离子测量曲线图标定方法

实验目的：

⑴了解氟离子选择性电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件；

⑵掌握离子计的使用方法。

实验原理：

     氟离子选择性电极是目前比较成熟的一种离子选择性电极。将氟化镧单晶（掺微量氟化铕）封在塑料管的一端，管内装0.1mol/LNaF和0.1mol/L NaCl溶液，以Ag/AgCl电极为参比电极，构成氟离子选择电极。

     测量水样中的氟离子浓度时，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，构成如下电池：

          氟离子选择性电极 ︳试液‖ SCE

     在忽略液接电位的情况下，电池的电动势可表示为如下：E = b - 0.0592log a（F-） .

由于水样中常含有干扰物质氢氧根离子，可发生以下反应：LaF3+3OH- =La（OH）3+3F-对测定产生正干扰，在较高酸度时形成HF2-而降低F-离子活度，故需用乙酸缓冲溶液控制溶液的pH；常见阳离子如Fe3+,Al3+,Sn（Ⅳ）可与F-形成配合物而产生干扰，故采用柠檬酸钠进行掩蔽；在测量水样中的氟离子活度时必须加入大量电解质控制试液的离子强度；在本实验中使用总离子强度调节缓冲液除去干扰因素。

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5个，100mL塑料烧杯5个，10mL移液管2个；

     0.1000mol/L F-标准溶液，总离子强度调节缓冲液（TISAB）。

实验步骤：

⑴氟离子选择电极的准备：

    在使用氟离子选择电极前，将其浸泡在含有10-4 mol/L F-溶液中浸泡30分钟，然后取出再将其浸入去离子水中，在离子计上测量其电位值，然后更换去离子水，观测其电位变化，直至其电位稳定不变化位置。

⑵线性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-标准溶液于*只容量瓶中，加入TISAB 10mL，用去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-2mol/L F-溶液 ;在第二只容量瓶中加入1.00×10-2mol/L F-溶液10mL和TISAB 10mL，用去离子水稀释至标线，摇匀，配成1.00×10-3mol/L F-溶液 ;按照上述方法依次配制1.00×10-6到1.00×10-4mol/LF-标准溶液。

将浓度为1.00×10-6到1.00×10-2mol/L F-标准溶液分别倒入5只塑料烧杯中，从浓度为1.00×10-6mol/L F-标准溶液开始测起，放入磁性搅拌子，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，接好离子计，开启电磁搅拌器进行测量，当仪器读数不在跳动时读取电位值，按同样方法测定其他浓度F-标准溶液的电位值。

⑶ 氟含量的测定

① 取自来水作为测定试样。

② 标准曲线法： 准确吸取自来水样50.0mL于100mL1.00×10-3mol/L F-溶液容量瓶中，加入TISAB 10mL，用去离子水稀释至标线，摇匀。全部倒入一烧杯中，然后测定其电位值，记为E1,平行测定3份。

③ 标准加入法：在实验②测定结束后，加入1.00mL 1.00×10-3mol/L F-溶液，然后测定其电位值，记为E2。

数据记录及处理：

㈠数据记录如下：

    （1）不同F-离子浓度对应的电位值如下表：

（2）采用标准曲线法时三次测量值如下：

   *次电位值：297.2mV

   第二次电位值：295.5mV

   第三次电位值：296.3mV

平均值：296.3mV

    （3） 采用标准加入法时三次测量值如下：

   *次电位值：271.5mV

   第二次电位值：271.0mV

   第三次电位值：271.2mV

平均值：271.2mV

㈡ 数据处理如下：

（1）E—log（cF-）

实际方程为：E = -53.29x + 3.7  （x为log（cF-） ）

氟离子选择电极的线形范围为：1.00×10-2-----1.00×10-5mol/L；

实际能斯特响应斜率S=53.29

当E1=296.3mV时，从标准曲线可得F-的浓度为3.23×10-6mol/L；

（2）采用标准加入法时，根据公式cx  =△c/（10△E/S -1）, 其中△c =VsCs/100 ，Vs及Cs分别为F-标准溶液的体积（mL）和浓度（mol/L）；△E即两次测定的电位值之差；S为测得电极的能斯特响应斜率, cx为被测F-的浓度；

得：△c=1.00×10-3 L ×1.00×10-3 mol/L/100 = 10-8 mol/L

△E= E1 -E2  =296.3-271.2=25.1mV

S= 53.29

    cx  =5.11×10-6mol/L；

思考题回答：

（1） TISAB的组成为：①缓冲溶液，作用是控制溶液的pH值；②络合剂，作用是掩蔽易与F-标准形成稳定配合物的离子；③盐，作用是调节总离子强度。

（2） 标准曲线法特点：适用于大批量试样的分析，需多次测量才能得到标准曲线。

标准加入法特点：测量准确度高于标准曲线法，测量方法简单。

      Gran作图法特点：需多次加入标准试液，比较麻烦，准确度很高。

     使用标准曲线法与标准加入法得到结果不完全相同的可能原因是：由标准曲线法所确定的方程有误差，从而使测定结果不准确。