标,以Vs为横座标作图,延长各实验点的联线,得出与横座标轴的交点Vs。由下式计算预测组分的浓度:
cx??csVs/V0
Gran作图法中?V0?Vs??10ES的计算较繁,若采用特制的半反对数座标纸,可将实验数据直接标在图纸上,不需要计算,即可求得Vs值。
Gran图所示的座标纸是以取100mL试液进行测定和假设电极响应的斜率s为58mV(对一价离子)为根据而设计的,横座标每一大格表示加入1ml标准溶液,纵座标每一大格表示电位变化值(ΔE)为5mV。当电极响应斜率s不是58mV时,可以用图左方的ΔE校正图,将测得的?E测与实际的s值联线,并且延长与?E校的座标相交,然后以交点的数值?E校作图。为了校正由于标准溶液的加入而引起的稀释效应,纵轴上同一位置的分度值间距从左向右逐渐增大(即向上倾斜)。
在Gran图的实际应用中,可以按100mL的0.5倍,1.5倍,2.0倍适当扩大或缩小,本实验采用0.5倍进行测定。
由于Gran作图法是通过多次测量电位值进行求其欲测组分浓度的,提高了测定准确度,尤其是对于含量较低的试样,加入标准溶液后,欲测组分浓度增加,于是在较高浓度进行电位测量,电极易于达到平衡,测得的电位较稳定,因而实验的重现性也较好。
标准加入法和Gran作图法都是在有其它组分共存情况下进行测量的,因此实际上减免了共存组分的影响,所以这两种方法都适合于成分不明或组成复杂试样的测定。
氯离子选择性电极使用方便,是应用较广的一种离子选择性电极,在化学工业、食品工业以及环境科学等许多领域都有实际应用。
三、仪器
1.任意型号酸度计或离子计
2.氯离子选择性电极
3.双液接(双盐桥)饱和甘汞电极 4.电磁搅拌器 5.滴定管 50mL
6.吸量管 0.5mL,1mL,5mL,10 mL 7. 大肚移液管50 mL 8. 容量瓶100 mL 9. 烧杯150 mL
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四、试剂
1.离子强度调节缓冲液(ISAB) 称取42.5g NaNO3(M=84.9947)于烧杯中,
加水溶解后,加浓HNO3调节至pH=3~4,以pH试纸试验确定,稀释至1000mL,配成0.5mo1?L-1 NaNO3溶液。也可以配成0.1 mol?L-1 KNO3(M=101.107)溶液(称量10 g) 来使用。
2.0.05mol?L-1NaCl标准溶液 取优级纯NaCl于高温炉中在500~600℃灼烧半小时,放置于干燥器中冷却,准确称取NaCl(M=58.44)2.9222g于小烧杯中,用水溶解后,转移至1000mL容量瓶中配成水溶液。
3. 1.00 mol?L-1NaCl标准溶液 称取上述灼烧并放置冷却后的NaCl 14.61g于小烧杯中,用水溶解后,转移至250mL容量瓶中配成水溶液。
4.待测试液 自来水
五、实验步骤
1.按酸度计或离子计操作步骤所述,调试仪器,按下mV按键。
摘去饱和甘汞电极的橡皮帽,并检查内电极是否浸入饱和KCl溶液中,如未浸入,应补充饱和KCl溶液。安装电极,并用滤纸吸去电极上的水滴。
2.空白溶液的测定 由滴定管准确放出去离子水45.00mL,置于100mL烧杯中,加入ISAB液5.00mL(总体积为50 mL),插入氯离子选择性电极和双盐桥饱和甘汞电极,放入搅拌子,开动搅拌器,调节至适当的搅拌速度,待电位稳定后,读取电位值。用刻度吸管向烧杯中加入0.05 mol?L-1NaCl标推溶液0.5mL,待电位稳定后,读取电位位。然后每加0.5mL标准溶液,测量一次电位值,连续测量5~6次。
3. 待测溶液的测定 由滴定管准确放出试样45.00mL,以下按步骤2操作,连续测量5~6次。
4. 一次标准加入法 准确吸取试样45.00mL,加入ISAB液5.00mL,插入氯离子选择性电极和饱和甘汞电极,放入搅拌子,开动搅拌器,调节至适当的搅拌速度,待电位稳定后,读取电位值。
5. 于上述烧杯中加入1.00 mol?L-1NaCl标准溶液0.50mL,待电位稳定后,读取电位值。
六、数据及处理 1. 将测量数据填入下表
Vx=45.00mL,Cs=0.050mol?L-1
标准溶液加入量Vs/mL 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 10
去离子水电位E/mV 水样电位E/mV 2. 将实验数据直接标在Gran图上,从图上查出Vs值并计算结果。
3. 根据加入标准溶液前和0.50 mL 1.00 mol?L-1NaCl标准溶液后的两次电位测量值,用下列公式计算原始试液中C1-的质量浓度,以mg?L-1表示。
cx?csVs1?
10?E/S?1Vx?Vs10?E/S?1??c11.00?0.501?0.0099?E?E/59 ??E?E/591250.00?0.50101012?1?1 4. 采用标准加入法公式计算,并和Gran图法计算结果进行比较,结果以mg?L-1表示。
思 考 题
1. 本实验为什么要使用干燥的烧杯?
3. 试比较标准曲线法,标准加入法和Gran作图法的优缺点。
4. 本实验选择甘汞电极作为参比电极对测定结果有何影响?应该采用什么样的参比电极较合适?为什么?
注意事项:
如果被测溶液中C1-离子的含量偏低,将会使曲线的下限发生弯曲,此时应采用加入标准溶液较多的上限数值连线。
实验四 电位滴定法测定水中氯离子的含量
一、目的要求
1. 巩固电位滴定法的理论知识。
2. 了解沉淀滴定过程中溶液电位变化与离子浓度变化的关系。 3. 了解电位滴定法测定废水中氯离子的原理和方法。 4. 学会用电位滴定法测定废水中氯化物的含量。
二、测定原理
用电位滴定法测定水中C1-时,用双液接甘汞电极作参比电极(最好用玻璃电
极作参比电极,因为在滴定过程中溶液的pH值基本上保持不变,更没有干扰离子的存在),银电极作指示电极,用AgNO3溶液滴定。在滴定过程中用ZD-2型自
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动电位滴定计测量两个电极间电动势的变化,当C1-含量高时用E~V曲线法,含量低时用一次微分曲线法确定滴定终点。当C1-、Br-、I-共存时,可以利用它们的溶度积不同连续滴定,形成三个突跃(KspAgCl=1.8×10-10、KspAgBr=5.2×10-13、 KspAgI=8.3×10-17)。
在测定C1-时,水中含少量的I-、Br-、高铁氰化物,会使结果偏高。Fe3+的含量若超过C1-的含量,也有影响。 Cr3+、Fe3+、PO43-没有干扰。
严重污染的水样, —般需要预处理,如污染较小,加入HNO3就可破坏一些污染物。
三、试剂与仪器
1.0.01 mo1?L-1 AgNO3标准溶液 溶解1.6991 g AgNO3于蒸馏水中,并稀释到1000mL。必要时可以用NaCl标准溶液标定AgNO3。
2.6mo1?L-1 HNO3 KNO3或 Ba(NO3)2固体 3.ZD-2型自动电位滴定计。
4.银电极、甘汞电极(代)。
6. 搅拌磁子 50 mL移液管 100 mL烧杯
四、操作步骤
移取50.00mL水样于100mL的烧杯内。滴加3滴浓HNO3酸化,然后加入约2克的硝酸钾作为离子强度调节剂,必要时可加水稀释。把搅拌棒和电极都浸入水样内,开始搅拌,待硝酸钾溶解完后,按照仪器使用方法作必要调整,把选择开关调到适当位置以测量两个电极间的电动势。先预作一遍,找出滴定突跃的大致范围,然后另取一份样品进行细作,并记录每加入一定体积后所对应的电位值。绘出E-V滴定曲线,找出终点电位值和对应的终点体积计算含量。并对仪器设置终点电位值进行第三次自动滴定。
五、结果计算
cx?csVs Vx 最终换算成mg?L-1表示。
思 考 题
1. 玻璃电极是H+浓度的指示电极,为什么可以在这里用作参比电极?
2. 试液滴定前为什么要用HNO3酸化?
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