电势-pH曲线的测定课件.ppt
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- 关 键 词:
- 电势 pH 曲线 测定 课件
- 资源描述:
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1、 湘南学院化学与生命科学系(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值的测量原理和方法一、实验目的一、实验目的二、实验原理二、实验原理 许多氧化还原反应许多氧化还原反应(redox reaction)的发生,都与溶液的的发生,都与溶液的pH值有值有关,此时电极电势不仅随溶液的浓度和关,此时电极电势不仅随溶液的浓度和离子强度变化,还随溶液的离子强度变化,还随溶液的pH值不同值不同而改变。如果指定溶液的浓度,改变其而改变。如果指定溶液的浓度,改变其酸碱度,同时测定相应的电极电势与溶酸碱
2、度,同时测定相应的电极电势与溶液的液的pH值,然后以电极电势对值,然后以电极电势对pH作图,作图,这样就绘制出电势这样就绘制出电势pH曲线,也称为曲线,也称为电势电势pH图。图图。图15-1为为Fe3+/Fe2+EDTA和和S/H2S体系的电势与体系的电势与pH的关系的关系示意图。示意图。图15-1 电势pH关系示意图 (2)(1)dcba/ VpHA(2) S/H2S体系(1) Fe3+/Fe2+EDTA体系-2FeY 对于对于Fe3+/Fe2+EDTA体系,在不同体系,在不同pH值值时,其络合物有所差异。假定时,其络合物有所差异。假定EDTA的酸根离子的酸根离子为为Y4,下面我们将,下面我
3、们将pH值分成三个区间来讨论值分成三个区间来讨论其电极电势的变化。其电极电势的变化。(1)在高)在高pH值(图值(图15-1中的区间)时,溶液的中的区间)时,溶液的络合物为络合物为 和和 ,其电极反应为:,其电极反应为: + e = +根据能斯特(根据能斯特(Nernst)方程,其电极电势为:)方程,其电极电势为:-2Fe(OH)Y-2FeY-2Fe(OH)Y-OH式中式中 为标准电极电势,为活度。为标准电极电势,为活度。a22lna FeYa OHRTFa Fe OH Y(15-1) 由由 与活度系数与活度系数和质量摩尔浓和质量摩尔浓度度m的关系可得:的关系可得:a =m (15-2) a
4、同时考虑到在稀溶液中水得活度积同时考虑到在稀溶液中水得活度积KW-(activity product)可以看作为水的离可以看作为水的离子积,又按照子积,又按照pH定义,则(定义,则(15-1)式可改)式可改写为:写为:22222.303lnlnWFeYKm FeYRTRTRTpHFFFFe OH Ym Fe OH Y(15-3)令令221YOHFeKFeYlnFRTbW在溶液离子强度和温度一定时,b1为常数。则 2122.303lnm FeYRTRTbpHFFm Fe OH Y(15-4) 在在EDTA过量时,生成过量时,生成的络合物的浓度可近似地的络合物的浓度可近似地看作为配置溶液时铁离子看
5、作为配置溶液时铁离子的浓度,即的浓度,即m(FeY2) m(Fe2+),m(Fe(OH)Y2) m(Fe3+)。当。当m(Fe3+)与与m(Fe2+)比例一定时,与比例一定时,与pH呈线性关系,即图呈线性关系,即图15-1中的中的ab段。段。图15-1 电势pH关系示意图 (2)(1)dcba/ VpHA(2) S/H2S体系(1) Fe3+/Fe2+EDTA体系(2)在特定的)在特定的pH范围内,范围内,Fe2+与与Fe3+与与EDTA生成稳定的络合物生成稳定的络合物 和和 ,其电极反应为:其电极反应为:-2FeY-FeY + e = -2FeY-FeY电极电势表达式为:电极电势表达式为:2
6、lna FeYRTFa FeY22lnlnFeYm FeYRTRTFFFeYm FeY22lnm FeYRTbFm FeY(15-5) 式中 FeYFeYlnFRTb22 当温度一定时,当温度一定时,b2为常数,为常数,在此在此pH范围内,该体系的电极电势范围内,该体系的电极电势只与只与m(FeY2)/ m(FeY)的比值的比值有关,或者说只与配制溶液时有关,或者说只与配制溶液时m(Fe2+)/m(Fe3+)的比值有关。曲的比值有关。曲线中出现平台区(如图线中出现平台区(如图15-1中的中的bc段)。段)。图15-1 电势pH关系示意图 (2)(1)dcba/ VpHA(2) S/H2S体系(
7、1) Fe3+/Fe2+EDTA体系(3)在低)在低pH时,体系的电极反应为时,体系的电极反应为FeY + H+ + e = FeHY同理可求得同理可求得32.303lnm FeHYRTRTbpHFFm FeY(15-6) 在在m (Fe2+) / m (Fe3+)不变时,与不变时,与pH呈线性关系(即图呈线性关系(即图15-1中中cd段)。段)。图15-1 电势pH关系示意图 (2)(1)dcba/ VpHA(2) S/H2S体系(1) Fe3+/Fe2+EDTA体系 由此可见,只要将体系(由此可见,只要将体系(Fe3+/Fe2+EDTA)用惰性金属()用惰性金属(Pt丝)作导体组成丝)作导
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