实验离子选择电极法测定氟离子

1、实验讲义：离子选择电极法测定氟离子一. 实验目的：（1） 了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件；（2） 掌握离子计的使用方法。二. 实验原理：氟化物在自然界广泛存在，有时人体正常组织成分之一。人每日从食物及饮水中摄取一定量的氟。摄入量过多对人体有害，可致急、慢性中毒。据国内一些地区的调查资料表明，在一般情况下，饮用含氟量0.51.5mg/l的水时，多数地区的氟斑牙患病率已高达45%以上，且中、重度患者明显增多。而水中含氟量0.5mg/l以下的地区，居民龋齿患病率一般高达50%60%；水中含氟0.51.0mg/l的地区，仅为30%40%。综合考虑饮用水中氟含量对牙齿的轻度影响和

2、防龋作用，以及对我国广大的高氟区饮水进行除氟或更换水源所付的经济代价，1976年全国颁发的生活饮用水卫生标准制定饮用水中氟含量不得超过1mg/l。水中痕量氟的测定可采用蒸馏比色法和氟离子选择电极法。前者费时，后者简便快捷。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（）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装0.1mg/lnaf和0.1mg/lnacl溶液，以ag-agcl电极为参比电极，构成氟离子选择电极。用氟离子选择电极测定水样时，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，组成的电池为： 氟离子选择电极试液sce如果忽略液接电位，电池的电动势为：e=

3、b0.0592a即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数成正比。氟离子选择电极一般在110-6mg/l范围内符合能斯特方程式。氟离子选择电极具有较好的选择性。常见阴离子no3，so42、po43、ac、cl、br、i、hco3-等不干扰，主要干扰物是oh。产生干扰的原因，很可能是由于在膜表面发生如下反应：laf3 + 3oh la（oh）3 + 3f反应产物f因电极本身的响应而造成干扰。在较高酸度时由于形成hf2而降低f的离子活度，因此测定时，需控制试液的ph在56之间通常用乙酸缓冲溶液控制.常见阳离子除易与f形成稳定配位离子的fe3+、al3+、sn（）干扰外其他不干扰。这几种离子的干扰可加入

4、柠檬酸钠进行掩蔽。用氟离子选择电极测定的是溶液中离子的活度，因此必须加入大量电解质控制溶液的离子强度。 氟离子选择电极测定氟离子时，应加入总离子强度调节缓冲液，以控制溶液ph和离子强度以消除干扰。三.仪器与试剂:离子计; 氟离子选择电极；饱和甘汞电极；电磁搅拌器；100ml容量瓶七只；100ml烧杯两个；10ml移液管。0.1000mol/lf标准溶液；总离子强度调节缓冲液。四.实验步骤：1. 氟离子选择电极的制备：氟离子选择电极在使用前，应放在含10-4mol/lf或更低浓度的f溶液中浸泡，约30分钟。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。其方法是将电极浸入去离子水

5、中，在离子计上测量其电位，然后更换去离子水，观察其电位变化，如此反复进行处理，直至其电位达到稳定并为它的纯水电位为止。2.测量范围及能斯特斜率的测量：在5只100ml容量瓶中用10ml移液管移取0.1000mol/l f标准溶液与第一只100ml容量瓶中，加入tisab10ml，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-2mol/lf标准溶液；在第二只100ml容量瓶中，加入1.00×10-2mol/l f标准溶液10ml和tisab10ml，去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-3mol/l f标准溶液。按上述方法依次配制1.00×10-4

6、-1.00×10-6 mol/l f标准溶液。将适量f标准溶液（浸没电极即可）分别倒入5只塑料烧杯中，放入磁性搅拌子，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，连接好离子计，开启电源搅拌器，依稀至浓依次测量，在仪器数字显示在±1mv内，读取电位值，记录数据。再分别测定其他f标准溶液的电位值。3.氟含量的测定： （ 所测试样为自来水）.标准曲线法：在实验室接取50.0ml自来水于100ml容量瓶中，加入tisab10ml，去离子水稀释至标线，摇匀。全部到入一烘干的烧杯中，按2中方法测定其电位值，并记录数据。平行测三份。标准加入法：在测量后加入1.00ml1.00×10-3m

7、ol/l f标准溶液，再测定其电位值并记录数据。五.实验数据记录及处理：标准曲线法:1. 标准溶液的电势记录:电势/mv浓度对数538.2-6491.1-5443-4386.4-3329.2-22.实验测得自来水的电势为:实验编号123所测电势/ mv507.8507.5507.3求得电势平均值为:ex= 507.5 mv测量的标准偏差： =0.255 相对标准偏差：=0.050%3.浓度对数与电势的关系曲线:由曲线可知,电势与浓度的关系为:e=-52.27c +228.54.自来水中f浓度的计算:将ex= 507.5 mv带入上式,得经过处理的溶液中f浓度为：cx =1.0×10-

8、5.54 mol/l=2.88×10-6 mol/l.所以，自来水中f浓度为：cx=5.76×10-6 mol/l.标准加入法：1. 所测得的加入了f-标准溶液的溶液的电势：实验编号123所测电势/ mv497.0496.6496.82.求得平均值为：496.8 mv测量的标准偏差： =0.2相对标准偏差：=0.04%e=518.20 mv - 507.50 mv = 10.70 mv 所以，cx=c/（10e/s - 1） c=vs*cs/100 式中，vs、cs分别为加入的f-标准液的体积（ml）和浓度（mol/l），s为实验所测得的电极的能斯特响应斜率。代入数据可得c

9、x=2.89×10-6 mol/l. 所以，自来水中f-的浓度为：cx=5.78×10-6 mol/l3.误差分析：实验中由于充分考虑到了各种可能造成误差的因素，因此，结果所产生的误差较小。但由于仪器的问题，使得所测的电位有较大误差，不过因最终要的是线性关系曲线，故对实验结果造成的影响可不计。六注意事项：1. 测量标准溶液时，浓度应由稀至浓，每次测定后用被测试液清洗电极、烧杯及搅拌子。2. 绘制标准曲线时，测定一系列标准溶液后，应将电极清洗至原空白电位值，然后再测定未知液的电位。3. 测定过程中，更换溶液时，测量键应断开，以免损坏离子计。4. 测定过程中，搅拌溶液的速度应恒

10、定。5.氟离子选择电极的纯水电位与电极组成有关，也与所用纯水的质量有关，一般为300 mv左右。氟离子电极暂不用时，宜于干放。七思考题回答：1. 用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时，加入tisab的组成和作用是什么？tisab的组成成分对应的作用0.1 mol/l氯化钠溶液控制离子强度0.25 mol/l hac-0.75 mol/l naac溶液控制溶液的酸度，使ph=5-60.001mol/l柠檬酸钠溶液掩蔽自来水中含有的al3+、fe2+、sn4+等干扰离子，防止f-与金属离子形成配合物2. 标准曲线法和标准加入法各有何特点？比较本实验用这两种方法测得的结果是否相同，如果不同，说明其原因。答：.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。 经比较，通过两种方法在本实验中所得结果基本接近