直接电位法测定水中微量氟的含量.docx

实验13 直接电位法测定水中微量氟的含量1. 实验目的 掌握直接电位法的基本原理和操作； 了解氟离子选择性电极的构造及测定氟离子的工作电池的构成； 学会用标准曲线法和标准加入法对水中微量氟离子含量的测定。2. 仪器和试剂pHS25pH计，pF1氟离子选择性电极，232饱和甘汞电极10.00mg/L氟离子标准溶液；总离子强度调节剂；自来水样3. 实验原理 工作电池电动势与氟离子浓度的关系：直接电位法是将指示电极、参比电极与待测溶液组成的工作电池，测定该电池的电动势，依据电动势与待测物质含量的关系，求出待测物质的含量：E=K-2.303RTFlgcF利用氟离子选择电极作指示电极，和做参比电极组成工作电池，利用电位仪测定电池电动势。 标准曲线法原理:测定电池的电动势与试液中氟离子浓度的对数呈线性关系，这是离子选择性电极测定氟离子的理论依据。做出标准曲线，求出试液中氟离子的浓度：cF=VScSV0+VS10ES-V0V0+VS 总离子强度调节剂的作用：NaCl充当通常意义的离子强度调节剂，控制溶液的离子强度，使溶液的离子强度、活度系数保持恒定。柠檬酸钠充当掩蔽剂，避免F-与Al3+、Fe3+络合而使游离F-浓度降低，干扰测定。而柠檬酸盐可以消除Al3+、Fe3+的干扰。乙酸和乙酸钠充当缓冲剂控制溶液pH值在5.05.5间：pH过低，易形成HF，使F-的浓度降低；PH值过高，LaF3将与OH-反应释放出F-，浓度增加的响应，影响电极使用寿命。4. 实验步骤 标准曲线法的步骤：用刻度移液管分别吸取1.00、2.00、3.50、6.00及10.00mL10.00mg/L氟离子标准溶液于50mL容量瓶中，加10mLTISAB，用蒸馏水定容。由此配得氟离子浓度分别为0.20、0.40、0.70、1.20及2.00mg/L的标准系列溶液。将标准系列溶液从低浓度到高浓度逐个转入塑料烧杯，指示电极和参比电极侵入其中；在电磁搅拌下，读取平衡电位E。按E=K-S lgF在坐标纸上作ElgF标准曲线，求出标准曲线的斜率S。用移液管移取25mL自来水样于50mL容量瓶中，加入10mLTISAB，用蒸馏水定容，将上述溶液倒入塑料烧杯，测得电位；从标准曲线查得试液中氟的含量，求出待测自来水中氟的含量：F,自来水(mg/L)=5025F 标准加入法的步骤：在上述已用标准曲线法测得电位的试液中，加入1.00mL10.00mg/L氟离子标准溶液，继续测得电位E2,按F=VSSV0+VS(10ES-V0V0+VS)-1求出试液中氟的含量，求出自来水中氟的含量：F,自来水(mg/L)=5025F5. 实验数据记录与处理标准曲线法的实验数据氟标准溶液/mL1.002.003.506.0010.00氟含量F/(mgL-1)0.200.400.701.202.00lgF-0.70-0.40-0.150.080.30电位E/mV284265250236227标准曲线法测定结果标准曲线斜率S试液的电位E/mV试液中氟含量/(mgL-1)自来水氟含量/(mgL-1)-57.862740.280.56标准加入法测定结果E1/mVE2/mVE/mV试液中氟含量/(mgL-1)自来水氟含量/(mgL-1)274261-130.280.566. 实验讨论与思考 电位分析法分哪两类？直接电位法的基本原理是什么？答：直接电位法和电位滴定法。直接电位法的基本原理是通过测量电池电动势来确定指示电极的电位，然后根据Nernst方程由所测得的电极电位值计算出被测物质的含量。 氟例子选择性电极的构造是怎样的？测定氟离子溶液的工作电池是由哪两支电极构成的？这两支电极各起什么作用？答：本实验选择氟离子选择电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极与被测溶液组成电池，利用电位仪测定电池电动势，电位的电池组如下： HgHgCl2 | KCl（饱和）| 待测溶液（Cx）| LaF3 | 0.1M NaF, 0.1M NaCl | AgClAg 甘汞电极 氟离子选择电极 在构成的电极中，饱和甘汞电极的电位保持不变，氟离子选择电极中氟化镧薄膜和内参比电极溶液中均含有F,由于内参比电极溶液中的F浓度保持恒定，使内参比电极电极电位保持恒定。因此，电极电动势(氟离子选择电极电位)仅随待测溶液中F浓度变化而变化。 用氟离子选择性电极直接测得的是氟离子的浓度还是活度？若测定氟离子的浓度，应采取什么措施？答：离子选择性电极测量的是溶液中的离子活度，通常定量分析需要测量的是离子的浓度，不是活度，所以必须控制试液的离子强度，才可以近似认为测量的是离子浓度。本实验加入总离子强度调节缓冲剂（TISAB）以控制酸度、保持一定的离子强度和消除干扰离子对测定的影响。 总离子强度调节剂包含哪些组分？这些组分的作用各是什么？答：高浓度惰性电解质NaCl，靠很高的离子强度，使溶液的离子强度、活度系数保持恒定；酸碱缓冲对乙酸和乙酸钠，保证pH处于一定范围内，使分析物全部以被检出的形态存在，控制溶液pH值在5.05.5间：pH过低，易形成HF，使F-的浓度降低；PH值过高，LaF3将与OH-反应释放出F-，浓度增加的响应，影响电极使用寿命；掩蔽剂柠檬酸钠，由于被分析的体系往往是复杂的，其中可能含有各种干扰物质干扰检测，故溶液中往往需要加入适当的掩蔽剂来掩蔽干扰物，本实验中避免F-与Al3+、Fe3+络合而使游离F-浓度降低，干扰测定。 用两种不同的方法（标准曲线法和标准加入法）测得的结果是否会完全相同？为什么？答：经比较，通过两种方法在本实验中所得结果基本相同，故可认为此次测量中由于溶液的性质所带来的干扰较小。两种方法皆比较理想。标准曲线法可以适用于多次测量，并且要求标准溶液和样品具有恒定的离子强度,并维持在适宜的pH范围内.调节离子强度所用电解质不应对测定有干扰，调节离子强度的溶液，也常加入适当的络合剂或其他试剂以消除干扰离子的影响。标准加入法是在其他组分共存情况下进行测量的，因此实际上减免了共存组分的影响，古这种方法适合于成分不明或是组成复杂的试样的测定。 氟离子选择性电极测定水中微量氟的实验中标准曲线法为什么采用不等间距的方法（如1