【填空题】K2Cr2O7法测Fe2+含量的实验中,加H3PO4的目的是 和
【填空题】K2Cr2O7法测Fe2+含量的实验中,加H3PO4的目的是 和
题目解答
答案
降低Fe3+/ Fe2+ 电对的电势,使滴定突跃范围增大、生成无色的[Fe(HPO4)2]-,消除Fe3+的黄色,有利于终点的观察
解析
本题考查K₂Cr₂O₇法测Fe²⁺含量实验中加入H₃PO₄的目的,解题思路是从化学反应原理和实验现象观察两方面进行分析。
1. 降低Fe³⁺/ Fe²⁺ 电对的电势,使滴定突跃范围增大
在K₂Cr₂O₇法测Fe²⁺含量的实验中,滴定反应为:$Cr₂O₇^{2 - } + 6Fe^{2 + }+14H⁺ = 2Cr^{3 + } + 6Fe^{3 + }+7H₂O$。
根据能斯特方程,$Fe^{3 + }/Fe^{2 + }$电对的电极电势$\varphi_{Fe^{3 + }/Fe^{2 + }}$表达式为:$\varphi_{Fe^{3 + }/Fe^{2 + }}=\varphi_{Fe^{3 + }/Fe^{2 + }}^{\ominus}+0.0592\lg\frac{[Fe^{3 + }]}{[Fe^{2 + }]}$($25^{\circ}C$时)。
当加入H₃PO₄时,$Fe^{3 + }$会与$HPO₄^{2 - }$发生络合反应:$Fe^{3 + }+2HPO₄^{2 - }=[Fe(HPO₄)₂]^{-}$。
由于生成了稳定的络合物$[Fe(HPO₄)₂]^{-}$,使得溶液中$Fe^{3 + }$的浓度$[Fe^{3 + }]$降低。
根据能斯特方程,$[Fe^{3 + }]$降低会导致$\varphi_{Fe^{3 + }/Fe^{2 + }}$降低。
滴定突跃范围是指化学计量点前后一定误差范围内溶液电势的变化范围。$Fe^{3 + }/Fe^{2 + }$电对电势降低后,滴定过程中电势变化更明显,从而使滴定突跃范围增大,这样可以更准确地指示滴定终点。
2. 生成无色的$[Fe(HPO₄)₂]^{-}$,消除Fe³⁺的黄色,有利于终点的观察
在滴定过程中,随着K₂Cr₂O₇的加入,$Fe^{2 + }$被氧化为$Fe^{3 + }$,$Fe^{3 + }$在溶液中显黄色。
当加入H₃PO₄后,$Fe^{3 + }$与$HPO₄^{2 - }$络合生成无色的$[Fe(HPO₄)₂]^{-}$,消除了$Fe^{3 + }$的黄色干扰。
这样在滴定终点时,溶液颜色的变化会更加明显,便于准确判断滴定终点,有利于终点的观察。