自來水pH測(cè)定及直接電位法測(cè)微量Cl

河北工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)班級(jí)：姓名：組別：同組人：日期實(shí)驗(yàn)：自來水pH測(cè)定及直接電位法測(cè)微量Cl-一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解pHS-2型酸度計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法。2、 掌握用電位法測(cè)pH值的原理和方法。3、 掌握測(cè)定氯離子含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法。二、 實(shí)驗(yàn)原理：1、 TISAB的原理：用測(cè)定離子的純物質(zhì)配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TotleIonicStrengthAdjustmentBuffer簡(jiǎn)稱TISAB)保持溶液的離子強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，分別測(cè)定個(gè)溶液的電位值，并繪制E-lgci關(guān)系曲線。i注意：離子活度系數(shù)保持不變時(shí)，膜電位才與lgci呈線性關(guān)系?？傠x子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液TISAB的作用： 1保持較大且相對(duì)穩(wěn)定的離子強(qiáng)度，是活度系數(shù)恒定；維持溶液在適宜的pH范圍內(nèi)，滿足離子電極的要求；掩蔽干擾離子。2、 水樣pH值的測(cè)定：測(cè)量溶液的pH值時(shí)，一般以玻璃電極為指示電極，飽和甘汞電極為參比電極。它們與被測(cè)溶液一起，組成原電池。通過測(cè)定該原電池的電動(dòng)勢(shì)來決定溶液的pH值。在一定條件下，電池電動(dòng)勢(shì)E與pH呈線性關(guān)系E=K'+(2.303RT/F)xpH式中，K'是常數(shù)，其大小由內(nèi)外參比電極的電位、不對(duì)稱電位、液接電位等決定。實(shí)際上，K'不易求得。因此常用已知pH值的緩沖溶液來校正酸度計(jì)(稱定位)一一pHs(已知緩沖液pH值)應(yīng)與被測(cè)物的估計(jì)pH值相近，以減少誤差。一般用兩種不同的pH值的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行定位,，在用一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液定位后，測(cè)另一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值時(shí)，誤差應(yīng)小于0.05pH。3、 用氯離子選擇性電極測(cè)微量b-含量：用直接電位法測(cè)量溶液中氯離子濃度時(shí)，以氯離子選擇性電極作指示電極，雙液接甘汞電極(內(nèi)液是飽和KCl溶液，外液是0.1MKNO3溶液)作參比電極,，與待測(cè)溶液組成原電池。在一定條件下，電池電動(dòng)勢(shì)E與氯離子活度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系E=K-(2.303RT/F)Xlgac|因a=yc，所以上是可以寫成E=K-(2.303RT/F)XlgYc,c|-式中K是常數(shù)，其大小由內(nèi)外參比電極電位，液接電位等決定。當(dāng)溶液離子強(qiáng)度固定時(shí)，Y是一定值，合并到常數(shù)項(xiàng)得E=K'-(2.303RT/F)Xlgcc|從上式可以看出，當(dāng)溶液總離子強(qiáng)度固定時(shí)，電池電動(dòng)勢(shì)E也與Cl-離子的濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。因此，可以通過測(cè)量待測(cè)溶液電動(dòng)勢(shì)來確定溶液中Cl-離子的濃度。為了保持溶液中總離子強(qiáng)度不變，通常在標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測(cè)溶液中加入等量惰性電解質(zhì)溶液，作為總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)液，使它們的總離子強(qiáng)度相同。測(cè)定Cl-離子的濃度，可用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法。標(biāo)準(zhǔn)加入一般用于測(cè)定復(fù)雜體系中離子的濃度。用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定時(shí)，應(yīng)先測(cè)定待測(cè)溶液的電動(dòng)勢(shì)E1,然后在此待測(cè)溶液中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再測(cè)其電動(dòng)勢(shì)E2,根據(jù)E1和E2即可求出待測(cè)離子的濃度。設(shè)TOC\o"1-5"\h\zE1=K'-(2.303RT/nF)lgC ①E2=K'-(2.303RT/NF)lg(Cx+C) ②①一②，令2.303RT/nF=S，經(jīng)整理后得：Cx=C/10(ei-e2)/s—1) ③式中C△為增加的Cl-離子的濃度，ca=cs?VS/V總△ △SS總CS:加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；VS:加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積；V總：溶液的總體積?？傇谝欢囟认?，S的理論值和實(shí)驗(yàn)值常有出入，為了減小誤差，常采用實(shí)驗(yàn)值。本實(shí)驗(yàn)用稀釋法測(cè)定S值。其方法是在測(cè)得E2后，將溶液稀釋一倍，再測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)E3,據(jù)E2和E3即可求出S值E2=K'-SlgCCl- ④E3=K'Slg(CCl-/2) ⑤⑤-④得 E3-E2=Slg[CCl-/(CCl-/2)]S=3.32(E3-E2)三、 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑：儀器：pHS-2型酸度計(jì)；電磁攪拌器、磁子；231型玻璃電極；232型飽和甘汞電極；氯離子選擇性電極；雙液接甘汞電極；50mL滴定管；1mL移液管；100mL容量瓶6個(gè)；100mL燒杯7個(gè)試劑：pH=4.00標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(20°C)；pH=6.88標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(20°C)；NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液(丄.。。。?』-1);2.0MNaNO3aq(總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)液)四、 實(shí)驗(yàn)步驟：(一)測(cè)pH:1、 準(zhǔn)備電極：新購置的活長(zhǎng)期不用的玻璃電極，在使用前應(yīng)放在蒸餾水中浸泡48小時(shí)。甘汞電極使用前要檢查管內(nèi)的管上有一個(gè)橡皮塞，下端有橡皮套，使用前應(yīng)將其拔去，使用完畢再把它們?nèi)虾吞缀?，以防KCl溶液流失和干涸。2、 連接電源：把酸度計(jì)和電磁攪拌器與220V交流電源連接，按下pH按鍵⑺，此時(shí)指示燈亮，表示電源已接通，預(yù)熱20分鐘后再使用。3、安裝電極：將電極夾夾在電極夾桿（13）上，把玻璃電極插在電極孔（15）內(nèi)，向下壓緊，然后擰緊固定螺絲;甘汞電極的陰險(xiǎn)連接在接線柱（⑷上。安裝時(shí)玻璃電極的玻璃泡要比甘汞電極下端稍高些，兩電極不要接觸，以免操作時(shí)碰碎玻璃泡。4、 零點(diǎn)的調(diào)節(jié)與校正：調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償器（11）,使指示的溫度與被測(cè)溶液的溫度相同。將分檔開關(guān)⑵放在“6”的位置上，調(diào)節(jié)零點(diǎn)旋鈕⑽，是指針指示在中央刻度1.00的位置。將分檔開關(guān)⑵放到“校正”的位置，調(diào)節(jié)校正旋鈕⑶，是指針指示到2.00處（滿刻度）。重復(fù)②、③兩步操作，直到穩(wěn)定。將分檔開關(guān)放回“6”的位置。5、 定位：用蒸餾水洗凈電極，并用濾紙吸干。把電極插入pH一定的緩沖溶液中，加入磁子，開動(dòng)電磁攪拌器攪拌溶液。先把分檔開關(guān)⑵放到比標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液pH值不小于2的位置，如024,6,8等，然后按下讀數(shù)開關(guān)⑸轉(zhuǎn)動(dòng)定位調(diào)節(jié)旋鈕，使指針在讀數(shù)表上的數(shù)值加上分檔開關(guān)上的數(shù)值，恰好等于標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值為止。調(diào)節(jié)完畢，必須立即放開測(cè)量開關(guān)。測(cè)量過程中不要再動(dòng)定位調(diào)節(jié)旋鈕。6、 測(cè)量：把電極洗凈，吸干后插入待測(cè)溶液中，加入磁子，開動(dòng)電磁攪拌器攪拌溶液。按下測(cè)量開關(guān)⑸，調(diào)節(jié)分檔開關(guān)，使指針落在讀數(shù)表⑴內(nèi)。待測(cè)溶液的pH值即是分檔值與讀數(shù)表上的數(shù)值之和。測(cè)量完畢，放開測(cè)量開關(guān)。實(shí)驗(yàn)完畢，放開電源鍵⑹，切斷電源。（二）測(cè)定微量CL（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）：1、 標(biāo)準(zhǔn)系列的配制：用滴定管準(zhǔn)確放出1.000g?L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液2.00、5.00、10.00、25.00、50.00mL,分別放入5個(gè)100mL容量瓶中，各加入25mL2.0MNaNO3溶液作總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)液，最后用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻待用。2、 制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：打開pHS-2型酸度計(jì)，預(yù)熱20分鐘后按下一mV檔，參照酸度計(jì)使用說明對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零、校正、定位。取以上配制好的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別倒入5個(gè)先用該標(biāo)準(zhǔn)溶液淋洗后的燒杯中，各放入一枚磁子。將電極洗凈，用濾紙吸干，甘汞電極接酸度計(jì)的（+）極；Cl-離子選擇電極接（一）極。把電極插入第一號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溶液中，打開電磁攪拌器，攪拌2分鐘，停止攪拌。按下讀數(shù)開關(guān)⑸，待指針穩(wěn)定后在毫伏計(jì)上讀取電位值。測(cè)量完畢，放開讀數(shù)開關(guān)，將電極洗凈吸干，按上法依次測(cè)定其他幾份標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值。以E值（mV）為縱坐標(biāo)，-離子的負(fù)對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)作圖，得標(biāo)準(zhǔn)曲線。3、 水樣中Cl-離子濃度的測(cè)定：用滴定管準(zhǔn)確放出50.00mL水樣于100mL容量瓶中，加入25mL2.0MNaNO3溶液，用蒸餾水稀釋至刻度。按上述操作測(cè)定水樣的電位E，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出E相應(yīng)的pCx值，換算x x X出CX，水樣中Cl-離子濃度為2CX。

五、實(shí)驗(yàn)記錄：2、測(cè)定微量Cl^溶液編號(hào)12345待測(cè)樣標(biāo)準(zhǔn)NaCl/mL1.005.0010.0025.0050.00水樣50.00NaN03/mL252525252525E/mV154150143128114141lgCCl2.001.301.000.600.30*注：圖見下頁。表1Cl－濃度和電極電位的關(guān)系根據(jù)圖1求出水樣中的lgCC|_=1.17即水樣中氯離子濃度CC|_=0.0676g?L-12、測(cè)定自來水pH:pH=7.50六、問題與思考：1、玻璃電極在使用前應(yīng)怎樣處理？為什么？答：2、測(cè)定2、測(cè)定Cl_含量的過程中為什么要加入定量的NaNO3溶液？答：3、比較標(biāo)準(zhǔn)加入法和標(biāo)準(zhǔn)曲線法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：

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