仪器分析-电化学报告-F离子

福州大学实验报告课程名称：仪器分析实验实验类型：电化学实验实验项目名称：离子选择电极法测定含氟牙膏中氟的含量学生姓名：陈静康年级专业：2009级化学类3班学号：040902328同组学生姓名：孙画方菁豆洁张诗群张鹏指导老师：王建老师实验地点：化学化工学院实验中心北楼实验日期：2012年4月19日一目的要求1.掌握用标准曲线法测定未知物浓度。2.学会使用离子计和离子选择性电极。二原理氟离子选择电极的电极膜由LaF3单晶制成，电极电位（25oC）为：测量电池为：氟离子选择电极│试液（c=x）‖SCE测定时试液中应加入离子强度调节剂TISAB。标准曲线法，配制一系列标准溶液，以电位值φ对logC作图，然后由测得的未知试液的电位值φ，在标准曲线上查得其浓度。三仪器与试剂仪器：数字离子酸度计；磁力搅拌器；电极：氟离子选择电极和饱和甘汞电极。试剂：1.0×10-1mol/LF—标准贮备液：准确称取NaF(120oC烘1h)4.199g溶于1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。贮存于聚乙烯瓶中待用；1.000×10-2—1.00×10-5mol/LF—标准溶液用上述贮备液配制；配制离子强度调节剂(TISAB)：称取NaCl58克，柠檬酸钠10克，溶解于800毫升蒸馏水中，再加入冰醋酸57毫升，用固体氢氧化钠（或40％氢氧化钠溶液）调节到pH=5，最后稀释到1升。样品（日用牙膏）。四实验步骤1．氟离子选择电极的准备将氟离子选择电极泡在1×10-4mol/L氟离子溶液中约30min，然后用蒸馏水清洗数次直至测得的电位值约为-300mV(此值各支电极不同)。若氟离子选择电极暂不使用，宜于干放。2．绘制标准曲线在5只100mL容量瓶中分别配制内含5mL离子强度调节剂的1.000×10-2—1.00×10-5mol/L氟离子标准溶液。将适量标准溶液(浸没电极即可)分别倒入5只塑料烧杯中，插入氟离子选择和饱和甘汞电极，边接线路，放入搅拌子，由稀至浓分别测量标准溶液的电位值(为什么)测量完毕后将电极用蒸馏水清洗直至测得电位值-300mV左右待用。3．试样中氟的测定试样用自来水或牙膏，若用牙膏，用小烧杯准确称取约1g牙膏，然后加水溶解，加入5mLTISAB。煮沸2min，冷却并转移至100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，待用。若用自来水，可直接在实验室取样。标准曲线法准确移取自来水样50mL于100mL容量瓶中，加入5mLTISAB，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。然后全部倒入一烘干的塑料烧杯中，插入电极，连接线路。在搅拌条件下待电位稳定后读取电位值φx(此溶液别倒掉，留作下步实验用)。五实验数据记录和处理实验数据记录：

1.标准曲线绘制表一浓度（mol/l）1.00×10-65.00×10-61.00×10-51.00×10-41.00×10-3电位值（mv）-310-278-258-199-1382.牙膏试样相关数据M（牙膏）=1.3504g牙膏溶液：E=-191mV3.原始数据初步处理表二12345含氟牙膏Cf（mol/L）1.00×10-65.00×10-61.00×10-51.00×10-41.00×10-31.30×10-4Lg(Cf（mol/L）)-6.00-5.30-5.00-4.00-3.00-3.87E(mV)-310-278-258-199-138-1914.结果处理进行初步的处理后，得到E/mv~log(CF/mol·l-1)初步的拟合直线方程为：E/mv=58.168×log(CF/mol·l-1)+34.461回归系数R2=0.9976观察图像可知，该图的线性较差，又可知点（-6.00，-310）与其他的点有较大的偏差，已经超出了仪器能检测的范围，即该点不应该出现在标准曲线上，应该舍去。舍去点（-6.00，-310）后作标准曲线，如下图：E/mv~log(CF/mol·l-1)初步的拟合直线方程为：E/mv=60.49732×log(CF/mol·l-1)+43.40092 回归系数R2=0.99992后面一条曲线的线性较前面一条曲线有明显改善，由此可知1.00×10-6mol/L已经接近或者超过仪器的检测限度，故应取后一条曲线作为标准曲线进行计算。用origin软件进行处理，调用标准曲线，将E=-191mV代入标准曲线的方程可以得到log(CF/mol·l-1)=-3.875。所以可得CF=1.33×10-4mol/L又M（F）=18.998（g/mol）所以牙膏中F-的含量为：1.33×10-4mol/L×18.998g/mol1.3504g六实验讨论1.F-离子电极为膜电极，膜电极的响应没有绝对的专一性，而且只有相对的选择性。F电极的选择性很高，但仍有OH-会干扰。这是由于晶体膜表面会发生反应：LaF3（固）+3OH-=La（OH）3（固）+3F-，所以放出来的F-将增高试液中F-的含量。另外，若PH过低，会形成HF或者HF2-而影响F-2.实验将F-电极与外参比电标（饱和甘汞电极）组成电池，在接近零电流（实验回路电阻大）的条件下测量电池电动势，此电池电动势称为相对于给定参比电极而确定的研究电极电势。“电极/溶液”之间的绝对ψ无法直接测量，在处理电极过程动力学时也不需要，计算电池电动势，可采用相对电势来代替绝对电势。3.本实验中F-电极作为负极，所测得的ψ为负数，随着浓度的增加，ψ增加，测量时，应由浓度低的溶液往浓度高的溶液进行。这样能减少更换溶液不慎引入浓度变化，引入实验误差。4.F离子选择电极膜电位的产生是由于影响离子在敏感膜表面扩散及建立双电层的结果。电极达到平衡时的时间可用响应的时间来表示，响应时间不仅取决于敏感膜的绝对性质，尚与相应离子的扩散速度、浓度、共存离子种类、试液温度等因素有关。试验中，采用搅拌试液的方法来加快扩散速度，缩短响应时间。5.氟电极不应用干燥保存，氟离子储备液不能用玻璃瓶装，而要用聚乙烯瓶子装，参比电极应充满饱和kCl溶液，不能有气泡。七问题与讨论1.写出离子选择电极的电极电位完整表达式。答：ψF-=k-（RT/F）·lnaF-其中，k为常数，包括内参比电极的电位与膜内的相间电位；aF-为电极外含F-溶液中F-的活度。2.为什么要加入离子强度调节剂？答：实验中在标准系列溶液和试液中加入