电势pH图的绘制实验报告

学号： 201114120221基础物理化学实验报告实验名称：电位pH图的绘制应用化学二班03班号受试者名称： xx同组名： xxxx指导老师：杨平老师实验日期： 2013-11-5湘南学院化学生命科学系电位ph曲线的测定【目的要求】1 .掌握电极电位、电池电动势及pH值的测量原理和方法。2 .了解电位ph图的意义和应用。3 .测定Fe3/Fe2EDTA溶液在不同pH条件下的电极电位，绘制电位pH曲线。【实验原理】许多氧化还原反应不仅与溶液中的离子浓度有关，也与溶液的pH值有关，即电极电位与浓度和酸度有关。 指定溶液浓度时，电极电位只与溶液的pH有关。 改变溶液的pH值时测定溶液的电极电位，用电极电位对pH绘图，可得到等温、等浓度的电位pH曲线。Fe3 /Fe2 -EDTA配合体系因pH范围不同络合物不同，y 4表示EDTA酸离子。 在三个不同pH值区间研究电极电位的变化。另一方面，高pH时的电极反应Fe(OH)Y2- e FeY2- OH-根据能斯特方程，其电极电位如下=y-稀溶液中水的活性度积KW可以看作是水的离子积，另外，根据pH定义，可以用上式记述=y-b1-pH (1)EDTA过剩时，生成的络合物的浓度可以与溶液调制时的铁离子浓度近似。 我是mFeYmFe。 当mFe/mFe不变化时，和pH呈线性关系。 图的cd段落。二、在特定的PH范围内，Fe2和Fe3与EDTA生成稳定的络合物FeY2-和FeY-FeY- e FeY2-其电极电位=y- (1)式中，y是标准电极电位，a是活性度，a=gm(g是活性度系数； m是质量摩尔浓度)。式(1)为=y-=y-b2- (2)式中，b2=溶液的离子强度和温度一定时，b2为常数。 在该pH范围内，该系列的电极电位与mFeY/mFeY的值无关，在图表中出现平台区域(上述图的bc段)。三、低pH时的电极反应FeY- H e FeHY-它的要求如下：=y-b2-pH (3)mFe)/mFe不变时，和pH呈线性关系。 图中ab段。【仪器试剂】数字电压表(NH4)2Fe(SO4)26H2O数字pH计(NH4)Fe(SO4)212H2O500ml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N2(g )50容量瓶吸管【实验顺序】一、根据图连接仪器装置图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 .反应器在图I24.2中示出了装置设备。 复合电极、甘汞电极、铂电极分别插入反应器三个孔中反应器的夹克是用恒温水通过的。 测量系统的pH采用pH计，测量系统的电位采用数字压力计。 用电磁搅拌器搅拌。二、制备溶液预先加入0.1 mol/l (NH4 ) 2fe (SO4 ) 2，0.1 mol/l (NH4 ) Fe (SO4 )2(配合前加入2滴4 mol/L HCl )、0.5 mol/L EDTA (配合前加入1.5 NaOH )、4 mol/L HCl、2 mol/L NaOH各50ml 接着，添加0.1mol/l(nh4)2fe(so4)2、50ml0.1mol/l(nh4)fe(so4)2、60ml0.5mol/lEDTA、50ml蒸馏水，使N2迅速通过.三、将复合电极、甘汞电极、铂电极分别插入反应容器盖子的三个孔中，浸入液面下。四、将复合电极的导线与pH计连接，测量溶液的pH值，然后将铂电极、甘汞电极与数字电压计的 、-两端连接，测量两极间的电动势。 该电动势是相对于饱和甘汞电极的电极电位。 用滴定管从反应容器的第4个孔(氮气出口)滴下少量的4mol/LNaOH溶液，使溶液的pH变化，每次变化约0.3，同时记录电极电位和pH，直到溶液的PH=8为止停止实验。 收拾仪器。【数据处理】1 .数据记录当日气温13.9PH值测量/VSCE/V/V=SCE/V-测量/v7.520.1070.24960.14267.190.0940.15566.90.0860.16366.620.0810.16866.310.0790.170660.0770.17265.710.0760.17365.40.0760.17364.990.0750.17464.40.0740.17564.10.0730.17663.830.0720.17763.520.0690.18063.280.0660.183630.0610.1886数据处理反应前T=14.4反应后T=14SCE/v=0. 2415-7.61 * 10-4 (t/k-298 )=0. 2496 v【研究】1 .电位ph图的应用电位ph图广泛应用于解决水溶液中发生的一系列反应和平衡问题(元素分离、湿法冶金、金属防腐蚀等)。 本实验研究的Fe3 /Fe2 -EDTA系统可用于去除天然气中的有害气体H2S。 利用Fe3EDTA溶液去除天然气中的H2S氧化元素硫，将溶液中的Fe3EDTA络合物还原成Fe2EDTA络合物，通过空气将Fe2EDTA氧化成Fe3EDTA，再生溶液，循环使用，其反应如下2FeY- H2S2FeY2- 2H S2FeY2- O2 H2O2FeY- 2OH-用EDTA络合铁盐去除天然气中的硫时，Fe3 /Fe2 -EDTA络合体系的电位ph曲线有助于选择更适当的脱硫条件。 例如，低硫天然气H2S含量约为110-4610-4 KGM-3，25下的H2S分压为7.2943.56Pa .通过电极反应S 2H 2eH2S(g )25下电极电位与H2S分压pHS的关系j (v )=-0.072-0.029661 lphs-0.0591 ph在图2-17-1中，这三个关系用虚线表示。由电位pH图可知，在一定的mFe/mFe比的脱硫液中，该脱硫液的电极电位与反应S 2H 2eH2S(g )的电极电位之差，在电位平台区的pH范围内，随着pH的增大而增大，直至平台区的pH上限，两电极电位差值最大，超过该pH，两电极电位值增大这个事实表明，具有一定mFe/mFe比的脱硫液在其电位平台区的上限脱硫的热力学倾向达到最大，超过该pH后，脱硫倾向不会随着pH的增加而增加，根据j-pH图，在热力学上用EDTA络铁盐法除去天然气中的H2S时， 脱硫液的pH在6.58之间或高于8是合理的，但pH不大于12时Fe(OH)3沉淀。2 .实验中的问题N2的作用是排出溶液中的二氧化碳和氧化性气体如果溶液的初始PH小于3。 可以直接加8，也可以再加酸加3。【思考问题】1.Fe3/Fe2EDTA络合体系在电位平台区、低pH和高pH下，写出系统的基本电极反应及其相应的电极电位公式，指出各项物理意义。另一方面，高pH时的电极反应Fe(OH)Y2- e FeY2- OH-其电极电位=y-b1-pHEDTA过剩时，生成的络合物的浓度可以与溶液调制时的铁离子浓度近似。 我是mFeYmFe。 当mFe/mFe不变化时，和pH呈线性关系二、在特定的PH范围内，Fe2和Fe3与EDTA生成稳定的络合物FeY2-和FeY-FeY- e FeY2-其电极电位=y-=y-b2- (2)式中，b2=溶液的离子强度和温度一定时，b2为常数。 在该pH范围内，该系统的电极电位与mFeY/mFeY的值只关系，在曲线中出现平台区三、低pH时的电极反应FeY- H e FeHY-它的要求如下：=y-b2-pH (3)mFe)/mFe不变时