实验十四水中微量氟的测定(精)

1、实验十四 水中微量氟的测定（3学时）一、实验目的1. 了解用氟离子选择电极测定水中微量氟的原理和方法。2. 了解总离子强度调节缓冲溶液的意义和作用。3. 掌握用标准曲线法测定水中微量氟的方法二、实验原理离子选择电极是一种化学传感器，它将溶液中特定离子的活度转换成相应的电势。氟离子选择性电极（简称氟电极）是对溶液中的氟离子有专属性的离子选择电极。氟电极由LaF3单晶敏感电极薄膜、Ag - AgCI内参比电极和 0.1 moll 一 1NaCI 0.1 mol LlaF内参比溶液组成，其基本构造如图71所示。测定F浓度的方法与测定 pH值的方法相似。当氟电极（指示电极）与饱和甘汞电极（参比电极）插

2、入被测溶液中组成原电池时，其电池的电动势£与F-离子活度的对数值成直线关系：2.303RT& = K -F|gaF-式中K值为包括内外参比电极的电势、液接电势等的常数。通过测量电池电动势可以测定f-离子的活度。当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，贝y：.2.303RT.亠&二 K-F |gCF-&与F-离子的浓度Cf-的对数值成直线关系。因此，为了测定F-离子的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的惰性电解质作总离子强度调节缓冲溶液（TISAB ），使它们的总离子强度相同，并起到控制酸度和掩蔽干扰离子等作用。氟电极只对游离的 F-离

3、子有响应。在酸性溶液中，H +离子与部分 F-离子形成 HF或HF?-，会降低F-离子的浓度。在碱性溶液中，LaF3薄膜与OH -离子发生交换作用而使溶液中F-离子浓度增加。因此溶液的酸度对测定有影响，氟电极适宜于测定的pH范围为57。此外，能与F离子生成稳定配合物或难溶沉淀的元素，如Al、Fe、Ca、Mg、稀土元素等会干扰测定，通常在测定时加入掩蔽剂（如柠檬酸、EDTA等）掩蔽。F-离子浓度在10-110-6mol L-1（ F-）范围内时，电动势 £与pF（F-离子浓度的负对 数）成直线关系，可用标准曲线法进行测定。三、仪器和试剂（-）仪器PHD 1B型数字酸度计或 PHS 2型

4、酸度计，PF 1型氟电极，232型饱和甘汞电 极，电磁搅拌器，50mL塑料烧杯2只，50mL容量瓶5只，5mL和10mL的吸量管。（二）试剂1（1）0.1mol L NaF标准溶液：将分析纯的 NaF在120C烘干2h,冷却后准确称取 4.1988g于小烧杯中，用蒸馏水溶解后定量转移到 1000mL容量瓶中，定容，摇匀。然后储 存于聚乙烯瓶中，备用。（2）总离子强度调节缓冲溶液（TISAB ）：于lOOOrnl烧杯中，加入 500mL蒸馏水和 57mL冰醋酸、58gNaCl、12g柠檬酸钠（NasCeHsO?，2出0），搅拌至溶解。将烧杯放在冷 水浴中，缓缓加入 6mol L 1NaOH溶液，

5、直到pH在5.56.5之间（约125mL）,冷至室 温，转入1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。四、实验内容（）氟电极的准备氟电极使用前应在蒸馏水中浸泡数小时或过液，或在10 3mol L 1NaF溶液中浸泡12h，再用蒸馏水洗到空白电势 为320mV左右。电极晶片勿与坚硬物碰擦，晶片上如 沾有油污，用脱脂棉依次以酒精、 丙酮轻拭，再用去离子水洗净。连续使用期间的间隙内，可浸泡在水中；长期不用，应清洗至空白电势值后， 风干，按要求保存。为防止晶片内侧附 着气泡而使电路不通，在电极第一次使用前或测量后，可让晶片朝下，轻击电极杆，以排除图72离子选择电极测量装置示意图晶片上可能附着的气

6、泡。«1.塑料管2.Ag AgCl内参比电极1.离子电极2.参比电极 3 塑料烧杯3.内参比溶液4.LaF3晶体4.搅拌棒 5.电磁搅拌器图71氟电极基本构造示意图（二）标准曲线的绘制取5个50mL容量瓶并编号，用吸量管移取5.00mL0.1mol L 1NaF标准溶液和2- 1lOmLTISAB溶液于第1号容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，得 10 mol L NaF标准 溶液。然后取5.00 mL 10 mol L NaF标准溶液于第2号容量瓶中，加入9mL TISAB溶液, 用水稀释至刻度，摇匀，得 103mol L 1NaF标准溶液。类似地，逐级稀释得到一组浓度为一2一 1

7、一 3一 1一 4一 1一 5一 1一 6一 110 mol L、10 mol L、10 mol L、10 mol L 、10 mol L NaF 的标准溶液。用滤纸吸去悬挂在电极上的水滴，将标准系列溶液由低浓度.到高浓度 依次转移到50mL的塑料烧杯中，放入搅拌棒，插入氟电极和饱和甘汞电极，并按图7 2连接好，在电磁搅拌器搅拌 3min后，停止搅拌，读取并记录电池电动势， 每隔半分钟读取 1次，直到3min内不变为止。每次更换溶液时，都必须用滤纸吸干电极上吸附着的溶液再进行下一 种溶液的测定。在普通坐标纸绘制£pF图，即得标准曲线。（三）水样的测定取水样25.00mL于50mL容量

8、瓶中，加入10mLTISAB溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。将氟电极用蒸馏水清洗到与起始空白电势值（约320mV）相近后，用滤纸吸去电极上&值。从一 1 (mgL ) °的水珠，并把电极插入待测水样中，在与标准曲线相同的条件下测定其电动势 标准曲线上查出所测水样中所含F一的浓度CF_,按下式计算水样中的含氟量50氟含量（mg C >Mf 1000 -F25式中：Mf为F的摩尔质量;50为稀释倍数。25注释 氟电极的空白电势，即电极在不含F 一离子的蒸馏水中的电势，约为320mV。 用磁力搅拌器搅拌时，试样与标准溶液搅拌速度应相等。 电势平衡时间随F一离子浓度减小而延长。在同一数量级内测定水样，一般在几分钟内可达平衡，在 测定中，待平衡电势在3min内无明显变化即可。达到平衡电势所需时间还与电极状态、溶液温度等有关。思考题1用氟电极测定F 一离子浓度的原理是什么？2. 用氟电极测得的是F一离子的浓度还是活度