用K2Cr2O7法测Fe2+,加入H3PO4的主要目的是( )A. 同Fe3+形成稳定的无色化合物,减少黄色对终点的干扰B. 减小Fe3+/Fe2+的电极电位数值,增大突跃范围C. 提高酸度,使滴定趋于完全D. A和B
A. 同Fe3+形成稳定的无色化合物,减少黄色对终点的干扰
B. 减小Fe3+/Fe2+的电极电位数值,增大突跃范围
C. 提高酸度,使滴定趋于完全
D. A和B
题目解答
答案
解析
本题考查氧化还原滴定中加入辅助试剂的作用,解题思路是分别分析加入$H_3PO_4$后对减少终点干扰和电极电位的影响。
对选项A的分析
在$K_2Cr_2O_7$法测$Fe^{2+}$的过程中,$Fe^{3+}$的颜色为黄色,会对滴定终点的判断产生干扰。当加入$H_3PO_4$时,$H_3PO_4$能与$Fe^{3+}$形成稳定的无色配合物$[Fe(HPO_4)]^+$,其反应方程式为:
$Fe^{3+}+HPO_{4}^{2 -}\rightleftharpoons [Fe(HPO_4)]^{+}$
这样就减少了溶液中黄色$Fe^{3+}$的浓度,从而减少了黄色对终点的干扰,所以选项A正确。
对选项B的分析
根据能斯特方程,对于电极反应$Fe^{3+}+e^-\rightleftharpoons Fe^{2+}$,其电极电位$\varphi_{Fe^{3 +}/Fe^{2 +}}$的表达式为:
$\varphi_{Fe^{3 +}/Fe^{2 +}}=\varphi_{Fe^{3 +}/Fe^{2 +}}^{\ominus}+0.0592\lg\frac{[Fe^{3 +}]}{[Fe^{2 +}]}$
当加入$H_3PO_4$后,$Fe^{3+}$与$HPO_{4}^{2 -}$形成稳定的配合物$[Fe(HPO_4)]^+$,使得溶液中游离的$Fe^{3+}$浓度降低。从能斯特方程可以看出,$[Fe^{3 +}]$降低会导致$\varphi_{Fe^{3 +}/Fe^{2 +}}$减小。
在氧化还原滴定中,滴定突跃范围与两个电对的电极电位差有关。$\varphi_{Fe^{3 +}/Fe^{2 +}}$减小后,与$K_2Cr_2O_7/Cr^{3+}$电对的电极电位差增大,从而增大了滴定突跃范围,使滴定终点更明显,所以选项B正确。
对选项C的分析
虽然$H_3PO_4$是一种酸,但在该滴定体系中,通常已经使用了足够的酸(如$H_2SO_4$)来提供合适的酸度环境,加入$H_3PO_4$的主要目的不是提高酸度使滴定趋于完全,所以选项C错误。
由于选项A和选项B都正确,所以答案选D。