碘离子选择性电极的性能及应用

碘离子选择性电极的性能及应用实验目的理解离子选择性电极的主要性质和测量原理。学会应用碘离子选择性电极测定未知碘离子溶液中的碘离子含量。理解Gran氏作图法基本原理，学会利用半反对数坐标纸作图计算位置碘离子溶液中碘离子的浓度。实验原理离子选择电极是一种以电势响应为基础的电化学敏感元件。将电极插入到含有待测离子的溶液中时，在膜—液界面上产生一特定的电势响应值。电势响应值与离子活度间的关系可用能斯脱方程来描述。若以本实验所采用的碘离子电极为例，用甘汞电极做参比电极，则所组成的电池其电动势可表达如下：IaFRTEEln0。已知γ是活度系数，故ClIca。在实验工作中，通常采用固定离子强度（如本实验的溶液中均含有0.1mol/L的KNO3）的测试方法，此时γ可视作保持定值，上式可改写成IcFRTEEln0。在实际工作中，分别测定不同浓度cI-的碘离子溶液的电动势Ei，作出Ei~-lgcI-图，在一定浓度范围内，可得一直线，这一段直线为电极的响应范围。应用离子选择电极可以测定溶液中特定离子的浓度。本实验使用Gran氏图解法用碘离子选择电极测定未知碘离子溶液的浓度。由于IIcKEcFRTEElnln00所以将上式可改写为：，＝，令常数EKEcKEKEI01011lglglg所以有：）。式（1lg1IkcKE如果在一定体积的浓度为cx的待测溶液中控制溶液活度系数和溶液体积不变的情况下，分别加入已知量的少量待测离子，并测定溶液的电动势E，则E与浓度的关系为）式（加入加入2)()(lg1IixIxiVmmkcckKE。因kmxI-、V是定值，所以以测得的电动势的反对数值对加入的碘离子的量作图可得一条直线。由该直线外推至与横坐标相交，即可求得被测离子的浓度。为校正所用试剂空白值（本实验所用的水及试剂中可能含有被测碘离子）以及电极斜率偏离作图纸，可作一试剂空白，空白溶液的直线与待测溶液的直线平行。如试剂及水中含有被测离子则空白溶液所得直线不通过原点，若电极斜率偏离作图纸，空白溶液的直线也不会通过原点。空白溶液的直线的截距可用来校正被测离子的浓度。即用待测溶液的直线斜率减去空白溶液的直线斜率。仪器与试剂PHS-3C型酸度仪，碘离子选择电极，甘汞电极，电磁搅拌器，容量瓶，烧杯，碘化钾，硝酸钾，蒸馏水，0.1M碘化钾溶液，5mg/mL碘标准溶液，1M硝酸钾溶液，未知碘溶液。实验步骤1、预备碘离子电极碘离子电极在10－3M的KI溶液中活化1小时以上，再用蒸馏水浸洗。以碘离子电极为负极，甘汞电极为正极，浸入蒸馏水中组成原电池。打开酸度计开关，仪器选择开关置于“mv”档，将碘离子电极和甘汞电极分别接入仪器对应接口。打开电磁搅拌器开关，调节搅拌速度。用酸度计测电动势为80mV左右。2、配置10－2、10－3、10－4、10－5和10－6M的碘标准溶液用移液管取10mL0.1M的KI标准溶液于100mL容量瓶中，加入10mL1M硝酸钾稀释至刻度，即为10－2M碘标准溶液，然后取10mL10－2M碘标准溶液于100mL容量瓶中加入10mL硝酸钾稀释至刻度，即为10－3M碘标准溶液。同理可配置10－4、10－5和10－6M的碘标准溶液。加入标准碘的毫升数0123454321-E(mv)3、测定碘离子选择电极的校正曲线取上述已配好的标准碘离子溶液，分别置于50mL已烘干的烧杯中，加入一搅拌子，置于电磁搅拌器上，用碘离子选择电极和甘汞电极组成原电池，分别测定各溶液的电动势。4、测定未知碘离子溶液的浓度取10mL未知碘溶液加于100mL容量瓶中，加入10mL1M硝酸钾用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，将溶液全部倒入一烘干的150mL烧杯中，用上述同样方法测定溶液的电动势。依次测定加入1mL，2mL，3mL，4mL，5mL（每次加1mL，共加5次）5mg/mL碘标准溶液后的电动势。取10mL1M硝酸钾加于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，将溶液全部倒入一烘干的150mL烧杯中，用上述同样方法测定溶液的电动势。依次测定加入1mL，2mL，3mL，4mL，5mL（每次加1mL，共加5次）5mg/mL碘标准溶液后的电动势。实验完毕关闭酸度计，取下电极。甘汞电极取下盐桥套管，倒掉硝酸钾溶液，将上端和下端的小橡皮塞塞好，放回电极盒中。碘离子电极用蒸馏水洗净，套上橡皮套放回电极盒中。