电势-PH曲线实验报告.doc

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1、实验十二 电势-pH曲线的测定姓名：赵永强指导教师：吴振玉基础化学实验一、目的要求1.掌握电极电势、电池电动势及pH的测定原理和方法。2.了解电势-pH图的意义及应用。3.测定Fe3+/Fe2+-EDTA溶液在不同pH条件下的电极电势，绘制电势-pH曲线。二、实验原理很多氧化还原反应不仅与溶液中离子的浓度有关，而且与溶液的pH值有关，即电极电势与浓度和酸度成函数关系。如果指定溶液的浓度，则电极电势只与溶液的pH值有关。在改变溶液的pH值时测定溶液的电极电势，然后以电极电势对pH作图，这样就可得到等温、等浓度的电势－p

2、H曲线。对于Fe3+/Fe2+-EDTA配合体系在不同的pH值范围内，其络合产物不同，以Y4-代表EDTA酸根离子。我们将在三个不同pH值的区间来讨论其电极电势的变化。①高pH时电极反应为Fe(OH)Y2-+eFeY2-+OH-根据能斯特(Nernst)方程，其电极电势为：－稀溶液中水的活度积KW可看作水的离子积，又根据pH定义，则上式可写成－b1－pH其中=。在EDTA过量时，生成的络合物的浓度可近似看作为配制溶液时铁离子的浓度。即mFeYmFe。在mFe/mFe不变时，与pH呈线性关系。如图中的cd段。②在特定的

3、PH范围内，Fe2+和Fe3+能与EDTA生成稳定的络合物FeY2-和FeY-，其电极反应为FeY-＋eFeY2-其电极电势为－式中，为标准电极电势；a为活度，a=g·m(g为活度系数；m为质量摩尔浓度)。则式(1)可改写成－＝φy－b2－式中，b2＝。当溶液离子强度和温度一定时，b2为常数。在此pH范围内，该体系的电极电势只与mFeY/mFeY的值有关，曲线中出现平台区（上图中bc段）。③低pH时的电极反应为FeY-+H++eFeHY-则可求得：－b2－pH在mFe/mFe不变时，与pH呈线性关系。如图中的ab段。

4、三、仪器试剂数字电压表(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O数字式pH计(NH4)Fe(SO4)2·12H2O500ml五颈瓶（带恒温套）HCl电磁搅拌器NaOH药物天平（100g）EDTA复合电极铂电极温度计N2(g)50容量瓶滴管四、实验步骤1、按图接好仪器装置图1.酸度计2.数字电压表3.电磁搅拌器4.复合电极5.饱和甘汞电极6.铂电极7.反应器仪器装置如图I¾24.2所示。复合电极，甘汞电极和铂电极分别插入反应器三个孔内，反应器的夹套通以恒温水。测量体系的pH采用pH计，测量体系的电势采用数字压表。用电磁搅拌

5、器搅拌。2、配制溶液预先分别配置0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2，0.1mol/L(NH4)Fe(SO4)2（配前加两滴4mol/LHCl），0.5mol/LEDTA（配前加1.5克NaOH），4mol/LHCl，2mol/LNaOH各50ml。然后按下列次序加入：50ml0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2，50ml0.1mol/L(NH4)Fe(SO4)2，60ml0.5mol/LEDTA，50ml蒸馏水，并迅速通N2。3、将复合电极、甘汞电极、铂电极分别插入反应容器盖子上三个孔，浸于液面下。

6、4、将复合电极的导线接到pH计上，测定溶液的pH值，然后将铂电极，甘汞电极接在数字电压表的“＋”、“－”两端，测定两极间的电动势，此电动势是相对于饱和甘汞电极的电极电势。用滴管从反应容器的第四个孔(即氮气出气口)滴入少量4mol/LNaOH溶液，改变溶液pH值，每次约改变0.3，同时记录电极电势和pH值，直至溶液PH=8时，停止实验。收拾整理仪器。五、实验数据记录与处理pH值电势/mvpH值电势/mv9.28-5.45.86122.38.9612.25.6122.88.915.65.28123.18.8120.64.

7、49123.58.69284.04124.58.0961.83.67126.67.8176.33.4129.27.5191.33.26131.37.16105.93.111346.8115.43136.86.59118.42.88140.16.51119.22.78143.36.33120.52.72144.96.11121.32.62149.26.07121.82.53152.65.96122六、讨论电势-pH图的应用电势-pH图对解决在水溶液中发生的一系列反应及平衡问题(例如元素分离，湿法冶金，金属防腐方面)，得

8、到广泛应用。本实验讨论的Fe3+/Fe2+-EDTA体系，可用于消除天然气中的有害气体H2S。利用Fe3+-EDTA溶液可将天然气中H2S氧化成元素硫除去，溶液中Fe3+-EDTA络合物被还原为Fe2+-EDTA配合物，通入空气可以使Fe2+-EDTA氧化成Fe3+-EDTA，使溶液得到再生，不断循环使用，其反应如下：2FeY-+H2S2FeY