《物化实验报告范本》电势和ph

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1、电势-pH曲线测定李仁达生862008030052实验同组人：倪建佼实验日期：2010年4月20日指导教师：孙宝英一、引言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pH值而变化。对于这样的体系，有必要考查其电极电势与pH的变化关系，从而能够得到一个比较完整、清晰的认识。在一定浓度的溶液中，改变其酸碱度，同吋测定电极电势和溶液的pH值，然后以电极电势对pH作图，这样就制作出体系的电势-pH曲线，称为电势-pH图。二、实验目的1.测

2、定Fe3+/Fe2+-EDTA体系的电势一pH图;2.掌握测量原理和pH计的使用方法。三、实验原理根据能斯特(Nernst)公式，溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为£o+2•臼oxarenF曾亠竇輕心□FQenFZre(1)式中為X、c”和％x分别为氧化态的活度、浓度和活度系数；a.e>Cr”和店分别为还原态的活度、浓度和活度系数。在恒温及溶液离子强度保持定值时，式中的末项2.30严仏险亦为一常数,Xre2.3O3/?r-^-lg显然，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值的对数呈线性关系。本实验所讨论的是Fe37Fe2，

3、-EDTA络合体系。以Y°代表EDTA酸根离子(CH2)2N2(CH2COO)4*»体系的基本电极反应为FeY+e=FeY2-,则其电极电势为:F^eY2'由于FeY和FeY2这两个络合物都很稳定，其1邸稳分别为25.1和14.32,因此，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CFeY--CFe'^CFeY2-=CFe2*这里Cj和C；尹分别代表F「和F/的配制浓度。所以式(3)变成（8°）+b）+2.303RT""F由式(4)可知，Fe37Fe2-EDTA络合体系的电极电势随溶液中的心見比值变化，而与溶

4、液的pH值无关。对具有某一定的《斟/卷2+比值的溶液而言，其电势一PH曲线应表现为水平线。但Fe3+和Fe2+除能与EDTA在一定pH范围内生成FeY和FeY?-外,在低pH时，Fe2+还能与EDTA生成FellY型的含氢络合物；在高pH时，F/则能与EDTA生成Fe(0II)Y2型的轻基络合物。在低pH时的基本电极反应为FeY+『+e=FellY,则（。2.303/?r血厂2.303/tT口£=（£。+〃）+]gpHFF0⑸（°々、2.3037?^垮誉2.303RTrT=3+〃）+——-—lgpHF张F同样，在较高pH时,有Fe（OH）Y2_+

5、e=FeY2+0HI*些眩.Oe（OH）Y2-

6、5mol*dm-3)的一组电势一pH曲线。每条曲线都分为三段：中段是水平线，称电势平台区；在低pll和高PH时都是斜线。图1.Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的电势一pH曲线。所标电极电势都是相对于饱和甘汞电极的值。1一IV4条曲线对应各组分的浓度如表1所示。图号和图名位于图的下方，居中排列曲线c；e3+/(mol•dm-3)c：2+/(mol•dm-3)4%I09.9X102II6.2X1023.1X1022III9.6X10-26.0X10"4160IV10.0X10-20天然气中含有氏S,它是有害物质。利用Fe3-EDTA溶液可以将天然

7、气中的硫分氧化为元素硫除去，溶液屮Fe3—EDTA络合物被还原为Fe2*—EDTA络合物；通入空气可使低铁络合物被氧化为F/TETA络合物，使溶液得到再生，不断循环使用。其反应如下：2FeY-+H脱硫>2FeY以+2H++SJ2FeY+£02+H2。雌〉2FeY「+20十在用EDTA络合铁盐法脱除天然气中的硫吋，Fe3+/Fe"—EDTA络合体系的电势一pH曲线可以帮助我们选择较合适的脱硫条件。例如，低含硫天然气IhS含量均为0.1—0.6g/m在25°C时相应的H2S分压为7.3—43.6Pa,根据其电极反应S+2H+2e=II2S(g)在2

8、5°C时的电极电势£与H.S的分压p^s及PH的关系为e=-0.072-0.02961g(pHiS/Pa)-0.0591pH(7)在图1