自来水中含氟量的测定
电位法测自来水中的氟含量Ren
电位法测自来水中的氟含量（3学时）一、目的要求1．掌握直接电位法测定离子活度的原理与方法，学会正确使用数字式离子计。
2．测定氟离子选择电极的检测下限和实际斜率，了解氟离子选择电极的性能。
二、实验原理饮用水中氟含量的高低，对人体健康有一定影响，含量太低时易得龋齿病，含量高时又产生氟中毒现象，一般比较适宜的含量为0.5~1mg/mL，离子选择电极电位法测定氟含量操作简便，干扰少，不必进行预处理，故而已成为氟的常规分析方法。
氟离子选择电极是一种均相晶体膜电极，当它与甘汞参比电极组成电池时：2整个电池的电动势为：E电池=E F-E参(1)甘汞电极电位在测定中保持不变，氟离子选择电极在测定中要随氟离子活度的变化而变化，加入TISAB后：E¯=φ-(2.303RT/F)㏑a F¯（2）将（2）代入(1)，并将常数项合并，可得：E电池=E F¯-E参=K-(2.303RT/F)㏑a F¯（K为常数）（3）由（3）可见，在一定条件下，电池电动势与试液中的氟离子活度的对数呈线性关系。
氟离子选择电极可测定溶液中1~10-6mol/L的F¯。
测定氟含量时，温度、pH值、离子强度、共存离子均要影响测定的准确度。
因此，需向标准溶液和待测试样中加入TISAB。
其中含柠檬酸/柠檬酸钠盐离子强度以缓冲pH值于6.5。
柠檬酸盐还可以消除等对F¯干扰。
KNO3保持离子强度不变。
本实验采用标准曲线法。
三、仪器与试剂PXJ-2离子计（或pH S-3C型酸度计）、氟离子选择电极、甘汞电极、电磁搅拌器、容量瓶、移液管、吸耳球、小烧杯氟化钠标准溶液：0.1000mol/L；TISAB：即总离子强度调节缓冲溶液（溶解58.8g柠檬酸钠和20.2g KNO3于少量水中，加水800mL，用HCl或NaOH调节pH值至6.5，稀释至1L。
）；自来水样。
四、参考步骤1.氟离子选择电极的准备氟离子选择电极在使用前于10-3mol/L的NaF溶液中浸泡活化1—2小时，用蒸馏水清洗电极（其在蒸馏水中的电位值约-300mV）。
自来水中含氟量的测定
自来水中含氟量的测定一、实验目的1.了解离子选择性电极的结构与性能2.掌握氟离子选择性电极测定氟的原理及测试方法。
二、基本原理所谓选择性电极，就是该电极具有选择性地对某一离子敏感的特性，可利用此性质测定该离子的含量，其它离子不干扰测定或影响极小。
因为氟离子是电荷的传导者，所以由氟化镧单晶组成的氟离子选择性电极的敏感膜对氟离子具有高选择性。
氟化镧电极的电位与溶液中氟离子的活度a F-符号能斯特方程式：E F-=k-2.303RT/F×lga F-式中k为常数,R为气体常数,T为测定时的绝对温度,F为法拉第常数(96487库).用氟离子选择性电极与饱和甘汞电极(参此电极)组成测量电池则电池电动势为E电池=E SCE-E F-=-E F-+E液接+E不对称令K= k+E液接+E不对称E电池=K+2.303RT/F×lga F-因此,通过测量该电池电动势,可直接求出试液中氟离子的活度.如要测定氟离子的浓度,需要考虑离子强度的影响,如果控制一定离子强度,可使离子活度系数(γ)维持不变,则有E电池=K-2.303RT/FlgγC F- =K-2.303RT/F lgC F-由此通过测量电池的电极电位可直接求氟离子浓度。
采用工作曲线法测定氟离子浓度，就是配制一系列已知浓度的标准氟离子溶液，分别测定其电动势，以电动势对氟离子浓度的对数值作图，可得一直线（工作曲线）。
再在相同条件下测定自来水水样中氟电极电位，由工作曲线的拟合表达式可直接计算出水样中氟离子的浓度。
酸度对氟电极有影响，氟化镧电极适于在pH5-6间使用，为此，需用缓冲溶液调节pH值。
有些阳离子（如Al3+,F e3+等）可用氟离子生成稳定的络合物而干扰测定、为消除这种干扰，加入络合剂柠檬酸钾等来消除这些阳离子的干扰。
使用总离子强度调节缓冲液（TISAB）既能控制溶液的离子强度，又可控制溶液的PH值，还可消除Al3+ 、F e3+等金属离子的干扰。
实验六--氟离子选择电极测定自来水中的氟含量
实验六 氟离子选择电极测定自来水中的氟含量一、实验目的1.了解氟离子选择性电极的基本性能及其使用方法。
2.掌握用氟离子选择性电极测定氟离子浓度的方法。
3.学会使用离子选择性电极的测量方法和数据处理方法。
二、基本原理饮用水中氟含量的高低，对人的健康有一定的影响。
氟含量太低，易得牙龋病，过高则会发生氟中毒，适宜含量为0.5~1.0 mg/L 。
目前测定氟的方法有比色法和直接电位法。
比色法测量围较宽，但干扰因素多，并且要对样品进行预处理；直接电位法，用离子选择性电极进行测量，其测量围虽不及前者宽，但已能满足环境监测的要求，而且操作简便，干扰因素少，一般不必对样品进行预处理。
因此，电位法逐渐取代比色法成为测量氟离子含量的常规方法。
氟离子选择性电极 (简称氟电极) 以LaF 3单晶片为敏感膜，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。
氟电极、饱和甘汞电极 (SCE) 和待测试液组成的原电池可表示为：Ag│AgCl，NaCl ，NaF│LaF 3膜│试液‖KCl (饱和)，Hg 2Cl 2│Hg一般pH/mV 计上氟电极接 (－) ，饱和甘汞电极接 (＋)，测得原电池的电动势为：--=F SCE E ϕϕSCE ϕ和-F ϕ分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。
当其他条件一定时--=F K E αlg 059.0 (25℃) (1)其中，K 为常数，0.059为25℃时电极的理论响应斜率；-F α为待测试液中-F 活度。
用离子选择性电极测量的是离子活度，而通常定量分析需要的是离子浓度。
若加入适量惰性电解质作为总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)，使离子强度保持不变，则(1)可表示为：pFK c K c K E F F⨯+=⨯+=⨯-=--059.0)lg -(059.0lg 059.0-F c 为待测试液中-F 浓度，--=F c pF lg 。
E 与pF 呈线性关系，因此只要作出E pF 的标准曲线，并测定水样的x E 值，由标准曲线上即可求得水中氟的含量。
仪分实验-直接电位法测定自来水中F
自来水中含氟量的测定 -- 标准曲线法
指导教师：李 松
一、 电位分析法的基本概念
定义：利用电极电位与组分浓度的关系实现定量测量 原理：两支电极与待测溶液组成工作电池（原电池）
通过测定电动势，获得待测物质的含量
特点：
（1）准确度较高 （2）灵敏度高，10-4～10-8mol/L （3）选择性好（排除干扰） （4）应用广泛 （5）仪器设备简单，易于实现自动化
E b 0.0592 logF-
氟离子选择电极性能
①选择性
阴离子: OH- LaF3 + 3OH- ＝ La(OH)3 + 3F阳离子: F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值和 离子强度以及消除干扰。
Nernst方程
E K RT ln a nF
常数 f (a)
Walther Nernst 1864-1941
工作电池的电动势E仅与待测物质的含量(活度a)有关
氟离子选择电极
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（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以 增 加 导 电 性 ） 封 在 塑 料 管 的 一 端 ， 管 内 装 0.1 moL.L-1NaF和0.1 moL.L-1NaCl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
实验前准备
1、氟离子选择电极的准备:
(1) 使用前浸泡于10-4 mol/L F-或更低F-溶液 中浸泡活化。
(2) 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，一般在 300 mV左右。
【精品】自来水中含氟量的测定
【精品】自来水中含氟量的测定在中国，为了预防牙齿疾病，许多城市的自来水中添加了氟化物。
然而，太高的氟化物浓度对人体健康也有不良影响。
因此，监测自来水中氟化物浓度的方法显得尤为重要。
本实验采用离子选择性电极（ISE）法测定水中氟化物浓度。
ISE是一种专门测定一种离子浓度的电极。
当ISE与水中的某一离子接触时，它会根据该离子浓度的变化在电极表面产生电位差。
ISE法可以直接在水中测定离子浓度，并且速度快、准确性高、选择性好。
因此，在许多工业和科学领域，ISE已成为测定离子浓度的标准方法之一。
实验仪器和试剂仪器：离子选择性电极、溶液桥、pH计、电极夹、电源、阅读器材、恒温水槽。
试剂：氟化钠标准溶液(1.0×10^-3mol/L)、pH7.0磷酸盐缓冲液、蒸馏水。
实验步骤1. 将ISE和溶液桥连接到pH计。
将ISE放在pH7.0磷酸盐缓冲液中校正电位。
2. 取一定量自来水（大约 100mL），加入100μL pH7.0磷酸盐缓冲液，用蒸馏水稀释至200mL。
4. 在电极夹中将ISE和参比电极置于稀释后的水样中，稍微搅拌一下，使离子充分溶解。
5. 记录电极的电位值，然后再加入0.20mL氟化钠标准溶液，记录电位值。
6. 重复以上步骤，直到加入一定量氟化钠标准溶液后的电位值相对于起始电位值有足够大的变化。
7. 将每次测定的平均值代入标准曲线中，计算水样中的氟化物浓度。
实验数据记录与计算标准曲线如下：| 氟化物浓度 (mg/L) | 10^-2× E ||:-----------:|:------:|| 0.1 | 56.0 || 0.2 | 61.2 || 0.3 | 66.5 || 0.4 | 71.7 |注：E 为ISE在不同氟化物浓度下测定的电位值。
从自来水中测得的电位值为 72.2 mV。
代入标准曲线中，我们得出自来水中氟化物的浓度为 0.408 mg/L。
实验注意事项1. 实验过程中要保证水样的温度恒定，避免对结果的影响。
自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法
自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法一、实验目的1. 掌握电位分析法的原理；掌握标准曲线法和标准加入法测定氟离子含量的方法和原理。
2. 掌握酸度计的使用方法。
二、实验原理氟离子选择性电极(指示电极)与饱和甘汞电极(参比电极)组成如下电池：A g︱AgCl ,NaF ,NaCl ︱LaF 3单晶膜︱试液‖KCl (饱和),Hg 2Cl 2︱Hg 该电池电动势：液接不对称氟电池E E E E E ++−=SCE 而−−=F lg 59.00a K E 氟故液接不对称电池E E a K E E +++−=−F SCE lg 59.00−+++−=F SCE lg 059.0a E E K E 液接不对称由于a = γ c ，)30.01(50.0lg 2I IIZ i i −+−=γ，∑==n i i i Z c I 1221∴只要保持溶液离子强度恒定，就能保持γ恒定。
−−+++−= F F SCE lg 059.0c E E K E E γ液接不对称电池−+′= F lg 059.0c K E 电池因此电池的电动势与氟离子浓度的对数成正比。
三、仪器与试剂氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、酸度计、电磁搅拌器；塑料杯、吸量管、移液管、容量瓶等。
10－3 mol/L 氟离子标准溶液、TISAB 溶液（含NaCl 、HAc-NaAc 、柠檬酸钠）。
四、实验步骤1. 仪器准备将氟离子选择性电极、饱和甘汞电极分别与酸度计相连接，并将两支电极插入去离子水中，在不断搅拌下，使电位小于－370 mv （空白值）。
2. 系列标准溶液配制及测定分别吸取10－3 mol/L 氟离子标准溶液0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。
将标准系列溶液由低浓度到高浓度转入干的塑料杯中，测定电位值。
3. 水样配制及测定移取自来水50.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。
【精品】自来水中含氟量的测定
【精品】自来水中含氟量的测定自来水中含氟量的测定是一项重要的水质检测工作，因为含氟水的过多或过少都会对人体健康产生不良影响。
本文将介绍自来水中含氟量的测定方法及其意义。
自来水中的氟化物主要来源于自然界的氟化物矿物和化学工业的氟化物废水。
氟化物在适量范围内对人体有益，可以预防龋齿和骨质疏松症。
但是，当氟化物超过合理范围时，会引发氟中毒，导致牙齿变黄、骨骼病变等疾病。
因此，准确测定自来水中的含氟量对于保障公众健康非常重要。
测定自来水中含氟量的常用方法有离子选择性电极法、离子色谱法和六氟硅酸法等。
离子选择性电极法是一种简便、快速的测定方法，通过测量电极的电位变化来间接测定水中氟离子的浓度。
离子色谱法则是通过色谱柱分离和检测氟离子，具有高灵敏度和准确度。
六氟硅酸法是一种化学滴定法，通过与六氟硅酸钠溶液发生反应来测定水中氟离子的浓度。
在进行自来水中含氟量测定时，需要注意以下几点。
首先，样品的采集应该代表性，避免污染和误差。
其次，测定前应对样品进行预处理，如除去悬浮物、过滤等。
然后，选择适当的测定方法和仪器设备，按照操作规程进行测定。
最后，根据测定结果，对自来水中的含氟量进行评估和判断。
自来水中含氟量的测定对于保障公众的健康至关重要。
合理的含氟量可以预防牙齿和骨骼疾病，但过高或过低的含氟量都会对人体产生危害。
因此，相关部门和水厂应该加强自来水中含氟量的监测和管理，确保自来水的质量安全。
总之，自来水中含氟量的测定是一项重要的水质检测工作。
通过合适的测定方法和仪器设备，可以准确测定自来水中的含氟量。
这对于保障公众健康、预防疾病非常重要。
相关部门和水厂应该加强自来水中含氟量的监测和管理，确保自来水的质量安全。
水中氟的测定实验报告
一、实验目的1. 了解水中氟含量的测定方法。
2. 掌握离子选择电极法测定水中氟含量的原理和操作步骤。
3. 通过实验，学会使用离子选择电极法测定水中氟含量。
二、实验原理水中氟的测定主要采用离子选择电极法。
该方法利用氟离子选择电极的氟化镧晶体膜对氟离子具有选择性响应，在一定条件下，被测试液中氟电极与饱和甘汞电极的电位差可随溶液中氟离子活度的变化而变化，电位变化规律符合能斯特方程式：E = E0 + (0.0591/n) log [F-]其中，E为电池电动势，mV；E0为标准电极电势，mV；n为电子转移数；[F-]为氟离子浓度。
通过测量电极与已知F浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测F浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中F浓度。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：1. 氟离子选择电极2. 饱和甘汞电极或银氯化银电极3. 精密pH计或离子活度计，精确到0.1 mV4. 磁力搅拌器和塑料包裹的搅拌子5. 容量瓶：100 mL、50 mL6. 移液管或吸液管：10.00 mL、5.00 mL7. 聚乙烯烧杯：50 mL、100 mL2. 试剂：1. 基准氟化钠（NaF）2. 乙酸钠（CH3COONa）3. 盐酸（HCl）4. 二水合柠檬酸钠（Na3C6H5O7·5H2O）5. 硝酸钠（NaNO3）6. 氢氧化钠溶液（NaOH）7. 盐酸溶液（HCl）8. 离子强度缓冲液I（TISAB I）9. 离子强度缓冲液II（TISAB II）四、实验步骤1. 准备标准溶液：准确称取0.2210 g基准氟化钠，用水溶解后转入1 000 mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀，得氟化物标准贮备液（CF100 μg/mL）。
2. 标准曲线绘制：取6个100 mL容量瓶，分别加入不同体积的氟化物标准贮备液，用水稀释至标线，摇匀。
用离子活度计测定各溶液的电动势。
3. 待测水样测定：准确吸取一定体积待测水样，用水稀释至100 mL，加入适量TISAB溶液，摇匀。
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实验名称：自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法
一、实验目的
（1）掌握直接电位法的测定原理及实验方法；
（2）了解氟离子选择性电极的基本性能及测定方法；
（3）正确使用氟离子选择性电极和酸度计。
二、实验原理
氟离子选择电极是一种由LaF3单晶制成的电化学传感器。
将氟离子选择电极和参比电极（饱和甘汞电极）插入试液中，由于氟电极对氟离子活度有响应，它的电极电位与氟离子活度的大小有关，而参比电极电势则保持衡定，所以通过测定这两个电极间的电位差可确定溶液氟离子活度的大小。
用氟电极测定氟离子时，最适宜的pH范围为5.5~6.5。
Fe3+，Al3+等离子能与试液中的氟离子生成配合物对测定有干扰，加入大量的柠檬酸，可以消除干扰。
用离子选择电极测量的是溶液中离子的活度而不是浓度，因此必须使试液和标准溶液的离子强度相同，本实验中加入总离子强度调节剂来达到基本固定离子强度。
控制溶液pH及配合物溶液中的Fe3+，Al3+等干扰离子的目的。
即当控制测定体系的离子强度为一定值时，电池的电动势与氟离子浓度的对数值呈线性关系。
通过以E对lg[F]绘制标准曲线图及一次标准加入法，从而求得未知液中的氟离子含量。
测定的基本装置如图表示。
图1 测定氟离子选择性电极电位实验装置图
三、仪器与试剂
1、pHS－3C型酸度计。
2、氟离子选择性电极。
3、饱和甘汞电极。
4、电磁搅拌器。
5、10 ug.mL-1 F-的标准溶液。
6、总离子强度缓冲溶液（TISAB溶液）。
四实验步骤
1．氟离子选择性电极的准备
接通仪器电源，预热20 min，校正仪器，调仪器零点。
氟电极接通仪器负极接线柱，甘汞电极接仪器正极接线柱。
将两电极插入蒸馏水，开动搅拌器，使电位值小于-360 mV。
2. 标准曲线的制作
分别吸取10 ug.mL-1 F-的标准溶液0.50、1.00、3.00、5.00、10.00 mL于50 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB溶液，用去离子水稀释至刻度。
将标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入干的塑料杯中，电极插入被测试液。
开动搅拌器2~3min后，停止搅拌，读取平衡电位（注意：测定时，需由低浓度到高浓度依次测定）。
在作图纸上做E~lg[F]曲线。
3. 水样的测定
吸取水样5.00 mL于50 mL容量瓶中，加10 mL TISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，把溶液全部转入塑料杯中，测定E值（测定水样之前，需用去离子水洗电极至空白电位-360 mV）。
记录水样电位值（E
1
）。
然后加入1.00 mL 20 ug.mL-1 F-的标准溶液，同
样测出电位值E
2，计算出其差值（△E=E
2
-E
1
）。
4. 结果处理
1）、在作图纸上以E对lgC
F-
作图绘制标准曲线，求出该氟离子选择性电极的响应斜率。
2）、根据所测水样的E值从标准曲线上查出氟离子浓度，计算水样中氟的浓度C
F-（ug.mL-1）
3）、根据步骤3一次标准加入法所得△E 和实际测定的电极响应斜率代入方程：
C F-=C S S
S S
X
E/ V
V V
+
()
10-1-1
计算水样中氟离子浓度。
式中C
s 和V
s
分别为标准溶液的浓度和体积。
C
F-
和Vx分别
为试液的氟离子浓度和体积。
五、思考题
1、本实验中加入总离子强度调节缓冲溶液的目的是什么？
六、注意事项
氟电极的空白电位为-360 mV以下或接近。