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1、电势pH曲线的测定一、实验目的1、掌握电势H曲线的测量原理和H计的使用措施。2、测定Fe+/Fe-EDT体系的电势H图。二、实验原理 原则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映。但是诸多氧化还原反映的发生都与溶液的p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pH值而变化。对于这样的体系,有必要考察其电极电势与p的变化关系,从而可以得到一种比较完整、清晰的结识。在一定浓度的溶液中,变化其酸碱度,同步测定电极电势和溶液的pH值,然后以电极电势对H作图，这样就制作出体系的电势pH曲线，称为电势H图。 根据能斯特（Nerst）公式,溶液的平衡电极电势与溶液的浓度关系
2、为 (1)式中aox、cox和go分别为氧化态的活度、浓度和活度系数;re、和gre分别为还原态的活度、浓度和活度系数。在恒温及溶液离子强度保持定值时,式中的末项亦为一常数,用b表达之,则 （2）显然,在一定温度下，体系的电极电势将与溶液中氧化态和还原态浓度比值的对数呈线性关系。 本实验所讨论的是e3/Fe2+-EDTA 络合体系。以Y4-代表EDTA酸根离子(2)N，体系的基本电极反映为eY-+e= Fe2则其电极电势为 (3)由于FY-和FeY-这两个络合物都很稳定，其lgK稳分别为25和14.32，因此，在EDTA过量状况下,所生成的络合物的浓度就近似地等于配制溶液时的铁离子浓度，即这里
3、和分别代表Fe3+和e2+的配制浓度。因此式()变成 （4) 由式(4)可知,e3+/e2A络合体系的电极电势随溶液中的比值变化,而与溶液的pH值无关。对具有某一定的比值的溶液而言,其电势pH曲线应体现为水平线。 但Fe3+和e2+除能与EDA在一定H范畴内生成Fe-和FY2外，在低pH时，还能与EDTA生成FeY型的含氢络合物;在高pH时，e3则能与DTA生成Fe(H)Y2- 型的羟基络合物。在低p时的基本电极反映为 FeY+H+e FeHY-则 ()同样,在较高时,有Fe(H)Y2-e Y2-+H- (6)式中,KW为水的离子积。由式(5）及(6)可知,在低pH和高pH值时，F3+/F+T
4、A络合体系的电极电势不仅与的比值有关,并且也和溶液的pH有关。在比值不变时，其电势p为线性关系,其斜率为-2.3RT/F。 图1是e3+/Fe2+EDA络合体系(均为0.5mod-）的一组电势pH曲线。图中每条曲线都分为三段:中段是水平线,称电势平台区;在低p和高PH时则都是斜线。图1 Fee2EA络合体系的电势H曲线表 Fe3+Fe2+ET体系的电势H曲线相应的浓度值曲线9.90-26.210-23.-229.61026.010-4101.00-20 图1所标电极电势都是相对于饱和甘汞电极的值。I4条曲线相应各组分的浓度如表所示。 天然气中具有HS,它是有害物质。运用Fe3+EDA溶液可以将
5、天然气中的硫分氧化为元素硫除去,溶液中Fe3DTA络合物被还原为Fe2+EDTA络合物;通入空气可使低铁络合物被氧化为F3+DEA络合物,使溶液得到再生，不断循环使用。其反映如下： 在用EDTA络合铁盐法脱除天然气中的硫时,Fe+/e+EDTA络合体系的电势pH曲线可以协助我们选择较合适的脱硫条件。例如,低含硫天然气2含量均为0.0.6g/m3，在25时相应的H2分压为.34.P，根据其电极反映S 2H + 2 2S()在25时的电极电势与2S的分压及pH的关系为：= 0.0720.0296lg0.05pH (7)在图中以虚线标出这三者的关系。由电势-p图可见,对任何一定比值的脱硫液而言,此脱
6、硫液的电极电势与(7)式电势之差值在电势平台内，随着的增大而增大，到平台区的p上限时,两电极电势差值最大,超过此值时，两电极电势差值不再增大。这一事实表白，任何一种一定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，脱硫趋势保持定值而不再随H增大而增长。由此可知，根据图.1，从热力学角度看，用EDA络合物铁盐法脱除天然气H2S时脱硫液的pH选择在6.8之间或高于8都是合理的。 三、仪器药物酸度计,数字电压表，铂片电极(或铂丝电极),饱和甘汞电极，复合电极,磁力搅拌器，滴瓶(2ml)，碱式滴定管(50l),量筒（00ml)，超级恒温槽,EDTA，FeCl62O，FeC
7、24H2O,Cl溶液(4modm-3), NaOH溶液(1 moldm3)。图2 电势H测定装置图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 .铂电极 .反映器四、实验环节1. 仪器装置仪器装置如图2所示。复合电极,甘汞电极和铂电极分别插入反映器三个孔内，反映器的夹套通以恒温水。测量体系的H采用计，测量体系的电势采用电位差计。用电磁搅拌器搅拌。其中复合电极与H计相连测量体系的pH值；甘汞电极和铂电极分别与电位差计的正、负极相连以测量体系的电位。. 配制溶液用台称称取3.5g,加40l蒸馏水，加热溶解，最后让ETA溶液冷至25，转移到反映器中。迅速称取0.86g F
8、l36H2O和0.59g Fl24H2O,立即转移到反映器中。3 电势和p的测定开动电磁搅拌器，用滴管缓慢滴加2moll的NaO溶液直至溶液H左右(用碱量约28ml)，此时溶液为褐红色（注意事项:加碱时要避免局部生成F(OH）3而产生沉淀)。测定其溶液的和p。4. 测定此时溶液的p值和值。 向溶液中滴入少量4mol/的 H，待搅拌0.5分钟，重新测定体系的H及值。如此反复,每滴加一次HC后（其滴加量以引起pH变化0.左右为限),测一种pH值和值,得出该溶液的一系列电极电势和pH值，直至溶液变浑浊（pH约等于.3左右)为止。(由于e2+易受空气氧化,如有条件最佳向反映器通入2保护。） 五、数据解
9、决 用表格形式列出所测得的电池电动势和pH值数据,以测得的电池电动值(即相对于饱和甘汞电极的体系的电极电势)为纵轴,值为横轴，作出F3/e2+EDA络合体系的电势H曲线。从所得曲线上水平段拟定eY-和g稳定存的pH范畴。2 25时由电极反映： S+ 2H+ 2e H2S（g)得 = 0.0-0029g-0.0591将= -.11v，0.1v,-015所相应的p值列表,在同一图上作直线，求直线与曲线交点的pH值,并指出脱硫最合适的pH值。六、注意事项1 向反映液中滴加NaO溶液时,滴加速度一定要慢,避免溶液局部产生沉淀,影响实验的进行。.每次测定体系的和pH时,都要搅拌一段时间再测定。3 甘汞电
10、极与铂电极组合是测量体系的电位差的，由于体系的电位低于饱和甘汞电极的电位，因此连接时要把饱和甘汞电极连接电位差计的正极,铂电极接负极，而在读数时，则需要在数字前加负号。七、思考题写出Fe3+Fe2+EDA络合体系在电势平台区、低pH和高H时,体系的基本电极反映及其所相应的enst公式的具体形式，并指出每项的物理意义。2. 复合电极有何优缺陷?其使用注意事项是什么?3 用酸度计和电位差计测电动势的原理各有什么不同?它们的测量精确度各是多少?PH3S 精密酸度计操作规程一、简介H-3S型精密酸度计是一种智能型的实验常规分析测量仪器，它合用于医药、环保、高校和科研单位的的化验室测量水溶液中H值和溶液
11、温度值。二、特点1、仪器采用微解决器技术，使仪器具有自动温度补偿功能,同步仪器也可以进行手动温度补偿,仪器具有断电保护功能,在使用完毕后关机或非正常断电状况下，仪器内部存储的设立参数不会丢失。2、在(060）温度范畴内,顾客可选择种P缓冲溶液对仪器进行一点、二点标定。三、校准仪器的原则缓冲溶液（25.0）0.5摩尔/升 磷苯二甲酸氢钾 405P0.0摩尔/升 混合磷酸盐 .65PH四、仪器功能简介仪器有两种工作状态:一次标定和二次标定。每种工作状态可同步测量温度值（外接温度传感器）、p值、溶液电压值，同步显示溶液的p值和温度值。 仪器共有六个工作键，分别为：标定转换、标定、取消、标定批示灯和测
12、量批示灯;两个工作批示灯:分别批示标定状态和测量状态。如图所示:1、标定转换:在测量状态下按此键,可进行一次标定和二次标定之间的转换,相应的标定批示数码管批示其工作状态,“1”表达一次标定，“2”表达二次标定。在标定状态下按此键无效。2、：用于ph值的参数调节,进行逐位预置,预置位以闪烁形式提示预置。或用于预置位增长、减少操作。3、取消:在标定状态下，当ph值预置有误时按此键可结束本次操作，重新开始预置。 4、标定:用于标定电极。在测试过程中按次键可重新标定。电极标定：标定方式涉及一点标定、两点标定。(1）一点标定: 一点标定是指采用一种原则缓冲溶液对电极系统进行标定，用于自动校准仪器的定位值
13、。仪器把PH复合电极的百分斜率作为10%，在测量精度规定不高的状况下,可采用此措施，简化操作。（若仪器已经通过两点标定则不用再进行一点标定，可直接进行一点标定方式下的测量。)操作环节如下：a、 将H复合电极插入仪器的测量电极插座内,并将该电极用蒸馏水清洗干净,放入原则缓冲溶液中（规定原则缓冲溶液中的任意一种)。b、 当仪器处在一点标定状态下（此时标定批示数码管批示为“1”)，按标定键,仪器即进入一点标定工作状态，当显示数码管的电压值稳定后，按和或键进行PH值设立,若在预置过程中有错误操作按取消键即可。(2)二点标定:二点标定是为了提高PH的测量精度。其含义是选用二种原则缓冲溶液对电极系统进行标定，测得PH复合电极的实际百分斜率和定位值。操作环节如下:按标定键(标定批示数码管批示“2”），仪器即进入二点标定工作状态,当显示数码管的电压值稳定后，按和 或键进行H值设立。在用一种溶液标定完毕之后，仪器立即进入第二种溶液的标定。此时将电极用蒸馏水清洗干净,放入另一种原则缓冲溶液中。当显示数码管的电压值稳定后，按和或键进行H值设立。五、操作环节将传感器、复合饱和电极、220V电源接入背面板，背面板如图所示：操作环节 将20V电源接入后盖板上的电源插座。将温度传感器、复合电极、相应背面板位置接好。 打开电源开
