物理化学实验B-电势-pH曲线测定.docx

实验 16 电动势-pH 曲线的测定张圣夫化 92 2009011878 同组人:陈其乐实验日期: 2012-2-29,提交报告日期: 2012- 3-1 实验目的测定 Fe3 + /Fe2+-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) 公式,溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为?? lg lg lg lg ox re oo oa RT nF a c RT RT nF c nF c RT b nF c ? ?????? ?? ? ?? ?? ox x re re ox re (1) (2) 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的对数呈线性关系。 Fe 3+ /Fe 2+ -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Y 4- 代表 EDTA 酸根离子(CH 2) 2N 2() CH COO 24 4- , 体系的基本电极反应为 FeY - +e= FeY 2- 其电极电势为?? 2 lg oc RT b F c ? ???? ?? 2 FeY FeY (3) 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 3 2 ? ???? ? 2 0 0 FeY Fe FeY Fe c c c c , ???????() 2 32ob F Fe 0 Fe 0 (4) 由式上式可知, Fe 3+ /Fe 2+ -EDTA Fe Fe 3 200 ??/ 比值变化, 而与溶液的 pH 值无关。 Fe Fe 3 200 ??/ 比值的溶液而言,其电势— pH 曲线应表现为水平线。如图 1 中的 bc 段。但 Fe 3+和 Fe 2+ 除能与 EDTA 在一定 pH 范围内生成 FeY -和 FeY 2- 外,在低 pH 时, Fe 2+ 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 H 4Y 沉淀,影响含氢络合物的生成; 在高 pH 时, Fe 3+ 则能与 EDTA 生成 Fe(OH)Y 2- 型的羟基络合物。在低 pH 时的基本电极反应为 FeY - +H + +e= FeHY - 则 32 ( ) lg oc RT RT b pH F c F ? ????? ?? ? 0 Fe 0 Fe (5) 同样,在较高 pH 时,有 Fe(OH)Y 2- +e= F