液相反应平衡常数的测定华南师范大学物化实验

1、华南师范大学实验报告液相反应平衡常数得测定、实验目得(1) 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络离子液 相反应得平衡常数。(2) 通过实验了解热力学平衡常数与反应物得起始浓度无关。二、实验原理Fe3+与 SCN在溶液中可生成一系列络离子，并共存于同一个平衡体系中。当 SCN得浓度增加时尸3+与SCN生成得络合物得组成发生如下得改变，而这些不同 得络离子得溶液颜色也不同。Fe3+SCN Fe(SCN2+T Fe(SCN2 Fe(SCNH Fe(SCNH Fe(SCN52由图1可知,Fe3+与浓度很低得SCN一般应小于5X 103mol/L)只进行如下反 应。Fe3+CNS

2、=FeCNSl即反应被控制在仅仅生成最简单得 FeSCN+。其平衡常数为USCWJ图1、SCN浓度对络合物组成得影响由于Fe(SCN+就是带颜色得，根据朗伯比尔定律，消光值与溶液浓度成正比, 试验时，只要在一定温度下，借助分光光度计测定平衡体系得消光值，从而计算出 平衡时FeCNS2+W浓度FeCNS+e,进而再推算出平衡时Fe3 CNS得浓度Fe3+e 与CNSe。根据式一定温度反应得平衡常数K：可求知。实验时配置若干组(共4组)不同Fe3*起始浓度得反应溶液，其中第一组溶液得 Fe3+就是大量得，当用分光光度计测定反应也在定温下消光值 E时(i为组数)，根据 朗伯比尔定理Ei=KFeCNS

3、|i,e(K为晓光系数)由于1号溶液中Fe3+大量过量,平衡时CNS全部与Fe3*络合(下标0表示起始浓度)，对1号溶液可认为FeCNS+1,e=CNS0。 则 E1=KCNS0对其余组溶液E=KFeCNSI,e2十两式相除并整理得达到平衡时，在体系中Fe3+i,e=Fe31i,e=F3+0FeCNS+i、eCNSJe=CNS0FeCNS+i、e阳:N* + h严即匸NS|姑将式、代入,可以计算出除第1组外各组(不同Fe3+起始浓度)反应溶液 得在定温下得平衡常数K,e=值。三、仪器与试剂3、 1实验仪器721型分光光度计1台50mL容量瓶8个100mL烧杯4个刻度移液管10mL（2 支）、5

4、mL（1 支）25mL移液管1支50mL酸式滴定管1支洗耳球1个洗瓶1个3、2实验试剂1 X 103mol/L KCNS由A、R级KCNS配成，用AgNQ容量法准确标定。0、1mol/L Fe(NH)(SQ)2:由 A、R级 Fe(NH)(SO4)2 12H2O 配成,并加入 HNQ使溶 液中得H+浓度达到0、1mol/L,Fe3+得浓度用EDTA容量法准确标定。1mol/L HNQ (A、R)1mol/L KNQ (A、R)四、实验步骤(1) 取8个50mL容量瓶，编好号，按表1得内容，配制好溶液。在这4个容量瓶中, 溶液得氢离子均为0、15mol/L,用HNQ来调节;溶液得离子强度均为0、

5、7,用KNO3 来调节。取4个标记好得50mL容量瓶,按表1中计算结果，将除KSCN溶液外得三种溶液 分别取所需得体积按编号加入，并用蒸馏水冲制刻度。该溶液为测消光值时得对 比液。(3) 再取另外4个标记好得50mL容量瓶，按表1得结果，将4种溶液分别去所需得 体积按编号加入(KCNS溶液最后加)，并用蒸馏水冲至刻度。该溶液为液相反应体 系。(4) 调整分光光度计，将波长调至450nm,分别测定4组反应溶液得消光值。每组溶 液要重复测3次(更换溶液)，取其平均值。表1、所需用4种溶液得用量项目容量瓶编号1234KCNS溶液 (1 X 103mol/L)取体积数/mL10101010实际浓度/(

6、mol/L)2X 1042X 1042X 1042X 104Fe(NH)(SQ)2(0、1mol/L,其中含HNQ0、1mol/L)取体积数/mL2552、51实际浓度/(mol/L)5X 1021X 1025X 1032X 103含 H+量/(mol/L)2、5X1035X 1042、5X 1041X 104HNQ溶液 (1mol/L)使反应体系H+=0、15mol/577、257、4KNQ 溶液(1mol/L)使反应体系1=0、752325、326、6室温:22、0CH+=0、15mol/L五、数据处理项目溶液编号1234消光值E0、6160、3970、2780、148Ei/E110、64

7、40、4510、240Ej划迥円h严eJcnsI姑2、00 X104 mol/L1、29X104 mol/L9、02 X105 mol/L4、80X105 mol/LFe3+|i,e=Fe3+| i,e=Fe3+|0FeCN+| e4、98 X102 mol/L9、87X103 mol/L4、91 X103 mol/L1、95 X103 mol/LCNS,e=CNS0FeCNS+i、e07、10X105 mol/L1、10X104 mol/L1、52 X104 mol/LIHeCNSI一3 +陀IJCN儿/184、08167、 01161、 94Kc171、01大气压：102、31KPa总离子

8、强度1=0、7波长 Q450nm表2、实验数据记录表六、实验结果分析本次实验测得三个样品溶液得平衡常数分别为184、08、167、01、161、94,可见编号为3、4得样品液所得得数据较为接近，而编号2得样品相差较大。在条 件许可得情况下，应进行二次实验以获取较为准确得数据。根据化学数据手册，在298K温度下,Fe3+与SCN反应得平衡常数为140。本次实验值与其相比较，相对误 差咼达22、15%。分析误差产生得原因，首先从实验原理上分析，实验中FeSCN2+标准溶液就是 以较浓得Fe3+与较稀得SCN溶液反应而获得，当Fe3+得浓度为SCN得浓度250倍时，则可认为SCN全部消耗，反应体系得

9、FeSCN2+离子浓度即为反应开始时SCN得 浓度。这种计算方法给实验得数据处理带来了极大得方便 ,但就是这种情况就是 不可能存在得,SCN不可能完全消耗,在该种情况下反应也应该满足平衡常数得理 论值。除此之外 ,实验操作也就是影响实验结果得一个重要因素。本实验涉及到移 液管、酸碱滴定管、容量瓶等量器得使用 ,每一步得操作都会引入误差。而且由 于本实验就是合作性实验 ,由 23 位同学合作完成。每位同学得操作习惯不相同 , 由于个体操作不同从而引入误差。假若我们忽略原理上得误差 ,我们只能从实验操作上来保证本实验得准确 性。每一个步骤 ,如定容,必须要由同一位同学来完成。另外 ,移液管、滴定管

10、得使 用必须规范 ,才能在最大程度上保证数据得准确。七、实验评注与拓展由于Fe3+SCN在水溶液中存在水解平衡,所以Fe3+与SCN得实际反应很复杂, 其机理为当达到平衡时 ,整理得到由上式可见，平衡常数受氢离子得影响。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。C1得参与。因而Fe3*离子试剂最好由于Fe3+离子可与多种阴离子发生络合,所以应考虑到对Fe3+离子试剂得选 择。当溶液中有、等阴离子存在时，会明显地降低FeSCN+络离子浓度，从而溶液 得颜色减弱 , 甚至完全消失 , 故实验中

11、要避免 选用 Fe(C1Q)3 或 Fe(NH4)(SQ)2。, 可计算出。即此外, 可以通过测量两个温度下平衡常数式中、为温度、时得平衡常数。八、提问与思考FeCNg+络离子生成得平衡常数?(1) 当Fe3+、SCN浓度较大时，能否用式计算不可以。根据图1所显示得SCN浓度对络合物组成得影响，Fe3+与浓度很低得SCN一般应小于 5X 103mol/L)只进行 Fe3+CNS=FeCNS+得反应，但当 Fe3+、SCN 浓度较大时，就不只就是生成一配位得络离子，FeCNSi,eMCNS则 日工KCNS0 故不能用式计算。(2) 平衡常数与反应物起始浓度有无关系?平衡常数就是与温度有关得常数 ,与反应物起始浓度并无关系。(3) 测定 Kc 时,为什么要控制酸度与离子强度?由于Fe3+SCN在水溶液中存在水解平衡,所以Fe3 SCN得实际反应很复杂, 其机理为当达到平衡时 ,整理得到由上式可见，平衡常数受氢离子得影响。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？怎么选择空白对比液？除了 FeCNS2+在溶液中显色具有一定得吸光度外，其她试