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实验九氟离子选择电极测定氢氟酸解离常数
实验目的
(1)熟悉用氟电极及玻璃电极测定氢氟酸解离常数的基本原理。
(2)正确使用氟离子选择电极和酸度计。
实验原理
氟电极是由氟化镧晶体制成的离子交换膜,对氟离子F- 具有很高的选择性。若要对氟含量进行分析时需要保持pH=5-6,以保证所有的氟均以离子状态存在从而全部对氟电极产生响应。这是由于当溶液pH过高时,OH-会产生干扰;pH过低又会形成HF和HF2-而降低氟离子的浓度和活度。
由于氟电极对氟离子F- 产生响应时不受氢离子的干扰,对HF和HF2-也不会应答,因而可以在酸性溶液中测定氟离子,这就为利用氟离子选择电极测定氢氟酸常数创造了条件。
为测定一定温度下HF得解离常数,在本实验中将氟电极和甘汞电极组成下列两电池测量电池的电动势:
(a)(-)氟电极| 氟化钠溶液| 饱和甘汞电极(+)
(b)(-)氟电极| 加入盐酸的氟化钠溶液| 饱和甘汞电极(+)
温度一定时两电池电动势可计算如下:

其中: ,S称为氟离子选择电极的应答系数;R为摩尔气体常数;T为热力学温度;F为法拉第常数。
式(1)-(2)得

酸性条件下的含氟溶液存在如下平衡:

溶液中的总氟浓度[FT]为:
[FT]=[F-] + [HF] + 2[HF2-] (6)
忽略[HF2-]项,并将式(4)代入式(6),可以得到:
[FT] - [F-] = (7)
将式(7)取对数可得
(8)
在酸性溶液中[F-]很小,与[FT]相比可以忽略,因此式(8)可以写成(9)
将式(9)代入式(3)可得
(10)
式中:E1为溶液为加酸时电池(a)的电动势;E2为加酸后电池(b)的电动势。
(c)(-)玻璃电极| 氟化钠溶液或加入盐酸的氟化钠| 饱和甘汞电极(+)
根据式(10)可知,在不加酸时可测得电池(a)的电动势E1 ,然后测得加酸后一系列不同pH的电池(b)的电池E2及对应的pH,以-()为纵坐标,pH为横坐标作图,所得直线在纵轴上的截距即为lgKc。其中Kc即为该温度下HF的离解常数。
实验仪器及试剂
仪器:略.
试剂: mol/l NaF溶液
mol/l KCl溶液
2 mol/l HCl溶液
pH=4