黑龙江大学电势-pH_曲线的测定.docVIP

电势－pH 曲线的测定 目的要求 1. 测定Fe3+/Fe2+-EDTA溶液在不同pH条件下的电极电势，绘制电势-pH曲线。 2. 了解电势-pH图的意义及应用。 3. 掌握电极电势、电池电动势及pH的测定原理和方法。 实验原理 许多氧化还原反应不仅与溶液中离子的浓度有关，而且与溶液的pH值有关，即电极电势与浓度和酸度成函数关系。如果指定溶液的浓度，则电极电势只与溶液的pH值有关。在改变溶液的pH值时测定溶液的电极电势，然后以电极电势对pH作图，这样就可得到等温、等浓度的电势－pH曲线。 对于Fe3+/Fe2+-EDTA配合体系在不同的pH值范围内，其络合产物不同，以Y4-代表EDTA酸根离子。我们将在三个不同pH值的区间来讨论其电极电势的变化。 1、高pH时电极反应为 Fe(OH)Y2-+e FeY2-+OH- 根据能斯特(Nernst)方程，其电极电势为： φ＝φ?－ 稀溶液中水的活度积KW可看作水的离子积，又根据pH定义，则上式可写成 φ＝φ?－b1－pH (1) 在EDTA过量时，生成的络合物的浓度可近似看作为配制溶液时铁离子的浓度。即 mFeYeq \o(\s\up 12(2-),\s\do 4( ))≈mFeeq \o(\s\up 12(2＋),\s\do 4( )) 。在mFeeq \o(\s\up 12(2＋),\s\do 4( ))/ mFeeq \o(\s\up 12(3＋),\s\do 4( ))不变时，φ与pH呈线性关系。如图中的cd段。 2、在特定的PH范围内，Fe2+和Fe3+能与EDTA生成稳定的络合物FeY2-和FeY-，其电极反应为 FeY- ＋e FeY2- 其电极电势为 φ＝φ?－ (1) 式中，φ?为标准电极电势；a为活度，a =?·m(?为活度系数；m为质量摩尔浓度)。 则式(1)可改写成 φ＝φ?－ ＝φ?－b2－ (2) 式中，b2＝ 当溶液离子强度和温度一定时，b2为常数。在此pH范围内，该体系的电极电势只与 mFeYeq \o(\s\up 12(2-),\s\do 4( ))/mFeYeq \o(\s\up 12(-　),\s\do 4(　))的值有关，曲线中出现平台区（上图中bc段）。 3、低pH时的电极反应为 FeY-+H++e FeHY- 则可求得： φ＝φ?－b2－pH (3) 在mFeeq \o(\s\up 12(2＋),\s\do 4( )))/ mFeeq \o(\s\up 12(3＋),\s\do 4( ))不变时，φ与pH呈线性关系。如图中的ab段。 仪器试剂 数字电压表、250ml四劲瓶、数字式酸度计、电磁搅拌器、??气（钢瓶）、铂电极、超级恒温水浴、银-氯化银电极、EDTA（四钠盐）（化学纯）、盐酸（化学纯）、氢氧化钠（化学纯）、六水合硫酸亚铁铵(化学纯)、十二水合硫酸铁铵（化学纯）. 实验步骤 一、仪器装置图 仪器装置如图所示。复合电极，银-氯化银电极和铂电极分别插入反应器三个孔内， 反应器的夹套通以恒温水。测量体系的pH采用pH计，测量体系的电势采用数字压表。用电磁搅拌器搅拌。 二、配制溶液 预先分别配置0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2，0.1 mol/L (NH4)Fe(SO4)2（配前加两滴4 mol/L HCl），0.5 mol/L EDTA（配前加1.5克 NaOH），4 mol/L HCl，2 mol/L NaOH。然后按下列次序加入：35ml0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2，35ml0.1 mol/L (NH4)Fe(SO4)2，50ml0.5 mol/L EDTA，60ml蒸馏水，并迅速通N2。 三、将复合电极、甘汞电极、铂电极分别插入反应容器盖子上三个孔，浸于液面下。 四、将复合电极的导线接到pH计上，测定溶液的pH值，然后将铂电极，甘汞电极接在数字电压表的“＋”、“－”两端，测定两极间的电动势，此电动势是相对于饱和甘汞电极的电极电势。用滴管从反应容器的第四个孔(即氮气出气口)滴入少量4mol/L盐酸溶液，改变溶液pH值，每次约改变0.3，同时记录电极电势和pH值，直至溶液PH=3时，停止实验。收拾整理仪器。 数据处理 1.数据记录 当天气温19.5℃ PHΦ测/VΦSCE/Vφ/v=ΦSCE/V-Φ测/V9.850.219 0.290.0719.540.2040.0869.240.1880.1028.870.172