题目

6.用氟离子选择性电极测定饮用水中 含量时,吸取水样50.00mL于100mL容量瓶中,加入总离子强-|||-度调节缓冲液,稀至刻度,测其电动势值为 -192mV 然后在此溶液中加入 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_a87dbd0987798173d6f4f91538d6fb54.jpg.00mL1.00times (10)^-2molcdot -|||--1 氟标准溶液,测得电动势为 -150mV, 计算饮用水中 的质量。已知 _(F)=19.0

题目解答

答案

解析

本题考查氟离子选择性电极的标准加入法测定离子浓度的相关知识，，核心思路是利用标准加入法的公式计算水样中氟离子的浓度，进而求得质量。

步骤1：明确标准加入法公式

氟离子选择性电极的电位遵循能斯特方程，标准加入法的公式为：
$c_x = \Delta c \cdot \ \frac{10^{\Delta E/S} - 1}{10^{\Delta E/S} \cdot V_x / V_{总}}$ ]
其中：

  • $c_x$：水样中氟离子的原始浓度（需计算）；
  • $\\\Delta c$：加入的标准溶液引起的浓度增量；
  • $\Delta E$：加入标准溶液前后的电位差；
  • $S$：电极斜率（氟离子选择性电极的理论斜率 $S = 2.303RT/F$，25℃时约为59mV/pF，此处取 $S=59 \, \text{mV}$）；
  • $V_x$：水样体积；
  • $V_{总}$：定容后的总体积。

步骤2：计算关键参数

  1. 体积与浓度：

    • 水样体积 $V_x = 50.00 \, \text{mL}$，定容后 $V_{总}=100 \, \text{mL}$；
    • 加入标准溶液：$V_{标}=1.00 \, \text{mL}$，$c_{标}=1.00 \times10^{-2} \, \text{mol/L}$；
    • 浓度增量 $\Delta c = \frac{c_{标 \cdot V标}{V总} = \frac{1.00times10^{-2} \cdot 1.00}{10.100} = 1.00times10^{-3} \, \text{mol/L}$。

  2. 1.00×10⁻³ mol/L )。

  3. 电位差与电极斜率：

    • $\( \(\Delta E = E_后 - E_前 = (-150) - (-192) = 42 \, \text{mV}$；
    • 电极斜率 $S = 59 \, \text{mV/pF}$（25℃时氟离子电极的理论斜率）。

步骤3：代入公式计算 $c_x$

$10^{\Delta E/S} = 10^{42/59} ≈ 10^{0.7119} ≈ 5.16$
$c_x = 1.00times10^{-3} \cdot \frac{5.1 - 1}{5.1 \cdot (50.00/100)} = 1.00times10^{-3} \cdot \frac{4.1}{5.1 \cdot 0.5} ≈ 1.00times10^{-3} \cdot \frac{4.1}{2.55} ≈ 2.41times10^{-5} \, \text{mol/L}$

步骤4：计算氟离子质量

水样中氟离子的物质的量 \( n = c_x \cdot V_x = 2.41times10^{-5} \, \text{mol/L} \times 0.05000 \, \text ** **步骤4：计算氟离子质量** 水样中氟离子的物质的量 $n = c_x \cdot V_x = 2.41times10^{-5} \, \text{mol/L} \times 0.05000 \, \text{L} = 1.205times10^{-6} \, \text{mol}$
质量 $m = n \cdot M_F = 1.205times10^{-6} \, \text{mol} \times 19.0 \, \text{g/mol}^{-1} ≈ 2.29times10^{-5} \, \text{g}$（但题目答案给的是浓度H浓度，可能仅需浓度）。