,氟离子选择电极一般在
离子选择电极法测定氟离子
一.头验目的
1. 了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件；
2. 掌握离子计的使用方法。
二.实验原理
氟离子选择电极使目前最成熟的一种离子选择电极。
将氟化镧单晶封在塑料管的一端，管内装O.1mol/L NaF和O.1mol/L NaCI溶液，以Ag-AgCI电极为参比电极，构成氟离子选择电极。
用氟离子选择电极测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，组成的测量电池为：
氟离子选择电极丨试液II SCE
如果忽略液接电位，电池的电动势为：
E= i? - 0.0592 log
即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数成正比1〜
10-6moL.L-1范围符合能斯特方程式。
1. 氟离子选择电极具有较好的选择性
阴离子：：OH -LaF3 + 3OH = La(OH) 3 + 3F - 阳离子：Fe 3+、Al3+、Sn(W)(易与F-形成稳定配位离子)
2. 氟离子选择电极法测定的是溶液中离子的活度，因此，必须加入大量支持电解质，
如NaCl控制试液的离子强度。
3. 用总离子强度调节缓冲液控制试液pH和离子强度以及消除干扰。
通常用乙酸缓冲溶液控制溶
液的pHo用柠檬酸钠进行掩蔽。
三、仪器与试剂
离子计或pH计；氟离子选择电极；饱和甘汞电极；电磁搅拌器；容量瓶(100 mL7 只)；
烧杯(100 mL6 个)；10 mL移液管(2 个)；F-标准溶液(0.1000 mol/L)；离子强度调节缓冲液(TISAB)
四、实验步骤
1氟离子选择电极的准备：氟离子选择电极在使用前，应在含10-4moL.L-1 F- 或更低浓度
氟
离
子
选
择
膜
电
极
Au-AyCI
内参比电
极
内多比
氟化麴
单晶膜
的F 溶液中浸泡（活化）约30 min 。
2. 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
0.100mol/L F -标准溶液于第一只100mL 容量瓶中，加入TISAB 10mL 去离子 水稀释至标
线，摇匀，配成1.00 x 10-2mol/L F -溶液；在第二只100mL 容量瓶中， 加入1.00 x 10-2mol/L F -溶液10.00mL 和TISAB 10mL ，去离子水稀释至标线，摇 匀，配成1.00 x 10-3mol/L F
标准溶液。
按上述方法依次配制 1.00 x 10-6〜1.00 x 10-4mol/L F -标准溶液。
将适量F 标准溶液分别倒入5只塑料瓶烧杯中，放入磁性搅拌子，插入氟离 子选择电
极和饱和甘汞电极，连接好酸度计，开启电磁搅拌器，由稀至浓分别进 行测量，在仪器指
针不再移动或数字显示在土 1mv 内，读取电位值。
再分别测定 其他F -浓度溶液的电位值。
3. 自来水中氟含量的测定：
① 试液的制备：试样用自来水可在 实验室直接取样。
② 标准曲线法：准确吸取自来水样50.0mL 于100mL 容量瓶中，加入TISAB 10mL 去
离子水稀释至标线，邀约。
全部倒入一烘干的烧杯中，按上述实验方法 测定电位值，记下数据。
平行测定三次。
③ 标准加入法：再实验②测量后，加入1.00mL 1.00 x 10-3mol/L F -
溶液后， 再测定其电位值。
五、数据处理
1.绘制标准曲线 确定该氟离子选择电极的线性范围及实际 能斯特响应斜率。
并从标准曲线，查出被测试液 F-浓度（ex ），计算出试样中氟含量。
「、亠 宀 |~… —-6 ~~~… —-2
2.由标准加入法测得的结果，计算出试样中氟含量。
① 实验测得自来水的电势为
求得电势平均值为：Ex= -322.4mV
n _____________________________
测量的标准偏差：S=7 ；(X j — X)2/(n —1) =0.557
i 4
相对标准偏差:RSD= S/X =0.173%
②浓度对数与电势的关系曲线：
由曲线可知,电势与浓度的关系为：E=51.81炯C - 31.22
③自来水中F「浓度的计算：
将Ex=-322.4mV带入上式，得经过处理的溶液中浓度为:
Cx = =4.60 x 10-6mol/L
所以，自来水中浓度为：C F-=2C X=9.20X10-6mol/L.
3.标准加入法：
所测得的加入了F-标准溶液的溶液的电势：
求得平均值为：-294.4 mV
n j____________________________
测量的标准偏差：S八；区")2/(n-1) =0.308
i生
相对标准偏差：RSD二S/X =0.105%
△ E=-294.4 mV -(-322.4mV)= 28.00mV
所以，Cx=A C/ (10A E/S- 1 ) △ C=Vs*Cs/100
式中，Vs、Cs分别为加入的F-标准液的体积(mL)和浓度(mol/L ), S为实验所测得的电极的能斯特响应斜率。
代入数据可得：Cx=4.047 x 10-6mol/L.
所以，自来水中F的浓度为：C F-=2C X=8.094X10-6mol/L
4. 误差分析：
实验中由于充分考虑到了各种可能造成误差的因素，因此，结果所产生的误差较小。
但由于仪器的问题，使得所测的电位有较大误差，不过因最终要的是线性关系曲线，故对实验结果造成的影响可不计。
六、注意事项：
1 •测量标准溶液时，浓度应由稀至浓，每次测定后用被测试液清洗电极、烧杯及搅拌
子。
2•绘制标准曲线时，测定一系列标准溶液后，应将电极清洗至原空白电位值，然后再测定未知液的电位。
3. 测定过程中，更换溶液时，测量键应断开，以免损坏离子计。
4 •测定过程中，搅拌溶液的速度应恒定。
5 •氟离子选择电极的纯水电位与电极组成有关，也与所用纯水的质量有关一般为300 mV
左右。
6．氟离子电极暂不用时，宜于干放。
七、思考题回答：
1. 用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时，加入TISAB的组成和作
用是什么？
答：TISAB 的组成成分是0.1 mol/L 氯化钠溶液，0.25 mol/L HAc-0.75 mol/L NaAc 溶液和0.001mol/L柠檬酸钠溶液，其作用分别是控制离子强度，控制溶液的酸度，使pH=5-6,和掩蔽自来水中含有的Al3+、Fe2+、SrT等干扰离子，防止F-与金属离子形成配合物
2. 标准曲线法和标准加入法各有何特点？比较本实验用这两种方法测得的结果是否相
同，如果不同，说明其原因。
答：⑴.标准曲线法：可以适用于多次测量，并且要求标准溶液和样品具有恒定的离子强度，并维持在适宜的pH范围内.调节离子强度所用电解质不应对测定有干扰，调节离子强度的溶液，也常加入适当的络合剂或其他试剂以消除干扰离子的影响。
⑵. 标准加入法：是在其他组分共存情况下进行测量的，因此实际上减免了共存组分
的影响，古这种方法适合于成分不明或是组成复杂的试样的测定。
经比较，通过两种方法在本实验中所得结果基本接近，故可认为此次测量中由于溶液的性质所带来的干扰叫小。
两种方法皆比较理想。
八. 实验讨论：
1. 离子选择性电极响应溶液中待测离子的活度，而不是一般分析方法是浓度。
这个特
点除了可用于测定物理化学常数外，对生理学、生物学和反应的研究具有十分重要的意义。
2. 离子选择性电极的另一个重要优点是便于进行连续监测和过程控制，如环境监测，
工业生产检测等。