电势-pH_曲线的测定[1]

电势-pH_曲线的测定[1] 电势,pH 曲线的测定 【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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 2. 了解电势-pH图的意义及应用。 3+2+3. 测定Fe/Fe-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】 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。 3+2+对于Fe/Fe-EDTA配合体系在不同的pH -4值范围内，其络合产物不同，以Y代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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 ---22Fe(OH)Y+e FeY+OH 根据能斯特(Nernst)方程，其电极电势为: a,a2--RTFeYOH,φ,φ, lnFa2-Fe(OH)Y 稀溶液中水的活度积K可看作水的离子积，又根据pH定义，则上式可写成 W m2-RT2.303RTFeY,lnφ,φ,b,,pH (1) 1FmF2-Fe(OH)Y 在EDTA过量时，生成的络合物的浓度可近似看作为配 2-2，2，3，制溶液时铁离子的浓度。即 mm 。在m/ m不变时，φ与pH呈线性关系。如图?FeYFeFeFe 中的cd段。 --2+3+2二、在特定的PH范围内，Fe和Fe能与EDTA生成稳定的络合物FeY和FeY，其电极反应为 --2FeY ，e FeY 其电极电势为 a2,RTFeY,φ,φ, (1) lnFa-FeY ,式中，φ为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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 ,mm2-2-2-RTRTRTFeYFeYFeY,,φ,φ, ,φ,b, (2) ln,lnln2,FmFFm---FeYFeYFeY ,2-RTFeY式中，b, 当溶液离子强度和温度一定时，b为常数。在此pH范围内，该ln22F,-FeY 2-- 体系的电极电势只与 m/m的值有关，曲线中出现平台区(上图中bc段)。 FeYFeY 三、低pH时的电极反应为 --+FeY+H+e FeHY 则可求得: m-RT2.303RTFeHY,φ,φ,b,pH (3) ln,2FmF-FeY 2，3，在m/ m不变时，φ与pH呈线性关系。如图中的ab段。 Fe)Fe 【仪器试剂】 数字电压表 (NH)Fe(SO)?6HO 42422数字式pH计 (NH)Fe(SO)?12HO 4422500ml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 N(g) 2 50容量瓶 滴管 【实验步骤】 一、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(NH)Fe(SO)，0.1 mol/L (NH)Fe(SO)(配前加两滴4 mol/L 4242442 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(NH)Fe(SO)，50ml0.1 mol/L (NH)Fe(SO)，60ml0.5 4242442mol/L EDTA，50ml蒸馏水，并迅速通N。 2 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】 1.数据记录 当天气温13.9? PH φ/v=Φ/V-Φ测SCEΦ/V Φ/V 测SCE /V 0.17581 3 0.07379 3.31 0.074 0.1756 3.62 0.07478 0.17482 0.1737 3.99 0.0759 4.39 0.07641 0.17324 4.76 0.07631 0.17329 5.08 0.0763 0.1733 5.32 0.07612 0.17324 0.2496 5.69 0.0761 0.17324 0.17335 6.03 0.07593 6.34 0.07581 0.1732 0.1732 6.64 0.0757 7 0.07569 0.17314 0.17308 7.31 0.07604 7.61 0.0778 0.1718 7.95 0.0818 0.168 数据处理 反应前T=14.4? 反应后T=14? Φ/V=0.2415-7.61*10-4(T/K-298)=0.2496V SCE 点势,,,曲线图 系列10.177 0.176 0.175 0.174 0.173 0.172 　,,0.171 0.17 0.169 0.168 0.167 0510 ,, 【讨论】 1.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)， 3+2+3+得到广泛应用。本实验讨论的Fe/Fe-EDTA体系，可用于消除天然气中的有害气体HS。利用Fe-EDTA2 3+2+溶液 可将天然气中HS氧化成元素硫除去，溶液中Fe-EDTA络合物被还原为Fe-EDTA配合物，通入2 2+3+空气可以使Fe-EDTA氧化成Fe-EDTA，使溶液得到再生，不断循环使用，其反应如下: 脱硫--+,,,,2FeY+HS2FeY+2H+S, 22 1再生---2FeY+O+HO2FeY+2OH ,,,,2222 3+2+在用EDTA络合铁盐脱除天然气中硫时，Fe/Fe-EDTA络合体系的电势-pH曲线可以帮助我们选择 -4-4-3较适宜的脱硫条件。例如，低含硫天然气HS含量约1×10,6×10 kg?m，在25?时相应的HS分压22为7.29,43.56Pa。 根据电极反应 +S+2H+2eHS(g) 2 在25?时的电极电势φ与HS分压p的关系应为: 2HS2 ,(V),,0.072,0.02961lp,0.0591pH HS2 在图2-17-1中以虚线标出这三者的关系。 3，2，由电势-pH图可见，对任何一定m / m比值的脱硫液而言，此脱硫液的电极电势与反应FeFe +S+2H+2eHS(g)的电极电势之差值，在电势平台区的pH范围内，随着pH的增大而增大，到平台区的2 pH上限时，两电极电势差值最大，超过此pH，两电极电势值不再增大而为定值。这一事实表明，任何具 3，2，有一定的m/ m比值的脱硫液，在它的电势平台区的上限时，脱硫的热力学趋势达最大，超过此pH后，FeFe 脱硫趋势保持定值而不再随pH增大而增加，由此可知，根据,-pH图，从热力学角度看，用EDTA络合铁盐法脱除天然气中的HS时，脱硫液的pH选择在6.5,8之间，或高于8都是合理的，但pH不宜大于12，2 否则会有Fe(OH)沉淀出来。 3 2. 实验中的问题 N的作用是排尽溶液的二氧化碳和氧化性气体 2 如果溶液的初始PH调不到3。可以直接调到8，再加酸调到3也可以。 【思考题】 3+2+1.写出Fe/Fe,EDTA络合体系在电势平台区、低pH和高pH时，体系的基本电极反应及其所对应的电极电势公式的具表示式，并指出每项的物理意义。 一、高pH时电极反应为 ---22Fe(OH)Y+e FeY+OH 其电极电势为: m2-RT2.303RTFeY,φ,φ,b,lnpH ,1FmF2-Fe(OH)Y 2-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 2，2，3，m 。在m/ m不变时，φ与pH呈线性关系 ?FeFeFe --2+3+2二、在特定的PH范围内，Fe和Fe能与EDTA生成稳定的络合物FeY和FeY，其电极反应为 --2FeY ，e FeY 其电极电势为 ,mm2-2-2-RTRTRTFeYFeYFeY,,φ,φ, ,φ,b, (2) ln,lnln2,FFmFm---FeYFeYFeY ,2-RTFeY式中，b, 当溶液离子强度和温度一定时，b为常数。在此pH范围内，该ln22F,-FeY 2-- 体系的电极电势只与 m/m的值有关，曲线中出现平台区 FeYFeY 三、低pH时的电极反应为 --+FeY+H+e FeHY 则可求得: m-RT2.303RTFeHY,φ,φ,b,pH (3) ln,2FmF-FeY 2，3，在m/ m不变时，φ与pH呈线性关系。 Fe)Fe 3，2，3. 脱硫液的m/ m比值不同，测得的电势—PH曲线有什么差异, FeFe 3，2，答:当脱硫液的m/ m比值不同时影响电势—PH曲线的斜率。 FeFe 【注意事项】 1. 搅拌速度必须加以控制，防止由于搅拌不均匀造成加入NaOH时，溶液上部 出现少量的Fe(OH)沉淀。 3 2. 甘汞电极使用时应注意KCL溶液需浸没水银球，但液体不可堵住加液小孔。