电势-pH曲线的测定..docx

电势-pH曲线的测定 实验报告姓名：何一白 学号：2012011908 班级：化22 同组实验者姓名：热娜·博尔汗实验日期：2015年3月14日 提交报告日期：2015年3月20日带实验的老师姓名：王振华1 . 引言（简明的实验目的/原理）1.1实验目的测定Fe3+/Fe2+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，还要随溶液的pH值而变化。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ε对pH做图，这样就制作出体系的电势—pH曲线，称为电势—pH图。溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系为：在恒温及溶液离子强度保持定值时：一定温度下，体系的电极电势将于溶液中氧化态和还原态浓度比值得对数呈线性关系。本实验所讨论的是Fe3+/Fe2+—EDTA络合体系。体系的基本电极反应为：FeY- + e = FeY2-其电极电势为：EDTA过量情况下：在低pH时的基本电极反应为：FeY- + H + e = FeHY-在较高pH时为：Fe(OH)Y2- + e = FeY2+ + OH-可知，体系的电极电势和溶液的pH有关。2 实验操作2.1实验仪器和药品表1 主要仪器名称及型号名称型号超级恒温器WC109-05温度测量控制仪CK-1(B)滴定装置DZ-1pH计MODEL818表2 药品名称及用量名称分子量需要量七水合硫酸亚铁278.001.65 g乙二胺四乙酸二钠372.247 g氯化铁162.501.03 g2.2实验条件 实验室温度：18.5 2.3实验操作步骤1、仪器装置玻璃电极，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电压表。用电磁搅拌器搅拌。2、配置溶液用台秤称取7 gEDTA，转移到反应器中，加40 ml蒸馏水，加热溶解。冷却至25 ℃。称取1.03gFeCl3和1.65 gFeSO4·7H2O，立即转移到反应器中，总用水量控制在80 ml左右。3、电势和pH的测定调解超级恒温槽水温为25 ℃，并将恒温水通入反应器的恒温水套中，开动电磁搅拌器，用碱滴定管缓慢滴加1 mol直至溶液pH=8左右，此时溶液为褐红色。测定此时溶液的pH值和电势值。用10 ml微量酸滴定管，从反应器的一个孔滴入少量4 mol，待搅拌数分钟，重新测定体系的pH值和电势值。如此，每滴加一次HCl后，测一个pH值和电势值，得出该溶液的一系列电极电势和pH值，直至溶液变混浊为止。3 结果与讨论3.1 原始实验数据表3 电势-pH测量原始数据编号pH?(mV)编号pH?(mV)18.01-209145.23-104.527.72-193154.99-104.137.53-182164.61-104.047.33-171174.21-103.557.15-160183.99-102.866.97-149193.77-101.976.76-138203.56-100.486.60-130213.33-98.196.42-122.1223.15-95.5106.23-115.6232.96-91.7116.08-111.5242.80-87.3125.77-107.0252.62-81.3135.46-105.1262.59-79.73.2计算的数据、结果3.2.1 电势-pH曲线使用Origin作出电势-pH曲线，并从图中读出络合体系中FeY-和FeY2-稳定存在的pH范围。图1 电势-pH曲线从图中可以看出，在pH范围为3.9-5.5时，电势-pH曲线接近水平，可以认为FeY-和FeY2-稳定存在的pH范围为3.9-5.53.2.2 实验现象实验开始时，加入各试剂，溶液整体呈褐红色，随着实验进行，发现到pH=2.59时，溶液开始变浑浊，实验结束。3.3讨论分析3.3.1 关于脱硫液pH选择的讨论电势－pH图在实际工作中有广泛的应用，本实验讨论的体系可以用于天然气脱硫。天然气中含有的H2S，是有害物质。利用Fe3+—EDTA溶液可以与天然气中的H2S发生反应从而除去有害物质，同时溶液中Fe3+—EDTA络合物被还原为Fe2+?EDTA络合物；通过不断通入空气使低铁络合物被氧化为Fe3+?DETA络合物，使溶液得到再生，就可以不断循环使用。其反应如下：? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ??? ??在用EDTA络合铁盐法脱去天然气中的硫时，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H2S含量均为0.1—0.6g