电势pH_曲线的测定.doc

物理化学实验 电势－pH 曲线的测定 化学与环境工程学院 沈斌 【目的要求】 -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。 【实验原理】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。 一、高pH时电极反应为 Fe(OH)Y2-+e FeY2-+OH- 根据能斯特(Nernst)方程，其电极电势为： φ＝φ(－ 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 φ＝φ(－b1－pH (1) 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 mFeY≈mFe 。在mFe/ mFe不变时，φ与pH呈线性关系。如图中的cd段。 二、在特定的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- ＋e FeY2- 其电极电势为 φ＝φ(－ (1) 式中，φ(为标准电极电势；a为活度，a =(·m((为活度系数；m为质量摩尔浓度)。 则式(1)可改写成 φ＝φ(－ ＝φ(－b2－ (2) 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）。 三、低pH时的电极反应为 FeY-+H++e FeHY- 则可求得： φ＝φ(－b2－pH (3) 在mFe)/ mFe不变时，φ与pH呈线性关系。如图中的ab段。 【仪器】6H2O 数字式pH计 (NH4)Fe(SO4)2·12H2O 500ml五颈瓶（带恒温套） HCl 电磁搅拌器 NaOH 药物天平（100 g） EDTA 复合电极 铂电极 温度计 N2(g) 50容量瓶 滴管 【实验步骤】 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I(24.2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。用电磁搅拌器搅拌。 二、配制溶液 预先分别配置0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2，0.1 mol/L (NH4)Fe(SO4)2（配前加两滴4 mol/L HCl），0.5 mol/L EDTA（配前加1.5克 NaOH），4 mol/L HCl，2 mol/L NaOH各50ml。然后按下列次序加入：50ml0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2，50ml0.1 mol/L (NH4)Fe(SO4)2，60ml0.5 mol/L EDTA，50ml蒸馏水，并迅速通N2。 三、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。 四、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。 【数据处理】 PH Φ测/V φ/v=ΦSCE/V-Φ测/V 3 0.07574 0.16956 3.3 0.9354 0.15176 3.62 0.10129