物理化学实验b-电势-ph曲线测定

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1、实验16电动势-pH曲线的测定张圣夫化922009011878同组人：陈其乐实验日期：2012-2-29,提交报告日期：2012-3-11•引言1.1实验目的测定Fe3+/Fe2+・EDTA体系的电势-pH图，掌握测量原理和pH计的使用方法。1.2实验原理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£对卩日作图，就可以得到等温、等浓度的电势・pH曲线。根据能斯特(Nernst)公式，溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为。2.303眄仏£=£：+—lg』nFare。2.303眄

2、2.303眄yoxnFcrenF并。(o2.303眄cox=£；+〃+—lg—nFcre(2)所以，在一定温度下，体系的电极电豹将与溶液中氧化态和还原态浓度比的对数呈线性关系。Fe3+/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Y"弋表EDTA酸根离^(CH2)2N2(CH2COO)4^体系的基本电极反应为FeY+e=FeY2-其电极电势为“偲+b)+普幻g乩FZ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(骂+b)+2.303RT~~Fc°lg亘电0由式上式可知，Fe3+/Fe2+-EDTA络合体

3、系的电极电势随溶液中的*評/^2+比值变化,而与溶液的pH值无关。对具有一定的＜尹1兔尹比值的溶液而言，其电势一pH曲线应表现为水平线。如图1中的be段。但F0和F0除能与EDTA在一定pH范围内生成FeY和FeY厶外,在低pH时，Fe2+还能与EDTA生成FeHY-型的含氢络合物，其至可以生成溶解度很小的H^Y沉淀，影响含氢络合物的生成；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FeY+H*+e=FeHY*£=(£+//)+2.303/?T2.303RT_F-pH同样，在较高pH时，有Fe(OH)Y2+e=FeY2+OHSb"-2.3

4、O3RT""F2.303RT""F2.303灯""F(6)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《斟弧的比值有关，而且也和溶液的PH有关。在《評/比2+比值不变时，其电势-pH为线性关系。如图2-16-1中的ab,cd段图1.电势一pH关系Z5意图故只需将Fe3+/Fe2+EDTA体系和惰性电极相连，与参比电极组成电池，就可测得体系电极电势，同时用酸度计测出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、仪器型号及测试装置示意图酸度计，数字电压表，钳片电极(或钳丝电极)，饱和甘汞电极

5、，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•6H20,FeCl2-4H20(或硫酸亚铁钱)，HC1溶液(4mol・dm3),MOH溶液(1.5mol・dm')。2mVOO3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实验操作步骤及方法要点221.仪器装置用两点法校正酸度计。并按图2搭建装置。2.22配制溶液7gEDTA+40ml蒸镭水，加热溶解后冷至35〜45°C,转移到反应器中。称取1.03g无水FeCh和1.65gFeSO4・7H2O,

6、立即转入反应器屮。打开搅拌器，注意搅拌子不要碰到电极。223.电势和pH的测定恒温槽25°C,并将恒温水通入反应器的恒温水套中，向反应器中缓慢滴加1.5mol・dnf3NaOH直至溶液pH>8,此时溶液为褐红色（加碱时要防止局部生成Fe（OH）3而产生沉淀）。测定此时溶液的pH值和电势£值。从反应器的一个小孔滴入数滴滴4mol・dm'3HC1（其滴加量以引起pH改变0.2左右为限），待搅拌半分钟，重新测定体系的pH及£值。如此，每滴加一次HC1后，测一个pH值和£值，得出该溶液的一系列电极电势和pH值，直至溶液变浑浊为止。224.注意事项1.电极实验之前耍浸泡，使用完毕一定耍清洗干净。2

7、.搅拌子不要碰到电极。2•实验数据3.1实验条件温度：21.0°C气压：101.88kPa湿度：19%3.2原始实验数据表1：电势・pH测量记录表序号pH£/mV18.14-208.82&00-206.537.80-197.547.49-181.6257.33-173.4867.17-164.7077.00-155.2386.82-145.1596.62-135.40106.43-127.45116.23-121.21126.03-