《物化实验报告范本》第六次实验电势ph

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1、实验报告：电势一pH曲线的测定杨枫2004030066生46同组：王昊天实验日期：2006年5月20日1・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，同吋测定电极电热和溶液的pH值，然后以电极电势E对pH作图，这样就制作出体系的电豹・pH曲线,称为电

2、势・pH图。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+2.3037?7^g自ox1Z益°2.3037F7?.cox1nF2.3037?7^了冰(1)式中aox、Cox和“X分别为氧化态的活度、浓度和活度系数；are>Crc和论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吋，式中的末项23°严件g险亦证/re为一常数，用b表示之，则2.303/?rqx…+——lg—(2)MC；e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。

3、本实验所讨论的是Fe^/Fe?+—EDTA络合体系。以Y°•代表EDTA酸根离子(CH2)2N2(CH2COO)t，体系的基本电极反应为FeY+e=FeY2-则其电极电势为2.303/?r-^―lg6FeY2-由于FeY-和FeY?-这两个络合物都很稳定，其lgK梅分别为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，B

4、JCFeY~二'J这里cL和cj分别代表Fe”和F0的配制浓度。所以式(3)变成(笫+b)+空譽垃字rCFe2+由式⑷可知，Fe3

5、+/Fe2+—EDTA络合体系的电极电势随溶液中的I住由比值变化，而与溶液的pH值无关。对具有某一定的C尹比值的溶液而言，其电势一pH曲线应表现为水平线。但FJ+和F0除能与EDTA在一定pH范围内生成FcY-和FeY?-外，在低pH时，Fe2+还能与EDTA生成FeHY•型的含氢络合物;在高pH时,F尹则能与EDTA生成Fe(OH)Y厶型的疑基络合物。在低pH吋的基本电极反应为FeY+H++e=FeHY*则2.303J(°口、2.3037?^沿£=(严+〃)+lg—(5)F仙Y-(o“、2.303RT,心

6、2.303/FT“二(£°+〃)+lgpH同样，在较高pH时，有Fe(OH)Y2+e=FeY厶+0廿(oK2.303/?r2.303/?r^ECOWY2-E十QIg+lg1FF住护-:”)2.303/?r年3+2.3Q3RTTT+—-—lg-pH式中，Kw为水的离子积。由式⑸及⑹可知，在低pH和高pH值时，Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的电极电势不仅与区外1样尹的比值有关，而且也和溶液的pH有关。在/轧+比值不变时，其电势・pH为线性关系，其斜率为-2.303RT/Fo图1—24」是Fe3+/Fe2+

7、—EDTA络合体系(C^DTA均为0.15mol・dn^)的一组电势一pH曲线。图屮每条曲线都分为三段：屮段是水平线，称电势平台区；在低pH和高PH时则都是斜线。y・00—dioiO.Vo"dOXO.£HqVB莎曲OOIMOoe-OOI-s器器肚表1曲线cj/(mol•dm-3)c；e2+/(mol•dm-3)备%I09.9Xio2II6.2XIO'23.1X10-22III9.6Xio*26.0XIO4160IV10.0XW20图1—24.1Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的电势一pH曲线图1-24.

8、1所标电极电势都是相对于饱和甘汞电极的值。I-IV4条曲线对应各组分的浓度如表1所示。天然气中含有H2S,它是有害物质。利用F0—EDTA溶液可以将天然气中的硫分氧化为元素硫除去，溶液中Fi+—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Fe3+—DETA络合物，使溶液得到再生，不断循环使用。其反应如下：2FeY-+H2S>2FeY养+2H++SJ2FeY+£02+H2。再生〉2FeY-+20才在用EDTA络合铁盐法脱除天然气屮的硫时，Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系的

9、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H?S含量均为0.1—0.6g/n?,在25°C时相应的H?S分压为7.3—43.6Pa,根据其电极反应S+2H++2e=H2S(g)在25°C时的电极电势£与H?S的分压Ph、s及PH的美系为£=-0.072-0.02961g(pH?s/Pa)-0.059IpH(7)在图1—24」中以虚线标出这三者的关系。由电势・pH图可见，对任何一定I备比值的