這里K'是包括了活度系數f j的