物理化学实验b-电势-ph曲线的测定

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1、电势・pH曲线的测定姓名：孙悦学号：2010011825班级：化01同组实验者：肖雅博实验日期：2013.3.27提交报告日期：2013.4.1带实验老师：石文博1引言1.1实验目的测定Fe3+/Fe2+-EDTA体系的电势一pH图，掌握测量原理和pH计的使用方法。1.2实验原理进行氧化还原体系Z间的反应研究时，广泛用到标准电极电势的概念。很多氧化还原反应的发生不仅与溶液的浓度和离子强度有关，还与溶液pH值有关。在一定浓度的溶液中，改变溶液的PH值，同吋测定电极电势和溶液的pH值，然后以电极电势£对pH作图，就可以得到等温、等浓度的电势・pH曲线。根据能斯特

2、(Nernst)公式，溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为&2.303斤7cr()v£二群+lg—nFare(1)&2.303^1cox2.303/F7n=&+——-—lg—+——-—lg—nFcTenF/re式中％、c°x和分别为氧化态的活度、浓度和活度系数；arc.c“和浪分别为还原态的活度、浓度和活度系数。在恒温及溶液离子强度保持定值时，式中的末项彳竺空lg企亦nF/re为一常数，用b表示之，则/oj2.3037?右匕£=£；+力+——亍lg—(2)x/nFcre所以，在一定温度下，体系的电极电势将与溶液屮氧化态和还原态浓度比值的对数呈线性关系。F

3、e3+/Fe2+—EDTA络合体系中，不同pH值条件下，其络合产物不同，电极反应不同,电极电势也不同。以丫厲弋表EDTA酸根离子(CH2)2N2(CH2COO)4»体系的基本电极反应为FeY+e=FeY2-,其电极电势为2.303耳由于Fe¥和FeY?-这两个络合物都很稳定，其lgK稳分别为25.1和14.32,因此，在EDTA过量情况下，所生成的络合物的浓度就近似地等于配制溶液时的铁离子浓度，即这里cj和C；2+分别代表F尹和F0的配制浓度。所以式⑶变成e=（骂+b）+2.303RT~~FC°lg-^L店0由式上式可知，Fe3t/Fe21—EDTA络合体系

4、的电极电势随溶液中的C°斧【备比值变化,ce而与溶液的pH值无关。对具有一定的I备比值的溶液而言，其电势一pH曲线应表现为水平线。如图1屮的be段。但Fe'+和Fe?+除能与EDTA在一定pH范围内生成FeY^和FeY?「外，在低pH时，Fe2+还能与EDTA生成FeHY-型的含氢络合物;在高pH时,F尹则能与EDTA生成Fe(OH)Y2'型的疑基络合物。在低pH时的基本电极反应为FcY+H++c=FcHY贝I」£=（£。+〃）+2.3岁AT]g^__2讦TpHF仙丫-F（£。+//）+2.303"年尹"^g石一2.303RT~F-pH（5）同样，在较高p

5、H时，有2.303Z?7；^e（oh）y2-2.303Z?Ztt+「一垃PHFc（OH）Y厶+e=FeY2+OH-^FeY2"2.303/?r<3+2.303MTTlgpHF戳F式中，Kw为水的离子积。由式⑸及⑹可知，在低pH和高pH值时，Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的电极电势不仅与6%I备的比值有关，而且也和溶液的pH有关。在匚+/朿次比值不变吋，其电势・pHFe•°Fe°为线性关系。如图1中的ab,cd段图1电势一pH关系示意图由此可知，只要将Fe37Fe2+—EDTA络合体系和惰性电极相连，与参比电极组成电池,就可以测得体系的电极电势，同时用酸

6、度计测出相应条件下的pH值，就可以方便准确绘制出该体系的电势一pH图。2实验操作2.1实验药品、仪器型号酸度计，数字电压表，钳片电极(或钳丝电极)，饱和甘汞电极，复合电极，磁力搅拌器，滴瓶(25ml),碱式滴定管(50ml),量筒(100ml),超级恒温槽；EDTA,FeCl3-6H2O,FeCl2-4H2O(或硫酸亚铁钱)，HC1溶液(4moldin3),NaOH溶液(1.5moldm'3)omVOO图2电势一pH测定装置图1.酸度计2.数字电压表3.电磁搅拌器4.复合电极5.饱和甘汞电极6.钳电极7.反应器2.2实验条件(实验温度、湿度、压力等)室温19

7、.2°C气压100.79kPa湿度32%2.3实验操作步骤及方法要点1•仪器装置仪器装置如图2所示。用两点法标准缓冲溶液对酸度计进行校正。将复合电极，甘汞电极和钳电极分別插入反应器三个孔内，反应器的夹套与恒温槽的循环水相连。体系的pH直接从pH计读数，体系的电势值从数字电压表中读取。用电磁搅拌器搅拌。2.配制溶液用台称称取7gEDTA,放入小烧杯中，加40ml蒸憎水，加热溶解，溶解后让EDTA溶液冷至35〜45°C,转移到反应器中。迅速称収1.72gFeCl3-6H20和2.33g硫酸亚铁钱立即转移到反应器中。打开搅拌器的电源，调节合适的搅拌速度，注意搅拌子

8、不要碰到电极。3.电势和pH的测定调节超级恒温槽水温