电势-PH图的绘制.docVIP

学号： 基础物理化学实验报告 实验名称：电势-PH图的绘制 班级：药学2班 组号：1组 实验人姓名：蔡慧 同组人姓名：曾白霜、俞超文 指导老师：杨平 实验日期： 湘南学院化学与生命科学系 实验目的： 1 测定Fe3+/Fe2+ -EDTA络合体系在不同PH条件下的电极电势，绘制电势-PH曲线 （2）了解电势-PH图的意义及应用 （3）掌握电极电势，电池电动势和PH的测量原理和方法 二、主要实验原理，实验所用定律、公式： 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－pH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-+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。 2、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）。 3、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。 三、实验仪器及试剂（记录所用仪器型号、药品规格和溶液浓度） 仪器：ZD-2精密自动电位滴定仪（上海虹益仪器仪表有限公司），150ml四颈瓶，饱和甘汞电极，玻璃电极，铂电极，79HW-1型恒温磁力搅拌器，试管，电子天平，烧杯，温度计 试剂： NH4 2Fe SO4 2·6H2O 化学纯 ， NH4 Fe SO4 2·12H2O（化学纯）， HCl溶液 （4.00mol/L）， NaOH溶液（2.00mol/L），EDTA 四钠盐 （化学纯） 四、简述实验步骤 ①接好电势—PH测定仪器装置图 玻璃电极，饱和甘汞电极，铂电极，温度计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。 ②配制溶液 预先称量0.723gNH4Fe SO4 2,0.588g NH4 2Fe SO4 2,2.923g EDTA,然后按下列顺序将试剂加入到四颈瓶中：EDTA，40mL水，NH4Fe SO4 2; 35mL水, 最后是（NH4）2Fe SO4 2,配制成约75mL溶液 ③电极电势和PH的测定 打开电磁搅拌器，待搅拌器旋转稳定后，再插入玻璃电极，然后用2.00mol/L的NaOH调节溶液的PH 溶液颜色变为红褐色，大约PH位于7.5至8.0之间 。在自动电位滴定仪上，直接读取电动势与相应的pH。然后用滴定管滴加稀释过的4.00mol/L HCl溶液调节pH,每次改变量约0.3，直到溶液的pH为3.0左右，即可停止实验并及时取出玻璃电极和甘汞电极，用水冲洗干净，然后使仪器复原 五、实验数据及数据处理 以表格形式正确记录数据，并将测得的电池电动势换算成相对参比电极的电势，然后绘制电势-pH曲线，由曲线确定FeY- 和FeY2- 稳定的pH范围 PH Φ测/V ΦSCE/V Φ/V ΦSCE/V-Φ测/V 7.54 -0.071 O.2202 0.2912 7.21 -0.111 0.3312 7.21 -0.096 0.3162 6.94 -0.086 0.3062 6.67 -0.081 0.3012 6.36 -0.076 0.2962 6.06 -0.075 0.2952 5.79 -0.074 0.2942 5.51 -0.073 0.2932 5.24 -0.072 0.2922 4.89 -0.072 0.2922 4.54 -0.071 0.2912 4.26 -0.071