直接电位法-用氟离子电极测定水中氟离子

直接电位法—用氟离子选择电极测定水中氟

一、实验目的：掌握用离子选择电极测定微量离子的原理和实验方法。 二、实验原理：

氟离子选择电极由氟化镧单晶膜制成，其电极电位F ϕ 与F ―浓度之间的关系符合Nernst 方程：

--=F lga F

2.303RT K F ϕ 它与参比电极(SCE, 接正极)一起插入含F ―试液组成电池，当控制试液的离子强度保持恒定时，其电池的电动势可表示为：

-⋅+

-=-=F C lg F

2.303RT γϕϕϕK E SCE F SCE 即： E = K′ + S lg C F 式中K′与SCE ϕ、

内ϕ(内参比电极的电位)、不ϕ(膜不对称电位)、液ϕ(液接电位)、活度系数γ有关，在一定条件下是常数。S 为斜率。它与温度。离子选择电极性质有关，理论值是F

2.303RT 。一定温度下，每只电极有其固定的S 值。所以电动势E 与F ―浓度的对数lg C F 成直线关系，这就是用氟离子选择电极(直接电位法)测定F ―的理论依据。

① 选择性

阴离子: : OH- LaF 3 + 3OH - ＝ La(OH)3↓ + 3F -

阳离子: Fe 3+、Al 3+、Sn(Ⅳ) ( 易与F -形成稳定配位离子)

② 支持电解质------控制试液的离子强度。

③ 总离子强度调节缓冲液-----控制试液pH 和离子强度以及消除干扰。

三、实验仪器及药品

pHS –2型酸度计、氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、电磁搅拌器 100 mg·L -1 F -的标准贮备液、总离子强度缓冲溶液（TISAB ）。

四、实验步骤：

1. 溶液配制

(1) 标准系列的配置：用吸量管分别移取10 mg·L -1的氟标准溶液1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00于六支50 mL 的容量瓶中，各加入TISAB 液10 mL, 用去离子水稀释至刻度，摇匀，即得氟离子浓度相应为0.20、0.40、0.80、

1.20、1.60、

2.00 mg·L -1的标准系列。

(2) 水样的稀释处理：移取含氟离子量﹤4 mg·L -1的水样10 mL 于100 mL 容量瓶中，加入TISAB 溶液20 mL ，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

2. 清洗电极

将氟电极接仪器负极接线柱，甘汞电极接仪器正极接线柱。将两电极插入蒸馏水中，开动搅拌器，搅洗电极几分钟，使电位小于-200 mV ，若读数大于-200mV ，则更换蒸馏水，如此反复几次即可达到电极的空白值。若仍不能使电位小于-200 mV ，可用金相砂轻轻擦拭氟电极，继续清洗至-200 mV 。

3. 标准曲线的测绘

将配置好的标准系列溶液由稀到浓依次倒入100 mL 塑料烧杯中，放入搅拌棒，插入清洗合格的电极（用滤纸吸去水滴），搅拌2分钟，停止15s 读其静态下的稳定电位值。照此测量、记录各标准溶液的电位值。每次更换时，都必须用滤纸吸干电极上附着的溶液，并且用少量待测溶液润洗烧杯。

4. 水样的测定

重新用去离子水清洗电极。

移取稀释处理后的水样50 mL 于干净的150 mL 的烧杯中，按照上述“3”的方法测量、记录水样的电位值(E )。然后，没加入100 mg·L -1的氟标准溶液0.5 mL 就测量、记录一次电位值，连续标加5次，记录各累加体积及其相应的电位值(E 1、E 2、…、E 5)。

五、数据处理

1. 绘制标准曲线，在半对数坐标纸上以E 对C F 作图（或在方格纸上以E 对lg C F 作图）绘制标准曲线。根据所测水样的电位值从标准曲线上查出被测试液F -浓度（C F ）,计算出试样中氟含量。

2. 用标准加入法算出原水样的氟离子浓度。

S x

V V )1(10C C S E

S F -=

∆-

C S = 100 mg·L -1，V x = 25 mL, V S = 0.5 mL, △E = E 1 – E ，S 值为实际求得值。 即是： 1

102C S E

F -=

∆- 3. 在作图纸上以S E si x i

)10V (V +对V si 作图得到公式

)V V C (10)10V (V si s x F S

K S E si x i

C +=+'

，所得直线外推至横轴得V s 0，带入式子： 0)10

V (V S E si x i =+, 0V V C si s x F =+C ∴ x

0s s F V V C C -=-

算出水样中氟的含量。 六、问题

1. 移液管和容量瓶的使用方法？

2. 用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时，加入的TISAB 的组成和作用各是什么？