分配系数和化学反应平衡常数的测定.doc

西安交通大学实验报告课程：物理化学实验系别：化学系专业班号： 组别： 实验日期：2016年3月 日姓名： 学号： 交报告日期：2016年3月 日同组者：实验名称：分配系数和化学反应平衡常数的测定一、 实验目的（1）测定碘在四氯化碳和水中的分配系数。（2）测定水溶液中碘与碘离子之间配合反应的标准平衡常数。二、 实验原理1. 碘在水和四氯化碳中分配系数的测定在一定温度下，将一种溶质A溶解在两种互不相溶的液体溶剂中，当系统达到平衡时此溶质在这两种溶剂中分配服从一定的规律。即如果溶质A在这两种溶剂中既无解离作用，也无蒂合作用，则在一定温度下平衡时，该平衡可以表示如下：A(溶剂1) B（溶剂2）根据相平衡规则，此时A在这两种溶剂中的化学势相等。进一步根据溶质型组分的化学势表达式，A在这两种溶剂中的活度之比是一常数，可用Kd表示。若两种溶液都比较稀，则它们相对浓度之比近似等于Kd，称为分配系数;如果溶质A在溶剂1和溶剂2中的分子形态不同，则分配系数的表示式就不同。例如，如果A发生蒂合作用并主要以An形式存在，则该平衡可以表示为:A(溶剂1) nA（溶剂2）其中n是缔合度，它表明缔合分子An是由单分子组成的。此时分配系数可表示为：若将I2加入CCl4和H2O这两种互不相溶的液体中，则会在这两相中建立如下平衡： I2 (H2O) I2（CCl4）分别滴定CCl4层和H2O层中I2的浓度。2. 在水溶液中碘与碘离子配合反应的标准平衡常数的测定在水溶液中会发生配合反应并建立碘负离子与碘三负离子平衡，其平衡常数可表示为：若溶液比较稀，则溶液中各组分活度系数都近似为1，那么在一定温度和压力下，把浓度为c的KI水溶液与I2的CCl4溶液按一定比例混合后，用滴定方法测得浓度后可得出水层中配合碘的浓度为d=(b+d)-b,进一步可得出水溶液中碘和碘离子配合反应的标准平衡常数为：三、 仪器和药品150ml分液漏斗3个，250ml磨口锥形瓶3个，100ml量筒1个，5ml微量滴定管1支，20ml移液管（有刻度）2个，5ml移液管3支，25ml移液管3支，CCl4（分析纯），0.1mol/L的KI溶液，0.1mol/L的Na2S2O3溶液，I2的CCl4溶液（饱和），淀粉指示剂。四、 实验步骤（1） 先将三个洗净烘干的锥形瓶按实验表加入不同液体。编号H2O/mLCCl4/mLI2的CCl4饱和溶液/mLKI溶液/mL1100020021001010030155100（2） 将上述装好溶液的锥形瓶塞号塞子，并剧烈摇动30min，使碘在CCl4层和水层充分达到分配平衡。摇动时勿用手握瓶壁，以免温度发生变化，然后倒入分液漏斗静置。（3） 待两层完全清晰后，用移液管吸取各样品的CCl4层5ml放入干净的锥形瓶中，并用量筒加入KI溶液10ml，促使I2被提取到水层中。摇动锥形瓶，然后用Na2S2O3滴定。待淡至淡黄色时，加入淀粉指示剂继续滴定至紫红色刚消失，记录所用的Na2S2O3溶液的体积。每个样品滴定三次，第一次粗测，后两次精测，计算后两次平均值。（4） 吸取25mL水层溶液，加入8-10滴淀粉指示剂用Na2S2O3滴定至无色，每个样品滴定三次，第一次粗测，后两次精测，计算后两次平均值。五、 实验数据记录编号滴定CCl4层时Na2S2O3溶液的用量/mL滴定H2O层时Na2S2O3溶液的用量/mL13.28后两次的平均值3.270.18后两次的平均值0.233.280.243.260.2222.04后两次的平均值2.010.14后两次的平均值0.141.980.142.030.1430.35后两次的平均值0.350.54后两次的平均值0.520.350.490.350.54室温：17.8大气压力：99.30kpa六、 实验数据处理(1)分配系数Kd的计算 第一组：Kd=3.27/0.23*5=71.09 第二组：Kd=2.01/0.14*5=71.78 平均值：(71.09+71.78)/2=71.44(2)CCl4层和水层中I2浓度计算 Na2S2O3与I2反应摩尔比为2：1 a=0.35/5/2*0.1=0.0035mol/L b+d=0.52/25/2*0.1=0.00104mol/L(3)b,d,c-d的计算 b=a/Kd=0.0035/71.44=4.90*10-5mol/L d=b+d-b=0.00104-4.90*10-5=0.000991mol/L c-d=0.1-0.000991