《仪器分析实验》讲义

实验一酸度计主要性能的检验及溶液pH的电位测定

一、实验目的

1、掌握溶液pH值电位测定法的原理和实验方法；

2、学会使用酸度计和主要性能的检验。

二、方法原理

溶液的p H值是溶液中H+离子浓度或酸碱性的一种表示方法。

pH值电位测定的电池组成：指示电极| 试液|| 参比电极

指示电极：pH玻璃电极

参比电极：饱和甘汞电极(SCE)

电池电动势：E＝K + 0.059V p H(25℃)

式中K在一定条件下为常数(与参比电极电位、不对称电位等有关)。因此，只要难确测定E电池的电位，即可测得溶液的p H值。

因为常数项K值难于准确知道，所以只能利用已知准确pH值的标准缓冲溶液，对仪器进行定位，校准校正曲线的截距。然后可以在电表的度盘上直接读出pH的数值来。

酸度计适用于工矿企业、农业医药、环保等单位取样测定水溶液的酸度（pH值）和测量电极电位（mV值）。如配上适当的离子选择电极、则可以作为电位滴定分析的终点显示器。所以评价和检验其质量的高低，熟练掌握其使用方法显得尤为重要。

本实验从外观和示值准确性和示值重现性的主要性能对其进行检验并对未知溶液进行pH的直接电位法测定。

示值准确性以基本误差表示，仪器用标准缓冲溶液校准后，在测量与标准溶液的pHs相差约3pH单位的另一标准缓冲溶液，所得示值与同一温度下的标准值（pHs）之差，称为基本误差。

仪器示值重现性的检定，先用标准缓冲溶液校准仪器，再测量另一种标准缓冲溶液。如此重复五次。五次测量间的最大差值，为重复性误差。

三、仪器与试剂

1、仪器：pHS－3C 酸度计、pH玻璃电极、饱和甘汞电极(SCE)、温度计

2、试剂：缓冲溶液的配制方法：

（1）酸性缓冲溶液甲：0.05 mol.L－1邻苯二甲酸氢钾

将KHC8H4O4（A.R）晶体在115±5℃下烘干2－3小时，取出放在干燥器内冷却45分钟左右。称取1.021g，溶于去离子水中，在容量瓶中稀释至100mL。

(2) 中性缓冲溶液乙(0.025 mol.L－1磷酸二氢钾，0.025 mol.L－1磷酸氢二钠)：

将分析纯试剂在115±5℃下烘干2－3小时，(温度不能太高，避免生成缩合磷酸盐)，取

出放在干燥器内冷却45分钟左右。称取KH2PO4 0.340g、Na2HPO4.10H2O 0.895g，溶于(除去CO2)重蒸馏水中，在容量瓶稀释至100mL。

(3) 碱性缓冲溶液丙（0.01 mol.L－1硼砂），

称取0.381克分析纯Na2B4O5 (OH)48H2O溶于(除去CO2)重蒸馏水中，在容量瓶中稀释至100mL(注意：硼砂不能烘干，称量前，试剂应放在以蔗糖和NaCI饱和溶液为干燥剂的保干器中平衡数天，使其组成恒定)。

一般缓冲溶液保存2－3个月，三种缓冲溶液在不同的温度下的pH值见下表：

四、实验步骤

一、酸度计性能检验

1、酸度计的外观检查

(1) 玻璃电极无裂缝，内参比电极应浸入溶液内

(2) 饱和甘汞电极，饱和KCl应充满溶积的2/3以上，并有少许KCl晶体，KCl溶液应能缓慢渗出。

2、仪器的校正与定位

(1) pH计的调试准备：将选择开关调到pH档，温度旋钮对准溶液的温度值（用温度计测出

溶液的温度），把斜率调节旋钮调到100%位置。

(2) 用去离子水清洗电极后，用滤纸擦干水分，插入pH6.86的标准缓冲溶液中，调节定位旋

钮，使仪器显示读数与该标准溶液在当时温度下的pH值一致。

(3) 用去离子水清洗电极后，用滤纸擦干水分，再插入pH4.00的标准缓冲溶液中，调节斜率

旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液中当时的温度下的pH值一致。

重复(2) (3)直至不再用调节定位器或斜率调节两旋钮为止。

3、酸度计示值准确性的检验

，从表中查出其pH s（如25℃时，pH 测量并记录0.01molL－1的硼砂标准缓冲溶液的pH

测

为9.18），

测定三次，求出平均值。算出示值准确性的基本误差。

基本误差＝pH

－pH s

测

4、仪器示值重现性的检定

(1) 用pH4.00的标准缓冲溶液校准仪器后，测量并记录pH6.86的标准缓冲溶液，如此重复五次

(2) 五次测量值间的最大差值，为重复性误差。

3、酸度计表示值准确性的检定

二、未知溶液pH值测的量：

用pH试纸初测出试液的pH，选用适当的pH标准缓冲溶液定位，测出未知溶液的pH。

五、数据处理

1、基本误差＝pH测－pH s。

2、重复性误差

3、未知溶液的pH

要求用表格的形式列出原始数据和计算结果（自己设计表格）

注：请查阅复合电极的使用方法。

实验二 饮用水中氟含量的测定（氟离子选择性电极）

一、实验目的

1、巩固离子选择性电极的理论，了解氟选择性电极的构造及测定氟浓度的原理和基本方法；

2、学会电池的安装，使用pH 计测量电动势的方法；

3、了解氟选择性电极测定氟浓度的条件。

二、方法原理

氟是人体必须的微量元素，摄入适量的氟有利于牙齿的健康，但摄入过量的氟对人体有害，轻则造成斑釉牙，重者会引起氟中毒，造成氟胃症。在饮用水中比较适宜的含量范围为0.5～1mg.L -1。饮用水中痕量氟的测定可采用蒸馏比色法和氟离子选择性电极法，前者费时，后者简便快速。

氟离子选择性电极是目前最成熟的一种离子选择性电极，是一种典型的单晶膜电极，其敏感膜由掺入微量氟化铕（增加导电性）的LaF 3单晶片制成，构造见下图，将膜封在塑料电极管的一端，管内装0.1 mol.L －1的NaCl 和0.1 mol.L －1NaF 溶液作内参比溶液，其中插入Ag －AgCl 丝作内参比电极，膜中传递电荷的离子是F －，所以响应的离子是F －。

测定水样时，以氟离子选择性电极为指示电极，以饱和甘汞电极为参比电极，组成的测量电池为：氟离子选择性电极│试液‖SCE φF ＝φ

Ag －AgC ＋K －

F a F

RT

lg 303.2 电池电动势E 电池＝φSCE

－φAg －AgC －K ＋

F a F

RT

lg 303.2 令K ’＝ φ

SCE

－φAg －AgC －K

E 电池＝K ’＋

F a F

RT

lg 303.2 25℃时，E 电池＝K ’＋0.0592 lg a F （或E 电池＝K ’－0.0592 p F ）

即在一定的条件下，电池电动势E 电池与溶液中的F －

活度的对数呈直线关系，这就是应用氟离子选择性电极直接电位法定量分析F －的理论依据，其线性范围一般在5×10－7～1×10－1 mol.L －1。

氟离子选择性电极具有较好的选择性，常见阴离子NO 3－

、SO 42－、PO 43－

、AC －、X －

、HCO 3－

等不干扰，主要的干扰离子是OH －

，干扰的原因是在膜表面发生如下反应：

LaF 3＋3OH －＝La(OH)3＋3F －

测定时，适宜的pH 范围是5～6，pH 低时，F －生成HF 而产生负误差；pH 高时，由于上述