氯离子选择性电极测定氯离子浓度

实验二 氯离子选择性电极测定氯离子浓度 一、实验目的 1、了解氯离子选择性电极的构造。 2、熟悉氯离子选择性电极的选择性。 3、掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的原理和方法。 二、原理 氯离子选择性电极是属于压片膜电极，其敏感膜由AgCl和Ag2S的粉末混合物压制而成。 用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成。其结构如图 2-1所示。将氯离子选择性电极浸 入含Cl-的溶液中，可产生相应的膜电势。 图 2-1 氯离子选择性电极结构示意图 以氯离子选择性电极作指示电极，为正极；饱和甘汞电极作参比电极，为负极。插入 溶液中组成工作电池，如图 2-2。 电磁搅拌器 - + pH计 1 2 3 45 图2-2 测定氯离子浓度装置示意图 1.氯离子选择性电极 2.饱和甘汞电极 3.KNO3 盐桥 4.饱和KNO3 5.待测溶液 电池电动势： ' 2.303 lg[ ]) 2.303 ) 2.303 E RTK Cl nF RTK pCl F RTK pCl F ϕ ϕ ϕ ϕ = − = − − = + − = + 膜 甘 甘 甘 （ （ 电池电动势 E与氯离子浓度的负对数呈线性关系。 利用标准曲线法，在一定条件下，分别测出一系列不同浓度的氯离子标准溶液的电池电 动势 E，以标准溶液的浓度的负对数为横坐标，相应的电池电动势为纵坐标，在坐标纸上描 点作图，就可制得标准曲线。若在同样条件下测未知溶液的电池电动势，即可由标准曲线得 知被测溶液的氯离子浓度的负对数，从而求得被测溶液中氯离子的浓度。 离子选择性电极对特定的离子有电位响应，因而用来测定该离子。但离子选择性电极并 不是专一性电极，除对特定离子有响应外，对于某些其他离子也会有响应，只是响应程度不 同或响应较小。 一般情况下，阳离子不干扰阴离子选择性电极，阴离子不干扰阳离子选择性电极。但 如与膜表面上的离子反应生成一种新的、不容性的化合物时，无论阴离子或阳离子都会出现 干扰。 Ag+，Hg22+， Hg2+等阳离子对氯离子的测定有干扰，可用EDTA掩蔽以消除干扰。 Br-，I-，S2-，CN-等阴离子对氯离子的测定也有干扰，S2-离子可以加PbCO3除掉。在Cl- 离子浓度为 10-4mol/L时，Br-离子浓度达到 2×10-4mol/L，I-离子浓度达到 1×10-4mol/L，出现 干扰。 三、仪器与试剂 pH计，磁力搅拌器，搅拌子，氯离子选择性电极，饱和甘汞电极，KNO3盐桥， 容量 瓶：100ml 1个，50 ml 4个，25ml移液管 1支，10ml吸量管 2支，5 ml吸量管 2支，1ml吸 量管 2支，100微升微量注射器 2支，50ml烧杯 6个。 0.1000mol/LNaCl标准溶液，0.1mol/LNaBr溶液，1mol/LNa2SO4溶液，KNO3饱和溶液， 待测未知液。 四、实验步骤 1、标准曲线的制作 ： （1）氯离子系列标准溶液的配制：用 0.1000mol/LNaCl标准溶液依次稀释成 5.00×10-2， 1.00×10-2，1.00×10-3，1.00×10-4，1.00×10-5 mol/LNaCl的系列标准溶液。 （2）氯离子系列标准溶液电动势的测定：用氯离子选择性电极为正极，带KNO3盐桥的饱和 甘汞电极为负极，将标准溶液系列由稀到浓逐个转入待测小烧杯中组成电池，在搅拌下，测 定电池电动势。以pCl为横坐标，相应的电池电动势E为纵坐标，绘制标准曲线。 2、试样中氯离子的测定： 由待测未知溶液与上述电极组成电池，在搅拌下，测定电池电动势。从标准曲线上求得 未知试样中氯离子浓度的负对数，从而求得被测溶液中氯离子的浓度。 3、氯离子选择性电极的选择性试验： Cl-离子浓度为 1.00×10-4mol/L的溶液 10ml，与电极组成电池，测量电池电动势。加入 1mol/LNa2SO4溶液 0.01ml、0.1ml、1ml（溶液中Na2SO4分别为 10-3， 10-2， 10-1mol/L）， 观察并记录加入后电动势的变化情况。 另取一份Cl-离子浓度为 1.00×10-4mol/L的溶液 10ml，重复上面的实验，但将加入的溶 液改为 0.1mol/LNaBr溶液，加入量为 0.01ml、0.02ml，0.05ml，0.1ml、1ml（溶液中NaBr 浓度分别为 10-4，2×10-4，5×10-4，10-3， 10-2mol/L），观察并记录加入后电动势的变化情 况。 根据实验数据，说明SO42-、Br-两种离子存在对氯离子选择性电极测定氯离子浓度的干 扰情况。 五、注意事项 1、氯离子选择性电极在使用前应在 10-3mol/L NaCl溶液中浸泡活化 1h，再用去离子水反复 清洗至空白电势值为 250mV左右，才可以使用，这样可缩短电极响应时间并改善线性关系； 电极响应膜切勿用手指或尖硬的东西碰划，以免沾上油污或损坏，影响测定；使用后立即用 去离子水反复冲洗，以延长电极使用寿命。 2、仪器装置应按图-1联接。由于饱和氯化钾甘汞电极中有Cl-存在，电极内的Cl-可通过陶瓷 芯多孔物质向溶液中扩散，影响Cl-的测定，故饱和甘汞电极不能直接插入待测溶液中，而 须用KNO3盐桥加以连接。使用时务必注意盐桥的两端不能混淆插入溶液。 3、测定电动势一律在搅拌下进行，测定时搅拌速度应保持恒定。 4、测定次序应按由稀到浓进行，以免带入较大误差。每测一次溶液后，应用滤纸靠拢氯电 极吸干外表溶液。 5、10-5 mol/LNaCl溶液测定时往往其电动势E值偏离直线，故在处理数据时可以除去此点。 六、思考题 1、实验中为什么要使用KNO3盐桥，而不是将饱和甘汞电极直接插入待测溶液中？ 2、为什么测定标准曲线溶液时，须按由稀到浓的次序进行测定？ 3、用氯离子选择性电极测定氯离子浓度时，随着氯离子选择性电极在待测溶液浸泡时间的 增长，其电动势 E会不会改变？如何改变？