华师14级实验报告

1、液相反应平衡常数的测定学生姓名：大芒果学生学号：学生专业：化学教育年级班级：2014 级指导老师：林晓明实验时间：2016.11.21一、实验目的（ 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的平衡常数。（ 2）通过实验了解热力学平衡常数与反应物的起始浓度无关。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 的浓度增加时， Fe3 与 SCN 生成的络合物的组成发生如下的改变，而这些不同的络离子的溶液颜色也不同。Fe3SCNFe(SCN )2Fe(SCN )3Fe( SCN) 4Fe (SCN )25当 Fe3

2、 与浓度很低的 SCN （一般应小于 5 10 3 mol / L ）只进行如下反应。Fe3SCNFe( SCN) 2即 反 应 被 控 制 在 仅 仅 生 成 最 简 单 的 Fe(SCN )2。 其 平 衡 常 数 为Kc Fe(SCN)2 e Fe3 eSCN e由于Fe( SCN) 2 是带有颜色的，根据朗伯 - 比尔定律，消光值与溶液浓度成正比，实验时，只要在一定条件下，借助分光光度计测定平衡体系的消光值，从而计算出平衡时的Fe( SCN)2的浓度 Fe(SCN )2 e ，进而再推算出平衡时Fe3和SCN的浓度 Fe3e 和 SCNe ，进而再推算一定温度下反应的平衡常数K c 。

3、实验时配制若干组 （共 4 组）不同 Fe3 起始浓度的反应溶液， 其中第一组溶液的 Fe3是大量的，当用分光光度计测定反应液在定温下消光值Ei （ i 为组数），根据朗伯- 比尔定律E1K Fe(SCN)21,e (K 为消光系数)由于1 号溶液中Fe3大量过量，平衡时SCN全部与Fe3络合（下标0 表示起始浓度），对1 号溶液可认为 Fe(SCN) 21,e =SCN 0则 E1KSCN 0对于其余组溶液，EiK Fe(SCN)2 i ,e两式相除并整理得 Fe(SCN )21,eEi SCN 始E1达到平衡时，在体系中 Fe3 i ,e Fe3 i Fe( SCN) 2i ,e SCN

4、i ,e = SCN i Fe(SCN)2 i ,e32 i,e 代入 Ki ,c Fe(SCN)2 i,e将 Fe i ,e 、 SCN i,e 、 Fe(SCN)，则可计算出 Fe3 i ,e SCN i ,e除第 1 组外各组（不同 Fe3 起始浓度）反应溶液在定温下的平衡常数K i ,c 值三、仪器与试剂（ 1）实验仪器722 型分光光度计 1 台50mL容量瓶 8 个刻度移液管 10mL（2 支）、 5mL（1 支）25mL移液管（ 1 支）50mL酸式滴定管 1 支洗耳球、洗瓶（ 2）实验试剂1 10 3 mol / L KSCNA.R0.1mol / L FeNHSO4A.R42

5、0.1mol / L HNO 3A.R1mol / L KNO 3A.R四、实验步骤1. 取 8 个 50mL容量瓶，贴上标签。2. 取 4 个标记好的 50mL容量瓶，按表 1 加入除 KSCN 溶液外的 3 种溶液（注意：在这 4 个容量瓶中， 溶液的氢离子均为0.15 mol / L ，用 HNO 3 来调节；溶液的离子强度均为 0.7 ，用 KNO 3 来调节），并用去离子水定容至刻度（该溶液为测消光值的对比液）。表 1所需溶液的用量容量瓶编号1234溶液VKSCN/ mL10101010VFe NH4SO/ mL2552.5142VHNO3 / mL577.257.4VKNO 3/

6、mL52325.326.63. 再取另外 4 个标记好的 50mL容量瓶，按表 1 加入 4 种溶液， KSCN 溶液最后加，并用去离子水定容至刻度（该溶液为液相反应体系） 。4. 调整 722 型分光光度计，将波长调至 450nm，分别测定 4 组反应溶液的消光值。每组溶液重复测 3 次（更换溶液），取其平均值。五、实验记录及数据处理1. 实验条件温度： 28.0 H0.15mol / L总离子强度 I0.7波长450nm2. 实验记录溶液编号1次数第一次0.575第二次0.576第三次0.574平均值0.5753. 数据处理项目消光值 EiEi / E1 Fe( SCN)2 i , e10

7、 4 mol / L Fe3 i,e10 4 mol / L2340.3330.2360.1270.3340.2320.1270.3350.2350.1300.3340.2340.128溶液编号12340.5750.3340.2340.12810.5810.4070.22321.1620.8140.44649898.83849.18619.554 SCN i ,e10 4 mol / L00.8381.1861.554Kc140.3139.5146.8Kc 平均值142.2相对误差1.34%1.90%3.23%4. 结果与讨论根据文献 1 得 25的 Kc 为 143.7 ，15时的 Kc 为

8、 157.4 ，?H=-1.541kJ/mol 。因为 ?H<0，所以该反应为放热反应， 随着温度升高， Kc 下降，故 Kc 应小于 143.7 。本次实验中室温为 28.0 ，测得 Kc 平均值为 142.2<143.7, 相对合理。数据的相对误差也较小，因此本次实验的精密度较好，数据相对可靠。但第四组测得的 Kc>143.7, 可能的原因是本次实验没有条件控制恒温，在做实验的过程中，实验温度有波动，可能测第四组时实验温度低于 25。本次实验中可能存在的其他误差如下：可能比色皿放入比色槽之前用擦镜纸擦镜面时没有擦干净，导致吸光度不准确；可能移取溶液的体积存在误差，导致各物

9、质的浓度不准确；人为的偶然误差。六、实验注意事项1. 使用分光光度计时，先接通电源，预热 20min，为了延长光电管的寿命，在不测定数值时，应盖上暗箱。2. 反应体系中各组分的浓度配制和取量必须准确，取溶液时移液管不能混用；。3. 比色皿放入比色槽之前一定要用擦镜纸将镜面擦干净。 仪器所配套的比色皿不能单个与其他仪器上的比色皿调换、比色皿内所装溶液应低于皿口0.5-1cm 。4. 测量完毕后，取出比色皿洗净，放好，先关仪器电源开关，再切断电源。七、提问与思考1. 当 Fe3 与 SCN 浓度较大时，能否再用EiK Fe(SCN)2 i,e 计算 Fe( SCN) 2络离子生成的平衡常数？答：不

10、可以。当 Fe3与浓度很低的 SCN （一般应小于 510 3 mol / L ）混合，只进行如下反应Fe3SCNFe( SCN) 2 ，即反应被控制在仅仅生成最简单的Fe( SCN)2，此时才可以用 EiK Fe(SCN)2 i , e 计算。3 与 SCN浓度较大时， Fe(SCN)2 i,e010，当 FeSCN ，则 E KSCN E K Fe(SCN)2i ,e不再成立。i2. 平衡常数与反应物起始浓度有无关系？答：无关。平衡常数是与温度有关的常数，与反应物起始浓度并无关系。3. 测定 K c 时，为什么要控制酸度和离子强度？答： Fe3 在水溶液中存在水解平衡，所以Fe3 与 SC

11、N 反应时，溶液中会发生以下反应：K1Fe3SCNFe(SCN )2K 1K 2Fe3H 2OFe (OH ) 2H（快）K 3Fe(OH ) 2SCNFe(OH )( SCN )K 3K 4Fe(OH )( SCN ) HFe( SCN) 2H 2O （快）当达到平衡时，K 平 = Fe(SCN) 2 平=（K 1+ K2K3）（K -1 +K 3） Fe3 平 SCN 平 H平K4 H平由上式知平衡常数受氢离子的影响. 因此，实验必须在同一 pH 值下进行。本实验为离子平衡反应， 故离子强度必然对平衡常数有很大影响，即各被测溶液中离子强度 I 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？答：需要空白对比液是因为要消除溶液的吸光值造成的误差。 如果不用空白溶液校正，扣去溶液的吸光度，则测得