实验一 电位-pH图绘制.doc

实验一 电位-pH图绘制
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)

1-10=-(-17780)/(1×23060)=0.77(V)
当温度T=298K,,得
φ1-1=0.77(V)

Fe2++2e=Fe (1-2)

同理得

根据以上Fe-H2O系七个平衡式,可作出该系的φ—pH图.

三 实验方法
本实验用Fe2(SO4)3·6H2O和FeSO4·7H2O试剂配成[Fe3+]=[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。
四 实验仪器及试剂
1、 实验仪器
pH计、电位差计
2、 试剂
Fe2(SO4)3·6H2O（分析纯）、FeSO4·7H2O（分析纯）、H2SO4（分析纯）、NaOH（分析纯）
五 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.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=0.5。
4. 测量电位值
5. 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。
六 注意事项
1. PH计高阻电位差计校准后，不得再旋动“定位”、“零点”、“校正”、“工作电流”旋钮。
2. 小心使用玻璃电极，不得用手触及电极前端小球，以免弄破。
七 编写实验报告
1. 简述实验原理，实验方案及实验装置
2. 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。
3. 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.