实验十五电势ph曲线的测定

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1、实验十五电势－pH曲线的测定湘南学院化学与生命科学系（1）测定Fe3+/Fe2+－EDTA络合体系在不同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、电池电动势和pH值的测量原理和方法一、实验目的二、实验原理许多氧化还原反应(redoxreaction)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，还随溶液的pH值不同而改变。如果指定溶液的浓度，改变其酸碱度，同时测定相应的电极电势与溶液的pH值，然后以电极电势对pH作图，这样就绘制出电势—pH曲线，也称为

2、电势—pH图。图15-1为Fe3+/Fe2+－EDTA和S/H2S体系的电势与pH的关系示意图。图15-1电势－pH关系示意图(2)S/H2S体系(1)Fe3+/Fe2+－EDTA体系对于Fe3+/Fe2+－EDTA体系，在不同pH值时，其络合物有所差异。假定EDTA的酸根离子为Y4－，下面我们将pH值分成三个区间来讨论其电极电势的变化。（1）在高pH值（图15-1中的区间）时，溶液的络合物为和，其电极反应为：+e－=====+根据能斯特（Nernst）方程，其电极电势为：式中为标准电极电势，为活度。（15-1）由与活度系数γ和质

3、量摩尔浓度m的关系可得：=γ·m（15-2）同时考虑到在稀溶液中水得活度积KW(activityproduct)可以看作为水的离子积，又按照pH定义，则（15-1）式可改写为：(15-3)令在溶液离子强度和温度一定时，b1为常数。则（15-4）在EDTA过量时，生成的络合物的浓度可近似地看作为配置溶液时铁离子的浓度，即m(FeY2－)≈m(Fe2+)，m(Fe(OH)Y2－)≈m(Fe3+)。当m(Fe3+)与m(Fe2+)比例一定时，与pH呈线性关系，即图15-1中的ab段。图15-1电势－pH关系示意图(2)S/H2S体系(1

4、)Fe3+/Fe2+－EDTA体系（2）在特定的pH范围内，Fe2+与Fe3+与EDTA生成稳定的络合物和，其电极反应为：+e－======电极电势表达式为：（15-5）式中当温度一定时，b2为常数，在此pH范围内，该体系的电极电势只与m(FeY2－)/m(FeY－)的比值有关，或者说只与配制溶液时m(Fe2+)/m(Fe3+)的比值有关。曲线中出现平台区（如图15-1中的bc段）。图15-1电势－pH关系示意图(2)S/H2S体系(1)Fe3+/Fe2+－EDTA体系（3）在低pH时，体系的电极反应为FeY－+H++e－====

5、==FeHY－同理可求得(15-6)在m(Fe2+)/m(Fe3+)不变时，与pH呈线性关系（即图15-1中cd段）。图15-1电势－pH关系示意图(2)S/H2S体系(1)Fe3+/Fe2+－EDTA体系由此可见，只要将体系（Fe3+/Fe2+－EDTA）用惰性金属（Pt丝）作导体组成一电极，并且与另一参比电极（饱和甘汞电极）组合成一原电池测量其电动势，即可求得体系(Fe3+/Fe2+－EDTA)的电极电势。与此同时采用酸度计测出相应条件下的pH值，从而可绘制出相应体系的电势－pH曲线。3.仪器与试剂PZ91型直流数字电压表，P

6、HS－25型酸度计，150mL四颈瓶，饱和甘汞电极(saturatedcalomelelectrode)，玻璃电极(glasselectrode)，铂电极(platinumelectrode)，79HW－1型恒温磁力搅拌器(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O（化学纯），(NH4)Fe(SO4)2·12H2O（化学纯）EDTA（四钠盐）（化学纯），NaOH溶液（2.00mol·L-1），HCl溶液（4.00mol·L-1）4.实验步骤（1）仪器装置图15-2电势－pH测定装置图（2）溶液配制预先称量0.723gNH4Fe(SO4)

7、2，0.588g(NH4)2Fe(SO4)2，2.923gEDTA，然后按下列次序将试剂加入四颈瓶中：EDTA，40mL水，NH4Fe(SO4)2；35mL水，最后是(NH4)2Fe(SO4)2，配制成约75mL溶液。（3）电极电势和pH的测定打开电磁搅拌器，待搅拌子旋转稳定后，再插入玻璃电极，然后用2.00mol·L-1NaOH调节溶液的pH值（溶液颜色变为红褐色，大约pH位于7.5至8.0之间）。在数字电压表上和酸度计上，直接读取电动势与相应的pH值。然后用滴管滴加HCl溶液调节pH，每次改变量约0.3，直到溶液的pH值为3.

8、0左右，即可停止实验并及时取出玻璃电极和甘汞电极，用水冲洗干净，然后使仪器复原。5.数据处理以表格形式正确记录数据。并将测定的电池电动势换算成相对参比电极的电势。然后绘制电势－pH曲线，由曲线确定FeY－和FeY2－稳定的pH范围。PHS-3C精密