物化实验—电势-pH曲线测定.docx

实验 15 电势-pH 曲线的测定实验日期: 2013-5-11 提交报告日期: 2013-5-14 1引言 实验目的测定 Fe 3+ /Fe 2+ -EDTA 体系的电势-pH 图,掌握测量原理和 pH 计的使用方法。 实验原理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, 还要随溶液的 pH 值而变化。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ε对 pH 做图,这样就制作出体系的电势— pH 曲线,称为电势— pH 图。溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为: re x re x re x nF RT c c nF RT nF RT??????? 00 01 0 01 lg 303 .2 lg 303 .2 lg 303 .2?????在恒温及溶液离子强度保持定值时: ?? re xc c nF RT b 0 02 lg 303 .2?????一定温度下,体系的电极电势将于溶液中氧化态和还原态浓度比值得对数呈线性关系。本实验所讨论的是 Fe 3+ /Fe 2+— EDTA 络合体系。体系的基本电极反应为: FeY -+e= FeY 2- 其电极电势为: ??????? 2 lg 303 .2 02 FeY FeYc c nF RT b?? EDTA 过量情况下: ????? lg 303 .2 02 Fe Fec c nF RT b??在低 pH 时的基本电极反应为: FeY -+H+e= FeHY -?? pH F RT c c nF RT b FeY FeY 303 .2 lg 303 .2 02???????? pH F RT c cF RT b Fe Fe 303 .2 lg 303 .2 '0??????在较高 pH 时为: Fe(OH)Y 2-+e= FeY 2++ OH - pH F RT c c nF RT KF RT b FeY Y OH Fe W 303 .2 lg 303 .2 lg 303 .2 2)( 02??????????????? pH F RT c c nF RT KF RT b Fe Fe W 303 .2 lg 303 .2 lg 303 .2 02?????????????可知,体系的电极电势和溶液的 pH 有关。 2 实验操作 实验仪器 EDTA , 无水 FeCl3 , FeSO4 · 7H2O , HCl 溶液( 4mol/L ), NaOH 溶液( )。酸度计,数字电压表,铂电极,饱和甘汞电极,复合电极,磁力搅拌器,滴管,超级恒温槽, 100 mL 量筒。 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 实验操作步骤及方法要点 pH 计的校准(1) 将复合电极与酸度计相连,选择酸度计的 clear 模式; (2) 选择“7–4”双缓冲液模式进行校准; (3) 当一起显示出 pH=7 信号时,用去离子水冲洗电极并置入 pH= 的缓冲液中, 当 READY 等亮时,按下确