常州工程职院仪器分析测试技术课件3-5电位分析法：饮用水中铁含量测定

任务5饮用水中Fe2+含量测定î电位分析法模块之p能用电位滴定法测定水溶液中离子含量p能正确确定电位滴定法的滴定终点î能力目标p在化学滴定法中，实验的关键是选择一种合适的指示剂指示终点的到达。例如当我们用重铬酸钾滴定Fe2+时可选用邻苯氨基苯甲酸作指示剂，在滴定终点时溶液颜色由无色变为墨绿色。但是当样品溶液中有明显的颜色时如何指示终点？î课程引入p讨论：由于样品溶液有色，采用一般的指示剂无法指示终点Ø可以对样品进行脱色，如吸附，萃取等方法使样品溶液退去颜色。然后加指示剂滴定。此方法操作繁琐，在脱色过程中可能引入污染或样品损失引起误差Ø用其他的测定方法如原子吸收法、原子发射法等。需要特殊的仪器设备Ø采用电位滴定法î方案确立î电位滴定法p是根据滴定过程中指示电极电位的突跃来确定滴定终点的一种滴定分析方法。Ø指示电极：铂电极Ø参比电极：双液接甘汞电极Ø滴定管Ø酸度计Ø电磁搅拌器Ø搅拌子图5－1电位滴定装置î电位滴定演示1p电位滴定装置的安装Ø铂电极：将铂电极浸入热的w(HNO3)=10%硝酸溶液中数分钟，取出，用水冲洗干净，蒸镏水冲洗，置电极架上。Ø饱和甘汞电极的准备：检查饱和甘汞电极内液位、晶体、气泡及微孔砂芯渗漏情况并作适当处理后，用蒸馏水清洗外壁，吸干外壁水珠，套上充满饱和氯化钾溶液的盐桥套管，用橡皮圈扣紧，置电极架上。Ø在滴定管中加入重铬酸钾标准滴定溶液，调节液面至0.00mL。p打开酸度计电源开关，预热20分钟î电位滴定演示2p试液中Fe2+含量的测定Ø移取20.00mL试液于250mL的高型烧杯中，加入硫酸－磷酸混合酸（1＋1）10mL，稀释至50mL左右。加一滴邻苯氨基苯甲酸指示液，放入洗净的搅拌子，将烧杯放在搅拌器上，插入电极。Ø开启搅拌器，将酸度计的选择开关置于“mv”位置，记录溶液的起始电位。Ø滴加K2Cr2O7溶液，待电位稳定后读取电位值及滴定剂加入体积。Ø滴定开始时每加入5mL标准滴定溶液记录一次电位值，然后减少加入量为1.0mL,0.5mL后记录。在化学计量点附近每加0.1mL记录一次，过化学计量点后再每加0.5mL或1.0mL记录一次，直至电位变化不大为止。观察溶液颜色变化时对应的滴定体积。p每滴加一次滴定剂，平衡后测量电动势p滴定过程的关键是确定滴定反应的化学计量点时,所消耗的滴定剂的体积，同时观察在滴定终点附近指示剂颜色的变化p首先需要快速滴定寻找化学计量点所在的大致范围,正式滴定时，滴定突跃范围前后每次加入的滴定剂体积可以较大，突跃范围内每次滴加体积控制在0.1mLp本实训产生的废液需有专门的容器放置î学生实训滴定曲线从图中的红线我们可以看出此曲线有何规律？p此曲线与化学滴定曲线十分相似，都有一个突跃。在滴定开始阶段随滴定剂加入电位变化不明显，当到达一定体积时电位值产生了具大的变化，随后E的变化又趋于缓慢p是否可以采用类似化学滴定的方法用此突跃确定滴定终点？Ø可以，作两条与横坐标成45度的E～V曲线的平行切线，并在两条平行切线间做一与两条切线等距离的平行线，该线与E～V曲线的交点对应的滴定体积即为滴定终点体积。î数据处理（E－V曲线）î数据处理（一阶微商法）p将V对△E/△V作图，可得到一呈峰状曲线，曲线最高点由实验点连线外推得到，其对应的体积为滴定终点时标准滴定溶液所消耗的体积Vep。1212VVEEVEp此法确定终点较准确，但是手续繁琐。î数据处理（二阶微商法）p作图法以Δ2E/ΔV2对V绘制曲线，此曲线最高点与最低点连线与横坐标的交点即为滴定终点体积。121222VEVEVVVEp计算法Ø从上图中可以看出在Δ2E/ΔV2有一个明显的特点，上一部分数据为正值而下面的Δ2E/ΔV2全部为负值。当Δ2E/ΔV2为零时即为滴定终点。Ø采用下面的方法计算滴定终点。当滴定体积V1对应（Δ2E/ΔV2）1由正变为负值（Δ2E/ΔV2）2时此时滴定体积V2。则滴定终点Vep按下式计算。121222211222()()0()epVVVVEEEVVVî数据处理（二阶微商法）î电位滴定特点p电位滴定法和直接电位法直接电位法是以所测得的电池电动势（或其变化量）作为定量参数；电位滴定法测量的是电池电动势的变化情况，它是根据电动势变化情况确定滴定终点，其定量参数是滴定剂的体积电位滴定法与化学分析法的区别是终点指示方法不同。普通的滴定法是利用指示剂颜色的变化来指示滴定终点。p电位滴定法和化学滴定法电位滴定法是利用电池电动势的突跃来指示终点，而化学滴定则依赖于指示剂颜色的变化。î电位滴定电极对选择原则滴定类型电极系统预处理指示电极参比电极酸碱滴定（水溶液中）玻璃电极锑电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极1.玻璃电极：使用前须在水中浸泡24h以上，使用后立即清洗并浸于水中保存。2.锑电极：使用前用砂纸将表面擦亮，使用后应冲洗并擦干。氧化还原滴定铂电极饱和甘汞电极铂电极：使用前应注意电极表面不能有油污物质，必要时可在丙酮或硝酸溶液中浸洗，再用水洗涤干净。银量法银电极饱和甘汞电极（双盐桥型）（1）银电极：使用前应用细砂纸将表面擦亮然后浸入含有少量硝酸钠的稀硝酸（1+1）溶液中，直到有气体放出为止，取出用水洗干净。（2）双盐桥型饱和甘汞电极：盐桥套管内装饱和硝酸钠或硝酸钾溶液。其他注意事项与饱和甘汞电极相同。EDTA配位滴定金属基电极离子选择性电极Hg/Hg-EDTA饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极p为什么氧化还原滴定可以用铂电极作指示电极？滴定前为什么也能测得一定的位？p本实验采用的两种滴定终点指示方法，哪一种指示灵敏准确且不受试液底色的影响？p对照国家饮用水水质标准，评价本实训测得的部分水质指标是否符合国家标准？î思考题î下次课程问题p氟具有防龋齿作用，广泛用于牙膏及漱口水中。但过高的氟含量可能会引起中毒，从而损害神经系统，引发骨质疏松症，因此有必要对牙膏中的氟离子含量进行测定，运用所学知识，测定儿童牙膏中的氟离子含量。