儀器分析試驗

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河南科技大學

?儀器分析試驗?教案

（周山校區(qū)用）

韓建國

化工與制藥學院

2023.9

試驗一水樣pH值的測定

一、目的要求

1.了解電位法測定水樣pH值的原理和方法。

2.認識和了解pHS-3E型酸度計、25型酸度計和pHS-3C型酸度計。3.學會使用pHS-25型酸度計。

4.練習使用pHS-3E型酸度計、pHS-3C型酸度計測量溶液的pH值。

二、測定原理

將指示電極(玻璃電極)與參比電極插入被測溶液組成原電池Ag|AgC1，HCl(0.1mo1?L)|玻璃膜|H(xmo1?L)‖KCl(飽和)|HgCl,Hg玻璃電極試液鹽橋甘汞電極

在一定條件下，測得電池的電動勢就是pH的直線函數(shù)E＝K十0.059pH(25℃)

由測得的電動勢就能算出被測溶液的pH值。但因上式中的K值是由內(nèi)外參比電極電位及難于計算的不對稱電位和液接電位所決定的常數(shù)，實際不易求得，因此在實際工作中，用酸度計測定溶液的pH值(直接用pH刻度)時，首先必需

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+

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用已知pH值的標淮溶液來校正酸度計(也叫“定位〞)。校正時應(yīng)選用與被測溶液的pH值接近的標準緩沖涪液，以減少在測量過程個可能由于液接電位、不對稱電位及溫度等變化而引起的誤差。一支電極應(yīng)當用兩種不同pH值的緩沖溶液校正。在用一種pH值的緩沖溶液定位后，測其次種緩沖溶液的pH佰時，誤差應(yīng)在0.05pH單位之內(nèi)。粗略測量中用一種pH值緩沖溶液校正即可，但必需保證電極斜率在允許誤差范圍內(nèi)。

經(jīng)過校正后的酸度計就可以直接測量水或其它溶液的pH值。

用離子活度計測量溶液的pH值，其原理依舊是依據(jù)能斯特方程，測量電池在標準緩沖溶液中的電動勢為：E＝K’十spHs

同樣，在樣品溶液中電池電動勢為：E＝K’十spHx上述兩式相減得到：

pHx＝pHs十E-E/s=pHs+ΔE/s

在離子計上儀器的示值依照ΔE／s分度，而且儀器有電極斜率s的調(diào)理路線。當用標準緩沖溶液對儀器進行校正后，樣品溶液的pHx即可從儀器示值上直接讀出。

注意：

1.指針式與數(shù)字式酸度計的差異。2.高、中、低檔酸度計之間的差異。

3.旋鈕式、鐘表式、齒輪式溫度補償器的使用方法。4.緊固式、彈球式、自鎖式電極插口的使用本卷須知。

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5.復合電極與單電極的差異。將復合電極接口變換成單電極接口需要電極轉(zhuǎn)換接頭附件來完成。

三、試劑與儀器

1．pH＝4.00標準緩沖溶液(20℃)2．pH＝6.88標準緩沖溶液(20℃)3.pH＝9.22標準緩沖溶液(20℃)

4．pHS-25型酸度計，23l型玻璃電極，232型甘汞電極.5.pHS-3E型、pHS-3C型型酸度計。6．100m1燒杯四只。

標準緩沖液尋常能穩(wěn)定貯放二個月，溫度不同，其相應(yīng)標準值也不同。溫度℃0510152025303540500.05mol?L4.0033.9993.9983.9994.0034.0084.0154.0244.0354.060KHCHO0.025mol?L6.9846.9516.9236.9006.8816.8646.8536.8446.8386.833KHPO-NaHPO0.01mol?L9.4649.3959.3329.2769.2259.1829.1399.1029.0689.011NaBO?10HO四、測定步驟

1.依照所使用儀器的操作方法進行操作。2.預(yù)熱儀器達到穩(wěn)定。

-1844-12424-124723.測量標準緩沖溶液溫度，確定該溫度下的pHs值，將儀器的溫度補償旋鈕調(diào)理到該溫度上。

4.將電極和燒杯用水沖洗清白后，用標準緩沖溶液蕩洗l一2次〔電極用濾紙吸干)。

5.將電極浸入標準緩沖溶液內(nèi)，待達到穩(wěn)定讀數(shù)后，調(diào)理定位旋鈕使儀器示值為pHs值。

6.將電極取出，用水樣將電極和燒杯沖洗屢屢。

7.測量水樣溫度，將儀器的溫度補償旋鈕調(diào)理至該溫度。．

8.將沖洗過的電極置于水樣中，待讀數(shù)穩(wěn)定后，從標尺或數(shù)字顯示器上讀出水樣的pHx值。

9.測定完畢后，將電極（甘汞電極套上電極帽）和燒杯沖洗清白合理保存。

五、試驗的本卷須知

1.鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液和硼酸鈉緩沖溶液的pH值隨溫度不同稍有差異（如上表）。

2.用蒸餾水或去離子水沖洗電極時，應(yīng)當用濾紙吸去玻璃膜上的水分而不是擦拭電極。

3.由于玻璃電極內(nèi)阻很高，使用電磁攪拌可能引起電磁干擾，攪拌引起的渦流可能使液接電位波動，因此用玻璃電極測量pH值時一般不使用電磁攪拌。正確的操作是將電極浸入溶液后，用手搖動一下測量杯或開啟攪拌使電極與溶液充分接觸，然后中止攪拌進行測量。

4.玻璃電極球泡很薄，防備打碎。

思考題

1.電位法測定水的pH值的原理是什么?

2.酸度計為什么要用已知pH值的標準緩沖溶液校正?校正時應(yīng)注意什么?

3.標準緩沖溶液的pH值受那些因素的影響？如何保證其pH值恒定不變?4.玻璃電極在使用前應(yīng)如何處理?為什么？玻璃電極、甘汞電極在使用時應(yīng)注意什么?

5.安裝電極時，應(yīng)注意哪些問題?

試驗二用氟離子選擇性電極測定水中微量F離子

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——標準曲線法

一、目的要求

1.學習氟離子選擇性電極測定微量F離子的原理和測定方法。2.學習標準曲線法定量分析。

3.學習PXD-2、PXD-12型離子計的使用方法。

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二、基本原理

氟離子選擇性電極的敏感膜為LaF單晶膜(摻有微量EuF利于導電)，電極管內(nèi)放入NaF+NaCl混合溶液作為內(nèi)參比液，以Ag-AgCl作內(nèi)參比電極。當將氟電極浸入含F(xiàn)離子溶液中時，在其敏感膜內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生膜電位Δφ.

Δφ=K-0.059lgα*(25℃)

以氟電極作指示電極，SCE為參比電極，浸入試液組成工作電池Hg,HgCl|KCl(飽和)‖F(xiàn)試液|LaF|NaCl,NaF(均為0.1mol?L)|AgCl,Ag

E=K′-0.059lgα(25℃)

在測量時參與以HAc，NaAc，檸檬酸鈉和大量NaCl配制成的總離子強度調(diào)理緩沖液(TISAB)，由于參與了高離子強度的溶液(本試驗所用的TISAB液其離子強度I＞1．2)，可以在測量過程中維持離子強度恒定，因此工作電池電動勢與F離于濃度的對數(shù)成線性關(guān)系。

本試驗采用標準曲線法測定F離子濃度，即配制成不同濃度的F離子標準溶液，測定工作電池的電動勢，并在同樣條件下測得試液的Ex，由E-pF（或E-lgc）曲線查得未知試液中的F離子濃度。假使用E-c曲線，必需用半對數(shù)座標紙。當試液組成較為繁雜時，則應(yīng)采用標推參與法或Gran作圖法測定之。

氟電極的適用酸度范圍為pH=5～6，測定濃度在10～10mol?L范圍內(nèi)．Δφ與lgc呈線性響應(yīng)，電極的檢測下限在10mol?L左右（隨著電極的不斷老化，檢測下限會不斷升高）。

氟離子選擇性電極是比較成熟的離子選擇性電極之一，其應(yīng)用范圍比較廣泛。本試驗所介紹的測定方法，完全適用于人指甲中F離子的測定(指甲需先經(jīng)適當?shù)念A(yù)處理)，為診斷氟中毒程度提供科學依據(jù)；采取適當措施，用標準曲線法可以直接測定雪和雨水中的痕量F離子，磷肥廠的廢渣，經(jīng)HCl分解，即可用來快速、簡便地測定其F離子含量；用標準參與法不需預(yù)處理即可直接測定尿中的無機氟及河水中的F離子，通過預(yù)處理，則可測定尿和血中的總氟含量；大米、玉米、小麥粒經(jīng)磨碎、枯燥、并經(jīng)HClO浸取后，不加TISAB，即可用標準參與法測定其中的微量氟；本法還可測定兒童食品中的微量氟，因此，是食品分析的國標方法。

三、儀器

1．PXD-2型通用離子計PXD-12型數(shù)字式離子計2．氟離子選擇性電極3．飽和甘汞電極4．電磁攪拌器

5．容量瓶1000mL，塑料瓶1000mL6個6．吸量管10mL8支7.塑料燒杯50mL8支

四、試劑1．0.100mol?LF離子標準溶液確鑿稱取120℃枯燥2h并經(jīng)冷卻的優(yōu)級純NaF4.20g于小燒杯中，用水溶解后，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中配成水溶液，然后轉(zhuǎn)入洗凈、枯燥的塑料瓶中。

2．總離子強度調(diào)理緩沖液(TISAB)于1000mL燒杯中參與500mL水和57mL冰乙酸，58gNaCl，12g檸檬酸鈉(NaCHO?2HO)，攪拌至溶解。將燒杯置于冷水中，在PH計的監(jiān)測下，緩慢滴加6mol?LNaOH溶液，至溶液的pH＝

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5.0～5.5,冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。轉(zhuǎn)入洗凈、枯燥的容量瓶中。

3．F離子試液（自來水），濃度約在10～10mol?L。

五、試驗步驟

1．按pXD-2和pXD-12型離子計操作步驟，調(diào)試時各按下mV按健。

摘去甘汞電極的橡皮帽，并檢查內(nèi)電極是否浸入飽和KCl溶液中，如未浸入，應(yīng)補充飽和KCl溶液。安裝電極，清洗氟電極空白電位值至300mV以上。氟電極空白電位值受制備工藝、內(nèi)參比液中F離子濃度、水質(zhì)純度、電極老化程度、離子計型號等因素的影響，因此，視狀況清洗到空白電位值最大即可。

2.確鑿吸取0.100mol?LF離子標準液10．00mL，置于100mL容量瓶中，參與TISAB液10.0mL，用水稀釋至刻度,搖勻，得pF=2.00溶液。

3．吸取pF=2．00溶液10．00mL，置于100mL容量瓶中，參與TISAB9.0mL，用水稀釋至刻度，搖勻，得pF=3.00溶液。

仿照上述步驟，配制pF=4.00，pF＝5.00和pF=6.00的溶液。

4．將配制的標準溶液系列由低濃度到高濃度逐個轉(zhuǎn)入塑料小燒杯中，并放入氟電極和飽和甘汞電極及攪拌子，開動攪拌器，調(diào)理至適當?shù)臄嚢杷俣龋瑪嚢?min，至指針無明顯移動時，讀取各溶液的mV值，讀數(shù)時注意使眼睛、指針和刻度三者在一直線上。

5．吸取F-離子試液10.00mL，于50mL容量瓶中，參與10.0mLTISAB液，用水稀釋至刻度，搖勻。按標準溶液的測定步驟，將電極重新清洗到最大空白電位值后，測定其試液的電位值。

六、數(shù)據(jù)及處理1．試驗數(shù)據(jù)pF值1.002.003.004.005.006.00試液E/mV2.以電位值為縱坐標，pF值為橫坐標，繪制E-pF標準曲線。3．在標準曲線上找出與Ex值相應(yīng)的pF值，求得原始試液中氟離子的含量，以g·L表示?；?qū)?shù)據(jù)輸入微機，以Excel一元線性回歸方程求出F離子含