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1、临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19实验十八实验十八 氯离子选择性电极氯离子选择性电极的测试和应用的测试和应用二、预习二、预习要求要求 三、实验原理三、实验原理 五、实验步骤五、实验步骤 七、数据处理七、数据处理 六、注意事项六、注意事项 四、仪器药品四、仪器药品 八、思考题八、思考题 完成一、实验目的一、实验目的临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19【目的要求目的要求】1. 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法。方法。2. 掌握用氯离子
2、选择性电极测定氯离子浓度的掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。基本原理。3. 掌握氯离子选择性电极的使用方法。掌握氯离子选择性电极的使用方法。4. 了解固定离子强度的意义及方法。了解固定离子强度的意义及方法。5. 了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。了解酸度计测量直流毫伏值的使用方法。主菜单临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19二、预习要求 1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法；了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法；掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理；掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理；
3、掌握氯离子选择性电极的使用方法。掌握氯离子选择性电极的使用方法。2.了解酸度计的使用方法（测量直流毫伏值）了解酸度计的使用方法（测量直流毫伏值） 。完成上一步主菜单 3. 了解固定离子强度的意义及方法。了解固定离子强度的意义及方法。临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19三、实验原理 完成主菜单上一页离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通离子选择性电极是一种分析测量工具，可以通过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。该技术广泛应用于海洋、土壤、地质、化工、医学该技术广泛应用于海洋、土壤、
4、地质、化工、医学等各个领域中。等各个领域中。本实验所用的氯离子选择性电极是把本实验所用的氯离子选择性电极是把AgCl和和Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成。其结构如下图所示。并以全固态工艺制成。其结构如下图所示。临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19氯离子选择性电极结构示意图氯离子选择性电极结构示意图 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学
5、教研室2022-4-19三、实验原理 Cl. 0lnaFRTEE完成主菜单上一页1. 电极电位与离子浓度的关系电极电位与离子浓度的关系离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜-液界面液界面上产生一特定的电位响应值。上产生一特定的电位响应值。电位与离子活度间的关系可用能斯特电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方方程来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式程来描述。若以甘汞电极作为参比电极，则有下式成立：成立： (1)由于：由于： (2)ClClCa临沂师范学院化学化工
6、学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19实验原理实验原理根据德拜休克尔极限公式：根据德拜休克尔极限公式： (3)其中，其中，I为离子强度。在测定工作中，只要固定离为离子强度。在测定工作中，只要固定离子强度，则子强度，则可视作定值，所以式可视作定值，所以式(1)可写为：可写为： (4)由上式可知，由上式可知，E与与lnCCl-之间呈线性关系。只要我之间呈线性关系。只要我们测出不同们测出不同CCl-值时的电位值值时的电位值E，作，作E-lnCCl-图，就可了图，就可了解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性解电极的性能，并可确定其测量范围。氯离子选择性电极的
7、测量范围约为电极的测量范围约为10-1moldm-310-5moldm-3。Ilog常数ClCFRTEEln0临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19离子选择性电极对待测离子具有特定的响应特性，但其它离子仍可对其产生一定的干扰。电极选择性的好坏，常用选择系数表示。若以i和j分别代表待测离子及干扰离子，则： (5)式中，Zi及Zj分别代表i和j离子的电荷数；kij为该电极对j离子的选择系数。式中的“”及“”分别适用于阴、阳离子选择性电极。由上式可见，kij越小，表示j离子对被测离子的干扰越小，也就表示电极的选择性越好。通常把kij值小于10-
8、3者认为无明显干扰。2. 离子选择性电极的选择性及选择系数jiZZjijiakanFRTEEln0临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19 当zizj时，测定kij最简单的方法是分别溶液法。就是分别测定在具有相同活度的离子i和j这两个溶液中该离子选择性电极的电位E1和E2，则： (6) (7) (8)0ln01ianFRTEEjijaknFRTEE0ln02ijknFRTEEEln21Kij的测定的测定临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19对于阴离子选择性电极： RTnFEEkij21
9、ln主菜单临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19仪器试剂仪器试剂 仪器仪器 PHS-3C型精密PH计1台；电磁搅拌器1台；217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)1只；EDCL型氯离子选择性电极1只；容量瓶(1000mL)1只、(100mL)10只；移液管(50mL)1只、(10mL)6只。试剂试剂 KCl、KNO3(试剂均为分析纯)；0.1%Ca(Ac)2溶液；风干土壤样品。主菜单临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19217型饱和甘汞电极型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极双液甘汞电极)临
10、沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19实验步骤实验步骤 1. 氯离子选择电极活化 氯离子选择电极在使用前，应先在0.001moldm-3的KCl溶液中活化1h，然后在蒸馏水中充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。2. 标准溶液配制 称取一定量干燥的分析纯KCl配制成0.1 moldm-3的标准液，再用0.1 moldm-3的KNO3溶液逐级稀释，配得510-2 moldm-3、110-2 moldm-3、510-3moldm-3、110-3 moldm-3、510-4 moldm-3、110-4 moldm-3的KCl标准液。临沂师范学院化学
11、化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-193. 连接接好仪器。4. 标准曲线测量(1) 仪器校正：接通电源，按下“mV”按键，调节“零点调节器”，使读数在0之间(温度调节器、斜率调节器在测mV值时不起作用)。(2) 测量：用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干。将电极依次从稀到浓插入标准溶液中，充分搅拌后测出各种浓度标准溶液的稳定电位值。5. 选择系数的测定配制0.01 moldm-3的KCl和0.01 moldm-3的KNO3溶液各100mL，分别测定其电位值。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19实验步骤实
12、验步骤主菜单6. 自来水中氯离子含量的测定 称取0.1011gKNO3，置于100mL容量瓶中，用自来水稀释至刻度，测定其电位值，从标准曲线上求得相应的氯离子浓度。7. 土壤中NaCl含量的测定 (1) 在干燥洁净的烧杯中用台称称取风干土壤样品W克(约10g)，加入0.1%Ca(Ac)2溶液VmL(约100mL)，搅动几分钟，静置澄清或过滤。 (2) 用干燥洁净的吸管吸取澄清液30mL40mL，放入干燥洁净的50mL烧杯中，测定其电位值。 临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19注意事项注意事项 u如果被测信号超出仪器的测量范围或测量端开路
13、时，显示部分会发出闪光表示超载报警。u接口接触良好，电极的引入导线应保持静止，否则会引起测量不稳定。u实验中测出的电位值需反号。u注意217型饱和甘汞电极( 双液甘汞电极)中溶液量(酸度计读数不稳，一直再变)。临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19数据处理数据处理 1. 以标准溶液的E对lgCci-作图绘制标准曲线。2. 计算 ，对本次实验测定方法和仪器作出评价。3. 从标准曲线上查出被测自来水中氯离子的浓度。4. 按下式计算风干土壤样品中NaCl含量。 式中，Cx为从标准曲线上查得的样品溶液中Cl-浓度；M为NaCl的摩尔质量。%1001000%NaClWVMCx3,NOClk临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室临沂师范学院化学化工学院物理化学教研室2022-4-19思思 考考 题题 1. 离子选择性电极测试工作中，为什么要调节溶离子选择性电极测试工作中，为什么要调节溶液离子强度液离子强度?怎样调节怎样调节?如何选择适当的离子强度调节如何选择适当的离子强度调节液液? 2. 选择系数选择系数kij表示的意义是什么？表示的意义是什么？kij1或或kij1，分别说明什么问题分别说明什么问题?