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《《物化实验报告范本》电势-ph曲线的测定终版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、电势・pH曲线的测定杨聚2007012348生72实验日期:2010-3-17提交报告日期：2010-3-12指导助教：陆君1.引言1.1实验目的测定Fe?+/Fe2+-EDTA体系的电势・pH图，掌握测量原理和pH计的使用方法。1.2实验原理很多氧化还原反应的发生都与溶液的pH值有关。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E对pH作图，这样就制作出等温、等浓度的电热・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式中aox.3和分别为氧化态的活度、浓
2、度和活度系数；a“、乐和浪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，式中的末项亦为一常数，用b表示之，则所以，在一-定温度下，体系的电极电势将与溶液屮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Fe3+/Fe2+-EDTA络合体系。以丫4一代表EDTA酸根离子(CH2)2N2,体系的基本电极反应为FeY'+e=FeY2则其电极电势为由于FeY•和FeY?•这两个络合物都很稳定,其IgK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
3、离子浓度，即£=（璐+b）+空譽虫字1ra2+这里和分别代表F$和卅+的配制浓度。所以式⑶变成⑷由式⑷可知，Fe3+/Fe2+-EDTA络合体系的电极电势随溶液中的比值变化，而与溶液的pH值无关。对具有某一定的比值的溶液而言，其电势一pH曲线应表现为水平线。但F尹和Fe"除能与EDTA在一定pH范围内生成Fef和FeY厶外，在低pH时,Fe"还能与EDTA生成FeHV型的含氢络合物；在高pH时，fF则能与EDTA生成Fe(OH)Y2'型的羟基络合物。在低pH吋的基本电极反应为FeY+H++e=FeHY'/。「、2.303眄c
4、2.303刃“*0+b)+—-—lgpHF务HY-F=0+//)+F2.303/??,c；3+2.303/?T“lgPHCFe2+同样，在较高pH时，有Fe(OH)Y2+e=FeY2+OH*2.303/?T1^ae(oh)y2_2.303/?T"T¥lF)——lg—P11FCFeY-F2.303R7c；3+2.303RT“lgpHF<2+F式中，Kw为水的离子积。由式⑸及(6)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的比值有关，而且也和溶液的pH有关。在比值不变时，其电射-pH为线性
5、关系，其斜率为-2.303RT/Fo其关系示意图如图1示。在浓度温度一定的情况下，在一定pH的范围内，电势与pH无关，如be段；而在高pH或者低pH的时候，电势与pH呈线性关系，如ab,cd段。图表1电势・pH关系7F意图天然气中含有H2S,它是有害物质。利用Fe3+-EDTA溶液可以将天然气屮的硫分氧化为元素硫除去，溶液H'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>2FeY2-+2H++SJ
6、2FeY，+£o2+比0必>2FeY-+2OH~在用EDTA络合铁盐法脱除天然气中的硫时，Fe3+/Fe2+-EDTA络合体系的电势・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/m3,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的分压及pH的关系为£=-0.072-0.0296lg(pHs/atm)-0.0591pH⑺在图1中以虚线标出这三者的关系。由电势・pH图可见，对任何一定比值的脱硫液而言
7、,此脱硫液的电极电势与(7)式电势£之差值在电势平台内，随着pH的增大而增大，到平台区的pH上限时，两电极电势差值最大，超过此pH值时，两电极电势差值不再增大。这一事实表明，任何一个一定比值的脱硫液在它的电势平台区的上限时,脱硫的热力学趋势达最大;超过此pH后，脱硫趋势保持定值而不再随pH增大而增加。由此可知，根据图1,从热力学角度看，用EDTA络合物铁盐法脱除天然气&S时脱硫液的pH选择在6.5-8Z间或高于8都是合理的。实验操作2.1实验药品NaOH溶液(1.5M),HCI溶液(4M),EDTA,FeCI3,FeSO42
8、.2仪器型号及实验装置图饱和甘汞电极(THGD-0506),数字电压表(DT9505B),酸度计(CHN060型pH电极)，磁力加热搅拌器(78-1),碱式滴定管(25mL,20°C),烧杯(150mL,250mlL),钳电极(213型)，复合电极(内含参比电极)，塑料滴管，托盘天平。图表
