氯离子选择性电极的测试和应用

1、实验十一（电化学）、目的要求1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法，同时掌握氯离子选择性电极、玻璃电极、参比电极等的正确使用方法。2掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。3掌握PHS2C或是3B型酸度计的使用方法。、基本原理 氯离子选择性电极是一种测定水溶液中氯离子浓度的分析工具。目前广泛应用于水质、土壤、地质、生物、医药、食品等部门。其结构简单，使用方便。 本实验所用的电极是把AgCl和Ag2S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的。电极结构如图所示。一、电极电位与离子浓度的关系 氯离子选择性电极，是以AgCl作为电化学活性物质，它与AgAgCl电极

2、十分相似。 当它与被测溶液接触时，就发生离子交换反应，结果在电极膜片表面建立具有一定电位梯度的双电层，这样，电极与溶液之间就存在着电位差，在一定条件下，其电极电位与被测溶液中的银离子活度aAg+之间有以下关系：、基本原理令AgCl的活度积为Kap，即 Kap =aAg+aCl-式（1）可表示为 在测量时，选取饱和甘汞电极作参比电极，两者在被测溶液中组成可逆电池，若SCE为饱和甘汞电极的电位，则上述可逆电池的电动势为、基本原理一、电极电位与离子浓度的关系由于 aCl- = cCl-Cl- 式中cCl-和Cl-分别为氯离子的浓度和活度系数，、基本原理一、电极电位与离子浓度的关系E0除与活度系数有关

3、外，它还与膜片制备工艺有关，只是在活度系数恒定，并在一定条件下才可把它看作为常数。这样一来，E与lncCl-或PcCl-之间应呈线性关系。只要测定不同浓度的E值，并将E对lncCl-或PcCl-作图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性电极的测量范围约为10-1510-5摩尔浓度。 、基本原理一、电极电位与离子浓度的关系于是有： 但是，选择性系数与测定方法、测定条件以及电极的制作工艺有关，同时也与计算时所用公式有关。一般离子选择性电极的选择性系数Kij，可定义为 离子选择性电极常会受到溶液中其他离子的影响。即，在同一电极膜上，往往可以有多种离子进行不同程度的交换。离子选择性电极

4、的特点就在于对其特定离子具有较好的选择性，受其他离子的干扰较小。电极选择性的好坏，常用选择性系数来表示。二、电极的选择性和选择性系数、基本原理由式（6）可知，Kij越小，表示j离子对被测离子i的干扰越小，也就表示电极的选择性越好。式中符号，对阳离子取“+”，阴离子取“-”；ai为被测离子的活度，zi为该离子所带的电荷数；aj为干扰离子的活度，zj为干扰离子所带的电荷数。如用于表示Br- 对氯离子选择性电极的干扰，式（6）可具体表示为、基本原理二、电极的选择性和选择性系数 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电极的电极电位E1和

5、E2。显然，E1= E0 RT/nF ln( ai+0)E2= E0 RT/nF ln( 0+Kijaj)因为ai=aj，所以，两电位之差、基本原理二、电极的选择性和选择性系数因此，对于阴离子选择电极 正因为选择性系数与诸多因素有关，所以在表示一个离子选择性电极时通常应注明测定方法及测定条件。这里以一支电极实测值为例，列出其选择性系数为参考。通常把Kij值小于10-3者认为无明显干扰。这个方法又称为分别溶液法IA。、基本原理二、电极的选择性和选择性系数阴离子jNO3- CN- Br- KCl-j5.510-4 1.4.C2O42-CO32-SO42-SO32-4.510-54.610 -5 1

6、10-40.2 从下表可以定性地看出，Br-、CN-、SO32-等离子对氯离子选择性电极的干扰是相当严重的。表1 一些干扰离子对某AgClAg2S膜片电极的选择系数 (分别溶液法IA，M)、基本原理二、电极的选择性和选择性系数、仪器和试剂 磁力搅拌器一台；PHS2型酸度计一台；EDCL型氯离子电极一支；217型饱和甘汞电极一支；容量瓶（1000ml500ml2，250ml5），移液管（50ml）。NaCl（分析纯），KNO3（分析纯），风干土壤样品，0.1% Ca(Ac)2溶液,PH=4.000邻苯二钾酸氢钾。二、试剂一、仪器按图2装好仪器。附近环境应无浓盐酸等酸雾，也无强烈电磁场干扰。一、仪

7、器装置、实验步骤二、溶液配制（事先已配制，直接实验即可）1准确配制一套NaCl标准溶液，浓度为10.00 1.00 0.100 0.0100克/升；必要时可增配3.00 0.300和0.0300克/升。2配制0.100M的KNO3溶液和0.100M的NaCl溶液各500ml。、实验步骤三、土壤样品的处理1在干燥洁净的烧杯中用台秤称取风干土壤样品W克（约10克），加入0.1% Ca(Ac)2溶液V ml（约100ml），搅动几分钟，静置澄清或过滤。、实验步骤2用干燥洁净的吸管吸取澄清液3040ml，放入干燥洁净的50ml烧杯中，待测。四、从稀到浓测量各种浓度标准溶液的E值。五、测量0.100M

8、NaCl溶液和0.100M KNO3溶 液，以及土壤样品溶液的E值。六、洗净电极 氯离子选择电极、217型甘汞电极、玻璃电极宜浸在蒸馏水中，长期不用可洗净干放，但再使用前需用蒸馏水充分浸泡。、实验步骤一、以E对lg c作图(标准曲线)。二、计算KCl-NO3-。三、按下式计算风干土壤样品中NaCl含量，NaCl% = (cx V/1000W)100%式中：cx为从标准曲线上查得的样品溶液中NaCl含量。、数据处理附PHS-2型酸度计的使用：一、仪器标定1接通电源，预热30分钟。2清洗玻璃电极与甘汞电极，用滤纸轻轻吸干电极表面的水（注意：不能用力摩擦玻璃电极），并接好所有的连线。3将“选择”开关调至“pH”档。 4将“斜率”旋扭按顺时针旋到底（即100%的位置）。5量取少量pH= 6.86 或pH= 9.18的标准缓冲溶液，插入玻璃电极与甘汞电极。 6调节“定位”旋扭，使显示的读数与该缓冲溶液的pH相一致。附PHS-2型酸度计的使用：7取出电极，用蒸馏水清洗干净，用滤纸吸干水分，再插入pH= 4.00的标准缓冲溶液中，调节“斜率”旋扭，使显示的读数与该缓冲溶液的pH相一致。8仪器经标定后，“定位”和“斜率”旋扭不应再有变动。附PHS-2型酸度计的使用：二、电