實(shí)驗(yàn)十七電勢pH曲線的測定及其應(yīng)用

1、目的要求 測定Fe3+/Fe2+-EDTA溶液在不同pH條件下的電極電勢,繪制電勢-pH曲線。了解電勢-pH圖的意義及應(yīng)用。掌握電極電勢,電池電動(dòng)勢及pH的測定原理和方法。電勢-pH 曲線的測定及其應(yīng)用 1 很多氧化還原反應(yīng)不僅與溶液中離子的濃度有關(guān),而且與溶液的pH值有關(guān)。即電極電勢與離子濃度和酸度成函數(shù)關(guān)系。如果指定溶液的濃度,則電極電勢只與溶液的pH有關(guān)。在改變?nèi)芤旱膒H值時(shí)測定溶液的電極電勢,然后以電極電勢對(duì)pH作圖,這樣就可畫出等溫,等濃度的電勢-pH曲線。本實(shí)驗(yàn)討論Fe3+/Fe2+-EDTA配合體系在不同的pH值范圍內(nèi),其配合產(chǎn)物不同。以Y4-代表EDTA酸根離子。我們將在三個(gè)不

2、同pH值的區(qū)間來討 論其電極電勢的變化，見下圖。實(shí)驗(yàn)原理 2pH 圖31、在高pH時(shí)，F(xiàn)e3+/Fe2+能與EDTA生成穩(wěn)定的絡(luò)合物FeY2-和Fe(OH)Y2-，在EDTA過量時(shí),生成的絡(luò)合物的濃度可近似看作為配制溶液時(shí)鐵離子的濃度。 則有： Fe(OH)Y2-+e =FeY2-+OH 則可求得: 式中為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢; 為活度， =m(活度系數(shù),m質(zhì)量摩爾濃度)。稀溶液中水的活度積KW可看作水的離子積,又根據(jù)pH定義,則上式可寫成： 4令 當(dāng)溶液離子強(qiáng)度和溫度一定時(shí),b1為常數(shù)。在m(FeY2-)和m(Fe(OH)Y2 - )不變時(shí), 與pH呈線性關(guān)系。如圖中的ab段。 5 2、在一定pH范

3、圍內(nèi),Fe3+/Fe2+能與EDTA生成穩(wěn)定的絡(luò)合物FeY2-和FeY-,其電極反應(yīng)為 FeY- +e=FeY2-根據(jù)奈斯特(Nernst)方程,其電極電勢為 6則上式可改寫成式中 當(dāng)溶液離子強(qiáng)度和溫度一定時(shí),b2為常數(shù),在此pH范圍內(nèi),該體系的電極電勢只與m(FeY2-)和m(FeY- ) 的值有關(guān)。即當(dāng)m(FeY2-)與m(FeY- )的比值一定時(shí),則為一定值。曲線中出現(xiàn)平臺(tái)區(qū)。如圖中的bc段。73. 低pH時(shí)的基本電極反應(yīng)為： FeY-+H+e =FeHY-同理可求得 在 m(FeHY-) /m(FeY- )和b3不變時(shí), 與pH呈線性關(guān)系。如圖中的cd段。 8儀器設(shè)備9實(shí)驗(yàn)步驟聯(lián)接儀器

4、，用6.86、9.18緩沖溶液校正pH計(jì)，用標(biāo)準(zhǔn)電池校正電位差計(jì)，以復(fù)合電極的AgCl/Ag為正極，以鉑電極為負(fù)極，接好測定電路。取0.1mol/LFe2+、Fe3+各20ml于250ml燒杯，加0.5mol/L EDTA 30ml，水50ml，用HCl或NaOH調(diào)pH8.0，測E電動(dòng)勢，用HCl調(diào)pH 0.2/次EpH3.0;pH=3.08.0,按E=(+)-(-)得(-)。10數(shù)據(jù)處理 1、用表格形式記錄所得的電動(dòng)勢E和pH值,以測得相對(duì)于3mol/L KCl的AgCl/Ag電極的電極電勢換算至相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢。2、繪制Fe3+/Fe2+-EDTA配合體系的電勢-pH曲線,由曲線確定FeY-和FeY2-穩(wěn)定存在的pH范圍。 11注意事項(xiàng) 用摩爾鹽(硫酸亞鐵銨).的純度要注意,防止氧化,攪拌速度必須加以控制,防止由于攪拌不均勻造成加入NaOH時(shí),溶液上部出現(xiàn)少量的Fe(OH)3沉淀。12思 考 題 1. 寫出Fe3+/Fe2+-