《物化实验报告范本》电势-ph图正式报告

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1、电势一pH曲线的测定王维新2004030002生物系44班2006-3-71.实验目的和原理测定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。标准电极电势的概念被广泛应用于解释氧化还原体系之间的反应。但是很多氧化还原反应的发生都与溶液的pH值有关，此时，电极电势不仅随溶液的浓度和离子强度变化，还要随溶液pH值而变化。对于这样的体系，有必要考查其电极电势与pH的变化关系，从而能够得到一个比较完整、清晰的认识。在一定浓度的溶液中，改变其酸碱度，同时测定电极电势和溶液的pH值，然后以电极电势£对pH作图，这样就制作出体系的电势・

2、pH曲线，称为电势・pH图。£=硏+'3°3"g如"a根据能斯特(Nemst)公式，溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为□F*严+2.303AT/*2.303“严1MGenFyre式中抵、％和沧分别为氧化态的活度、浓度和活度系数；弧、5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吋，式屮的末项輕怦lg?竺亦加/re为一常数，用b表示之，则2.3Q3RT曲cre显然，在一定温度下，体系的电极电势将与溶液中氧化态和还原态浓度比值的对数呈线性关系。本实验所讨论的是Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系。以丫心弋表EDTA酸根离子(CH2)2

3、N2(CH2COO)^体系的基本电极反应为FeY+e=FeY2-则英电极电势为(o八2.303/?r务-c£二(瑶+功+-—lg-2^(3)hCFeY2"由于Fe¥和FeY?-这两个络合物都很稳定，其IgK稳分别为25」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吋的铁离子浓度，即这里CJ和C：2+分别代表Fe"和Fe24的配制浓度。所以式(3)变成2.303RTFC°lg注店0CFe2*^TeY2-£。+力〃一2.303AT,""F-由式(4)可知，Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的电极电势随溶液中的/^2+比值变

4、化，而与溶液的pH值无关。对具有某一定的《誉C由比值的溶液而言，其电势一pH曲线应表现为水平线。但F尹和F#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,Fe^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'则2収RTpH(。“、2.303/?7,辰丫-£=(+〃)+——-—lg--卜^dlY-卜=(£°+〃)+2.303AT年』居F同样，在较高pH时，有Fe(OH)Y2+e=FeY2+OH2.303RT,Swh

5、W2.303RT口~^lgPH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力尹/心+的比值有关，而且也和溶液的pH有关。在《缺/番比值不变时，其电势・pH为线性关系，其斜率为2303RT/F。图1—24」是Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系(C^DTA均为0.15mol・dnf?)的一组电势一pH曲线。图中每条曲线都分为三段：中段是水平线，称电势平台区；在低pH和高PH时则都是斜线。表1曲线cj/(mol■dm-3)c；e2+/(mol•dm")心％I09.9Xio*2II6.2xiO

6、'23.1X10-22III9.6X1O-26.0xIO，160IV10.0X1O'20150rv1U100500-50一1001T503-200-250-300-350-400-450-5002.03*04*05*06*0^.0&09.(pH图1—24.1Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的电势一pH曲线图1-24.1所标电极电势都是相对于饱和甘汞电极的值。I—IV4条曲线对应各组分的浓度如表1所示。天然气中含有H2S,它是有害物质。利用Fe3+—EDTA溶液可以将天然气中的硫分氧化为元素硫除去，溶液中Fe«-EDTA络合物被还原为Fe?+—EDTA络

7、合物；通入空气可使低铁络合物被氧化为Fe3+—DETA络合物，使溶液得到再生，不断循环使用。其反应如下：2FeY-+H2S>2FeY+2H十+SI2FeY玄+£02+H2。再生〉2FeY・+20H・在用EDTA络合铁盐法脱除天然气屮的硫时，Fe3+/Fe2—EDTA络合体系的电势一pH曲线可以帮助我们选择较合适的脱硫条件。例如，低含硫天然气H2S含量均为0.1-0.6g/m3,在25°C吋相应的H2S分压为7.3—43.6Pa,根据英电极反应S+2H++2e=H2S(g)在25°C时的电极电势&与H?S的分圧p^s及PH的关系为£=-0.072-0.029

8、61g(pHiS/Pa)-0.0591pH(7)在图1一24」中以