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1、目的要求目的要求 1. 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。2.了解电势-pH图的意义及应用。3.掌握电极电势,电池电动势及pH的测定原理和方法。电势电势-pH 曲线的测定及其应用曲线的测定及其应用 1 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。即电极电势与离子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,这样就可画出等温,等浓度的电势-pH曲线。本实验讨论Fe3+/Fe2+-EDTA配合体系在不同的pH值范围内,其配合产物不同。
2、以Y4-代表EDTA酸根离子。我 们 将 在 三 个 不 同p H值 的 区 间 来 讨 论其电极电势的变化，见下图。实验原理实验原理 2pH 图31、在高pH时，Fe3+/Fe2+能与EDTA生成稳定的络合物FeY2-和Fe(OH)Y2-，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。 则有： Fe(OH)Y2-+e =FeY2-+OH 则可求得: 式中为标准电极电势; 为活度， =m(活度系数,m质量摩尔浓度)。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： 4令 当溶液离子强度和温度一定时,b1为常数。在m(FeY2-)和m(Fe(OH)
3、Y2 - )不变时, 与pH呈线性关系。如图中的ab段。 5 2、在一定pH范围内,Fe3+/Fe2+能与EDTA生成稳定的络合物FeY2-和FeY-,其电极反应为 FeY- +e=FeY2-根据奈斯特(Nernst)方程,其电极电势为 6则上式可改写成式中 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m(FeY2-)和m(FeY- ) 的值有关。即当m(FeY2-)与m(FeY- )的比值一定时,则为一定值。曲线中出现平台区。如图中的bc段。73. 低pH时的基本电极反应为： FeY-+H+e =FeHY-同理可求得 在 m(FeHY-) /m(FeY- )和
4、b3不变时, 与pH呈线性关系。如图中的cd段。 8仪器设备9实验步骤实验步骤1.联接仪器，用6.86、9.18缓冲溶液校正pH计，用标准电池校正电位差计，以复合电极的AgCl/Ag为正极，以铂电极为负极，接好测定电路。2.取0.1mol/LFe2+、Fe3+各20ml于250ml烧杯，加0.5mol/L EDTA 30ml，水50ml，用HCl或NaOH调pH8.0，测E电动势，用HCl调pH 0.2/次EpH3.0;3.pH=3.08.0,按E=(+)-(-)得(-)。10数据处理 1、用表格形式记录所得的电动势E和pH值,以测得相对于3mol/L KCl的AgCl/Ag电极的电极电势换算至相对标准氢电极的电极电势。2、绘制Fe3+/Fe2+-EDTA配合体系的电势-pH曲线,由曲线确定FeY-和FeY2-稳定存在的pH范围。 11注意事项 用摩尔盐(硫酸亚铁铵).的纯度要注意,防止氧化,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)3沉淀。12思 考 题 1. 写出Fe3+/Fe2+-EDTA配和体系在电势平台区的基本电极反应及对应的Nernst公式的具体形式.2. 用酸度计和电位差计测电动势的原理,各有什么不同。 13
