氯离子选择电极

电化学实验二、氯离子选择电极测定水样中氯离子的浓度

【预习】

1. PXSJ?216F型离子计使用说明。

2. 氯离子选择电极使用注意事项。 3. 双液接饱和甘汞电极使用注意事项。 4. 直接电位法基本原理。

【实验目的】

1. 掌握用标准曲线法测定氯离子浓度的原理和方法。 2. 学会PXSJ?216F型离子计测定离子浓度的方法。 3. 了解测定氯离子浓度时的干扰因素。 【实验原理】

以待测离子的选择电极为指示电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，浸

入待测试液中组成原电池，通过对电池电动势的测量，进而求出待测离子的浓度。

电池表示为：

( ? )离子选择电极?试液 || KCl (饱和), Hg2Cl2(s) ?Hg ( + ) 电池电动势为： E??离子??SCE 电动势与离子浓度的关系为：E?K?2.303RTpCl nF 由上式可知：E与pCl成线性关系。通过测定一系列已知氯离子浓度的标准溶液的E值，绘制E ? pCl标准曲线。由水样测得的E值，通过标准曲线可求算出水样中氯离子浓度。 【仪器与试剂】

PXSJ?216F型离子计，氯离子选择电极，JB-10型搅拌器，双液接饱和甘汞

电极，温度传感器（温度电极），100ml容量瓶5个，10ml、25ml移液管，50ml小烧杯，洗瓶，洗耳球，小镊子，搅拌子，滤纸条等。

1.00?10?1 mol/L NaCl标准溶液，0.1 mol/L KNO3 溶液，10?3 mol/L NaCl溶

液（活化电极用），水样，0.1mol/L NaBr和0.1mol/L NaSO4溶液。 【实验步骤】

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1. 标准溶液的配制：由1.00?10?1 mol/L NaCl标准溶液，用100.00ml容量瓶，用逐级稀释法配制浓度为1.00?10?2、5.00?10?3、1.00?10?3、5.00?10?4、1.00?10?4 mol/L的一组标准溶液。

2. 离子计的安装调试、参数设置：请参考【附注】PXSJ?216 F型离子计使用说明。电极系统为：测量电极-----氯离子选择电极；参比电极-----双液接饱和甘汞电极；温度电极（温度传感器）。用蒸馏水清洗电极多次，直到测得蒸馏水的E值基本稳定（一般在250mV左右），记下该数据作为空白参考值。 3. 标准溶液的E值测定（标定）：按照【附注】PXSJ?216 F型离子计使用说明中pX测量项下标定步骤，将已配制好的NaCl系列标准溶液从稀到浓依次进行标定，同时记录各浓度下的E值。

4. 待测水样的E值测定（pCl测定）：洗电极，待与空白值基本相符时，测未知水样的E值，记录。

5. 干扰实验：洗净电极，用5.00?10?4 mol/L NaCl标准溶液的做干扰实验。先再次测定该溶液的E值，然后向烧杯中加1滴0.1mol/L NaSO4溶液，搅拌均匀后测定E值，记录；然后向烧杯中再加入1滴0.1mol/L NaSO4溶液，记录E值；继续向该烧杯中加入1滴0.1mol/L NaBr溶液，观察E值变化，待示值稳定后，记录。 【数据处理】

1. 正确、及时记录空白参考E值及各测定值。

2. 作E—pCl标准曲线，求电极的转换系数，并与理论值比较。 3. 求算水样中的氯离子浓度（mol/L）。

?24. 说明SO?4和Br对氯离子选择电极有无干扰。

【注意事项】

1. 配制系列标准溶液时吸取溶液要准确，溶液要充分混匀。 2. 电极的使用要规范，测定前应清洗干净并用待测溶液润洗。

3. PXSJ?216 F型离子计使用注意事项请参看附注下的使用说明。比如短路插头的正确使用等。

4. PXSJ?216 F型离子计的电源适配器的电源为800mA，JB-10型搅拌器的电源适配器为500 mA，请注意不要接错。

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5. Br?对氯离子选择电极影响很大，干扰实验完成后，尽快洗净电极。 6. 测定过程中搅拌速度要适中，并保持所有测定的搅拌速度保持一致。

【思考题】

1. 本实验为什么用双液接饱和甘汞电极（或普通的KNO3盐桥）而不用普通的饱和甘汞电极直接插入待测溶液中进行测定？

2. 一般氯离子选择电极的线性范围及有效pH范围?有何指导意义？ 3. 电极转换系数偏离理论值可能的原因有哪些？ 4. 讨论影响氯离子选择测定是可能的干扰因素？ 5. 用逐级稀释法配制系列标准溶液的理由？

【附注】PXSJ?216 F型离子计使用说明 一、准备工作 1. 仪器安装

（1）供电电源：直流通用电源适配器（9V DC、800mA、内正外负）。 （2）电极系统：对应不同的测量模块，即不同的测量参数需要，应该使用

不同的测量电极：测量pH需要pH电极；测量其他离子需要其他合适的离子选择电极；测量温度需要温度电极。按照需要安装对应电极，即可开始测量。

（3）USB通讯线的连接：如果用户希望使用配套通讯软件连接计算机通讯，

则可将USB通讯线连接到仪器和计算机上，正确安装配套通讯软件后即可实现通讯。

【注意】(1)每次开机前，请检查仪器后面的pH电极插口，必须保证它们连接有

测量电极或者短路插头，否则有可能损坏仪器的高阻器件。仪器不使用时，短路插头也要插上，以免仪器输入开路损坏仪器。

(2)对于pH/ pX模块的测量，为了保证仪器的测量精度，建议在开机后

进行零点电位校正。当发现仪器的pH电极插座连接短路插头后，电位显示值偏离零点电位较大时需要校正零点电位（零点电位应为

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0.0mV，可以选择pH测量参数并在测量状态下查看显示的零点电位）。按“设置”键，选择“校正零点电位”后，按“确认”键即可校正电位零点，按“取消”键放弃操作。

2. 仪器的开/关机

仪器插入电源后，即自动开机。使用完毕，按仪器的“开/关”键关闭仪器，

断开电源适配器的电源。（如果仪器长期不用，请务必断开电源适配器的电源，以免损坏电源适配器并间接损坏仪器。） 3. 仪器的起始状态

显示屏显示有当前的系统时间、当前设置好的测量模式、测量参数等。在起

始状态下，按“设置”键允许设置测量模式、离子模式等；按“查阅”键查阅测量参数、查阅存贮数据等；按“测量”键即可开始测量。

二、设置功能

在仪器的起始状态下，按“设置”键，仪器显示设置菜单。仪器反向显示当

前的菜单项，按方向键选择合适的菜单项，按“确认”键选择相应的功能模块，按“取消”键退出功能菜单选择。

设置菜单有“设置测量模式”、“设置离子模式”、“系统设置”、“设置手动温

度”、“设置平衡条件”，按“确认”键选择。

1. 设置测量模式：左侧为测量参数列表（pH值、pX值或离子浓度），右侧为测量模式列表（连续测量模式、定时测量模式、平衡测量模式）。反向显示当前光标位置，方向键移动光标位置，移动到合适的项目后，按“设置”键选择（或清除）当前项目。按“确认”键，仪器自动保存当前的所有设置，返回起始状态。

2. 设置离子模式：仪器支持多种常规离子模式，支持自定义离子模式。允许选用相应的离子模式直接进行浓度测量，在浓度测量结束后，可以按照不同的离子浓度单位查看当前离子浓度值。

3. 系统设置：设置仪器的时间值、操作者编号、电极标定提示间隔等。 4. 设置手动温度：如果仪器不接温度传感器，将使用设置的手动温度值。 5. 设置平衡条件：设置平衡测量模式下的平衡条件。

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三、查阅、数据贮存删除输出功能

仪器允许用户随时查阅当前的测量参数，包括上次的标定数据和当前使用参

数等；允许查阅存贮数据。

测量结束后，用户可以将测量结果存贮起来，方便以后查看，打印。仪器支

持贮存测量数据，也支持删除测量数据功能。

四、离子测量 1. pH测量

在仪器的起始状态下，如果有pH测量参数则直接按“测量”键即可开始测量，否则按“设置”键选择设置测量模式并选择pH测量参数，进行测量。在每次测量以前，建议对电极进行重新标定，一旦标定后，前一次的标定数据将会被覆盖。电极使用一段时间后，应该重新标定。 标定步骤如下：

? 开始标定前，准备好1至5个标准缓冲溶液，将它们置于恒温下放置一定时间。

? 在标定状态下，按“设置”键选择设置标液组。

? 将pH测量电极、参比电极、温度传感器等清洗干净后一起放入待标定的标准缓冲溶液中。

? 等显示稳定后，按“确认”键，仪器显示“存贮数据??????”并存贮标定数据。 ? 仪器提示“继续标定吗？”，如果有其他的标准溶液需要标定，则可选择继续标定，然后重复前面的步骤标定其他标准溶液，直至标定结束。

【注】在标定过程中，随时可按“取消”键结束标定。本仪器支持最多5点标定，当标定至第5个标液并确认后，仪器会自动提示结束标定。 2. pX测量

对应每一种离子模式，仪器允许进行pX测量。应在仪器起始状态下“设置测量模式”项下选择测量参数为pX；“设置离子模式”项下选择要测的相应离子，方可正常测量，否则可能出现完全不同的测量结果。因此在每次测量前，最好查看一下当前设置的离子模式是否与实际测量的溶液、离子选择电极相一致。

在仪器的起始状态下，如果有pX测量参数则直接按“测量”键即可开始测

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量，否则按“设置”键选择设置测量模式并选择pX测量参数后进行测量。在每次测量以前，建议对电极进行重新标定，一旦开始标定，前一次的标定数据将会被覆盖。电极使用一段时间后，应该重新标定。 标定步骤如下：

? 开始标定前，应准备好1至5个标准溶液，将它们置于恒温下放置一定时间，即可开始电极标定。

? 在pX测量状态下，按“标定”键然后按“确认”键后，仪器进入标定模块。 ? 将相应的离子选择电极、参比电极、温度传感器清洗干净后一起放入待标定的标准溶液中。

? 按“设置”键选择设置标称值项，然后输入当前标液在当前温度下相应的标称浓度值（pX值），等显示稳定后，按“确认”键，仪器显示“存贮数据??????”并存贮标定数据。

? 仪器提示“继续标定吗？”，如果有其他的标准溶液需要标定，则按“确认”键，然后重复前面的步骤标定其他标准溶液，直至标定结束。

【注】在标定过程中，随时可按“取消”键结束标定；在标定时，每次更换一种标液后，必须记得输入当前标液相应的标称浓度值（pX值）；当第5个标液标定结束后，仪器会自动结束标定。

五、注意事项

1. 仪器不使用时，短路插头也要接上，以免仪器输入开路而损坏仪器。 2. 仪器的插座必须保持清洁、干燥，切忌与酸、碱、盐溶液接触。

3. 关闭仪器后，断开电源适配器电源，以免损坏电源适配器并间接损坏仪器。 4. 仪器必须有良好的接地。防止腐蚀性气体侵入。

5. 测量结束，建议将电极存放在保存溶液中。对可充电极，将加液塞塞好。长期不使用时，将电极放回盒体内室温保存。

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量，否则按“设置”键选择设置测量模式并选择pX测量参数后进行测量。在每次测量以前，建议对电极进行重新标定，一旦开始标定，前一次的标定数据将会被覆盖。电极使用一段时间后，应该重新标定。 标定步骤如下：

? 开始标定前，应准备好1至5个标准溶液，将它们置于恒温下放置一定时间，即可开始电极标定。

? 在pX测量状态下，按“标定”键然后按“确认”键后，仪器进入标定模块。 ? 将相应的离子选择电极、参比电极、温度传感器清洗干净后一起放入待标定的标准溶液中。

? 按“设置”键选择设置标称值项，然后输入当前标液在当前温度下相应的标称浓度值（pX值），等显示稳定后，按“确认”键，仪器显示“存贮数据??????”并存贮标定数据。

? 仪器提示“继续标定吗？”，如果有其他的标准溶液需要标定，则按“确认”键，然后重复前面的步骤标定其他标准溶液，直至标定结束。

【注】在标定过程中，随时可按“取消”键结束标定；在标定时，每次更换一种标液后，必须记得输入当前标液相应的标称浓度值（pX值）；当第5个标液标定结束后，仪器会自动结束标定。

五、注意事项

1. 仪器不使用时，短路插头也要接上，以免仪器输入开路而损坏仪器。 2. 仪器的插座必须保持清洁、干燥，切忌与酸、碱、盐溶液接触。

3. 关闭仪器后，断开电源适配器电源，以免损坏电源适配器并间接损坏仪器。 4. 仪器必须有良好的接地。防止腐蚀性气体侵入。

5. 测量结束，建议将电极存放在保存溶液中。对可充电极，将加液塞塞好。长期不使用时，将电极放回盒体内室温保存。

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