氯离子选择性电极的测试和应用资料精编版

1、 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 【目的要求】【目的要求】 1. 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试 方法。方法。 2. 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的 基本原理。基本原理。 3. 掌握氯离子选择性电极的使用方法。掌握氯离子选择性电极的使用方法。 4. 了解固定离子强度的意义及方法。了解固定离子强度的意义及方法。 5. 了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。 主菜单 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂

2、师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 二、预习要求 1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法；了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法； 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理；掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理； 掌握氯离子选择性电极的使用方法。掌握氯离子选择性电极的使用方法。 2.了解酸度计的使用方法（测量直流毫伏值）了解酸度计的使用方法（测量直流毫伏值） 。 完成上一步主菜单 3. 了解固定离子强度的意义及方法。了解固定离子强度的意义及方法。 。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31

3、 三、实验原理 完成主菜单上一页 离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通 过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。 该技术广泛应用于海洋、土壤、地质、化工、医学该技术广泛应用于海洋、土壤、地质、化工、医学 等各个领域中。等各个领域中。 本实验所用的氯离子选择性电极是把本实验所用的氯离子选择性电极是把AgCl和和 Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管， 并以全固态工艺制成。其结构如下图所示。并以全固态工艺制成。其结构如下图所示。 临沂师范学院化学化工

4、学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 氯离子选择性电极结构示意图氯离子选择性电极结构示意图 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 三、实验原理 Cl . 0 lna F RT EE 完成主菜单上一页 1. 电极电位与离子浓度的关系电极电位与离子浓度的关系 离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电 化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜化学敏感元件，将其插入待测

5、液中时，在膜-液界面液界面 上产生一特定的电位响应值。上产生一特定的电位响应值。 电位与离子活度间的关系可用能斯特电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方方 程来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式程来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式 成立：成立： (1) 由于：由于： (2) ClCl Ca 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 实验原理实验原理 根据德拜休克尔极限公式：根据德拜休克尔极限公式： (3) 其中，其中，I为离子强度。在测定工作中，只要固定离为离子强度。在测定工作中，只要固定离 子强度，则子强度，则

6、可视作定值，所以式可视作定值，所以式(1)可写为：可写为： (4) 由上式可知，由上式可知，E与与lnCCl-之间呈线性关系。只要我之间呈线性关系。只要我 们测出不同们测出不同CCl-值时的电位值值时的电位值E，作，作E-lnCCl-图，就可了图，就可了 解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性 电极的测量范围约为电极的测量范围约为10-1moldm-310-5moldm-3。 Ilog常数 Cl C F RT EEln 0 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 离子选择性电极对待测

7、离子具有特定的响应特性，但 其它离子仍可对其产生一定的干扰。电极选择性的好 坏，常用选择系数表示。若以i和j分别代表待测离子及 干扰离子，则： (5) 式中，Zi及Zj分别代表i和j离子的电荷数；kij为该 电极对j离子的选择系数。式中的“”及“”分别 适用于阴、阳离子选择性电极。 由上式可见，kij越小，表示j离子对被测离子的干 扰越小，也就表示电极的选择性越好。通常把kij值小 于10-3者认为无明显干扰。 2. 离子选择性电极的选择性及选择系数 j i Z Z jiji aka nF RT EEln 0 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 202

8、1-7-31 当zizj时，测定kij最简单的方法是分别溶 液法。就是分别测定在具有相同活度的离子i和j 这两个溶液中该离子选择性电极的电位E1和E2， 则： (6) (7) (8) 0ln 01 i a nF RT EE jija k nF RT EE0ln 02 ij k nF RT EEEln 21 Kij的测定的测定 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 对于阴离子选择性电极： RT nFEE kij 21 ln 主菜单 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 仪器试剂

9、仪器试剂 仪器仪器 PHS-3C型精密PH计1台； 电磁搅拌器1台； 217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)1只； EDCL型氯离子选择性电极1只； 容量瓶(1000mL)1只、(100mL)10只； 移液管(50mL)1只、(10mL)6只。 试剂试剂 KCl、KNO3(试剂均为分析纯)； 0.1%Ca(Ac)2溶液； 风干土壤样品。 主菜单 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 217型饱和甘汞电极型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极双液甘汞电极) 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-

10、7-31 实验步骤实验步骤 氯离子选择电极活化 氯离子选择电极在使用前，应先在 0.001moldm-3的KCl溶液中活化1h，然后在蒸馏 水中充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。 2. 标准溶液配制 称取一定量干燥的分析纯KCl配制成0.1 moldm-3的标准液，再用0.1 moldm-3的KNO3溶 液逐级稀释，配得510-2 moldm-3、110-2 moldm-3、510-3moldm-3、110-3 moldm-3、 510-4 moldm-3、110-4 moldm-3的KCl标准液。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-

11、31 3. 连接接好仪器。 4. 标准曲线测量 (1) 仪器校正：接通电源，按下“mV”按键，调 节“零点调节器”，使读数在0之间(温度调 节器、斜率调节器在测mV值时不起作用)。 (2) 测量：用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干。将 电极依次从稀到浓插入标准溶液中，充分搅拌 后测出各种浓度标准溶液的稳定电位值。 5. 选择系数的测定 配制0.01 moldm-3的KCl和0.01 moldm-3的 KNO3溶液各100mL，分别测定其电位值。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 实验步骤实验步骤 主菜单 6. 自来水中氯离子含量的测定

12、称取0.1011gKNO3，置于100mL容量瓶中，用自 来水稀释至刻度，测定其电位值，从标准曲线上求 得相应的氯离子浓度。 7. 土壤中NaCl含量的测定 (1) 在干燥洁净的烧杯中用台称称取风干土壤样 品W克(约10g)，加入0.1%Ca(Ac)2溶液VmL(约100mL)， 搅动几分钟，静置澄清或过滤。 (2) 用干燥洁净的吸管吸取澄清液30mL40mL， 放入干燥洁净的50mL烧杯中，测定其电位值。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 注意事项注意事项 u如果被测信号超出仪器的测量范围或测量端开 路时，显示部分会发出闪光表示

13、超载报警。 u接口接触良好，电极的引入导线应保持静止， 否则会引起测量不稳定。 u实验中测出的电位值需反号。 u注意217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)中溶液 量(酸度计读数不稳，一直再变)。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室 2021-7-31 数据处理数据处理 1. 以标准溶液的E对lgCci-作图绘制标准曲线。 2. 计算 ，对本次实验测定方法和仪器作出 评价。 3. 从标准曲线上查出被测自来水中氯离子的浓度。 4. 按下式计算风干土壤样品中NaCl含量。 式中，Cx为从标准曲线上查得的样品溶液中Cl- 浓度；M为NaCl的摩尔质量。 %100 1000 %NaCl W VMC x 3 ,NOCl k 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研