液相平衡常數的测定.docVIP

华 南 师 范 大 学 实 验 报 告 学生姓名 学 号 专 业 化学教育 年级、班级 2011级 课程名称 物理化学实验 实验项目 液相平衡常数的测定 实验类型 试验时间 2013年10月30日 实验指导老师 实验评分 液相平衡常数的测定 【实验目的】 利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子的平衡常数。 通过实验了解热力学平衡常数的数值与反应物起始浓度无关。Fe3+与SCN-在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一个平衡体系中。当SCN-离子的浓度增加时，Fe3+离子与SCN-离子生成的络合物的组成发生如下的改变： Fe3++SCN-→Fe(SCN)2+→Fe(SCN)2+→Fe(SCN)3→Fe(SCN)4-→Fe(SCN)52- Fe3+ + SCN- ≒ Fe[SCN]2+ ① 即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN3+络离子。其平衡常数表示为： 由于Fe[SCN]2+是带有颜色的，根据朗伯-比尔定律，可知消光值与溶液浓度成正比。因此，可借助于分光光度计测定其光密度，从而计算出平衡时Fe[SCN]2+的浓度[FeSCN2+]e，再推算出Fe3+和SCN-的浓度[Fe3+]e，[SCN-]e进而求出该反应的平衡常数KC。 实验分为4组，不同组的Fe3+浓度不同，其中第一组的浓度极大，使用分光光度计时，根据朗伯-比尔定律E1=K[FeCNS2+]1,e(K为消光系数) 由于1号溶液中Fe3+浓度极大，平衡时CNS-与Fe3+完全络合，对于一号溶液可认为[FeCNS2+]1,e=[CNS-]0 则E1=K[CNS-]0对于其它溶液，则Ei=K[FeCNS2+]1,e 两式相除并整理得[FeCNS2+]1,e=E1/E1[CNS-]0 达到平衡时，在体系中： [Fe3+]i，e=[Fe3+]0-[FeSCN2+]i，e ③ [CNS-]i，e =[CNS-]0FeSCN2+]i，e ④ 将③、④二式带入②式，可以计算出除第一组外各组（不同Fe3+起始浓度）反应溶液的在丁问下的平衡常数Ki，e值。 【仪器与试剂】 1.仪器 分光光度计1台(有条件可自制恒温夹套); 超级恒温器1台; 容量瓶(50mL)4只; 移液管(刻度)5mL1只、10mL各4只 2.药品 1×10-3mol·dm-3NH4SCN(需准确标定)；0.1mol·dm-3FeNH4(SO4)2(需准确标定Fe3+浓度，并加HNO3使溶液的H+浓度为0.1mol·dm-3)；1mol·dm-3HNO3；1mol·dm-3KNO3(试剂均用A.R)。取个50mL容量瓶，编号。1 2 3 4 消光值Ei 0.594 0.384 0.267 0.140 Ei/E1 1 0.646 0.449 0.236 [FeSCN2+]i,e=Ei/E1[SCN-]0 1.292×10-4 8.98×10-5 4.72×10-5 [Fe3+]i,e=[Fe3+]0-[FeSCN2+]i,e 9.87×10-3 4.91×10-3 1.95×10-3 [SCN-]i,e=[SCN-]0-[FeSCN2+]i,e 7.08×10-5 1.10×10-4 1.52×10-4 184.87 165.96 158.18 Kc平均值 169.67 【提问与思考】 ① 当Fe3+、CNS-FeSCN2+络离子生成的平衡常数？ 答：当[Fe3+]与[CNS-]浓度较大时，将不再能够用公式[FeCNS2+]1,e=E1/E1[CNS-]0计算[FeCNS2+]反应的平衡常数，因为当[CNS-]浓度较大时，则[FeCNS2+]1,e≠[CNS-]0 则E1≠K[CNS-]0，因此该等式将不再成立。 ② 平衡常数与反应物起始浓度有无关系？ 答：本实验误差值较大，理论上平衡常数与反应物的起始浓度无关。 ③ 测定Kc时，为什么要控制酸度和离子强度？ 答：由于Fe3+离子在水溶液中，存在水解平衡，所以Fe3+离子与SCN-离子的实际反应很复杂，其机理为： 由上式可见，平衡常数受氢离子的影响。因此，实验只能在同一pH值下进行。 本实验为离子平衡反应，离子强度必然对平衡常数有很大影响。所以，在各被测溶液中离子强度应保持一致。 ④测定消光度时，为什么需空白对比液？怎么选择