物理化学实验_电势-ph曲线的测定

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1、物化实验报告电势-pH曲线的测定2011011743分1黄浩同组实验者：刘晓颖实验日期：2014-5-10实验教师：王振华1引言1.1实验目的1.测定Fe3+/Fe2+-EDTA体系的电势-pH图2.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之间的反应研究时，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，同时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(Nernst)公

2、式，溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为o2.303RTa0xlg1nFare(1)o2.303RTcox2.303RToxlglg1nFcnFrere式中aox、cox和ox分别为氧化态的活度、浓度和活度系数；are、cre和re分别为还原态的活2.303RTox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lg亦nFre为一常数，用b表示之，则o2.303RTcox2blg(2)nFcre所以，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。Fe3+

3、/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Y4-代表EDTA酸根离子(CH4-2)2N2(CHCOO)，体系的基本电极反应24为FeY-+e=FeY2-其电极电势为1物化实验报告o2.303RTcFeY2blg(3)Fc2FeY由于FeY-和FeY2-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c0和c0分别代表Fe3+和Fe2+的配制浓度。所以(3)式变成3

4、2FeFe0o2.303RTcFe3（b）lg(4)20Fc2Fe由式上式可知，Fe3+/Fe2+-EDTA络合体系的电极电势随溶液中的c0/c0比值变化，32FeFe00而与溶液的pH值无关。对具有一定的c/c2比值的溶液而言，其电势—pH曲线应表3FeFe现为水平线。如图1中的bc段。但Fe3+和Fe2+除能与EDTA在一定pH范围内生成FeY-和FeY2-外，在低pH时，Fe2+还能与EDTA生成FeHY-型的含氢络合物，甚至可以生成溶解度很小的H4Y沉淀，影响含氢络合物的生成；在高pH时，Fe3+则能与ED

5、TA生成Fe(OH)Y2-型的羟基络合物。在低pH时的基本电极反应为FeY-+H++e=FeHY-则o2.303RTcFeY2.303RT(b)lgpHFcFFeHY(5)0o2.303RTcFe32.303RT(b)lgpH0Fc2FFe同样，在较高pH时，有Fe(OH)Y2-+e=FeY2-+OH-o2.303RT2.303RTcFE(OH)Y22.303RTblgKwlgpHFFc2FFeY(6)0o2.303RT2.303RTcFe32.303RTb

6、lgKWlg0pHFFc2FFe式中，KW为水的离子积。由式(5)及(6)可知，在低pH和高pH值时，Fe3+/Fe2+EDTA络合体系的电极电势不仅0000与c3/c2的比值有关，而且也和溶液的pH有关。在c3/c2比值不变时，其电势-FeFeFeFepH为线性关系。如图2-16-1中的ab，cd段2物化实验报告图1.电势—pH关系示意图由此可知，只要将Fe3+/Fe2+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

7、－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，铂片电极(或铂丝电极)，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（或硫酸亚铁铵），HCl溶液(4mol·dm-3),NaOH溶液（1.5mol·dm-3）。图2.电势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.铂电极7.反应器2.2实验条件室温/℃相对湿度气压/kPa20.040%101.0802.3

8、实验操作步骤及方法要点2.3.1.仪器装置仪器装置如图2所示。用两点法（2种标准缓冲溶液）对酸度计进行校正。将复合电极，甘汞电极和铂电极分别插入反应器三个孔内，反应器的夹套与恒温