题目
试计算用 .01ln olcdot (L)^-1EDIA 滴定 .01molcdot (L)^-1(Fe)^3+ 溶液时的pH范围。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定滴定反应的条件
滴定反应为 $Fe^{3+} + EDTA \rightarrow FeEDTA^{2-}$，其中 $Fe^{3+}$ 与 EDTA 形成配合物。为了确保滴定反应的进行，需要考虑 $Fe^{3+}$ 的酸效应系数 $\alpha_{Fe^{3+}}$ 和 $Fe^{3+}$ 的水解效应。
步骤 2：计算酸效应系数 $\alpha_{Fe^{3+}}$
酸效应系数 $\alpha_{Fe^{3+}}$ 可以通过公式 $\alpha_{Fe^{3+}} = \frac{K_{Fe^{3+}H}}{[H^{+}]}$ 计算，其中 $K_{Fe^{3+}H}$ 是 $Fe^{3+}$ 的酸效应常数。根据题目条件，$\lg K_{Fe^{3+}H} = 25.10$，因此 $\alpha_{Fe^{3+}} = 10^{25.10 - \lg[H^{+}]}$。为了确保滴定反应的进行，$\alpha_{Fe^{3+}}$ 需要大于等于 $10^8$，即 $\lg[H^{+}] \geq 25.10 - 8 = 17.10$。查表得，当 $pH = 1$ 时，$\lg[H^{+}] = 18.01$，因此最大酸度时 $pH = 1$。
步骤 3：计算水解效应
$Fe^{3+}$ 的水解反应为 $Fe^{3+} + 3H_{2}O \rightarrow Fe(OH)_{3} + 3H^{+}$，其水解常数 $K_{sp} = 1.6 \times 10^{-39}$。当 $Fe^{3+}$ 浓度为 $0.01mol/L$ 时，$[OH^{-}] = \sqrt[3]{\frac{K_{sp}}{[Fe^{3+}]}} = 5.43 \times 10^{-13}mol/L$，此时 $pH = 1.73$。因此，为了防止 $Fe^{3+}$ 的水解，$pH$ 需要小于 $1.73$。
滴定反应为 $Fe^{3+} + EDTA \rightarrow FeEDTA^{2-}$，其中 $Fe^{3+}$ 与 EDTA 形成配合物。为了确保滴定反应的进行，需要考虑 $Fe^{3+}$ 的酸效应系数 $\alpha_{Fe^{3+}}$ 和 $Fe^{3+}$ 的水解效应。
步骤 2：计算酸效应系数 $\alpha_{Fe^{3+}}$
酸效应系数 $\alpha_{Fe^{3+}}$ 可以通过公式 $\alpha_{Fe^{3+}} = \frac{K_{Fe^{3+}H}}{[H^{+}]}$ 计算，其中 $K_{Fe^{3+}H}$ 是 $Fe^{3+}$ 的酸效应常数。根据题目条件，$\lg K_{Fe^{3+}H} = 25.10$，因此 $\alpha_{Fe^{3+}} = 10^{25.10 - \lg[H^{+}]}$。为了确保滴定反应的进行，$\alpha_{Fe^{3+}}$ 需要大于等于 $10^8$，即 $\lg[H^{+}] \geq 25.10 - 8 = 17.10$。查表得，当 $pH = 1$ 时，$\lg[H^{+}] = 18.01$，因此最大酸度时 $pH = 1$。
步骤 3：计算水解效应
$Fe^{3+}$ 的水解反应为 $Fe^{3+} + 3H_{2}O \rightarrow Fe(OH)_{3} + 3H^{+}$，其水解常数 $K_{sp} = 1.6 \times 10^{-39}$。当 $Fe^{3+}$ 浓度为 $0.01mol/L$ 时，$[OH^{-}] = \sqrt[3]{\frac{K_{sp}}{[Fe^{3+}]}} = 5.43 \times 10^{-13}mol/L$，此时 $pH = 1.73$。因此，为了防止 $Fe^{3+}$ 的水解，$pH$ 需要小于 $1.73$。