离子选择电极法测定天然水中F-
实验题目：离子选择电极法测定天然水中F-
一、实验目的
1．掌握电位法的基本原理。

2．学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理方法。

二、实验原理氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的电位指示电极，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。

氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：在式中，为25℃时电极的理论响应斜率，其它符号具有通常意义。

由于用离子选择电极测量的是溶液中离子的活度，而通常定量分析需要测量的是离子的浓度，不是活度。

所以实验中必须控制试液的离子强度。

如果测量试液的离子强度维持一定，则上述方程可表示为：
E(电池) = K + (F,外)
用氟离子选择电极测量F-时，最适宜pH范围为~。

pH值过低，易形成HF，影响F-的活度；但pH值过高，易引起单晶膜中La3+的水解，形成La(OH)3，影响电极的响应。

故通常用pH为6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH。

柠檬酸盐还可消除A13+、Fe3+的干扰。

三、主要仪器及试剂
主要仪器：pH/mV计、电磁搅拌器、搅拌磁子、氟离子选择电极、饱和甘汞电极、50mL容量瓶、100mL、250mL烧杯、1mL、10mL、25 mL移液管
试剂：氟离子标准溶液：L；
柠檬酸钠缓冲溶液：L（用1:1盐酸中和至pH≈6）
四、实验步骤
1、将氟电极和甘汞电极分别与离子计或pH/mV计相接，开启仪器开关，预热仪器。

2、清洗电极：取去离子水50~60mL至100mL的烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极。

开启搅拌器，2~3min后，若读数大于-370mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数小于-370mV。

3、工作曲线法
(1) 标准溶液的配制及测定
用移液管准确移取浓度为L的氟离子标准溶液、、、、、于6个50mL容量瓶中，各加入mol/L的柠檬酸盐缓冲溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

将上述标准溶液分别倒出部分于250mL烧杯中，放入搅拌磁子，插入已经洗净的电极，开动电磁搅拌器，一直搅拌，待读数不变稳定2min后，读取电位值。

按顺序从低至高浓度依次测量，每测量1份试液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠。

测量结果列表记录于表1中。

(2) 水样的测定
取水样，置于50mL容量瓶中，加L柠檬酸钠缓冲溶液，用去离子水稀释至刻度并摇匀。

倒出部分水样于250mL烧杯中，放入搅拌磁子，插入干净的电极，开动电磁搅拌器，按操作4.3.1方法读取稳定电位值。

记录在表1中。

五、实验数据及其处理
1、处理及工作曲线的绘制：
表1
氟离子标准溶液的Ei~lnCF曲线图
回归计算得出标准曲线方程：y=+；相关系数r=
2、水样中F-的实际含量的计算：
由曲线得处理后水样的Ei为-133 mV，根据曲线方程得lnCF= - 。

因此，C F-=×10-3 mol/L
水样中氟离子的实际含量= C F-×2×M F×103mg/L
=×10-3×2××103 mg/L
= mg/L
结果分析讨论：实验过程中，必须确保溶测定溶液的测定顺序由低到高依次进行，若测定未知浓度样品，需要用水清洗氟电极后再测定，避免产生较大误差。

同时，应该注意用清水冲洗过后需要用滤纸吸去单晶膜上的水珠，而不能直接用手接触膜片。

因为本次实验用
的单晶膜比较敏感，用手擦拭会有可能损害膜片。

本次试验的相关系数为，约等于1，即说明此次实验结果比较好。

六、问题讨论
1、氟离子选择电极在使用时应注意哪些问题
答：在使用时，一定要注意把溶液的pH控制在5~6之间。

因为氟离子选择性电极有较好的选择性，主要干扰离子是OH-。

在碱性溶液中，电极表面会发生反应：LaF3-+3OH-→La(OH) 3+3F-；在较高的酸度下，由于HF和HF2-的生成，会使F-活动降低。

2、为什么要清洗氟电极，使其响应电位值负于-370mV
答：清洗氟电极是为了排除实验留在氟电极感应膜上的干扰离子对实验的影响，使其相应电位值负于-370mV是为了证明F电极的点位已经平衡很好。

3、柠檬酸盐在测量溶液中能起到哪些作用
答：①柠檬酸盐缓冲溶液可以控制溶液的pH值；②通过与Al3+、Fe3+形成比AlF63-、FeF33-稳定的络合物，消除Al3+、Fe3+的干扰；③调节离子强度。