铁-水系电位-PH实验.doc

铁-水系 φ—pH 的测定一、实验目的现代湿法冶金已广泛使用 φ-pH 图来分析物质在水溶液中的稳定性即各类反应的热力学平衡条件，如已知金属-水系 φ-pH 图，可以找出浸出与净化沉淀此种金属的电位和 pH 值的控制范围通过对 Fe-H2O 中不同 pH 值对应的电位测定，绘制出 Fe-H2O 系 φ—pH 图，从而加深对溶液中 pH 与氧化还原电位的了解以及有关 φ—pH 图的理论知识的理解二、实验原理本实验以 Fe-H2O 系为例，其三类反应具体平衡条件如下：一类反应（只有电子得失）：…………………………（1-1） ++=23Fe)(1780calG23g59.01FeZ)(7.02361)78(0V1-10=-(-17780)/(1×23060)=0.77(V)当温度 T=298K, ,得23Feaφ1-1=0.77(V)Fe2++2e=Fe …………………………………(1-2))(203calG2g2591.1Fe同理得 )(4.021V得，当 温 度 ,1982FeaT)(.164.1298.0 2....22)(61.lg29861.)(6590 12...33)(022303146301 23  pHaKTclGOHFeOFepHaaKTclGOHFeOHFeFeeFe， 得，当同 理 得 ， ）（ ）（， 得，当 ）（参 与 反 应 ）， 有二 类 反 应 （ 无 电 子 得 失pHatmPKTOeOtHepVGOHFeHOFepKTVee pHpHaTclGOeOeOHFe0591.2.1982.1,2: ,059.7.)(216 )3.(..)(059.47.28),(21 )23.(..1705lg059.7. ,1,8),(243 )13.(..3),(22223098 2323098 2059.1330198 2   时，当 氧 电 极 反 应 ： 时当 氢 电 极 反 应 故 有还 原 反 应化由 于 在 水 溶 液 中 进 行 氧当得 得当得 参 与 反 应又 有既 有 电 子 得 失三 类 反 应根据以上 Fe-H2O 系七个平衡式,可作出该系的 φ—pH 图.三、实验装置2 364 151- 磁力加热搅拌器，2-铂电极，3-玻璃电极，4-甘汞电极，5-N 2 瓶6- 待测溶液四、实验方法本实验用 Fe2(SO4)3·6H2O 和 FeSO4·7H2O 试剂配成[Fe 3+]=[Fe2+]=0.01mol/L 的溶液,加入 H2SO4 和 NaOH 改变溶液的 pH,用 pH 计测定溶液的pH 值,同时用高阻电位差计测定相应的电位值,便可绘出 φ—pH 图。

但必须指出，由于平衡式（1-2）和（3-2）均在 H2O 析出 H2 的平衡线之下，所以在本实验条件下，无法测得上述两反应的 φ和 pH 值因而无法绘制出这两条直线，又由于溶液中 Fe3+和 Fe2+活度不等于 1，故实测曲线与理论曲线之间存在一定的偏差五、实验仪器及试剂1、实验仪器pH 计、恒温磁力加热搅拌器、数字电压表实验装置图如下：2、试剂Fe2(SO4)3·6H2O（分析纯） 、FeSO 4·7H2O（分析纯） 、H 2SO4（分析纯） 、NaOH（分析纯）PH 计电压表六、实验步骤1．溶液的配制：准确称取 0.381g Fe2(SO4)3·6H2O 及 0.417g FeSO4·7H2O 于 200ml 的烧杯中，加蒸馏水 150ml 溶解；2．连接仪器，检查线路连接是否正确，如不正确及时更改； 3． pH 计的校正(1) 接通电源，开启 pH 计，预热时间不少于半小时；(2) 调节“温度“旋钮，使温度指到溶液温度；(3) 将“斜率”旋钮顺时针调节到最大；(4) 用纯水冲洗玻璃电极，用滤纸吸干玻璃电极，然后将其放置于 pH6.86的标准溶液，调节“定位”旋钮，使 pH 指示为 6.86，固定“定位” ；(5) 冲洗电极后用滤纸吸干，放置到 pH4.00 的标准溶液中，调节 “斜率”旋钮使其指示到 4.00 的缓冲溶液中，调“斜率“纽使读数 PH=4，斜率钮不能再变动了。

4．测量 PH 值冲洗电极后用滤纸吸干，放到待测溶液中，加 H2SO4 若干滴，使溶液PH=0.55． 测量电位值① 调节温度旋钮，使温度指到溶液温度；② 用数字电压表测定溶液 PH=0.5 时对应的电位值；③ 然后加入适量的碱 NaOH，使 PH 值递增，按上述操作在 PH 为 0.5~10范围内，测定相应的 PH 值和电位值，约 10~15 对数据，然后进行实验数据处理，实验进行完毕，整理实验仪器，打扫卫生七、注意事项a) PH 计校准后，不得再旋动“定位” 、 “斜率” 、 “校正” b) 小心使用玻璃电极，不得用手触及电极前端小球，以免弄破c) 玻璃电极在使用前应用蒸馏水浸泡 24 小时d) 硫酸高铁[Fe 2（SO 4） 3·6H2O]溶解慢，应预先配好八、编写实验报告i. 简述实验原理，实验方案及实验装置ii. 实验记录（1） 应说明被测溶液温度及浓度;（2） 应提供实验数据记录，包括实验次数，相应的 PH 值及电位值iii. 实验数据处理：φ=φ 测 +φ 甘式中：φ—— 实际电位（伏）φ 测 ——测得的电位；φ 甘 ——甘汞电极电位，它由下式求出φ 甘 =0.2415-7.6×10-3(t-25)式中 t——溶液溶液温度（℃） 。

4.绘图及分析(1)根据所测得的 pH、φ 数据，绘制出实验条件下的局部 φ-pH图2)与 Fe-H2O 系理论的 φ-pH图进行比较5.提出合理的意见和建议.。