氟离子选择电极测定氟实验

分析化学实验报告

题目:氟离子选择电极法测定氟离子

院 系：化学化工学院 专业年级： 姓 名： 学 号：

2015年10月26日

离子选择电极法测定氟离子

一、实验目的

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

1.氟离子选择电极的构造

将LaF3单晶（掺入微量氟化铕Ⅱ以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装0.1mol/L NaF和0.1 mol/L NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为内参比电极，构成氟离子选择电极。

测定水样时，以氟离子选择电极作指示剂，以饱和甘汞电极做参比电极，组成测量电池为：

氟离子选择电极 ∣试液 ║甘汞电极

忽略液接电势：E=b-0.0592lgαF-

即E与αF-的对数成正比。氟离子选择电极一般在1-10-6mol/l范围内符合能斯特方程。

2.自来水中氟离子测定的实验条件

①氟离子选择电极具有较好的选择性。常见的阴离子NO3- 、SO4-、PO4-、Ac-、CL -、Br-、I -、HCO3-

等不干扰，主要干扰物质是OH-。产生干扰的原因，很可能是由于在膜表面发生如下反应：

LaF3 + 3OH-═ La(OH)3 + 3F

华南师范大学实验报告

学生姓名： 学号：

专业： 化学 年级班级：

课程名称：仪器分析实验 实验项目：离子选择性电极法测定水中氟离子 实验时间：2010年3月24日 实验指导老师：胡小刚 实验评分：

离子选择性电极法测定水中氟离子

一、实验目的

1、 掌握直接电位法的测定原理及实验方法。 2、 学会正确使用氟离子选择性电极和酸度计。

3、 了解氟离子选择性电极的基本性能及其测定方法。

二、实验原理

氟离子选择电极是一种以氟化镧（LaF3）单晶片为敏感膜的传感器。由于单晶结构对能进入晶格交换的离子有严格地限制，故有良好的选择性。将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（ⅱ）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装有

0.1mol·L-1NaF和0.1mol·L-1NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为参比电极，构成氟离子选择性电极。用氟离子选择性电极测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，组成的测量电池为

Ag,AgCl [10-3mol/L NaF,10-3mol/L NaCl]LaF3 F-(试液) KCl(饱和),Hg2Cl2 Hg

实验一 用氟离子选择性电极测定水中微量氟离子—标准

曲线法

一、实验目的

学习氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法。 二、实验原理

氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜（掺有微量EuF2，利于导电），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。当将氟电极浸入含F离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位△φM

-

△φM= K-0.059 lg aF - (25℃)

以氟电极作指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电池： Pt |Hg |Hg2Cl2 | KCl(饱和)‖F- 试液| LaF3 | NaF，NaCl(均为0.1mol/L) | AgCl |Ag 工作电池的电动势

E = K ′- 0.059 lgaF - (25℃)

在测量时加入以HAc，NaAc，柠檬酸钠和大量NaCl配制成的总离子强度调节缓冲液（TISAB）。由于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离子强度μ＞1.2），可以在测定过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与F-离子浓度的对数呈线性关系：

E = k - 0.059 lgC F -

本实验采用标准曲线法测定

氟离子选择电极测定自来水中的氟

刘红阳 19121201 1120123063

一、实验目的

1、了解离子选择电极的主要特性，掌握离子选择电极法测定的原理、方法及实验操作；

2、了解总离子强度调节缓冲液的意义和作用；掌握用校准曲线法测定自来水中的氟离子浓度的方法。

二、实验原理

氟离子选择电极（简称氟电极）是晶体膜电极，它的敏感膜是由难溶盐LaF3（为增加导电性，定向掺杂EuF2）薄片制成，电极管内装有0.1mol·L-1NaF和0.1mol·L-1NaCl组成的内充液，浸入一根Ag-AgCl内参比电极。测定时，氟电极、饱和甘汞电极（外参比电极）和含氟试液组成下列电池：

Ag|AgCl|NaF(0.1mol·L-1)，NaCl(0.1mol·L-1)|LaF3晶体|含氟试液(a(F-))||KCl(饱和)，Hg2Cl2|Hg。

一般离子计上氟电极接负极，饱和甘汞电极接正极，测得电池的电动势为

E电池=φ

SCE－φ

膜

－φ

Ag-AgCl+φa+φj

SCE、

在一定的实验条件下（如溶液的离子强度、温度等），外参比电极点位φ活度系数γ、内参比电极电位φ

Ag-AgCl、氟电极不对称电位φa以及液接电位φj

等都可以

陕西理工学院·化学与环境科学学院·仪器分析实验教学组

仪器分析实验讲义04

实验地点 实验项目

化学楼205

实验学时

3

授课教师

氟电极法测定自来水中的氟含量

预习提要

1. 氟离子选择电极基本构造，内参比电极； 2. 直接电位法基本原理；

3. TISAB的组分构成和作用； 实验报告部分

一、实验目的与要求

1. 掌握离子选择性电极的响应机理； 2. 学会使用离子计；

3. 掌握氟离子电极测定F-的条件。

二、实验原理

1. 直接电位法

电位分析法是通过测定在零电流条件下的电极电位和浓度间的关系进行分析测定的一种电化学分析法。它包括直接电位法和电位滴定法。电位分析法一般使用一支指示电极和一支参比电极。其中，指示电极的电极电位与待测离子的活度（或浓度）符合能斯特方程：

?????aRTlogOnFaR2. 离子选择性电极及响应机理

离子选择性电极是一类利用膜电位测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器，当它和含待

测离子的溶液接触时，在它的敏感膜和溶液的相界面上产生与该离子活度直接有关的膜电位。 当敏感膜两边分别与两个不同浓度或不同组成的电解质相接触时，膜两边交换、扩散离子数目不同，形成了双电层结构，在膜的两边形成两个相界电位，产生电位差

氟离子(F-)选择电极使用说明书

氟离子单电极和复合电极是一种固体膜的离子选择电极，用于测试水中游离的氟离子，能够做到快速、简单、精确和经济。

本说明书中详细介绍了所需设备，溶液，电极准备、操作和通用分析过程等步骤。 要求设备

1.离子测试仪表或者pH/mV表； 2.参比电极(测试单电极时用)； 3.磁力搅拌器和搅粒；

4.周期半对数纸，用于标定曲线。 要求溶液

1.1000ppm 氟离子标准溶液 2.参比填充溶液（用于加液式） 3.TISAB（F- ISA） 电极的准备

1.将电极头部的保护帽去除。注意：不要用手指碰到敏感部位。 2.单电极-将参比溶液加到与之配套的参比电极中。

3.可加液式复合电极-将参比液加入参比腔体内，并保证测试过程中，加液孔开放。

a.向下滑动电极加液帽的套筒，打开加液孔。 b.在参比腔内加入已提供的参比液。

1

c.向下甩动电极（向甩温度计一样），去除内部气泡。

d.参比溶液的顶部必须高于内芯焊接点，到电极前端约3英寸。 4.不可充复合电极-参比液为凝胶且密封。不需要填充液。 5.用去离子水清洗电极，吸干。不要擦干。

6.把电极放到电极支架上。将电极前端浸在去离子水中5分钟

世界上现有3家主要公司生产全氟离子交换膜，即：美国杜邦公司、日本旭硝子公司和旭化成公司。它们的离子交换膜产品均为四氟纤维增强的全氟磺酸、全氟羧酸树脂复合膜，只是在膜结构设计上略有差异。

1．美国杜邦公司全氟离子交换膜。美国1966年开发出具有良好化学稳定性、用于燃料电池的全氟磺酸离子交换膜NAFION膜。1981年，杜邦公司与日本旭硝子公司交换全氟离子交换膜专利许可证，即美国杜邦公司用全氟磺酸离子交换技术换取了日本旭硝子公司的全氟羧酸离子交换膜技术，从而相得益彰，使杜邦公司的全氟离子交换膜真正进入氯碱工业大规模应用的时代。Nafion900系列全氟磺酸与全氟羧酸高性能复合膜具有高电流效率、较低的膜电阻、膜的耐久性良好等优点，适于较高浓度碱的生产。目前，已得到广泛应用，已推广到包括我国等30多个国家、150多个工厂。

杜邦公司全氟离子交换膜起始电流效率很高，有的高达97％，运转3～4年其电流效率仍可保持在95％以上，膜的机械强度高，但槽电压比旭硝子、旭化成膜略高（同一槽型比较）。因此，杜邦膜今后改进的重点是如何进一步降低膜电压，此外，在抗杂质污染膜的开发方面尚有大量工作要做。

2．旭硝子公司的全氟离子交换膜。旭硝子作为日本主要两家生产有

电化学实验二、氯离子选择电极测定水样中氯离子的浓度

【预习】

1. PXSJ?216F型离子计使用说明。

2. 氯离子选择电极使用注意事项。 3. 双液接饱和甘汞电极使用注意事项。 4. 直接电位法基本原理。

【实验目的】

1. 掌握用标准曲线法测定氯离子浓度的原理和方法。 2. 学会PXSJ?216F型离子计测定离子浓度的方法。 3. 了解测定氯离子浓度时的干扰因素。 【实验原理】

以待测离子的选择电极为指示电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，浸

入待测试液中组成原电池，通过对电池电动势的测量，进而求出待测离子的浓度。

电池表示为：

( ? )离子选择电极?试液 || KCl (饱和), Hg2Cl2(s) ?Hg ( + ) 电池电动势为： E??离子??SCE 电动势与离子浓度的关系为：E?K?2.303RTpCl nF 由上式可知：E与pCl成线性关系。通过测定一系列已知氯离子浓度的标准溶液的E值，绘制E ? pCl标准曲线。由水样测得的E值，通过标准曲线可求算出水样中氯离子浓度。 【仪器与试剂】

PXSJ?216F型离子计，氯离子选择电极，JB-10型搅拌器，双液接饱和甘汞

电极，温度传感器（温度电极

电化学实验二、氯离子选择电极测定水样中氯离子的浓度

【预习】

1. PXSJ?216F型离子计使用说明。

2. 氯离子选择电极使用注意事项。 3. 双液接饱和甘汞电极使用注意事项。 4. 直接电位法基本原理。

【实验目的】

1. 掌握用标准曲线法测定氯离子浓度的原理和方法。 2. 学会PXSJ?216F型离子计测定离子浓度的方法。 3. 了解测定氯离子浓度时的干扰因素。 【实验原理】

以待测离子的选择电极为指示电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，浸

入待测试液中组成原电池，通过对电池电动势的测量，进而求出待测离子的浓度。

电池表示为：

( ? )离子选择电极?试液 || KCl (饱和), Hg2Cl2(s) ?Hg ( + ) 电池电动势为： E??离子??SCE 电动势与离子浓度的关系为：E?K?2.303RTpCl nF 由上式可知：E与pCl成线性关系。通过测定一系列已知氯离子浓度的标准溶液的E值，绘制E ? pCl标准曲线。由水样测得的E值，通过标准曲线可求算出水样中氯离子浓度。 【仪器与试剂】

PXSJ?216F型离子计，氯离子选择电极，JB-10型搅拌器，双液接饱和甘汞

电极，温度传感器（温度电极

氟原子四大效应：

1、 电子效应：氟是电负性最强的元素（4.0），它能改变化合物的电子效应和理化性质，使其生物活性有明显变化。如CF3有强的吸电子诱导效应（-I），氟原子没有d轨道，不能象其它卤素一样p电子可跃迁到空d轨道中与给电子基团的π电子共振。

2、 渗透效应：氟原子的引入可降低化合物的亲水性，提高脂溶性。这是因为氟

原子外层电子云的紧密结构难以影响外界场，对其它分子的接近所引起的诱导效应也最小，分子间主要是排斥力作用而表现出离散的物理性质。脂溶性的提高增加了含氟化合物对细胞组织、细胞壁和细胞膜的渗透性能，可增加类脂化合物在生物膜中的溶解度，促进它在体内的输送传导和吸收。 3、 阻碍效应：由于C—F键的键能（484.9kj/mol）比C—H键能（414.5 kj/mol）大，所以与氟原子结合的部位稳定性高，使代谢受到阻碍，使得有害生物的生长受到阻碍，导致死亡，并且提高了对氧化和光、热的稳定性，在生物组织中不易分解而保持较长的持效期。

4、 模拟效应：氟原子与氢原子的范德华半径相近（原子半径：H原子1.2×10-10m， F原子1.35×10-10 m），以氟原子取代化合物中的氢原子，不仅不影响化合物进入生物体组织的能力，且生物体往往因不能