电势-ph 曲线的测定.doc

电势-pH_曲线的测定物理化学实验电势,pH曲线的测定化学与环境工程学院10331123沈斌【目的要求】、电池电动势及pH的测定原理和方法。-pH图的意义及应用。3+2+-EDTA溶液在不同pH条件下的电极电势,绘制电势-pH曲线。【实验原理】很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。3+2+对于Fe/Fe-EDTA配合体系在不同的pH-4值范围内,其络合产物不同,以Y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。一、高pH时电极反应为---22Fe(OH)Y+eFeY+OH根据能斯特(Nernst)方程,其电极电势为:a,a2--RTFeYOH,lnφ,φ,Fa2-Fe(OH)Y稀溶液中水的活度积K可看作水的离子积,又根据pH定义,则上式可写成Wm2-,ln,φ,φ,b,pH(1)1FmF2-Fe(OH)Y在EDTA过量时,生成的络合物的浓度可近似看作为配2-2,2,3,制溶液时铁离子的浓度。即mm。在m/m不变时,φ与pH呈线性关系。如图?FeYFeFeFe中的cd段。--2+3+2二、在特定的PH范围内,Fe和Fe能与EDTA生成稳定的络合物FeY和FeY,其电极反应为--2FeY,eFeY其电极电势为a2,RTFeY,φ,φ,(1)lnFa-FeY,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,mm2-2-2-RTRTRTFeYFeYFeY,,φ,φ,,φ,b,(2)ln,lnln2,FmFFm---FeYFeYFeY,2-RTFeY式中,b,当溶液离子强度和温度一定时,b为常数。在此pH范围内,该ln22F,-FeY2--体系的电极电势只与m/m的值有关,曲线中出现平台区(上图中bc段)。FeYFeY三、低pH时的电极反应为--+FeY+H+eFeHY则可求得:m-,φ,b,pH(3)φ,ln,2FmF-FeY2,3,在m/m不变时,φ与pH呈线性关系。如图中的ab段。Fe)Fe【仪器试剂】数字电压表(NH)Fe(SO)?6HO42422数字式pH计(NH)Fe(SO)?12HO4422500ml五颈瓶(带恒温套)HCl电磁搅拌器NaOH药物天平(100g)EDTA复合电极铂电极温度计N(g)250容量瓶滴管【实验步骤】一、,。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、(NH)Fe(SO),(NH)Fe(SO)(配前加两滴4mol/L4242442HCl),(),4mol/LHCl,2mol/LNaOH各50ml。然后按