E-pH曲线实验
仪器分析--实验
实验1 水中铁含量的测定【实验目的与要求】1．掌握比色法测定铁的原理及方法2. 测定水中铁的含量【实验原理】用比色法测定无机离子时，通常需要用显色剂生成有色配合物，然后进行比色法测定。
用于铁的显色剂很多，硫氰酸钾是测定微量铁的一种较好的显色剂，它是测定Fe3+一种高灵敏和高选择性试剂，遇三价铁盐生成血红色的硫氰化铁，与亚铁盐不反应，Fe3++3SCN－= Fe(SCN)3因此在进行比色之前，需要将待测液中Fe2+氧化成Fe3+。
一般以总铁量（mg/l）来表示水中铁的含量。
【实验用品】1．仪器：比色计、容量瓶、移液管2．试剂：（1）配制硫酸铁铵标准液称取0.8634g分析纯的NH4Fe(SO4)2·12H2O溶于盛在烧杯中的50ml蒸馏水中，加入20ml98%的浓硫酸，振荡混匀后加热，片刻后逐滴加入0.2mol/L的KMnO4溶液，每加1滴都充分振荡混匀，直至溶液呈微红色为止。
将溶液注入1000ml的容量瓶，加入蒸馏水稀释至1000ml。
此溶液含铁量为0.1mg/ml。
（2）配制硫氰酸钾溶液称取0.5g分析纯的硫氰酸钾晶体，溶于50ml蒸馏水中，过滤后备用。
（3）配制硝酸溶液取密度为1.42g/cm3的化学纯的硝酸191ml慢慢加入200ml蒸馏水中，边加边搅拌，然后用容量瓶稀释至500ml。
【实验内容】1.准备有关试剂2. 配置标准比色液取六支同规格的50ml比色管，分别加入0.1ml、0.2ml、0.5ml、1.0ml、2.0ml、4.0ml 硫酸铁铵标准溶液，加蒸馏水稀释至40ml后再加5ml硝酸溶液和1滴2mol/LKMnO4溶液，稀释至50ml，最后加入1ml硫氰酸钾溶液混匀，放在比色架上作比色用。
3. 测定水样的含铁总量取水样40ml装入洁净的锥形瓶中，加入5ml硝酸溶液并加热煮沸数分钟。
冷却后倾入与标准比色液所用相同规格的比色管中，用蒸馏水稀释至50ml处，最后加入1ml硫氰酸钾溶液，混匀后与上列比色管比色，得出结果后用下式进行计算并得到结论。
实验报告
实验指导实验一 颗粒的静置自由沉降实验一、实验目的了解污水的沉降特性，加深对污水中非絮凝性颗粒的沉降理论，特点及规律的认识。
绘制沉降曲线，通过沉降实验，判定某种污水的沉降特性，求出沉降曲线，即Ｅ－ｔ（沉降效率－沉降时间），Ｅ-ｕ（沉降效率－沉降速度）关系曲线，以此提供沉淀池的设计参数。
二、实验原理沉降是指从液体中借助重力作用而除去固体颗粒的一种过程，根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉降过程分为自由沉淀，絮凝沉淀，成层沉淀和压缩沉淀等四类。
本实验的目的是研究探讨污水中的非絮性颗粒自由沉降的规律。
实验在沉降柱中进行，设水深为Ｈ，在ｔ时间内能沉到Ｈ处深处，则颗粒的沉速为ｕ＝Ｈ/t ，根据给定的沉降时间ｔ，可由ｕ＝Ｈ/t 求得沉淀ｕ0。
凡是沉降速度大于ｕ等于或大于ｕ0（ｕ≥ｕ0的颗粒在时间ｔ内可全部除去，在悬浮物的总量中，这部分颗粒可占的比率为（1－Ｘ0），Ｘ0代表沉速ｕ＜ｕ0的颗粒物与悬浮物的总量之比，在沉速ｕ＜ｕ0的颗粒中，具有某种粒径的颗粒占悬浮物总量的百分数为dx ，而其中能被除去的比率为ｕ/ｕ0×ｄｘ。
考虑到各种不同的粒径后，这类颗粒的去除率应为⎰+-=010)1(x u udxx E 上式右侧第二项中的udx 是一块微小面积。
由下图（图1）可见。
而⎰x udx为图1中阴影部分，可用图解积分法解出。
三、实验设备及仪器沉降柱：有机玻璃管，外径100ｍｍ，内径94ｍｍ，有效高度H=1600mm 。
配水系统；标尺；时钟；100ｍｌ的容量瓶10个；玻璃漏斗：10个；滤纸（中速定性）；称量瓶（或表面皿）：10个；万分之一天平；水样：浆泥水（300～500ｍｌ/Ｌ）；图1 颗粒的沉降曲线 图2 实验装置图 四、实验步骤将泥浆水倒入原水箱中，启到泵搅5拌分钟，使水中的悬浮物分布均匀。
关闭阀门6，开启阀门3、4、5向沉降柱中注水，同时由取样中取样100ｍｌ，测其浓度为Ｃ0。
当污水升到溢流口并流出后，关阀门4、5，停泵并开始计时。
仪器分析实验教案
实验一水样pH值的测定一、目的要求1.了解电位法测定水样pH值的原理和方法。
2.学会使用ZD-2型自动电位滴定计。
4.练习使用ZD-2型自动电位滴定计测量溶液的pH值。
二、测定原理将指示电极(玻璃电极)与参比电极插入被测溶液组成原电池Ag|AgC1，HCl(0.1mo1•L-1)|玻璃膜|H+(x mo1•L-1)‖KCl(饱和)|Hg2Cl2,Hg 玻璃电极试液盐桥甘汞电极在一定条件下，测得电池的电动势就是pH的直线函数E＝K十0.059pH(25℃)由测得的电动势就能算出被测溶液的pH值。
但因上式中的K值是由内外参比电极电位及难于计算的不对称电位和液接电位所决定的常数，实际不易求得，因此在实际工作中，用酸度计测定溶液的pH值(直接用pH刻度)时，首先必须用已知pH值的标淮溶液来校正酸度计(也叫“定位”)。
校正时应选用与被测溶液的pH值接近的标准缓冲涪液，以减少在测量过程个可能由于液接电位、不对称电位及温度等变化而引起的误差。
一支电极应该用两种不同pH值的缓冲溶液校正。
在用一种pH 值的缓冲溶液定位后，测第二种缓冲溶液的pH佰时，误差应在0.05pH 单位之内。
粗略测量中用一种pH值缓冲溶液校正即可，但必须保证电极斜率在允许误差范围内。
经过校正后的酸度计就可以直接测量水或其它溶液的pH值。
用离子活度计测量溶液的pH值，其原理仍然是依据能斯特方程，测量电池在标准缓冲溶液中的电动势为：E s＝K’十s pHs同样，在样品溶液中电池电动势为：E x＝K’十s pHx上述两式相减得到：pHx＝pHs十E x-E s/s = pHs + ΔE/s在离子计上仪器的示值按照ΔE／s分度，而且仪器有电极斜率s的调节路线。
当用标准缓冲溶液对仪器进行校正后，样品溶液的pHx即可从仪器示值上直接读出。
三、试剂与仪器1．pH＝6.86标准缓冲溶液(25℃)2. ZD-2型自动电位滴定仪，23l型玻璃电极，232型甘汞电极.3. 100 m1烧杯四只。
磷酸电位滴定与薄层色谱法实验
Rf=原点中心至斑点中心的距离/原点中心至溶剂前沿的距离
【实验材料】
（一）试剂
吸附剂：硅胶；展开剂：环己烷：丙酮（2.7：1）；染料溶液：靛酚蓝，二甲黄，苏丹红
（二）仪器
层析缸（适合薄层板大小的层析缸，并带有磨砂玻璃盖），玻璃板，点样毛细管。
【实验步骤】
1.硅胶薄层板的制备单位玻璃板称取2g硅胶，放入研钵中，再加入6mL CMC-Na,混匀，铺在洁净的玻璃板上，然后至于红外灯下烘烤，接近干燥时放入烘箱内80℃继续烘烤30min后取出，备用。
【附二】磷酸Ka1和Ka2的测定原理及方法
磷酸为三元酸，用NaOH标准溶液滴定时，有两个滴定突跃，滴定反应如下：
H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2OKa1=[H+][H2PO4-]/[H3PO4]
NaH2PO4+NaOH=Na2HPO4+H2O Ka2=[H+][HPO42-]/[H2PO4-]
实验一
【实验名称】
薄层色谱法测定硅胶的活度
【实验目的】
1.掌握薄层软板的制备方法。
2.掌握用薄层色谱法测定硅胶活度的方法。
3.熟悉薄层色谱法的一般操作方法。
【实验原理】
吸附剂的吸附活度通常用它们对偶氮染料的吸附性能（Rf值大小）进行标定，区分为Ⅰ-Ⅴ级（Ⅰ为不含水的硅胶，吸附能力最强，Ⅴ最弱）。染料在硅胶板上的Rf值越大，硅胶的吸附能力越弱，活度级数越大。常用6种偶氮染料在硅胶板上的吸附顺序为：偶氮苯<对甲氧基偶氮苯<苏丹黄<苏丹红<对氨基偶氮苯<对羟基偶氮苯（见表1）。
物理化学-实验十五：电势-pH曲线的测定
实验十五 电势-pH 曲线的测定一、实验目的及要求1．掌握电极电势、电池电动势和pH 值的测定原理和方法；2．测定Fe 3+/Fe 2+ - EDTA 络合体系在不同pH 条件下的电极电势，绘制电势-pH 曲线；3．了解电势-pH 曲线的意义及应用。
二、实验原理有H + 或OH -离子参与的氧化还原反应，其电极电势与溶液的pH 值有关。
对此类反应体系，保持氧化还原物质的浓度不变，改变溶液的酸碱度，则电极电势将随着溶液的pH 值变化而变化。
以电极电势对溶液的pH 值作图，可绘制出体系的电势-pH 曲线。
本实验研究Fe 3+/Fe 2+ ~ EDTA 体系的电势-pH 曲线，该体系在不同的pH 值范围内，络合产物不同。
EDTA 为六元酸，在不同的酸度条件下，其存在形态在分析化学中已有详细的讨论。
以Y 4- 为EDTA 酸根离子，与 Fe 3+/Fe 2+ 络合状态可从三个不同的 pH 值区间来进行讨论。
1．在一定的 pH 范围内，Fe 3+ 和Fe 2+ 能与EDTA 形成稳定的络合物，FeY 2- 和FeY - ，其电极反应为：FeY - + e - = FeY 2- （1）根据能斯特方程，溶液的电极电势为： ---=FeY FeY a a F RT 2ln θϕϕ （2） 式中，φθ 为标准电极电势，a 为活度。
根据活度与质量摩尔浓度的关系：m a ⋅=γ （3）代入（2）式，得：--------=--=FeY FeY FeY FeY FeY FeY m m F RT b m m F RT F RT 222ln )(ln ln 1θθϕγγϕϕ （4） 式中，--=FeY FeY F RT b γγ2ln 1。
当溶液的离子强度和温度一定时，b 1为常数。
在此pH 范围内，体系的电极电势只与络合物FeY 2—和FeY —的质量浓度比有关。
在EDTA 过量时，生成络合物的浓度与配制溶液时Fe 3+ 和 Fe 2+ 的浓度近似相等，即：+-+-≈≈322Fe FeY Fe FeY m m m m （5）因此，体系的电极电势不随pH 值的变化而变化，在电势-pH 曲线上出现平台，如图1中bc 段所示。
电势-pH曲线的测定(物理化学实验)
（1）
式中： 分别为氧化态的活度、浓度和活度系数。
分别为还原态的活度、浓度和活度系数。
在恒温及溶液离子强度保持定值时，式中的末项 亦为一常数，用b表示，故电动势为：
（2）
在Fe3+/Fe2+-EDTA络合体系中，以Y4-代表EDTA酸根离子，体系的基本电极反应为
FeY-+H++e = FeHY-
(5)
同样，在较高pH时，存在反应：
Fe(OH)Y2-+e = FeY2-+OH-
(6)
式中，KW为水的离子积。
在低pH和高pH值时，Fe3+/Fe在 比值不变时，其电势-pH为线性关系。如图一的ab，cd段。
3）在强碱性溶液中使用时，应尽快操作，用完后立即用水洗涤；
4）玻璃膜不可沾有油污，如发生这种情况，则应先浸入酒精中，再放入乙醚或四氯化碳中，然后再移入酒精中，最后用水洗后浸入蒸馏水中。
3用酸度计和电位差计测电动势的原理各有什么不同？它们的测量精确度各是多少？
答：电位差计测电动势是在对消法的原理基础上进行的，在待测电池上并联一个大小相等、方向相反的外加电势差，这样待测电池中没有电流通过，外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。
在滴加盐酸中，溶液颜色不断变浅，当溶液pH达到2.87时，溶液由澄清变为浑浊。停止加盐酸并且停止搅拌，观察到的溶液为黄色，烧杯底部有H4Y白色沉淀产生。在产生白色沉淀的过程中，溶液的pH略有上升，这是由于沉淀结合了H+，使溶液的pH降低。
3.2数据处理
3.2.1 Fe3+/Fe2+-EDTA络合体系的电势-pH曲线
-89.80
电势-pH曲线的测定
实验十五 电势－pH 曲线的测定1. 目的要求（1）测定Fe 3+/Fe 2+－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2. 基本原理许多氧化还原反应(redox reaction)的发生，都与溶液的pH 值有关，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pH 值不同而改变。
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液的pH 值，然后以电极电势对pH 作图，这样就绘制出电势—pH 曲线，也称为电势—pH 图。
图15-1为Fe 3+/Fe 2+－EDTA 和S/H 2S 体系的电势与pH 的关系示意图。
对于Fe 3+/Fe 2+－EDTA 体系，在不同pH 值时，其络合物有所差异。
假定EDTA 的酸根离子为Y 4－，下面我们将pH 值分成三个区间来讨论其电极电势的变化。
（1）在高pH 值（图15-1中的ab 区间）时，溶液的络合物为Fe(OH)Y 2－和FeY 2－，其电极反应为：Fe(OH)Y 2－ + e － ===== FeY 2－ + OH －根据能斯特（Nernst ）方程，其电极电势为：()()()()22ln a FeY a OH RT F a Fe OH Y θϕϕ---⋅=- （15-1）式中φӨ为标准电极电势，a 为活度。
由a 与活度系数γ和质量摩尔浓度m 的关系可得：a =γ·m （15-2） 同时考虑到在稀溶液中水得活度积K W (activity product)可以看作为水的离子积，又按照pH定义，则（15-1）式可改写为：图15-1 电势－pH 关系示意图 (2)(1)d c ba ϕ/ VpH A (2) S/H 2S 体系(1) Fe 3+/Fe 2+－EDTA 体系()()()()()()2222 2.303ln ln W FeY K m FeY RT RT RT pH F F F Fe OH Y m Fe OH Y θγϕϕγ----⋅=--- （15-3） 令()()()--=221Y OH Fe K FeY ln F RT b W γγ，在溶液离子强度和温度一定时，b 1为常数。
实验十五 电势-pH曲线的测定
R F TlnaaF eF Y e2 O H aY O 2H （15-1）
式中 θ 为标准电极电势，a为活度。
由 a与活度系数γ和质量摩尔浓
度m的关系可得：
b
a
pH A
图15-1 电势－pH关系示意图
（2）在特定的pH范围内，Fe2+与Fe3+ 与EDTA生成稳定的络合物 FeY2-和FeY，其电极反应为：
FeY- + e－ ====== FeY2-
电极电势表达式为：
RTlna FeY2 F a FeY
R F TlnF F e e Y Y 2 R F Tlnm m F F e e Y Y 2
实验十五 电势－pH曲线的测定
湘南学院化学与生命科学系
一、实验目的
（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
二、实验原理
许多氧化还原反应(redox reaction)的发生，都与溶液的pH值有 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pH值不同 而改变。如果指定溶液的浓度，改变其
4. 实验步骤
（1）仪器装置
图15-2 电势－pH测定装置图
（2）溶液配制
预先称量0.723g NH4Fe(SO4)2，0.588g (NH4)2Fe(SO4)2，2.923 g EDTA，然后按下列次序将试 剂加入四颈瓶中：EDTA，40 mL水，NH4Fe(SO4)2；35 mL水，最后是(NH4)2Fe(SO4)2，配制成约75mL溶液。